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电视制式，英文称为Television System，是指电视信号从采集、编码、传输到最终显示所遵循的一整套标准规范的总称。它规定了电视画面以什么样的行数、场频、帧率进行扫描，也规定了彩色信息以何种方式加载到黑白电视原有的亮度信号之上。软考多媒体应用设计师考试中，电视制式是每年都会出现的高频考点，命题人习惯把制式与压缩标准、色彩模型、扫描方式等概念混在一起设置干扰项，让考生在几个看似都对的名词之间犹豫不决。
要准确理解电视制式，必须先把三个层次的概念拆开。第一层是扫描制式，它决定了画面的空间与时间分辨率，也就是一幅图像由多少行组成、每秒钟传送多少场。第二层是彩色编码制式，它决定了红绿蓝三基色信号如何转换成亮度信号与色度信号，又如何把色度信息塞进有限的频带。第三层是伴音制式，它规定了声音载波与图像载波之间的频率间隔。日常口语里说的NTSC、PAL、SECAM，严格讲指的是第二层的彩色编码制式，但由于扫描参数与彩色编码在历史上被绑定在一起，人们习惯把整套规范统称为某种制式。
世界上主流的模拟彩色电视制式有三种。NTSC是National Television System Committee的缩写，由美国国家电视系统委员会于1953年制定，是第一个真正商用的兼容式彩色电视制式，采用525行、约30帧每秒的扫描参数，色彩空间为YIQ。PAL是Phase Alternating Line的缩写，意为逐行倒相，由德国工程师沃尔特·布鲁赫于1967年提出，采用625行、25帧每秒的扫描参数，色彩空间为YUV。SECAM是法语Séquentiel Couleur À Mémoire的缩写，意为顺序传送彩色与存储，由法国于1967年提出，同样采用625行、25帧每秒的扫描参数，但色度信号采用调频方式轮行传送。这三种制式互不兼容，一台只支持NTSC的电视机无法直接收看PAL制式的节目，画面会出现滚动、翻滚或者失去彩色，这正是制式概念在工程实践中最直观的体现。
软考对电视制式的考查，往往不满足于让考生背出三个缩写词，而是深入到扫描原理与彩色编码的细节。考生需要掌握的不只是名称，而是每一种制式背后的行数、场频、帧率、色度副载波频率以及彩色编码的技术差异。下面从原理机制入手，把电视制式的底层逻辑彻底拆开。
彩色电视制式之所以复杂，根源在于一个历史约束：彩色电视必须兼容已经大规模普及的黑白电视。如果彩色电视信号与黑白电视信号完全不兼容，那么在彩色电视刚刚问世、黑白电视机存量巨大的年代，整套电视体系将无法平滑过渡。因此，三大彩色制式都遵循一个共同的设计思想，就是把彩色信息附加在黑白电视原有的亮度信号之上，让黑白电视机能够正常收看彩色节目并显示为黑白画面，而彩色电视机则能从中恢复出完整的彩色信息。这一兼容性要求，衍生出了亮度与色度分离、频谱交错、大面积着色等一系列底层机制。
彩色电视的物理基础是三基色原理。人眼视网膜上的感光细胞分为三种视锥细胞，分别对红、绿、蓝三种波长的光最敏感，任何颜色都可以由红、绿、蓝三基色按一定比例混合而成。摄像机采集画面时，通过分色棱镜将入射光分解成红、绿、蓝三路信号，得到R、G、B三个分量。但是R、G、B三个分量各自占据相同的带宽，直接传输需要三倍于黑白电视的频带，这在频谱资源珍贵的无线电视时代不可接受，也无法做到与黑白电视兼容。
三基色原理之所以能成立，根源在于人眼视觉系统的生理结构。视网膜上的三种视锥细胞分别对应短波、中波、长波三个敏感区域，它们的响应峰值大致落在蓝、绿、红三个波长附近。任何一种光谱成分不同的光线，只要在三种视锥细胞上激发出相同的响应组合，就会被人眼感知为相同的颜色，这称为同色异谱现象。正是这一现象，让电视系统可以用三种基色光的线性叠加来再现自然界中千变万化的颜色，而不必精确还原每一束光的光谱分布。同色异谱是整个彩色电视大厦的地基，理解了它，才能理解为什么仅仅三种基色就足以撑起整个彩色画面。
因此，彩色电视系统引入了亮度信号与色差信号的概念。亮度信号Y由三基色信号线性组合而成，它携带画面的明暗信息，正好与黑白电视的信号兼容。以PAL制式所用的标准为例，亮度方程写作Y等于0.299R加0.587G加0.114B。这个加权系数并不是随意选取的，而是依据人眼对三种基色光的主观亮度感受差异确定：人眼对绿光最敏感，所以绿色系数最大；对蓝光最不敏感，所以蓝色系数最小。这一组系数被国际电信联盟写入标准，也被后来的数字视频标准BT.601沿用至今。
有了亮度信号之后，色度信息不能直接传输R、G、B，而是通过色差信号来表达。所谓色差，就是某基色分量与亮度之间的差值。常用的是两个色差信号，红色差R减Y和蓝色差B减Y。之所以选择红色差和蓝色差而不用绿色差，是因为绿色在亮度方程中系数最大，绿色差信号幅度最小、抗干扰能力最差，传输价值最低；只要传输了红色差与蓝色差，绿色差就可以通过亮度方程反解出来。这一设计在保证信息完整的前提下，把需要传输的三个独立信号减少到两个，节省了宝贵的频带资源。
人眼对彩色细节的分辨能力远低于对亮度细节的分辨能力，这是电视工程中一个被充分利用的生理学事实。当画面中的细节小到一定程度时，人眼只能感知到明暗变化，而无法辨别其颜色。基于这一特性，电视系统采用了大面积着色原理，即用较宽的频带传送亮度信号以保证画面清晰，而只用一个较窄的频带传送色度信号，因为颜色只需要覆盖画面的大块区域，细节部分的颜色即使丢失，人眼也察觉不到。在PAL制式中，亮度信号带宽约为6MHz，而色度信号带宽仅约1.3MHz，两者相差数倍，正是大面积着色原理的工程实现。
仅仅压缩色度带宽还不够，因为色度信号仍然需要一个独立的频带位置来安放。电视系统巧妙地利用了亮度信号频谱的离散特性。电视画面是按行扫描的，亮度信号的频谱能量并不是连续分布，而是集中在行频及其整数倍频率附近的一簇簇谱线，谱线之间存在着大量的空隙。彩色电视将色度信号调制到一个副载波上，再把这个已调色度信号插到亮度信号频谱的谱线空隙之间，让亮度与色度共享同一段频带却互不干扰，这一技术称为频谱交错，也叫半行频间置。接收端通过梳状滤波器把交错的亮度与色度分离，从而恢复出各自的信号。
电视画面的时间分辨率由扫描方式决定。早期的电视采用隔行扫描，把一帧画面分成两场来传送：先扫描奇数行构成奇数场，再扫描偶数行构成偶数场，两场合起来才构成一幅完整的图像。这种做法的好处在于，在不增加传输带宽的情况下把画面的闪烁频率提高了一倍。人眼对画面闪烁的感知有一个临界频率，当画面刷新率低于约48Hz时会明显感到闪烁。如果采用逐行扫描传送25帧画面，刷新率只有25Hz，画面会严重闪烁；而采用隔行扫描后，虽然每秒仍只有25帧，但场频达到50Hz，闪烁感被大大削弱。
场频的取值与各国交流电网的频率直接相关。欧洲和中国的电网频率是50Hz，因此PAL和SECAM采用50场每秒，即25帧每秒。美国、日本等地的电网频率是60Hz，因此NTSC采用60场每秒，即约30帧每秒。让场频与电网频率一致，可以避免电网纹波在画面上产生滚动的干扰条纹。这一工程细节解释了为什么世界上的电视系统会分化出25帧与30帧两大阵营，其根源并不在技术优劣，而在于各国电力系统的历史沿革。
扫描行数同样是一个折中。行数越多，画面垂直方向的分辨率越高，但所需的传输带宽也越大。NTSC选择了525行，其中约480行为有效行；PAL和SECAM选择了625行，其中约576行为有效行。625行比525行多出约五分之一的行数，因此在其他条件相同时，PAL制式的画面垂直清晰度优于NTSC制式，这也是许多人对欧洲电视画面更细腻这一印象的技术来源。
有效行数与总行数之间的差额是场消隐期。在每一场扫描结束到下一场开始之间，电子束需要从画面底部回到顶部，这段时间内电子束被关断，不产生图像信号，对应的行数就是消隐行。625行的总行数中只有576行用于显示图像，其余49行用于场消隐、同步脉冲以及场回扫，这一设计为接收机的扫描电路提供了必要的同步与恢复时间。理解总行数与有效行数的区别，有助于考生正确回答与电视画面分辨率相关的计算题：计算画面有效像素时，应使用576这个有效行数，而非625这个总行数。
NTSC是第一种大规模商用的兼容式彩色电视制式，其彩色编码的核心是正交平衡调幅。所谓平衡调幅，是指把两个色差信号分别调制到两个频率相同、相位相差90度的彩色副载波上，即一个调制到正弦分量，另一个调制到余弦分量，两者在数学上正交，接收端可以通过同步检波把它们干净地分离开来。NTSC的彩色副载波频率约为3.58MHz，两个色差信号是I和Q，它们并不是直接从红色差与蓝色差得来，而是把色差信号在色度平面上旋转了33度得到的新坐标系。
I信号代表橙色到青色方向的信息，Q信号代表紫色到黄绿色方向的信息。之所以这样旋转坐标系，是为了让携带更多细节的I信号获得更宽的带宽，而细节较少的Q信号用更窄的带宽，进一步匹配人眼对不同颜色方向上分辨能力的差异。NTSC制式在传输条件良好时彩色还原准确，但对相位失真非常敏感。无线传输中的多径效应会造成副载波相位的偏移，而NTSC的
本篇完！