大屏幕彩电Y/C分离电路原理

　　在老式彩电中，色度信号(C)与亮度信号(Y)的分离方法，通常是亮度通道中设立色度副载波陷波器，用以滤除色度信号，取出亮度信号。这种方法实际上是频率分离法，具有电路简单、成本低的优点，但缺点是分离效果差，限制了Y信号的带宽，不仅影响图像清晰度，而且还存在亮/色互串及色副载波的点状干扰等现象。
　　随着电子技术的发展，现在大屏幕彩电采用了频谱交叉技术，即根据色度信号频谱与亮度信号频谱交叉的特点，用梳状滤波器来分离色度信号和亮度信号，这种方法使Y/C分离比较干净**，从而使图像清晰度获得明显提高。为了使维修者对其有较清楚地了解，本文从Y/C分离演变过程入手，着重介绍梳状滤波器的分离原理，并结合实际电路进行分析。

一、Y/C信号的频率分离法
　　Y/C信号的分离是利用它们的频谱间置传输特点进行的，通常有两种分离方法，即频率分离法和频谱分离法。在普通彩色电视中，通常采用频率分离方法将Y/C信号分开。这种方法是利用色度信号以副载波方式传输这一特点(PAL制副载波为4.43MHz，NTSC制副载波为3.58MHz)，用选频电路将Y/C信号分开。一般在亮度信号通道中加一个中心频率(fsc)为色度信号副载波频率的色度陷波、滤波器来吸收色度信号，从而取出亮度信号，同时有色度信号通道加入一个中心频率为色度信号副载波频率的LC带通滤波器，取出色度信号；抑制掉亮度信号(分离的效果由陷波器和带通滤波器特性决定)。这种方法简单易行，采用元器件少且成本低，所以在一般彩电中普遍应用，分离原理如图1所示。

　　但是，频率分离方法存在着一些严重的问题在亮度通道中，色度陷波器在吸收色度信号的同时也将该频率范围内亮度信号的部分频率分量抑制掉了，使得亮度信号的部分频率分量抑制掉了，使得亮度信号的高频分量丢失，从而影响了亮度信号的清晰度。同时，残余的色度信号也可能进入亮度通道而引起串色干扰，通常在屏幕

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出现彩色测试卡是**后两条频带染色现象。在色度通道中，色度带通滤波器取出色度信号，抑制亮度信号的同时，也把该频率范围内的亮度信号选出来了，高频亮度信号经色度解调器也被解调出来，使得一些细的格子或条状区域出现闪烁的彩色干扰。可见利用传统的频率分离方法根本不能将Y、C信号作出**分离，必然存在着：亮串色、色串亮”的干扰，使图像质量难以令人满意。事实上这种方法在彩电中的应用，会出现图2所示的影响。

二、梳状滤波器Y/C分离法
　　鉴于频率分离法不能达到良好的Y/C分离效果，存在亮色相互串扰这种情况，人们通过研究和试验找到了新的分离方法，即梳状滤波器Y/C分离法。这种方法主要是利用色度信号与亮度信号频谱交叉的特点和梳状滤波器梳齿状频率传输特性，将亮度信号与色度信号分离。使用梳状滤波器可使Y/C信号分离比较干净**，从而使图像清晰度得以提高。

　　事实上在大屏幕彩电中，又分为NTSC制Y/C分离和PAL制Y/C分离。对于NTSC－M制式，Y信号频谱与C信号频谱以fH/2间隔交叉出现(fH表示行频)，副载波频率fsc为227.5fH，如果设计一个如图3所示的梳状滤波器电路，使V信号延时一行，再分别与未延时的信号进行加减。延时前后Y信号相位不变，而C信号相位相反。延时信号与直通信号在加法器中相加后得到Y信号，即(Y＋C)＋(Y－C)=2Y，在减法器中相减则得到C信号，即(Y＋C)－(Y－C)=2C。从梳状滤波器幅频特性曲线分析，Y频谱落在加法器特性曲线峰点及减法器特性曲线谷点，所以比较**的使亮度信号与色度信号相互分离开来。

　　PAL梳状滤波器Y/C分离，常称之为二行分离法(也叫二元分离法)。它使用一个NTSC制信号或两个PAL制信号行存储器与带通滤波器结合使用，组成垂直、水平二元带通滤波器，基本结构原理如图3所示，只是将1H延时线改为2H延时线。由于NTSC制亮度信号、色度信号采用fH/2间置，而PAL制则采用fH/4间置(即副载频fsc=283.75fH＋25Hz≈283.75fH)，因此PAL梳状滤波器Y/C分离电路要用2H延时线。
　　由亮度信号Y和色度信号C组成的复合全电视信号，一方面直接加到加法器与减法器的输入端，称为直通信号，同时经两行延迟时间(2TH)使色度信号反相后得到的延迟信号(Y－C)也加到加法器和减法器的另一输入端。在加法器中直通信号(Y＋C)与延时信号(Y－C)相加得到亮度信号Y；在减法器中直通信号(Y＋C)与延时信号(Y－C)相减即得到色度信号C，完成Y/C分离。
　　梳状滤波器Y/C分离法的特点可归纳为：由于加法器输出特性可选出亮度信号的高频分量，不会造成高频分量的丢失，并可将视频带宽全部加以利用，从而使图像清晰度大大提高，同时在亮度通道中将色度信号抑制得比较**，不致于产生残留色度信号干扰。而减法器输出中较好地抑制掉亮度信号，以**传输系数选出色度信号C，并用带通滤波器对残留亮度信号作进一步衰减，解决了亮度信号对色度通道的串扰问题，从而提高了图像质量。

三、动态梳状滤波器Y/C分离电路
　　上述的普通梳状滤波器Y/C分离电路，虽然能够解决亮、色干扰，提高图像质量，但也并非完美无缺，因为它要求前后两行信号要比较相似，即要求行相关性好。例如蓝色的天空、静静的夜晚等静止画面图像信号，其亮度信号和色度信号可在这种Y/C分离电路中**分离开来；如果出现垂直方向有色度信号突变的不相关情况(即前一行信号与后一行信号不同)，它会将其当成相交信号来处理，于是在加法器中不能完全抵消色度信号，造成Y/C分离不**，仍出现色点干扰。为此，在90年代初期又研制出动态梳状滤波器作为Y/C分离电路。
　　模拟动态梳状滤波器结构如图4所示。它由两个延时线(PAL为2H延时线，NTSC为1H延时线)、三个带通滤波器、垂直相关性检测电路、加法器、减法器等组成。就PAL制彩色信号而言，要对在动态梳状滤波器中直通信号(Y＋C)、延迟两行时间信号(Y－C)、延迟四行时间信号(Y＋C)这三行信号进行垂直方向上的图像相关性检测，产生一个所需的彩色信号。

　　所谓相关性检测，实际上是检测场与场之间相关性的强弱，一般采用的是场差法或低通场差法，即对两场中各对应像素逐点相减并求和，以该值大小作为图像动态情况的描述。模拟动态梳状滤波器克服了普通梳状滤波器的缺点，改善了活动图像信号Y/C分离效果，从而进一步提高了图像质量。

四、数字式梳状滤波器Y/C分离电路
　　上述的模拟动态梳状滤波器Y/C分离电路，虽然能有效解决活动图像信号的有效Y/C分离问题，但对单制式信号Y/C分离要用6个调节点，若要适应PAL、NTSC制Y/C信号分离，则需12个调节点，这样就存在调整繁杂的问题，如此多的调节点在生产中难以保证质量，况且批量生产会成为难题。于是，人们研制出更为**的、精密的数字式动态梳状滤波器。
　　数字式动态梳状滤波器Y/C分离电路如图5所示。它主要由五块IC封装一起组成厚膜电路，即由A/D变换器CXD1176Q、延迟线CXK1202×2、数字式动态梳状滤波器CXD2011Q及D/A变换器CXD1177Q组成，与时钟信号发生器配合完成Y/C分离。

　　输入的全电视信号由A/D变换器转换成8bit的数字式信号，取样频率(PAL制为17.7MHz、NTSC制为14.32MHz)均由另设的时钟信号发生器提供。数字化后的视频信号送入动态梳状滤波器，在动态梳状滤波器中进行数字式动态梳状滤波Y/C分离，原理与前述大同小异，只是前、中、后三行视频信号经过色带通滤波处理后进入逻辑运算电路。此电路中，使每相邻的两行信号相减都可取出色度信号C，而将C信号再与中间一行视频信号(Y＋C)相加，则抵消了C信号而分离出Y信号。8bit数字亮度信号Y和数字色度信号C分别送入D/A变换器，经其转换后输出模拟Y信号和C信号，分离效果极**且无需作任何调整，是当前新型大屏幕彩电广泛应用的Y/C分离电路。
　　值得注意的是，在逻辑运算器中，仍然有一个垂直相关电路，基本结构如图4(b)所示。它是用来比较判别三行信号的差别，当三行信号差别较大时，说明图像内容在垂直方向发生了变化，电路即进行运算，其运算过程是：先前两行信号进行运算取**小值，再对后两行信号进行运算并取**小值，然后把两个**小值进行比较取出大者；用同样方法取出此三行信号中相邻两行信号中的**值，然后把两个**值再作比较并取小者。**后把上述**小值中的大者和**值中的小者平均后输出，此平均值应能代表相邻三行信号中的变化趋势，使输出接近于未来的状态。这应是数字式动态梳状滤波器的工作特点，多次比较和平均的结果，使数据非常**，从而保证了分离效果，所以认为它是一种**的Y/C信号分离电路。