彩色电视制式是软考多媒体应用设计师上午选择题中的高频考点，几乎每年都会以"下列哪一项不属于彩色电视制式"或"我国采用的彩色电视制式是"这类形式出现。看似只是三个英文缩写，背后却牵连着三基色原理、亮度色度分离、色度副载波调制、正交平衡调幅、逐行倒相、隔行扫描、场频与行频等一系列底层技术机制。本文不满足于让读者记住三个缩写，而是从黑白电视兼容性的历史起点出发，一路拆解到三种制式在调制方式与相位处理上的本质差异，再结合历年真题逐题还原命题人的挖坑思路，帮助读者在考场上做到知其然更知其所以然。
在软考教材与相关国家标准中，彩色电视制式通常被定义为：对彩色电视信号进行编码、调制与传输所采用的特定技术规范与标准体系。它规定了彩色图像的亮度信号与色度信号如何分离、如何复用、如何调制到射频载波上发送，以及接收端如何解调还原。需要特别强调的是，制式与分辨率、扫描格式并非同一层次的概念，前者关注的是信号在传输信道中的编码与调制方案，后者关注的是画面的像素数量与扫描方式，二者在命题中经常被故意混在一起制造干扰。
世界上广泛使用的彩色电视制式主要有三种。第一种是 NTSC 制，英文全称为 National Television System Committee，即美国国家电视系统委员会，该制式由美国于二十世纪五十年代制定并首先使用，采用正交平衡调幅的方式传送色度信号，主要应用于美国、加拿大、日本、韩国以及部分美洲和亚洲国家。第二种是 PAL 制，英文全称为 Phase Alternation Line，意为逐行倒相，由德国研制，在 NTSC 的基础上针对相位失真问题做了关键改进，主要应用于中国、英国、德国、澳大利亚以及大部分西欧和亚洲国家，我国彩色电视广播采用的就是 PAL 制。第三种是 SECAM 制，英文全称为 Séquentiel Couleur à Mémoire，意为顺序传送彩色与存储，由法国研制，主要应用于法国、俄罗斯以及部分东欧、中东和非洲国家。这三种制式统称为世界三大彩色电视制式，它们之间不能相互兼容，一个制式下录制或播出的彩色信号在另一个制式的接收设备上通常只能得到黑白图像甚至无法正常显示。
从历史演进的角度看，三大制式的形成并非偶然，而是各方在黑白电视兼容性与当时电子技术条件约束下博弈的结果。二十世纪五十年代，黑白电视已经在美国、欧洲大规模普及，任何新的彩色电视方案都必须保证旧的黑白电视机仍然能够正常收看，否则将面临巨大的社会接受阻力。美国率先选定 NTSC 制并于一九五三年正式确立为国家标准，日本紧随其后于一九六零年采用。欧洲方面，法国在戴高乐政府推动下选择了独立自主的 SECAM 制，而西德则在 NTSC 的基础上改进出 PAL 制，二者一度在政治与贸易层面展开激烈竞争，形成所谓"制式之争"。这段历史看似与考试无关，却能帮助考生理解为什么三大制式之间互不兼容、为什么世界上会同时存在多种互不相通的彩色电视标准，从而在记忆地理分布时更有依据。
从参数层面看，三大制式之间存在一组便于记忆的对应关系。NTSC 制通常配套的是每秒约三十帧、六十场的扫描制度，每帧由五百二十五行组成，色度副载波频率约为三点五八兆赫兹；PAL 制通常配套的是每秒二十五帧、五十场，每帧六百二十五行，色度副载波频率约为四点四三兆赫兹；SECAM 制的扫描参数与 PAL 相近，但在色度处理上改用调频与顺序传送。这些数字本身在软考中直接考查的概率不算高，但理解它们之间的对应关系，有助于考生把制式与扫描制度串成一条完整的知识链，避免被命题人用"五百二十五行等同于 NTSC 制"之类的绝对化表述误导。
在概念层面，还有一点必须厘清：彩色电视制式解决的是彩色信号如何传送的问题，而扫描标准、频道带宽、伴音载频等则属于电视标准体系的其他组成部分，二者共同构成一个完整的广播电视标准。例如，同样使用 PAL 制彩色编码的国家，其行频、场频、图像分辨率却可能并不完全一致。软考命题中常见的一个陷阱就是把"彩色制式"与"分辨率标准"或"高清格式"混为一谈，诱导考生把不属于制式范畴的术语当成制式来选。理解了制式的准确外延，就能在第一时间排除诸如 MPEG、JPEG 这类属于压缩编码或静止图像标准的干扰项。
要真正理解三种制式的差异，必须先回答一个更根本的问题：彩色电视信号为什么不能像黑白电视那样直接传送。黑白电视传送的只有一个亮度信号，它描述的是画面上每一处明暗的程度，接收端据此还原出灰度图像。而彩色图像除了亮度信息之外，还包含色调与饱和度所构成的色度信息。如果要把红、绿、蓝三个基色分量分别作为三个独立信号传送，就需要三倍于黑白电视的带宽和复杂的同步机制，这在早期的模拟传输条件下既不经济也不现实。
彩色电视实现色彩传输的理论根基是三基色原理。根据色度学的基本结论，自然界中绝大多数彩色都可以由红、绿、蓝三种基色按不同比例混合得到。摄像机在拍摄时把景物分解为 R、G、B 三个基色分量，而在接收端又要用这三个分量去驱动显像管的红、绿、蓝三支电子枪。然而，若直接在信道上传送三个独立的基色信号，带宽开销太大。为了解决这一矛盾，彩色电视采用了亮度与色度分离的方案：先将 R、G、B 三个信号通过一个线性矩阵电路，变换为一个亮度信号 Y 和两个色差信号。亮度信号 Y 由三个基色按人眼视觉特性加权组合而成，其加权系数约为零点三零的红、零点五九的绿、零点一一的蓝，这一组系数是根据人眼对不同波长光线的敏感程度精心设计出来的，它携带了画面全部的明暗信息；两个色差信号则携带彩色信息。这种设计带来一个至关重要的好处——兼容性：黑白电视机只接收和处理亮度信号 Y，就能显示正常的黑白画面，而彩色电视机则同时利用亮度信号和色差信号还原出完整色彩，从而实现了彩色电视与黑白电视的兼容广播。
这里还需进一步说明为什么选择亮度与色差分离而不是直接传送基色。人眼的视觉特性决定了它对亮度变化的敏感程度远高于对色彩细节的敏感程度，因此色度信号可以在远小于亮度信号带宽的条件下传送而不明显损失观感。正是基于这一"大面积着色原理"，彩色电视把宝贵的带宽优先分配给亮度信号，把色度信号压缩到较窄的频带内，从而在不显著增加总带宽的前提下完成彩色信息的传送。这一思路与后来 JPEG、MPEG 等压缩标准中"重视亮度、压缩色度"的做法一脉相承，理解这一点对考生整体把握多媒体信号处理具有触类旁通的意义。
在色差信号的具体构成上，不同制式也有区别。NTSC 制选用的色差信号是 I 和 Q，PAL 制选用的色差信号是 U 和 V，SECAM 制则选用红色差与蓝色差分量按行交替传送。其中，I、Q 信号并不是简单地取红减亮或蓝减亮，而是经过了坐标旋转，使 I 轴对准人眼对橙色与青色最为敏感的方向，Q 轴对准紫色与黄绿色方向，这样可以在保证视觉质量的前提下进一步压缩 I、Q 信号各自的带宽。PAL 制的 U、V 信号则相对直观，U 对应蓝色差，V 对应红色差。理解这一点，考生就能回答"NTSC 制使用哪两个色差信号""PAL 制的 V 分量有何特殊处理"这类更细粒度的问题。
亮度信号已经占用了从零到约六兆赫的视频基带频谱，那么色度信号应该放在哪里传输呢？工程师利用了一个巧妙的频谱特性：亮度信号的频谱能量并不是均匀连续分布的，而是集中在行频及其谐波附近，各谱线之间存在大量的空隙。于是，色度信号被调制到一个位于视频频带高端的副载波频率上，使色度信号的频谱恰好插入亮度信号频谱的空隙之中，这一技术称为频谱交错。之所以必须采用副载波调制，是因为色差信号本身与亮度信号一样也是基带信号，若不经过调制就直接叠加，二者会在频率上完全重叠而无法在接收端分离。调制后的色度信号与亮度信号叠加，共同构成复合视频信号，再经过射频调制发送出去。三种制式的根本差异，正是体现在这个色度副载波的调制方式以及两个色差信号如何组合传送上。
三种制式的技术分野，核心集中在两点：一是两个色差信号如何调制到色度副载波上，二是如何处理传输过程中难以避免的相位误差。下面分别展开。
NTSC 制先把 R、G、B 信号变换为亮度信号 Y 和两个色差信号 I、Q。这里的 I 信号代表橙色与青色方向的色彩，Q 信号代表紫色与黄绿色方向的色彩。I、Q 两个色差信号分别对频率相同、相位相差九十度的两个副载波进行平衡调幅，然后叠加成一路色度信号，这就是所谓正交平衡调幅。采用平衡调幅的目的在于抑制载波，节省发射功率并减小对亮度信号的干扰；而正交的意义在于用同一个频率的副载波同时携带两个色差分量，接
本篇完！