電視之梳型濾波器是利用影像黑白訊號與彩色訊號的獨特性質而研發出的一種特殊的濾波器,故了解其工作原理前必須先了解其影像訊號的構成,故本文先介紹電視之影像訊號.但只偏重於影像之黑白與彩色訊號的特性,其他有關訊號的波形,時序,位階....等,坊間有關電視學書籍眾多,有興趣的朋友可自行參考.
美國於西元1939年所訂定的黑白電視其規格如下表一:
上表之垂直訊號與電源頻率相同,其主要原因為避免電源影響到電視畫面的抖動,美國電源頻率為60Hz,故美規電視系統垂直頻率亦為60Hz;歐洲電源大都為50Hz,故歐規之電視系統垂直頻率亦為50Hz.
上表之水平掃瞄頻率之所以除二,原因為間歇性掃瞄(Interlace)於1/60秒內只掃瞄525條訊號的一半(262.5)條線,每一個262.5條線構成一個圖場(Field),兩個圖場才能構成一個完整的525條畫面稱為圖框(Frame),而兩個圖場在掃瞄時:第一個圖場先循序由上至下掃瞄1;2;3;4;5........261;262等線直到畫面的最底部,爾後第二個圖場再回到畫面的最上端掃瞄263;264;265......524;525等掃瞄線,朋友們需注意的是第一與第二圖場彼此呈交織狀態;也就是說第二圖場的263線一定要掃瞄在第一圖場的第1和第2條線的中間(餘類推).因此才能構成一掃瞄線都很平均的完整525條的圖框.
表二之圖一為影像訊號之頻譜圖,其中影像訊號的頻寬為4.2MHz;而聲音原來只是20-20,000Hz的訊號,但這波段影像訊號也用的著,因此將聲音訊號以4.5MHz的載波將其調頻,故聲音訊號成了4.5MHz.圖二之射頻頻寬4.5MHz為影像到聲音的全波段,1.25MHz為下旁波帶的殘波帶(原來訊號作射頻調變時有上下各一個旁波帶,如此影像包括聲音之4.5MHz波道經射頻調變豈不成了上下各4.5MHz,總共為9MHz了,如此則太佔用波道了,因此電視系統採用完整的上旁波帶4.5MHz,但下旁波帶只取用1.25MHz,因取用不全,故稱為殘波帶.如此不完全的波帶將來會帶來解調時的失真,解決的方法為解調時使用特殊的頻率曲線彌補之).最後之0.25MHz為保護帶,使相鄰的兩波道中間作緩衝,不致相互影響衝突.
有些朋友沒學過基本電子學,也許覺得甚麼調頻,射頻,殘波帶.....太專業了聽不懂.但能懂最好,不懂也沒關係,只要記得原來聲音訊號(20-20,000Hz)變成4.5MHz就好了.
美國在1950年時開始制定彩色電視系統,當時制定該系統有一最主要的原則:就是要使原來舊系統(黑白電視)也能收視新系統(彩色電視訊號).如此在研究黑白與彩色系統的兩立性時發現最主要的困難在於聲音訊號,上節已提到聲音訊號之頻率已由20-20,000Hz轉變成4.5MHz的訊號了,而該訊號將來勢必與彩色之載波訊號產生差頻(beat)而干擾到彩色畫面(果然日後之4.5MHz之聲音訊號與彩色副載波之3.58MHz訊號差頻910KHz干擾彩色畫面成為當初彩色電視工程師最頭痛的問題之一).經研究後欲將該干擾降至最低則最好的方法為使聲音訊號與水平訊號同步,因該兩訊號若同步,則將來聲音干擾到畫面時其干擾畫面是固定的(因為同步的關係),若干擾畫面固定則消費者比較不易查覺.因此彩色系統決定修改系統之頻率以適合彩色電視之作業.但前面已經說過新系統需兼顧黑白與彩色的兩立性,此時應修改聲音還是水平頻率呢?經研究發現聲音載波為4.5MHz,其頻寬為+/-25MHz,因此只要其訊號頻率相差1%,則聲音會嚴重失真甚至完全聽不見,而當時的黑白電視機其水平及垂直的同步拉入(sync pull in)範圍均大於2%,因此決定修改系統的水平及垂直頻率以適應黑白與彩色系統的兩立性,並兼顧彩色系統之性能.
因此修正彩色電視系統之水平及垂直訊號如下表三:
修改後之水平與垂直訊號與原來之黑白系統有1.001(即千分之一)的差距,但此差距並不會使畫面抖動,或使黑白電視之水平與垂直有任何失去同步的任何不良現象.此1.001的倍率也成了日後美規電視系統的濫觴,也就是說日後美規系統的水平及垂直都有此1.001倍的兩立性,所以目前最新的美規數位電視也規定所有數位電視的系統必須有此1.000及1.001兩系統(即垂直頻率有60及59.94Hz兩系統,水平亦然).
此彩色系統最主要的發明為使用彩色副載波:3.579545MHz,該副載波為水平頻率的455/2倍,此頻率最主要的特色為不致影響到原黑白電視之收視,並且成為將來彩色與黑白訊號分離之梳型濾波器最主要的依據.
且待下回分解.....
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