黑龍江
大家好，今天犀哥這篇文章，主要來聊聊電視從黑白到彩色，都是如何變化的？
黑白電視信號只傳“明暗”，邏輯簡單
不同國家的電視從黑白過渡到彩色的過程中，電視信號的變化藏著不少巧妙的技術(shù)智慧，傳統(tǒng)CRT電視的運行原理，就像用一把超快的電子束槍，朝內(nèi)側(cè)涂滿熒光粉的屏幕快速射擊。
熒光粉被擊中后會發(fā)光，借助人眼的視覺暫留特性，大腦會將這些快速閃爍的靜態(tài)畫面，腦補成連續(xù)運動的畫面。
黑白畫面的邏輯很簡單，只需向電視傳輸單純的亮度信號即可，電子束槍根據(jù)信號強弱控制“火力”，收到亮點信號就加大強度，暗點信號就減弱強度，通過連續(xù)的明暗變化掃出完整圖像。
但這套原理用到彩色電視信號上，就出現(xiàn)了新的難題，核心困難有兩個：一是黑白電視的頻段帶寬已固定為6MHz，新標(biāo)準(zhǔn)無法突破這一限制，二是當(dāng)時黑白電視保有量極大，新信號必須兼容舊電視，也就是必須包含亮度信息。
我們?nèi)庋劭吹降乃蓄伾加杉t綠藍三基色組成，若直接用三條頻段分別傳輸三基色數(shù)據(jù)，6MHz帶寬根本無法承載，這也決定了RGB模式無法作為彩色電視信號的標(biāo)準(zhǔn)。
核心難題與突破：YUV模式的誕生
工程師們最終想出了YUV模式，解決了這一難題，在該模式下，一條彩色信號包含Y、U、V三種信息，其中Y是亮度信號，UV是色差信號。
亮度信號Y是兼容黑白電視的關(guān)鍵，必須保留，UV兩個色差信號如何模擬出紅綠藍三基色？
首先要明確，人眼對不同顏色的敏感度不同，相同條件下會覺得綠色最亮，亮度Y與RGB顏色存在固定比例關(guān)系，既然Y必須傳輸，就無需再單獨傳輸三個基色信號。
工程師設(shè)置了兩個色差信號：U等于藍色減Y，V等于紅色減Y，電視臺傳輸YUV信號后，電視機通過簡單加減法就能還原三基色，U+Y還原藍色，V+Y還原紅色，再通過Y、紅、藍反推出綠色，從而用兩個信號模擬出完整的RGB色彩。
6MHz帶寬里的“兼容魔法”
解決信息結(jié)構(gòu)后，更關(guān)鍵的是如何將Y、U、V三種信息折疊進同一段電磁波，電磁波可疊加拆分，但U和V不能直接疊加，否則會相互干擾無法分離，工程師的解決方案是將其中一路信號相位推遲90°，讓U和V成為正交信號。
正交信號就像兩段錯位的信號，你的波峰是我的零點，你的零點是我的波峰，電視機只需按固定節(jié)拍讀取，就能單獨獲取其中一路信號的數(shù)據(jù)。
融合UV后，還要加入亮度信號Y，黑白電視信號的頻譜圖中，不同頻率之間存在不少空隙。
工程師將UV復(fù)合信號乘以一個固定頻率的載波，就能把色彩信號剛好嵌入亮度信號的頻率縫隙中，無需增加任何帶寬。
經(jīng)過這番操作，完整的YUV信號就誕生了，黑白電視會過濾掉高頻的色彩信息，只呈現(xiàn)純粹的黑白畫面。
彩色電視則能過濾出亮度信號和色度信號，再通過色度信號減去固定載波，提取出U和V，最終計算出RGB值，呈現(xiàn)彩色畫面。
工程師僅用6MHz帶寬，就實現(xiàn)了黑白與彩色信號的同時傳輸，拯救了彩色電視的YUV格式并未消亡，如今我們常用的H.264、VP9、AV1等格式，依然沿用YUV原理。
誰也沒想到，70年前一次被逼無奈的技術(shù)妥協(xié)，竟穿越模擬與數(shù)字的鴻溝，成為今天整個數(shù)字媒體世界的底層密碼。
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