彩色电视起始于20世纪50年代，由于当时黑白电视已经有了一定的普及程度，因此新的彩色电视制式要求与黑白电视具有兼容性，即黑白电视机能够接收彩色电视信号，显示为黑白图像。为了与黑白电视具有兼容性，彩色电视需要与黑白电视使用相同的视频带宽和广播传输通道，即彩色电视在一个频道内不仅要传输图像亮度信号，还要传输代表图像色度的两个色差信号。将亮度信号和两个色差信号复用在一起传输的不同方法，形成了不同的彩色电视制式。美国国家电视标准委员会（National Television Standards Committee，NTSC）制式、联邦德国逐行倒相（Phase Alteration Line，PAL）制式和法国按顺序传送彩色与存储（Sequentiel couleur Avec Memoire，SECAM）制式并列为世界三大模拟彩色电视标准制式，分别得到了世界各国的采用。

NTSC制式是由美国国家电视标准委员会于1954年发布的一种兼容彩色电视制式，1954年正式用于彩色电视广播。NTSC制式采用了正交平衡调幅技术，将两个色差信号调制到色度副载波上，再与亮度信号叠加组成彩色全电视信号。亮度信号和色度信号的频谱采用1/2行频间置，实现了频带共用。NTSC制式主要应用于美国、加拿大和日本等电源为60赫的国家。NTSC制式最大的缺点是色度相位的敏感性，容易因相位误差导致色调失真，使彩色图像质量下降。

1962年，联邦德国的W.布鲁赫教授提出了PAL制式，于1967年正式用于彩色电视广播。PAL制式是为了克服NTSC制式对相位敏感的缺点，在NTSC制式基础上做出了修改。PAL制式也采用将两个色差信号对色副载波进行正交平衡调幅的方法，与NTSC制式不同的是，PAL制式要将调制后的V分量进行逐行倒相。色度信号的相位偏差在相邻行之间经平均而得到抵消。PAL制式的特点是对相位偏差不甚敏感，并在传输中受多径接收而出现重影彩色的影响较小。PAL制式主要应用于德国、英国和中国等电源为50赫的国家。

SECAM制式是由法国工程师H.弗朗斯于1956年提出来的。法国于1959年开始研究SECAM彩色电视制式，1967年正式用于彩色电视广播。SECAM制式是将亮度信号和色度信号采用时分复用的方式传输，首先对两个色差信号进行调频，再将这两个已调的色度副载波信号逐行轮换和亮度信号叠加组成彩色全电视信号进行传输。主要应用于法国、苏联和东欧等国家或地区。

1969年，中国开始进行彩色电视制式的研究，分别在北京、上海、天津和成都4个城市开展了全国性的彩色电视制式大会战。1972年，对欧洲五国的彩色电视发展情况进行了考察，在对NTSC、PAL、SECAM这3种制式进行试验和比较后，最终选择了PAL制式作为中国的彩色电视制式。1973年4月15日，北京电视台（中国中央电视台的前身）开始彩色电视试播工作，同年10月1日，北京电视台彩色电视节目正式播出。

1958～1965年，中国先后在北京、天津、上海、广州、哈尔滨、长春、沈阳、西安等地区建立21座电视台，截至20世纪70年代末，各省、自治区、直辖市均建立了电视台，并陆续播出彩色电视节目。

虽然20世纪50年代中国电视事业便已起步，但很长的时间里，它距离大多数中国人还是很遥远。直到80年代改革开放，1983年，国家提出了中央、省、地市、县“四级办广播、四级办电视、四级混合覆盖”的方针，极大地推动了中国广播电视事业的全面发展，80年代成为电视事业发展和繁荣的黄金时代。截至1990年年底，中国有电视台509座，比1980年增长了13.4倍，电视覆盖率达到了79.4%，各地建起的卫星地面收转站，使边远地区的人民群众都可以收看到电视节目。

彩色电视节目制作技术也快速发展。1974年，中央电视台（中国中央电视台的前身）建立了国内第一个彩色电视录像机房，磁带录像机的使用给电视节目制作开辟了新天地。1984年，国庆35周年庆典实况报道使用了3辆转播车和22台摄像机，进行了现场直播，第一次通过卫星向世界各地转播国庆活动。1984年，在传统的旧历年除夕夜，中央电视台首次举办了《春节联欢晚会》，这一形式延续至今。1990年，中央电视台成功地进行北京第11届亚洲运动会电视转播，使用了18辆电视转播车、7套电子现场制作系统、142台摄像机进行实况转播。1995年，中央电视台建成了第一个全数字化的演播室系统（800平方米演播室），开始了电视节目制作向数字化发展的进程。

截至2017年，中国有电视转发射台15397座，电视发射机超过3万部，无线电视人口覆盖率超过了98.77%，电视机社会拥有量超过5亿台。图1为彩色电视显像测试仪。

图1 彩色电视显像测试仪

彩色电视系统是根据三基色原理来实现彩色重现的。三基色原理是：自然界中绝大多数的彩色光都可以由红（red，R）、绿（green，G）、蓝（blue，B）三基色光混配出来，人眼对混配出的颜色与原色光有相同的彩色视觉。彩色电视系统首先由摄像机通过分光棱镜，将景物成像的彩色光按照一定的光谱响应分解为红、绿、蓝三基色光，然后分别投射到摄像器件的光敏面上，通过光电转换将红、绿、蓝三基色光转换成红、绿、蓝三基色电信号。

NTSC、PAL、SECAM这3种彩色电视制式都是兼容制彩色电视制式，为了实现彩色电视与黑白电视兼容，它们对三基色信号的处理都首先要组合出一个亮度信号Y，以使黑白电视接收机能接收彩色电视信号而显示出黑白图像。除了选取亮度信号外，还要选取两个携带色度信息的信号，选择红色差信号R-Y和蓝色差信号B-Y。在接收端收到Y和B-Y、R-Y信号后可以通过解码矩阵恢复出R、G、B三基色信号加给彩色显像管。

NTSC、PAL、SECAM这3种彩色电视制式使用相同的Y和B-Y、R-Y信号编码公式。

Y=0.299R+0.587G+0.114B…（1）

R-Y=0.701R-0.587G-0.114B…（2）

B-Y=-0.299R-0.587G+0.886B…（3）

为了节省传输带宽，彩色电视系统利用人眼对颜色的细节分辨力远低于对黑白细节分辨力的视觉特性，对亮度信号进行较高带宽传输，对色度信号进行较低带宽传输，只取亮度信号带宽的1/4～1/5。在彩色电视接收端，对恢复出来的三基色信号的高频成分，统一由亮度信号的高频成分代替，这称为高频混合原理。

为了实现彩色电视与黑白电视兼容，彩色电视信号必须与黑白电视信号使用相同的视频带宽和广播传输通道，因此需要将亮度信号Y和两个色差信号B-Y、R-Y复合在一起，在同一个通道去传输。Y和B-Y、R-Y信号的频谱都是梳齿状的，能量集中在行频及其谐波附近，如果将色差信号搬移到高频位置，安插到亮度信号频谱空白档实现频谱间置，就可以在亮度信号的频带内也传输色差信号，实现兼容性。色差信号有两个，要同时调制在单一副载波上，NTSC和PAL制式都采用正交平衡调幅方式，即将B-Y和R-Y信号分别对同频但相位相差90°的色度副载波进行平衡调幅，然后将两个已调波进行相加，形成色度信号，再将色度信号与亮度信号叠加形成彩色全电视信号。与NTSC制式不同的是，PAL制式将调制后的R-Y分量进行了逐行倒相再与B-Y分量相加，形成色度信号。

PAL制式彩色电视编码原理框图如图2所示。

图2 PAL制式彩色电视编码原理框图

为了保证彩色全电视信号的动态范围不超过规定的信号范围，首先将B-Y、R-Y进行幅度压缩转换成U、V信号，其中V=0.877(R-Y) 、U=0.493(B-Y)，对U、V信号进行低通滤波，将其带宽降低到1.3兆赫，再将U、V信号同时调制在同频但相位相差90°的色度副载波（4.43兆赫）上，V分量逐行倒相后与U分量相加形成了色度信号C，然后将C信号与Y信号叠加后，再与复合同步和消隐信号形成一路彩色全电视复合信号。因为合理选择了色度副载波的频率，使色度信号C和亮度信号Y的谱线错开，实现了频谱兼置。

通常用彩条全电视信号波形和矢量图来测试彩色电视系统的彩色编码性能和工作情况，常用的测试信号为彩条信号，彩条信号按亮度顺序为白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑。

在模拟复合彩色全电视信号中，由于亮、色信号频带共用，电视接收机一般不能将两种信号干净地分离，从而会使图像上出现亮串色的色杂波干扰和色串亮的细网纹干扰等问题。