Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Глава 2. Принципы передачи цветного изображения



2.1. Цвет и его характеристики.

  Электромагнитные волны в диапазоне 380 … 770 нм воспринимаются глазом в виде светового излучения. Если направить пучок солнечного света через призму, то выходящий пучок будет содержать непрерывный спектр цветов от фиолетового до красного, при этом каждому цвету соответствует своя длина волны.

   Цвет имеет три субъективные характеристики: яркость, цветовой тон и насыщенность.

   Яркость – характеристика зрительного ощущения, согласно которой источник излучения испускает больше или меньше света.

   Цветовой тон – это ощущение того или иного цвета. Цветовой тон рассматриваемого объекта связан со спектральным составом излучения. По цветовому тону объекта мы можем судить об окраске объекта – красный, голубой, жёлтый и т.п. Поэтому цветовой тон удобно характеризовать длиной волны (λ) спектрального излучения.

   Насыщенность – степень разбавленности данного цвета белым цветом. Чем больше белого цвета, тем меньше насыщенность. Например, розовая и красная краски не отличаются цветовым тоном. Различие заключается только в насыщенности. Наибольшей насыщенностью обладает монохроматический источник, излучающий свет одной длины волны.

   Эти три характеристики не имеют никаких величин, выраженных в цифрах. О светлости и насыщенности можно говорить словами «больше», «меньше», «одинаково». О цветовом тоне говорят: фиолетовый, жёлтый, голубой и т.п.

   Электромагнитное колебание светового диапазона со строго определённой длиной волны, называемое монохроматическим колебанием, вызывает ощущение вполне определённого цвета. Например, для ощущения зелёного цвета длина волны монохроматического колебания должна быть равна

λ = 555 нм. Однако реальные источники света излучают целое множество колебаний разной мощности и частоты.

 

   2.2. Трёхмерное представление цвета.

  Экспериментально установлено, что любой цвет может быть получен путём суммирования излучений красного FR, зелёного FG и синего FB цветов. Частоты FR , FG , FB называются частотами основных цветов. Три основных цвета – красный (R), зелёный (G) и синий (B) – являются взаимонезависимыми. Это означает, что смешением любых двух из этих цветов нельзя получить третий, тогда как любые другие цвета спектра (жёлтый, голубой, пурпурный, белый и т.п.) можно получить смешением в определённом соотношении двух или трёх основных цветов.

   Измерением цвета и определением составляющих любой цветной смеси занимается колориметрия. Эта наука позволяет количественно и качественно определить любой световой поток . Прибор, позволяющий количественно и качественно определить световой поток, называется колориметром . Колориметры бывают простыми и сложными, позволяющими получить либо только качественную оценку исследуемого потока, либо и количественную, и качественную.

Опыты по сложению цветов удобно проводить с помощью равнобедренной призмы, имеющей белые матовые поверхности – грани А и Б (рис. 2.1)

                 

 Рис.2.1. Исследование цветовых потоков с помощью колориметра.

 

Представление любого цвета с помощью основных цветов производится в два этапа.

   Первый этап. Экран колориметра разделён на две половины. На левую грань призмы направляют излучение белого цвета, называемое опорным цветом. На правую грань направляют смесь, состоящую из эталонных излучений красного, зелёного и синего цветов – F0R , F0G , F0B. Мощности излучений основных цветов подбирают таким образом, чтобы цвета правой и левой половин экрана не различались. Это осуществляется ослаблением потока каждого из эталонных источников в определённое количество раз. Когда оба поля экрана не будут отличаться друг от друга по контрастности, измерения считаются законченными и производится запись показаний приборов, измеряющих величину световых потоков основных цветов. Во всех дальнейших исследованиях эти значения световых потоков принимают за единичные количества основных цветов, необходимых для получения белого цвета, идентичного опорному белому цвету.

   Второй этап. На левую грань призмы направляют излучение некоторого исследуемого цвета FЦ. На правую грань опять направляют смесь излучений основных цветов FR , FG , FB. Вновь мощности основных цветов подбирают так, чтобы цвета правой и левой половин экрана не различались по цвету и контрастности. Измеряют величины световых потоков источников основных цветов. Результаты опыта записывают в виде равенства

                   FЦ = FR + FG + FB  ……………………… (2.1).

Эта запись следует из условия уравнивания цветов обеих половин экрана колориметра. Вычисляют отношения

FR / F0R = R, FG / F0G = G, FB / F0B = B …………… (2.2).

Записывают выражение (2.1) в виде

                     FЦ = R∙F0R+ G∙F0G + B∙F0B ……………….. (2.3).

   Выражение (2.3) называется цветовым уравнением. Безразмерные величины R , G , и B называются координатами цвета. Физический смысл координат цвета в том, что они показывают, какое количество основных цветов надо взять, чтобы при их смешении получить данный цвет. Таким образом, суммированием трёх основных цветов – R, G и B – можно создать цвета любого цветового тона, но не любой насыщенности.

Свойства координат цвета:

1. Соотношение координат цвета R : G : B не изменяется при изменении яркости излучения;

2. Изменение яркости излучения в А раз приводит к изменению всех координат также в А раз;

3. Изменение цветового тона изменяет соотношение между координатами цвета;

4. Для опорного белого цвета все координаты цвета одинаковы;

5. Для излучений основных цветов две координаты равны нулю, а третья отлична от нуля.

 

   2.3. Способы получения цветного изображения.

   Для передачи по телевидению изображение цветного объекта должно быть разделено на передающей стороне на три одноцветные компоненты

(в красном, зелёном и синем цветах). Эти три монохромных изображения могут быть переданы по каналу связи на приёмные устройства как обычные чёрно-белые изображения (например, каждое одноцветное изображение на своей несущей частоте). На приёмной стороне из переданных трёх монохромных изображений должно составляться (синтезироваться) цветное изображение. Разложение изображения на составные части и его синтез могут осуществляться либо последовательным, либо параллельным способами.

  При последовательном способе изображение последовательно разлагается на основные цвета, которые передаются один за другим. Такая система не нашла применения. Это объясняется следующим. Для того чтобы мелькания цветного изображения не были заметны, скорость передачи изображения требуется увеличить в три раза по сравнению со скоростью передачи чёрно-белого изображения (необходимо за время одного кадра передать три монохроматические картинки). Такой способ передачи требует увеличения полосы частот в три раза, что недопустимо.

  При параллельном (одновременном) способе разложение изображения на три монохромных картинки и их передача по каналу связи производится одновременно. Такая система в общем случае может быть создана при механическом соединении трёх стандартных чёрно-белых ТВ-систем. Каждая из систем передаёт информацию об одном из основных цветов, а на приёмной стороне три полученных одноцветных изображения совмещаются на общем экране. Структурная схема такой системы показана на рис.2.2.

Рис. 2.2. Упрощённая структурная схема передающей части ТВ-системы

                              с одновременной передачей цветов

 

  Лучи света, отражённые от объекта передачи, попадают на дихроичные (цветоизбирательные) зеркала (1) и (4). Дихроичное (двухцветное) зеркало обладает следующим свойством: оно отражает лучи одного цвета и пропускает лучи других оставшихся цветов. Например, зеркало (1) отражает лучи 1-2 синего цвета, а пропускает лучи 1-4 зелёного и красного цветов.

  Зеркало (4) отражает красные лучи 4-6 и пропускает зелёные 4-5. Таким образом, на фотомишень каждой из трёх передающих трубок видеокамеры попадают лучи одного из трёх основных цветов: R, G или B. Полученные изображения преобразуются в передающих трубках (преобразователях

«свет / сигнал») в электрические сигналы изображения ЕR, ЕG, ЕB.

Сигналы Е R , Е G и Е B называются сигналами основных цветов.

   Свойства сигналов основных цветов:

· изменение яркости изображения приводит к изменению всех сигналов основных цветов в одинаковое количество раз;

· изменение соотношений уровней сигналов ЕR, ЕG, ЕB в передающем устройстве или в приёмнике недопустимо, т.к. это приводит к искажению цвета изображения;

· при передаче чёрно-белого изображения сигналы ЕR, ЕG, ЕB равны между собой;

· сигналы основных цветов униполярны (одной полярности).

   Для того чтобы все три сигнала можно было излучать одним передатчиком, их следует сначала разместить в одной общей полосе частот на поднесущих частотах. Для этого после усиления видеосигналы поступают в модуляторы, куда также подаются напряжения поднесущих частот fR ,fG и fB. В результате три видеосигнала оказываются разнесёнными по оси частот, как показано на рис.2.3.

Рис. 2.3. Спектр частот в системе, приведенной на рис.2.2.

 

  Если считать ширину спектров цветных сигналов одинаковой для всех сигналов (в чёрно-белом телевидении ширина спектра сигнала составляет

6 МГц), то ширина полного спектра полосы частот сигнала одновременной системы

               FПОЛН. = 3F + ∆F = 3∙ 6 +2∙1 = 20 МГц.

  Защитные частотные полосы ∆F 1 МГц необходимы для чёткого разделения цветных сигналов полосовыми фильтрами на месте приёма. Таким образом, передатчик должен излучать в эфир сигнал с полосой частот около

20 МГц. Столь широкая полоса частот, требуемая для передачи и воспроизведения цветного изображения, несовместима с чёрно-белым телевидением. Однако ряд технических решений позволил сократить полосу передаваемых частот до стандартной (около 6 МГц) без ущерба для качества принимаемого изображения, т.е. сделать одновременную систему совместимой с чёрно-белым телевидением по полосе частот. Далее мы рассмотрим эти методы.

 

   2.4. Принципы построения совместимых систем телевидения

  Во всём мире выпущено большое количество чёрно-белых ТВ- приёмников, исчисляемое миллионами. Эти телевизоры и до сих пор ещё находятся в эксплуатации. Поэтому при появлении и развитии цветного телевидения возник вопрос о совместимости двух систем ТВ-вещания: чёрно-белой и цветной. Необходимо было искать такие принципы построения системы цветного телевидения, которые укладывались бы в рамки принятых стандартов чёрно-белого телевидения. Важнейшим показателем любого ТВ-стандарта является полоса частот, занимаемая ТВ-каналом. Если по этому показателю полоса частот цветного ТВ-сигнала не будет соответствовать действующему стандарту чёрно-белого телевидения, то на чёрно-белом телевизоре нельзя будет смотреть передачи цветного телевидения (даже без цвета). Иными словами, возник вопрос совместимости  двух систем телевидения, т.е. вопрос сосуществования цветного и чёрно-белого телевидения и возможность постепенного перехода от чёрно-белого телевидения к цветному.

  Под совместимостью систем чёрно-белого и цветного телевидения понимается свойство системы цветного телевидения обеспечивать:

1. Приём сигналов цветного телевидения и воспроизведение изображения на экране чёрно-белого телевизора;

2. Приём сигналов чёрно-белого телевидения и воспроизведение изображения на экране цветного телевизора;

3. Передачу ТВ- сигналов цветного и чёрно-белого телевидения по одному и тому же каналу связи.

  Сигнал яркости

  Чёрно-белый телевизор не может принимать изображение (конечно, в чёрно-белом виде), создаваемое одновременной системой ещё и потому, что в видеосигнале этой системы нет составляющей, соответствующей чёрно-белому изображению. Можно, соответствующим образом настраивая телевизор, получить в чёрно-белом виде одно из цветных изображений: R, G или B. Однако ни одно из этих изображений не может заменить чёрно-белое.

  Отсюда следует, что в структуре полного цветового ТВ-сигнала, кроме сигналов цвета (R, G, B), должен содержаться сигнал чёрно-белого телевидения. Этот сигнал называют обычно сигналом яркости, т.к. отдельные участки чёрно-белого изображения отличаются только яркостью. Сигнал яркости может быть получен сложением всех трёх сигналов основных цветов. Однако вследствие неодинаковой чувствительности глаза к различным цветам эти три напряжения, входящие в состав сигнала яркости, должны быть равны между собой. Кроме того, при выборе пропорции, согласно которой необходимо складывать цветовые сигналы для получения сигнала яркости, следует учесть координаты основных цветов. Проведенные исследования и расчёты показали, что относительное содержание сигналов R, G и B в яркостном сигнале соответствует уравнению

                ЕY = 0,30ЕR + 0,59ЕG + 0,11ЕB …………………. (2.4).

Иными словами, яркостный сигнал Е Y чёрно-белых частей изображения содержит 30% «красного», 59% «зелёного» и 11% «синего» сигналов. Такой сигнал на передающей стороне (на телецентре) формируется линейной электрической схемой, называемой матрицей. Получение сигнала яркости ЕY поясняется на рис.2.4.

Рис.2.4. Схема получения сигнала яркости ЕY.

 

Неокрашенный объект (например, газетный лист) используется для первоначальной регулировки усиления передающей ТВ-камеры, содержащей три трубки R, G, B. Такая регулировка необходима для подбора составляющих ЕR, ЕG и ЕB в необходимой пропорции, образующих бесцветный сигнал ЕY.

  Световой поток F, исходящий от объекта передачи, расщепляется дихроичными зеркалами на три потока основных цветов FR, FG и FB, которые соответствующим образом попадают на фотомишени трёх передающих трубок, создавая на этих мишенях оптическое изображение, соответствующее одному из основных цветов. В усилителях производится регулировка всех сигналов на одинаковый уровень (например, ЕR = ЕG = ЕB = 1 В). Эти три электрических сигнала называются сигналами основных цветов . Далее эти три сигнала подаются на матрицу М1, где в соответствии с уравнением (2.4) формируется сигнал яркости ЕY.

Принцип действия матрицы поясняется на рис.2.5.

                            

             Рис. 2.5. Схема матрицы, формирующей сигнал яркости.

Для правильной, точной работы матрицы необходимо выполнение условия:

           RR >> RВЫХ.; RG >> RВЫХ.; RB >> RВЫХ.

В этом случае взаимное влияние сигналов ЕR, ЕG и ЕB на работу матрицы практически исключается.

  Таким образом, в составе полного ТВ-сигнала появилась четвёртая составляющая – спектр яркостного сигнала ЕY (рис.2.6).

б)
а)
    

Рис.2.6. Полный спектр сигнала, получаемый в системе на рис.2.4.

 

  Это ещё более расширяет полосу частот (рис.2.6а). Для чёрно-белого телевидения принцип совместимости здесь, казалось бы, соблюдается. Действительно, настроив с помощью гетеродина чёрно-белый телевизор на участок спектра ЕY (рис.2.6б), мы получим нормальное изображение в необходимой полосе частот. Однако при этом несовместимость ещё более усугубляется, т.к. полная полоса частот становится равной FПОЛН.= 27 МГц. При этом обращает на себя внимание следующее противоречие. Как говорилось ранее, цвет является трёхмерной величиной, определяемой тремя основными цветами

(R,G и B) или тремя другими составляющими – яркостью, цветовым тоном и насыщенностью. В системе же на рис.2.4 информация о цветном изображении передаётся четырьмя данными. При дальнейшем развитии цветного телевидения это несоответствие, эта избыточная информация была устранена исключением из полного спектра частот одного из сигналов цветности (ЕG). Исследования показали, что именно этот сигнал имеет наибольшую полосу частот. Поэтому исключение из передачи сигнала ЕG даёт наибольшую экономию в ширине полного спектра.

   Спектр частот мелких окрашенных деталей

  Особенностью человеческого зрения является неразличимость или плохая различимость цветов мелких деталей изображения. Пусть, например, на листе ватмана нанесено множество узких одноцветных полосок на чёрном фоне. При наблюдении листа вблизи можно отчётливо видеть цвет этих полосок. Однако по мере удаления, когда ширина полосок в угловом измерении становится всё меньше, видимая цветовая насыщенность уменьшается. При достаточном удалении ватмана зритель не может определить цвет полосок и видимая насыщенность падает до нуля, полоски кажутся бесцветными на чёрном фоне.

Многократные опыты показали: при уменьшении размеров цветных полос или соответствующего увеличения их числа на единицу длины изображения наиболее быстро исчезает ощущение окраски синих полос. Для красных полос исчезновение их окраски наступает, когда их число на единицу длины будет больше в 2,5 – 3 раза по сравнению с синими. Цвет зелёных полосок, соответствующий наибольшей видности, будет сохраняться практически до предела разрешающей способности нормального человеческого зрения.

  Применительно к цветному телевидению описанные опыты позволили получить полезные количественные соотношения и сделать следующие выводы:

1. Очень мелкие детали изображения воспроизводятся с помощью частот, лежащих в пределах от 3 до 6 МГц; мелкие детали воспроизводятся с помощью частот от 1 до 3 МГц; средние детали – от 0,5 до 1 МГц;

2. Ощущение цвета мелких синих деталей исчезает при частотах спектра fBmax = 0,5 – 0,6 МГц;

3. Частота, при которой видимая насыщенность мелких красных деталей (т.е. ощущение красного цвета) снижается до нуля, fRmax =1,3 – 1,5МГц;

4. Мелкие детали зелёного цвета будут достаточно насыщенными

до fGmax ≈ 6 МГц.

   Это позволяет сделать заключение о том, что в цветном телевидении нет необходимости передавать в полной полосе все три цветовые сигнала. Передача в цветном виде точек, штрихов и полосок в изображении, для которых требуются высокочастотные составляющие ТВ-спектра (для мелких синих деталей – более 0,6 МГц, а для красных мелких деталей – более 1,5 МГц), является избыточной, т.к. зрение человека не в состоянии в обычных условиях различать цвет таких деталей. Это обстоятельство позволяет при передаче сигналов цветного телевидения значительно сократить объём передаваемой информации, т.е. сократить полосу частот ТВ-сигнала, передаваемого по каналу связи.

  Выигрыш в полосе частот от ограничения передаваемой информации иллюстрируется на рис.2.7.

    Рис. 2.7. Спектр частот полного сигнала с учётом возможности сужения

                     спектральных составляющих сигналов ЕR и ЕB.

 

Из рис.2.7 видно, что полная ширина спектра

           FПОЛН. = 6 + 1 + 1,5 + 1 + 0,5 = 10 МГц,

т.е. в два-три раза меньше чем в случаях, представленных на рис.2.3 и 2.6.

Воспроизведение мелких деталей в ТВ-изображении необходимо в любой вещательной системе для получения чёткости изображения. Казалось бы, резкое сокращение спектра ТВ-сигнала на красных и синих участках приведёт к резкому снижению чёткости. Однако это не так, потому что сигнал яркости ЕY передаётся в полной полосе частот, т.е. содержит информацию обо всех мелких деталях, которая и воспроизводится как на экранах чёрно-белых телевизоров, так и на цветных экранах в чёрно-белом виде.

  Для подтверждения сказанного можно вспомнить, как выглядят рисунки (не фотографии) в журналах и книгах. Обычно на этих рисунках крупные, средние и не очень мелкие детали художник добросовестно раскрашивает.

А вот тонкие штрихи (так называемый «абрис» - контур предмета), точки, узкие полоски и т.п. изображаются обычно в чёрно-белом виде. При этом рисунок остаётся цветным и вполне чётким.

   Таким образом, мы видим, что передавать по каналу связи цветное изображение с помощью сигналов основных цветов практически невозможно, т.к. полная полоса частот оказывается в несколько раз шире стандартной, принятой в чёрно-белом телевидении. Следовательно, нужно было сокращать полосу частот, необходимую для передачи цветного изображения. При этом сигнал яркости должен передаваться в стандартной полосе частот 6 МГц. Как уже было сказано, для радикального сокращения полосы частот полного ТВ-сигнала из его спектра был исключён сигнал ЕG как наиболее широкополосный. Кроме того, исследования показали, что в цветном телевидении нет смысла передавать мелкие детали красного и синего цвета в полной полосе частот этих сигналов. В результате полоса частот цветного ТВ-сигнала сократилась до FПОЛН. = 10 МГц. Однако и такая полоса частот оказалась чрезмерно большой, не укладывающейся в стандартный канал чёрно-белого телевидения и поэтому не отвечающей условию совместимости. Дальнейшая возможность сокращения этой полосы основывается на специфической особенности ТВ-спектра – его линейчатости.

   Линейчатость спектра телевизионного сигнала

   Характерной особенностью ТВ-спектра в отличие, например, от спектра звукового сигнала является его линейчатость. Это значит, что в границах частот от fН = 50 Гц до fВ = 6 МГц присутствуют не все частоты, а только составляющие, кратные кадровым и строчным частотам. Это дало возможность весьма существенно уплотнить в частотном отношении спектр частот цветного ТВ-сигнала и таким образом решить проблему полной совместимости цветного и чёрно-белого телевидения.

  Известно, что любой периодический сигнал можно представить в виде суммы гармонических составляющих, с частотами, кратными частоте повторения сигнала:

                                       ∞

              U(t) = U0 / 2 + Σ Un ∙ Sin(ωnt + φn) ………………….. (2.5),

                                      n = 0

где U0 / 2 – постоянная составляющая сигнала, соответствующая средней

               яркости изображения;

  Un – амплитуда  n-ной гармонической составляющей спектра;

  ωn = 2πfn = 2πf1n – круговая частота n-ной гармоники;

  f1 – частота первой гармоники ряда Фурье;

   φn – начальная фаза n-ной гармоники.

   Гармонические составляющие называются спектральными составляющими, а само представление сигнала в виде выражения (2.5) на частотной оси называется спектральным разложением (спектром) сигнала U(t). Условный спектр сигнала чёрно-белого изображения показан на рис. 2.8.

б)
в)
а)
         

      

              Рис. 2.8. Спектр сигнала чёрно-белого изображения:

    а) – общий вид спектра; б) – фрагмент А в увеличенном масштабе;

    в) – фрагмент В в увеличенном масштабе при движущемся объекте;

                                UОГ. – огибающая спектра.

 

     Особенности спектра сигнала чёрно-белого изображения:

1. Амплитуда спектральных составляющих сигнала убывает с ростом частоты;

2. Спектр сигнала изображения имеет дискретную структуру. Он содержит гармоники kFС  (где k = 1, 2, 3 ….;  FС – частота повторения строк). Вокруг каждой гармоники kFС справа и слева группируются составляющие с частотами, отстоящими от неё на величину ± mFП (где m = 1,2,3 ….;  FП – частота повторения полей). Таким образом, спектр сигнала изображения состоит как бы из «сгустков» энергии на частотах, кратных частоте строк. Такая структура обусловлена периодичностью сигнала изображения с частотой строк и полей.

3. Спектр сигнала изображения имеет составляющую с нулевой частотой (постоянную составляющую), пропорциональную средней яркости изображения.

4. Для воспроизведения формы сигнала изображения достаточно передать составляющие спектра сигнала от нулевой частоты

          до fmax = ∆F = 6МГц.

  В общем виде спектральная картина для произвольного неподвижного изображения представлена на рис.2.8а.

  Здесь обращает на себя внимание то обстоятельство, что на гармониках строчной частоты FС , 2FС , 3FС …. имеет место увеличение амплитуд составляющих, а между этими составляющими энергия спектра довольно резко падает (рис.2.8б).

  Спектральная картина для произвольно движущегося изображения в принципе останется подобной спектру, изображённому на рис. 2.8. Но в этом случае существует различие, заключающееся в том, что около каждой спектральной линии – гармоники кадра – появляются боковые полосы частоты (верхняя и нижняя), не являющиеся гармониками строк и кадров. При передаче движущегося объекта содержание каждого последующего изображения от кадра к кадру мало отличается от предыдущего, т.к. скорость смены кадров значительно больше скорости перемещения объекта по экрану. Однако перемещение объекта от кадра к кадру изменяет во времени амплитуды и фазы спектральных составляющих. Это приводит к тому, что вокруг каждой спектральной линии появляются составляющие, настолько близко расположенные друг к другу, что спектральная линия вместе с этими составляющими образует непрерывный (сплошной) спектр, форма которого похожа на лепесток (рис.2.8в). Ширина таких «лепестков» будет тем больше, чем больше скорость движения деталей передаваемого изображения.

  Появление боковых полос сплошного спектра можно объяснить также и тем, что каждый кадр является совокупностью случайных сигналов изображения, передаваемых в строках. Спектр случайного сигнала, как известно, является сплошным.

  Исследования и расчёты показали, что ширина лепестков сплошного спектра для движущегося изображения не превышает (4 ÷ 6) Гц. Следовательно, между каждыми двумя смежными гармониками даже в случае быстрого движения объекта остаётся промежуток, равный 50 – 6 = 44 Гц. Отсюда возникает идея заполнения этих промежутков спектральными составляющими дополнительных сигналов. Во всех современных совместимых системах вещательного телевидения используется метод взаимного уплотнения сигналов цветности и яркости за счёт линейчатости спектра.

Цветоразностные сигналы

Как было сказано, одним из свойств сигналов основных цветов является их униполярность. Смысл этого свойства заключается в том, что электрические сигналы, получаемые при преобразовании сигналов изображения в передающих трубках, не могут иметь отрицательной полярности, т.к. яркость как физическая величина не может быть отрицательной: она либо положительна, либо равна нулю. Именно это свойство сигналов основных цветов не позволяет решить проблему совместимости чёрно-белого и цветного изображения, т.к. они имеют ту же природу, что и сигналы яркости. Иными словами, различить электрические сигналы яркости и сигналы основных цветов практически невозможно: и те, и другие являются сигналами, спектр которых расположен в одном частотном диапазоне.

  Единственным способом их разделения является частотный способ разделения спектров этих сигналов.

  Решение этой проблемы привело к замене сигналов основных цветов (ЕR, ЕG, ЕB) искусственно создаваемыми цветоразностными сигналами.

  Во всех стандартных системах цветного телевидения вместо сигналов основных цветов ЕR и ЕB используются ЦРС. Эти сигналы обозначаются символами R – Y , B – Y  или ERY , EBY  и получаются путём электрического вычитания из сигналов основных цветов сигнала яркости:

     ЕRY  = ЕR – ЕY;   ЕGY  = ЕG – ЕY;   ЕBY = ЕB  – ЕY  …….. (2.6).

Вычитание из сигналов основных цветов сигнала яркости формально означает, что ЦРС содержат информацию только о цветовом тоне, но не о яркости

   Свойства цветоразностных сигналов:

1. Цветоразностные сигналы могут быть выражены через сигналы основных цветов. Учитывая выражения (2.4) и (2.6), имеем

                    ЕRY  = 0,7ЕR – 0,59ЕG – 0,11ЕB

                               ЕBY  = – 0,3ЕR – 0,59ЕG + 0,89ЕB …………} (2.7);

                               ЕGY  = – 0,3ЕR + 0,41ЕG – 0,11ЕB 

2. При передаче чёрно-белого изображения все ЦРС равны нулю;

      Действительно, в этом случае ЕR = ЕG = ЕB = 0. Тогда, как следует

      из (2.7):

                                ЕRY  = ЕGY  = ЕBY  = 0

3. Любой ЦРС может быть получен из двух других. Например, выразим

      ЕGY  через  ERY  и EBY . Для этого представим ЕY в виде

                    ЕY = 0,3ЕY + 0,59ЕY + 0,11ЕY

      В то же время из равенства (2.4) следует, что

                    ЕY = 0,3ЕRY  + 0,59ЕGY  + 0,11ЕBY .

      Приравняв правые части последних двух выражений друг другу и

      произведя простые вычисления, получим:

                     ЕGY  = – 0,51ЕRY  – 0,19ЕBY .

     Аналогичным образом можно выразить и любой ЦРС через два

     других.

4. При передаче информации о цвете можно в принципе выбирать любую

     пару ЦРС. На практике выбирают пару ЕRY  и  ЕBY . Это объясняется

     тем, что для большинства сюжетов уровень сигналов ЕRY  и ЕBY  

     оказывается большим, чем уровень сигнала ЕGY . Поэтому при

    использовании сигналов ЕRY  и  ЕB Y  обеспечивается большая

    помехоустойчивость ТВ-приёмника.

5. При изменении яркости изображения в А раз сигналы ЕY, ЕRY, ЕBY

          также изменяются в А раз. Это следует из выражений (2.4) и 2.6. 

6. Отношение ЦРС  ЕRY : Е BY  не изменяется при изменении яркости

    изображения. Это соотношение определяет цветовой тон.

7. Сигналы ЕRY  и ЕBY  могут принимать как положительные, так и

     отрицательные значения.

Последнее свойство позволяет решить проблему совместимости чёрно-белого и цветного телевидения. Эта проблема решается переносом цветоразностных сигналов в высокочастотную область спектра яркостного сигнала с помощью частотной модуляции. Частотной модуляции подвергаются две так называемые «поднесущие частоты», одна из которых модулируется сигналом ЕRY , а другая – сигналом ЕBY . В качестве поднесущих частот в системе SECAM выбраны f0R = 4,406 МГц для «красной» строки и f0B = 4,25 МГц для «синей» строки. При ЕR –  Y = 0 и EBY = 0 поднесущие частоты сохраняют свои номинальные значения. При изменении ЦРС в сторону положительных значений поднесущая частота отклоняется от номинального значения в большую сторону, а при изменении ЦРС в сторону отрицательных значений – в меньшую. Отклонение поднесущей частоты в любую сторону называется «девиацией частоты». Из теории частотной модуляции известно, что девиация тем больше, чем больше по модулю амплитуда модулирующего напряжения. Закон изменения модулирующего напряжения определяет закон девиации поднесущей. Следовательно, при частотной модуляции изменяется как величина, так и знак девиации поднесущей. При демодуляции (частотном детектировании) сигналов цветности на приёмной стороне однозначно определяется как амплитуда, так и полярность ЦРС.

Достоинства цветоразностных сигналов:

· на чёрно-белых и серых местах изображения ЦРС равны нулю, что устраняет на экране кинескопа мелкоструктурную сетку, возникающую от поднесущей частоты.

· замена сигналов основных цветов искусственно созданными цветоразностными сигналами позволяет восстановить составляющую ЕG, необходимую для нормальной работы цветного телевизора.

· переход к цветоразностным сигналам позволяет объединить сигналы яркости и цветности при формировании полного цветового телевизионного сигнала (композитного сигнала) на передающей стороне ТВ-системы и разделить их с помощью частотных фильтров на приёмной стороне. Именно этот эффект позволяет решить проблему совместимости чёрно-белого и цветного телевидения.

При частотной модуляции, кроме поднесущей, появляются две боковые полосы частот, ширина которых определяется полосовыми фильтрами. Поднесущая и обе боковые полосы размещаются в высокочастотной области спектра яркостного сигнала. В этой области спектра специальными мерами обеспечивается минимальное взаимное влияние частотных составляющих яркостного сигнала и сигналов цветности. Одной из таких мер является подавление самой поднесущей при передаче сигналов цветности. На приёмной стороне поднесущая восстанавливается.

  На рис. 2.9. представлена упрощённая структурная схема формирования на передающей стороне сигнала яркости ЕY и цветоразностных сигналов ЕRY   и  ЕBY .

Рис. 2.9. Структурная схема формирования сигналов яркости и двух ЦРС.

  В камере цветного телевидения, содержащей три передающих трубки, формируются три основных цветовых сигнала ЕR, ЕG и ЕB. Эти сигналы поступают на вход матрицы М, на выходе которой формируются три сигнала: ЕY,

ЕRY  и ЕBY . Сигнал яркости ЕY занимает полную полосу частот от 50 Гц до 6,0 МГц. Спектры ЦРС ЕRY  и ЕBY  ограничиваются сверху фильтрами ФRY  и  ФB Y для дальнейшего уплотнения спектра сигнала яркости. В системе SECAM, например, спектр этих двух ЦРС выбирается от 50 Гц до 1,5 МГц для каждого. Затем производится частотное уплотнение спектра сигнала яркости этими цветоразностными сигналами. Принцип работы матричной схемы, состоящей фактически из трёх матриц, показан на упрощённой схеме на рис.2.10.

      

Рис. 2.10. Упрощённая схема формирующей матрицы.

На входы матрицы R, G и B подаются сигналы основных цветов ЕR ЕG и ЕB

с ТВ-трубок. Группа резисторов R2, R4 , R5  и R6 образует формирователь сигнала яркости ЕY в соответствии с выражением (2.4). Фазоинвертор ФИ изменяет полярность сигнала ЕY. Формирователь R1, R7, R9  создаёт ЦРС ERY, а формирователь R3, R8, R10 – ЦРС ЕBY. С выхода фильтров ЦРС подаются на частотные модуляторы, в которых ЦРС модулируют по частоте поднесущие частоты, после чего эти сигналы, называемые сигналами цветности, складываются с сигналом яркости и оказываются размещёнными с ним в одном спектре.

Размещение сигналов цветности в спектре сигнала яркости во всех системах цветного телевидения приводит к появлению взаимных искажений. Эти искажения называются перекрёстными.

Способы ослабления перекрёстных искажений:

1. Спектры сигналов цветности размещаются почти вплотную к правому (высокочастотному) краю спектра сигнала яркости. Это приводит к тому, что сигналы цветности влияют лишь на искажение верхних частот спектра сигнала яркости, которые участвуют в воспроизведении мелких деталей изображения.

2. Высокочастотные составляющие спектра сигнала яркости в том месте, куда помещаются спектры сигналов цветности, частично ослабляются.

3. В канале цветности приёмного устройства, где обрабатываются сигналы цветности, специальными фильтрами устраняются составляющие спектра сигнала яркости, находящиеся за пределами спектров сигналов цветности.

  Перечисленные способы ослабления перекрёстных искажений являются общими для всех систем ЦТВ. Однако существует ещё ряд способов ослабления перекрёстных искажений, характерных для той или иной системы цветного телевидения.

                            Контрольные вопросы:

1.   Какие характеристики света вам известны? Дайте им объяснения.

2.   Как производится исследование световых потоков с помощью колори-

     метра и для чего это делается?

3.   Что такое координаты цвета и их свойства? Каков их физический

     смысл?

4.   Какие способы передачи изображения вы знаете?

5.   Почему при передаче цветного изображения в вещательных ТВ-

     системах не используется последовательный способ?

6.   Нарисуйте упрощённую структурную схему системы передачи цвет-

  ного изображения.

7.   Что такое сигналы основных цветов, как они получаются и каковы их

       свойства?

8.   Поясните, почему в системе с одновременной передачей цветов полу-

     чается недопустимо широкий спектр ТВ-сигнала. К чему это приво-

     дит?

9.    Сформулируйте принципы совместимости чёрно-белого и цветного

      телевидения.

10.     Дайте определение сигнала яркости. Чем отличается сигнал яркости

    от чёрно-белого сигнала? Начертите схему формирующей матрицы

    для получения сигнала яркости.

11. Объясните, почему невозможно передавать по каналу связи цветное

   изображение с помощью сигналов основных цветов.

12. Дайте определение цветоразностного сигнала (ЦРС). Свойства ЦРС.

13. Начертите схему формирующей матрицы для получения ЦРС и

   поясните принцип её работы.

14. В чём состоят достоинства цветоразностных сигналов?

  

  

 

Глава 3. Система цветного телевидения SECAM

3.1 .   Принципы  построения  системы   SECAM

Работа системы SECAM основана на двух принципах:

1. В каждой строке передаётся только один сигнал цветности;

2. Преобразование ЦРС в сигналы цветности осуществляется методом частотной модуляции.

  Возможность поочерёдной передачи сигналов цветности основана на следующих соображениях. Как отмечалось в гл.II, неразличимость цвета мелких деталей позволяет ограничивать полосу частот сигналов цветности примерно до 1,5 МГц. Так как полная полоса частот ТВ-спектра составляет 6 МГц и соответствует передаче наиболее мелких деталей, передаваемых в чёрно-белом виде яркостным сигналом ЕY, то окрашенные детали будут иметь размер вдоль строки, по крайней мере, в (6 МГц / 1,5 МГц) = 4 раза большей, чем самые мелкие чёрно-белые детали. Аналогично можно считать допустимым увеличение в 3 – 4 раза размера окрашенных мелких деталей и в вертикальном направлении. На этом и основан принцип поочерёдной передачи ЦРС в системе SECAM: в течение одной строки передаётся сигнал ЕRY , в течение следующей – ЕBY  и т.д.

  Таким образом, для передачи используется только часть информации, выдаваемой цветной камерой. Половина строк растра представлена в цветовом сигнале компонентой ЕRY , а другая половина – компонентой ЕB Y. При этом предполагается, что в пропущенных строках цветовая информация практически идентична соседним. Иными словами, для сигналов цветности развёртка в полном кадре будет содержать вдвое меньшее число строк, что приводит к соответствующему увеличению размеров окрашенных мелких деталей по вертикали. Однако общая чёткость по вертикали при этом не упадёт, так как более мелкие детали передаются сигналом яркости ЕY с полным числом строк развёртки.

  В телевизионном приёмнике цветного изображения для правильной работы цветного кинескопа необходимо иметь одновременно три ЦРС: ЕRY , ЕGY  и

ЕBY . Для получения непрерывной последовательности сигналов ЕRY  и

ЕBY  и формирования с помощью матрицы третьего ЦРС ЕGY в приёмнике системы SECAM используется ячейка памяти – линия задержки со временем задержки на одну строку τЗАД. = ТСТР. = 64 мкс. При воспроизведении цветного изображения каждый сигнал цветности используется дважды: один раз он берётся с входа линии задержки, а другой – с её выхода. Процесс формирования непрерывных сигналов ЕRY  и  ЕBY  с помощью линии задержки поясняется на рис.3.1.

Рис.3.1. Получение одновременных сигналов на входе матрицы

с помощью линии задержки

 

Так как сигналы цветности передаются поочерёдно через одну строку, а задержка линии равна длительности одной строки, сигналы цветности на входе и на выходе линии задержки оказываются различными, т.е. если в данный момент на входе линии имеется сигнал ЕRY , то на выходе будет сигнал ЕBY (или наоборот). Таким образом, линия задержки даёт возможность всегда иметь одновременно оба сигнала цветности. При этом, однако, предполагается, что в пропущенных строках цветовой сигнал практически не отличается от сигнала соседних строк. После восстановления непрерывности сигналов ЕRY  и ЕBY  можно получить с помощью матрицы сигнал ЕGY

  Как видно из рис.3.1, сигналы ЕRY  и ЕBY  и на входе, и на выходе линии задержки периодически меняются местами. Отсюда возникает необходимость соответствующего переключения сигналов так, чтобы на вход канала обработки сигнала R–Y подавался сигнал ЕRY , а на вход канала B–Y – сигнал ЕBY . Для этого в приёмнике SECAM используется схема электронного коммутатора.

  Принцип построения системы SECAM в упрощённом виде поясняется структурными схемами передающей и приёмной части, показанными на рис.3.2.

б)
а)

Рис. 3.2. Пояснение принципа передачи сигналов в системе SECAM.

Упрощённая функциональная схема кодирующего (а)

и декодирующего (б) устройства системы SECAM

 

  Сигналы основных цветов ЕR , ЕG и ЕB, полученные с помощью трёх передающих трубок в ТВ-камере, усиливаются и поступают на матрицу, где формируются сигналы ЕY, ЕRY  и ЕBY . С помощью электронного коммутатора, переключающегося после окончания каждой строки, формируется последовательность чередующихся ЦРС. Сигналы ЕRY и ЕBY  по очереди управляют частотой генератора поднесущей. Полученные ЧМ-сигналы цветности в блоке сложения смешиваются с сигналом ЕY  и образуется полный цветовой сигнал.

  В телевизоре необходимо из принятого полного цветового сигнала сформировать ЦРС ЕR - Y, ЕGY  и ЕBY . Полный сигнал, содержащий информацию о яркости, и сигналы цветности, передаваемые с помощью поднесущих, имеется на выходе видеоусилителя (рис.3.2б). С выхода видеоусилителя через полосовой фильтр этот сигнал поступает на вход линии задержки и на электронный коммутатор. Электронный коммутатор имеет четыре входа и два выхода. Сигнал с выхода линии задержки подаётся на входные зажимы 1 и 4, а сигнал с входа линии – на зажимы 2 и 3. Если с видеоусилителя поступает сигнал

ЕBY , то переключатели находятся в верхнем положении, как показано на рис.3.2б. В этом случае сигнал ЕBY  поступает с входа 3 на выходной зажим 6 и частотный детектор B–Y. Сигнал ЕRY , передаваемый в течение предыдущей строки, берётся с выхода линии задержки и поступает на частотный детектор R–Y со входа 1. В течение следующей строки переключатели коммутатора находятся в нижнем положении, т.е. в замкнутом состоянии находятся контакты 2-5 и 4-6. В этом случае сигналы на детекторы R–Y  и  B–Y поступают следующим образом. Сигнал ЕRY , который теперь имеется на выходе усилителя (т.е. на входе линии задержки),  через замкнутые контакты 2-5 поступает на детектор  R–Y. Сигнал ЕBY  берётся с выхода линии задержки и поступает на детектор через контакты 4-6. С выхода детекторов полученные ЦРС поступают на матрицу, формирующую третий ЦРС ЕGY . Для управления электронным коммутатором используются импульсы прямоугольной формы. Полный цикл коммутации осуществляется за время двух строк (в течение одной строки переключатели находятся в верхнем положении, в течение другой – в нижнем). Поэтому частота коммутирующих импульсов должна быть равна fСТР / 2. Нормальная работа телевизора возможна лишь в том случае, когда порядок переключения коммутатора соответствует очерёдности поступления ЦРС. Это возможно лишь тогда, когда электронный коммутатор в ТВ-приёмнике работает синфазно с электронным коммутатором кодирующего устройства. Для обеспечения указанной синфазности в приёмник вместе с основным набором сигналов необходимо передавать дополнительный сигнал, с помощью которого можно установить правильную фазу работы электронного коммутатора. Сигналы, устанавливающие правильную фазу работы электронного коммутатора, называются сигналами цветовой синхронизации.

 

   3.2. Предыскажения сигналов в системе SECAM 

   Для получения и передачи сигналов цветности в системе SECAM используется частотная модуляция (ЧМ) поднесущих частот цветоразностными сигналами. Основным параметром, характеризующим ширину спектра ЧМ-коле-бания, является индекс частотной модуляции, определяемый соотношением

                                      m = ∆fД / FВ,

где ∆fД – девиация (отклонение) несущей частоты от номинального значения; 

     FВ – высшая частота спектра модулирующего колебания.

  При малых индексах ЧМ (m < 0,5) ширина спектра несущей ЧМ-колебания с достаточной точностью может быть принята равной удвоенному значению F, т.е. удвоенной ширине спектра передаваемого сигнала. В этом случае ширина спектра, получаемая при ЧМ, мало отличается от ширины спектра при АМ. При увеличении индекса модуляции спектр модулированного колебания расширяется и достигает значения 2∆fД, т.е. ширина спектра оказывается равной удвоенному значению девиации поднесущей частоты.

  В системе SECAM для передачи ЦРС применяется ЧМ с индексом модуляции m ≈ 0,2 (т.н. узкополосная модуляция). Если ЦРС передаются в полосе частот до 1,5 МГц, то, согласно сказанному, общий спектр модулированного сигнала составит 3 МГц. Поскольку для обеспечения частотного уплотнения спектр сигналов цветности размещается в высокочастотной области спектра сигнала яркости, большее увеличение индекса модуляции не представляется возможным. В то же время высокая помехоустойчивость систем с использованием ЧМ может быть достигнута только при достаточно больших значениях индекса ЧМ. Поэтому, если не принять специальных мер, помехоустойчивость системы SECAM при приёме и обработке ЦРС будет недостаточно высокой. Это будет проявляться в том, что шумовые помехи, проникающие на экран телевизора по каналу цветности, будут сильно снижать качество изображения.

  Можно повысить помехоустойчивость при приёме ЦРС, не прибегая к увеличению индекса ЧМ и не расширяя при этом спектр. Это достигается введением частотных предыскажений передаваемых сигналов и последующей их коррекцией на приёмном конце. Принцип действия частотных предыскажений основан на особенностях воздействия помех на ЧМ-сигнал. Известно, что при приёме ЧМ-сигналов наиболее опасным является паразитное изменение частоты и фазы высокочастотного колебания под воздействием помехи.

  При детектировании ЧМ-сигналов в условиях наличия флуктуационных помех происходит значительное ухудшение соотношения сигнал / шум на выходе частотного детектора, особенно в области верхних частот спектра модулирующего сигнала.

  Для устранения этого эффекта на передающем конце модулирующие цветоразностные сигналы подвергаются предварительной частотной коррекции – предыскажениям. Корректирующая цепь обеспечивает подъём высокочастотных составляющих ЦРС. Графически частотная характеристика корректирующей цепи представлена на рис. 3.3.

              

Рис.3.3. Амплитудно-частотная характеристика цепи НЧ-предыскажений

сигналов цветности.

 

  Поскольку предыскажениям подвергается немодулированный (низкочастотный) сигнал цветности, данный вид предыскажений называется низкочастотными предыскажениями.

  Для неискажённого приёма ЦРС в ТВ-приёмнике необходимо скорректировать внесённые частотные предыскажения. С этой целью в тракт усиления ЦРС следует включить корректирующий фильтр с частотной характеристикой, имеющей спад в области верхних частот. Полная коррекция будет иметь место, если частотная характеристика корректирующего звена в приёмнике будет обратная частотной характеристике звена предыскажения на передающем конце.                     

  Частотная характеристика цепи коррекции НЧ-предыскажений представлена на рис.3.4.

                 

Рис.3.4. Частотная характеристика цепи коррекции НЧ предыскажений

 

Как видно из рис.3.4, частотная характеристика корректирующего звена имеет спад, увеличивающийся по мере повышения частоты. Шумовые помехи, поступающие в приёмник вместе с полезным сигналом, после прохождения фильтра окажутся значительно ослабленными. При этом высокочастотные составляющие спектра помехи, имеющие большую интенсивность, ослабляются в большее число раз. Следует отметить, что ослабление спектральных составляющих ЦРС, которые в приёмнике также подвергаются коррекции, не ухудшает качество изображения, так как их амплитуда была соответственно увеличена на передающем конце.

  Техническая реализация цепей, осуществляющие описанные преобразования, оказывается довольно простой. На рис.3.5 представлены принципиальные схемы цепей, осуществляющих соответственно частотные предыскажения и их коррекцию.

                   а)                                                                      б)

         Рис.3.5. Принципиальные схемы корректирующих цепей:

а – схема цепи НЧ-предыскажений;

 
 
б – схема цепи коррекции НЧ-предыскажений.

 

В схеме на рис. 3.5а на низких частотах влияние конденсатора С не сказывается, и схему можно представить в виде делителя на резисторах R и R'. На частотах, превышающих 20 кГц, начинает сказываться шунтирующее действие конденсатора. Эквивалентное сопротивление горизонтального плеча делителя уменьшается с ростом частоты, за счёт чего обеспечивается постепенный подъём частотной характеристики.

  В схеме на рис.3.5б конденсатор С  включён в выходную цепь, что обеспечивает уменьшение эквивалентного сопротивление вертикального плеча с ростом частоты и соответствующее уменьшение коэффициента передачи.

  Другой вид предыскажений, применяемый в системе SECAM, – это высокочастотные предыскажения, которым подвергается ЧМ-сигнал цветности. Цель этих предыскажений та же, что и у предыскажений видеосигналов, – увеличение помехозащищённости каналов яркости и цветности приёмника. Действие предыскажений, которым подвергается модулированный сигнал, проявляется в увеличении амплитуды поднесущей частоты при отклонении её от номинального значения. Графически зависимость коэффициента передачи цепи высокочастотных предыскажений представлена на рис.3.6.

               

Рис.3.6. Частотная характеристика цепи ВЧ-предыскажений

 

  Как видно из рисунка, при отклонении частоты от номинального значения коэффициент передачи возрастает, что позволяет повысить уровень спектральных составляющих сигнала, удалённых от поднесущей и в большей степени подверженных воздействию помех.

В приёмнике необходимо иметь цепь коррекции ВЧ-предыскажений с частотной характеристикой, обратной частотной характеристике цепи введения предыскажений на передающем конце. Графически частотная характеристика корректирующей цепи представлена на рис.3.7.

              

Рис.3.7. Частотная характеристика цепи коррекции ВЧ-предыскажений

 

  Коррекция высокочастотных предыскажений в приёмнике должна производиться достаточно точно. Экспериментально установлено, что минимум кривой должен совпадать с частотой 4,286 МГц ± 20 кГц. Принципиальные схемы устройств, обеспечивающих получение АЧХ, представленных на рис.3.6 и 3.7, изображены на рис.3.8.

   

             Рис.3.8. Принципиальные схемы корректирующих цепей:

  а – цепь введения ВЧ-предыскажений;

        б – цепь коррекции ВЧ-предыскажений.

 

  Цепь, вводящая ВЧ-предыскажения, состоит из двух контуров, причём, контур L1 C1 R1 является параллельным, а контур L2 C2 R2 – последовательным. Для получения точной коррекции внесённых предыскажений корректирующая цепь в приёмнике также должна состоять из двух контуров, причём, последовательный и параллельный контуры следует поменять местами. На практике часто пользуются упрощённой корректирующей цепью, состоящей из одного параллельного контура (рис.3.8б).

 


  3.3. Основные параметры системы   SECAM

  В процессе доработки системы SECAM неоднократно менялись её параметры. При рассмотрении упрощённых структурных схем передающей и приёмной частей мы считали, что передаются ЦРС  ERY   и  EBY. В последней системе, принятой в СССР и стандартизированной, эти ЦРС заменены сигналами DR и DB. Новые сигналы формируются следующим образом:

                 ДR = kR·ERY  = – 1,9ERY  

                 ДB = kB·EB – Y  = 1,5EB – Y …………….. (3.2),

где kR = – 1,9 и kB = 1,5 – называются коэффициентами компрессии.

  Из этих соотношений видно, что сигналы DR и DB отличаются от ЕRY

 и ЕBY полярностью и наличием коэффициентов компрессии.  

Введение коэффициентов kR = 1,9 и kB = 1,5 направлено на улучшение совместимости и повышение помехоустойчивости системы. Дело в том, что максимальные и минимальные значения ЦРС ЕRY  и  ЕBY  различны.

На рис.3.9 представлены осциллограммы сигналов ЕRY  и  ЕBY .  Такие сигналы применяются при настройке телевизоров для получения изображения на экране в виде вертикальных цветных полос в следующей последовательности: белая, жёлтая, голубая, зелёная, пурпурная, красная, синяя, чёрная (Табл.3.1).

                                                                                                Таблица 3.1

  Получение вертикальных цветных полос при различных комбинациях

                                  основных цветов (R,G,B).

              

Рис.3.9. Характерные уровни ЦРС при передаче испытательного

изображения в виде вертикальных цветных полос

 

Из приведенных эпюр видно, что значения сигнала ЕRY  изменяются от

0,67 до + 0,67, а сигналы ЕBY  изменяются от 0,89 до + 0,89.

  Если сигналы  ЕRY  и ЕBY  подать на частотный модулятор, то девиация частоты при передаче сигнала ЕBY  будет больше, чем при передаче ЕRY . Общая полоса частот, занимаемая модулированным сигналом цветности, будет определяться сигналом ЕBY . Сигнал ERY , имеющий меньшие экстремальные значения, займёт соответственно меньшую полосу частот, что ухудшит помехоустойчивость канала  R – Y . Введение коэффициентов компрессии позволяет исправить это положение и передавать ЦРС в равных условиях. Действительно, с учётом коэффициентов kR  и kB экстремальные значения обоих сигналов становятся одинаковыми:

                             ДR = kR·ER - Y = 1,9·0,67 ≈ 1,33;

                             ДB = kB·EBY  = 1,5·0,89 ≈ 1,33.

  Значения сигналов DR  и DB при передаче изображения цветных полос указаны на рис.3.9в и 3.9г.

  Введение знака минус перед коэффициентом kR  означает изменение полярности сигнала ЕRY  на противоположную. Это выбрано из следующих соображений. Изучение цветовых сигналов при передаче различных сюжетов показало, что в сигнале ЕRY преобладают положительные значения, а

в сигнале EBY – отрицательные. Изменением полярности ЕRY  добиваются того, что при передаче обоих сигналов ДR  и ДB для большинства сюжетов преобладает отрицательная девиация частоты, т.е. уменьшение частоты поднесущей при передаче большинства сюжетов позволяет уменьшить заметность искажений цветного изображения, часто возникающих в тракте передачи при ограничении верхней боковой полосы сигнала цветности.  

   Поднесущие частоты.

   В ранних вариантах SECAM цветоразностные сигналы по очереди модулировали общую поднесущую частоту. В стандартизированном последнем варианте SECAM – IIIБ принято передавать сигналы ДR и ДB  с помощью двух различных поднесущих частот. Теоретические расчёты и эксперименты показали, что оптимальными значениями поднесущих частот являются:

               f0R = 282fСТР. = 4406,25 ± 2 кГц

               f0B = 272fСТР. = 4250,00 ± 2 кГц,

где fСТР. = 15625 Гц – частота строк.

  Такие значения поднесущих частот позволили добиться заметного уменьшения помех на экране цветного телевизора. На рис.3.6, то видно, что поднесущая f0R оказалась смещённой относительно максимума частоты настройки цепи коррекции предыскажений (4,286 МГц) на 120 кГц в сторону увеличения, а поднесущая f0B – на 36 кГц в сторону уменьшения.

  Значение девиации частоты при передаче сигналов DR и DB различны. Они равны

                   ∆fR = 280 ± 9 МГц;  ∆fB = 230 ± 7 МГц.

Эти значения девиации, установленные ГОСТ 18471 – 83, определены при подаче на вход частотного модулятора модулирующего сигнала с уровнем, равным условной единице. За условную единицу принимается размах сигнала яркости от уровня гашения до уровня белого.

Увеличение девиации «красного» сигнала цветности сделано с целью повышения помехоустойчивости при передаче сигнала ДR.  Дело в том, что шумовые помехи более всего заметны на красном фоне (они воспринимаются в виде «снега» на изображении). Поэтому с целью уменьшения заметности этой помехи необходимо было увеличить уровень сигнала, несущего информацию о красном цвете на выходе частотного детектора. Это можно сделать, увеличив девиацию частоты поднесущей f0R.

 

   3.4. Кодирующее устройство системы SECAM

Кодирующее устройство предназначено для формирования из видеосигналов, поступающих с ТВ-камеры, полного цветового телевизионного сигнала (ПЦТС). На вход кодирующего устройства исходные сигналы поступают с камерного канала, в котором они прошли первичную обработку: усиление, коррекцию частотных искажений, гамма-коррекцию.

  ПЦТС на выходе кодирующего устройства включает в себя следующие сигналы:

· сигналы яркости;

· сигналы цветности;

· сигналы цветовой синхронизации;

· сигналы синхронизации развёртывающих устройств приёмника;

· гасящие импульсы.

  Структурная схема кодирующего устройства SECAM изображена

на рис. 3.10.

Рис.3.10. Структурная схема кодирующего устройства системы SECAM

 

Три видеосигнала Е'R, Е'G, Е'B c выхода камерного канала поступают на кодирующую матрицу, с помощью которой формируется сигнал яркости Е'Y и два цветоразностных сигнала Д'R  и Д'B . Штрих в формулах означает, что передаваемые сигналы подвергнуты обработке в камерном канале.

  Сигналы D'R и D'B подаются на сумматоры Σ, в которые замешиваются сигналы опознавания цвета, поступающие с блока формирования сигналов цветовой синхронизации. Затем сигналы D'B и D'R (последний сигнал подаётся через фазоинвертор, в котором меняется его полярность) поступают на цепи низкочастотных предыскажений, в которых для повышения помехоустойчивости системы осуществляется подъём высокочастотных составляющих этих сигналов. Далее эти сигналы поступают на электронный коммутатор, который обеспечивает поочерёдную от строки к строке передачу ЦРС Д'R и Д'В на фильтр низких частот (ФНЧ). С выхода ФНЧ цветовые сигналы подаются на амплитудный ограничитель (АО). Введение в тракт обработки цветовых сигналов ограничителя амплитуды объясняется следующими соображениями. Низкочастотные предыскажения ЦРС преобразуют их форму. Резкие перепады сигнала, соответствующие переходу от одного цвета к другому, после прохождения цепи низкочастотных предыскажений приобретают выбросы. Однако сигналы, поступающие на частотный модулятор, должны иметь вполне определённые уровни. Согласно ГОСТ 18471 – 83 максимальная девиация частоты поднесущей не должна превышать + 350 и – 506 кГц при передаче строк с сигналом Д'R и + 506 и – 350 кГц при передаче строк с сигналом Д'В. Наиболее простым техническим решением является соответствующий подбор напряжений модулирующих сигналов на входе частотного модулятора, чтобы указанные значения девиации частоты соответствовали пиковым значениям сигналов Д'R и Д'B. Однако при этом пришлось бы довольно сильно уменьшить исходный сигнал, что привело бы к снижению помехоустойчивости канала цветности. Поэтому в кодирующем устройстве системы SECAM применяется ограничитель, с помощью которого выбросы цветовых сигналов ограничиваются по максимуму и минимуму на уровнях, при которых девиация частоты соответствует номинальным значениям. Процесс ограничения сигналов Д'R и Д'В поясняется рис.3.11.

а)
б)
в)
д)
г)
           

Рис.3.11. Ограничение сигналов цветности в кодирующем устройстве

  Здесь изображены сигналы Д'R (рис.3.11б) и Д'В (рис.3.11в), соответствующие передаче вертикальных цветных полос. После прохождения цепи НЧ-предыскажений сигналы принимают вид, показанный на рис.3.11г и 3.11д. Уровни ограничения сигналов показаны на рис.3.11г и 3.11д штриховыми линиями. Как видно из рис.3.11, уровни ограничения сигналов Д'R и Д'В должны быть разными. Однако в кодирующем устройстве используется один ограничитель. Для того чтобы ограничение происходило на разных уровнях, на ограничитель подаются коммутирующие импульсы с частотой повторения, равной половине строчной частоты. Эти импульсы смещают сигналы цветности относительно постоянных уровней ограничения на нужную величину. С выхода амплитудного ограничителя сигналы поступают на частотный модулятор (ЧМ). Каждый из ЦРС модулирует свою поднесущую частоту f0R или f0B. Они являются гармониками строчной частоты:

f0R = 282fСТР, f0B = 272fСТР. С выхода частотного модулятора сигнал цветности поступает на блок коммутации фазы поднесущих, который через каждые две строки изменяет на 180° фазу колебаний каждой из поднесущих частот. Это делается для уменьшения заметности помех от поднесущих на экране телевизора.

  Далее сигнал цветности подаётся на схему ВЧ-предыскажений. В блоке ВЧ-предыскажений подавляются поднесущие частоты. Это делается для повышения помехоустойчивости системы и для ослабления видимости поднесущих на чёрно-белом изображении в случае слабонасыщенных цветов. Затем цветовой сигнал подвергается дополнительной амплитудной модуляции. Для этого с помощью полосового фильтра из яркостного сигнала Е'Y выделяются частотные компоненты, лежащие вблизи поднесущих частот, и детектируются амплитудным детектором. После детектирования сигналы подаются на амплитудный модулятор. Дополнительная амплитудная модуляция цветовых поднесущих уменьшает помехи, вызываемые сигналом яркости в канале цветности телевизора. В каскаде гашения осуществляется запирание сигналов цветности на время прохождения синхроимпульсов, чтобы сигналы цветности не создавали помех синхронизации развёртывающих устройств телевизора. С выхода каскада гашения сигналы цветности подаются на сумматор, где происходит их сложение с сигналами яркости и импульсами синхронизации.

  В канал яркости кодирующего устройства входят линия задержки и корректор перекрёстных искажений. Назначение линии задержки – совмещение по времени сигналов яркости и цветности, которые поступают на сумматор.

  Корректор перекрёстных искажений предназначен для уменьшения помех в приёмнике, возникающих из-за биений между сигналами цветности и составляющими сигнала яркости, передаваемые в общей полосе частот. Это достигается с помощью сложных систем режекторных фильтров.

  После сумматора сформированный ПЦТС подаётся на радиопередающее устройство.

 

  3.5. Декодирующее устройство системы SECAM

  В декодирующем устройстве осуществляются обратные преобразования цветовых сигналов. Декодирующее устройство располагается в телевизионном приёмнике и называется блоком цветности.

  Блок цветности выполняет следующие функции:

· выделяет из спектра полного сигнала полосу частот, в которой заключены составляющие сигнала цветности;

· детектирует сигналы цветности;

· усиливает полученные в результате детектирования ЦРС ЕRY и ЕBY;

· формирует третий ЦРС ЕGY;

· корректирует высоко- и низкочастотные искажения сигнала, введённые  в кодирующем устройстве.

  Структурная схема декодирующего устройства представлена на рис.3.12.

 

Рис.3.12. Структурная схема декодирующего устройства системы SECAM

 

  Сигнал с видеодетектора поступает на полосовой усилитель. В полосовом усилителе частотно-модулированные сигналы цветности отделяются от яркостного сигнала и корректируются частотные предыскажения цветовых поднесущих. Частотная характеристика корректирующего каскада имеет форму колокола. После усиления выделенного сигнала сигнал цветности поступает на электронный коммутатор и на вход линии задержки, время задержки которой равно периоду одной строки изображения (64 мкс).

  После электронного коммутатора сигналы цветности поступают на два амплитудных ограничителя, обеспечивающих двустороннее ограничение сигналов цветности. При этом устраняются импульсные помехи, попавшие в канал цветности, и паразитная амплитудная модуляция.

  Как видно из рисунка, АЧХ в каналах R–Y и B–Y , проходят через нуль при частотах 4,406 и 4,25 МГц соответственно, имеют линейный участок в диапазоне приблизительно 1,5 МГц и являются как бы зеркальным отражением друг друга. Таким образом, увеличение частоты поднесущей на входе канала R – Y вызывает увеличение напряжения на его выходе, а аналогичное увеличение частоты на входе канала B – Y – соответствующее уменьшение напряжения.

  Электронный коммутатор и линия задержки необходимы для одновременного получения сигналов ЕRY  и ЕBY  на входе формирующей матрицы

ЕGY.

  Таким образом, на первом выходе электронного коммутатора всегда имеется сигнал ЕRY , а на втором выходе – сигнал ЕBY. С выхода электронного коммутатора ЧМ-сигналы цветности поступают на частотные детекторы.

  Частотные детекторы (ЧД) преобразуют сигналы цветности в цветоразностные сигналы (ЦРС). На выходе «красного» ЧД формируется сигнал ЕRY, а на выходе «синего» ЧД – ЕВ – Y. Частотные детекторы в приёмнике системы SECAM выполняются по схеме фазовых дискриминаторов. Фазовые дискриминаторы в каналах R – Y и B – Y различаются частотами настройки резонансных цепей и амплитудно-частотными характеристиками, которые показаны на рис.3.13.

  Рис.3.13. Амплитудно-частотные характеристики дискриминаторов 

                                             каналов цветности

 

Наклоны АЧХ детекторов в каналах R–Y и B–Y имеют противоположные знаки. Это значит, что при уменьшении частоты сигналов на входах детекторов на выходе частотного детектора R–Y образуется отрицательное напряжение, а на выходе частотного детектора B–Y – положительное напряжение. С выходов видеоусилителей ЦРС ЕRY и ЕBY поступают на матрицу, формирующую ЦРС ЕGY. Таким образом, на выходе декодирующего устройства появляются все три ЦРС.

  Цветоразностные сигналы, образующиеся на выходах частотных детекторов, имеют характерные выбросы на переходах, вызванные низкочастотными предыскажениями, введёнными в кодирующем устройстве. Кроме того, цветовые поднесущие не полностью подавляются дискриминаторами и, проникая в цветоразностные сигналы, вызывают дополнительные искажения. Для подавления цветовых поднесущих на выходах частотных детекторов включаются фильтры-пробки, роль которых выполняют обычные параллельные резонансные контуры.

  Работой электронного коммутатора управляют импульсы, вырабатываемые в генераторе коммутирующих импульсов. Установление правильной фазы коммутирующего сигнала обеспечивает схема опознавания цвета (схема цветовой синхронизации). Если положение переключателей в электронном коммутаторе не соответствует приходящим сигналам цветности, схема цветовой синхронизации изменяет фазу коммутирующих импульсов. Эта же схема запирает канал цветности при передаче чёрно-белого сигнала.

  Из рис.3.12 видно, что электронный коммутатор, распределяющий сигналы цветности по соответствующим каналам обработки, управляется симметричным триггером. Таким образом, порядок коммутации сигналов определяется управляющими импульсами, действующими на его плечах. При включении телевизора начальное состояние триггера устанавливается случайно. Поэтому вполне возможно, что при поступлении импульсов строчной синхронизации на вход триггера распределение сигналов по цветовым каналам произойдёт неправильно, т.е. сигнал Д'RY  попадёт в канал В – Y, а сигнал Д'BY – в канал R– Y. Для распознавания цветности приходящих сигналов в составе ПЦТС передаются сигналы, несущие соответствующую информацию. Эти сигналы называются сигналами цветовой синхронизации.

 

3.6. Система цветовой синхронизации

  Система цветовой синхронизации (ЦС) предназначена для управления работой коммутатора в декодирующем устройстве. Она определяет вид строки ПЦТС («красная» или «синяя»), поступающей в данный момент времени в декодирующее устройство, и в соответствие с этим подключает входы коммутатора к тому или иному выходу коммутатора. Сигналы опознавания цвета (сигналы ЦС) удобно передавать либо во время обратного хода луча по строке, сразу же после строчного синхроимпульса, либо во время обратного хода по кадру (полю). Теоретически нет необходимости передавать сигналы цветовой синхронизации в течение всего времени телевизионной передачи. Достаточно один раз в начале передачи установить правильную фазу работы электронного коммутатора. Однако практически из-за наличия помех, которые могут попасть в канал цветности, возможно нарушение правильной фазы работы коммутатора. Кроме того, при приёме чёрно-белых программ необходимо обеспечить запирание каналов цветности, для того чтобы исключить попадание помех с блока цветности на экран кинескопа. Для автоматического запирания и отпирания каналов цветности при приёме цветных и чёрно-белых программ в сигнале необходимо также иметь информацию, позволяющую легко отличать сигналы цветной программы от сигналов чёрно-белой. Поэтому оказывается необходимым регулярно передавать сигналы цветовой синхронизации. В системе SECAM передаются два типа сигналов ЦС: по полям и по строкам.

  Сигналы ЦС по полям передаются с частотой полей после окончания задних уравнивающих импульсов, следующих после кадрового синхроимпульса (рис.3.14).   

      

           Рис.3.14. Сигналы цветовой синхронизации по полям

 

  Эти импульсы имеют длительность активной части строки. Частота заполнения импульсов «красной» (нечётной) строки равна 4,756 МГц, а частота заполнения «синей» (чётной) строки равна 3,9 МГц. Импульсы «красных» и «синих» строк чередуются между собой непрерывно от строки к строке с периодом, равным двум периодам кадров (четырём периодам полей); при этом первым (нечётным) кадром считается кадр, в котором первая строка «красная» (рис.3.14). Место расположения всех описанных сигналов в структуре ПЦТС: в первом (нечётном) поле – с начала 7-й строки до конца 15-й строки; во втором (чётном) поле – с начала 320-й строки до конца 328-й строки.

Функциональная схема системы ЦС по полям приведена на рис. 3.15.

        

Рис.3.15. Упрощённая функциональная схема системы ЦС по полям:

      Ф1, Ф2 – фильтры; ЛЗ – линия задержки; «И» - схема совпадения И;

                                            Тг – триггер.

 

  Эпюры сигналов в системе цветовой синхронизации по полям показаны на

рис.3.16.

            

               Рис.3.16. Эпюры сигналов в системе ЦС по полям:

UВХ – входной сигнал; U1 – сигнал на выходе Ф1; U2 – сигнал на выходе Ф2;

U3 – сигнал на выходе ЛЗ; U4 – импульс обратного хода по полю; U5 – сиг

нал на выходе схемы И; U6 – строчные синхроимпульсы; UУПР – выходные

 сигналы схемы ЦС. 

 

  Система работает по сигналам ЦС, которые передаются во время обратного хода развёртки по полю (рис.3.16а). Фильтр Ф1 настроен на частоту

4,756 МГц и поэтому пропускает на свой выход только сигналы синхронизации «красной» строки (рис.3.16б). Фильтр Ф2 настроен на частоту 3,9 МГц и поэтому пропускает на свой выход сигналы синхронизации «синей» строки (рис.3.16в). Линия задержки (ЛЗ) задерживает сигналы синхронизации «синей» строки на время, равное длительности одной строки (рис.3.16г). Таким образом, сигналы синхронизации «красной» и «синей» строк появляются одновременно на 1-м и 2-м входах схемы И (рис.3.16б и 3.16г). Схема совпадения И имеет три входа и один выход. На 3-й вход схемы поступает импульс обратного хода по полям U4, который формируется в канале кадровой развёртки телевизора. При совпадении по времени всех трёх сигналов, поступающих на входы схемы И, на её выходе вырабатывается импульс U5, который подаётся на установочный вход « S » триггера. За время передачи одного поля на выходе схемы И появляются четыре импульса (рис.3.16е), совпадающие по времени с моментами поступления на вход схемы ЦС сигналов синхронизации «красной» строки. Сигналы на выходе схемы И называются установочными. Описанная схема позволяет исключить срабатывание системы ЦС от случайных помех.

  Триггер (Тг) предназначен для управления работой электронного коммутатора декодирующего устройства. Триггер, как известно, имеет два устойчивых состояния. В зависимости от вида триггер может иметь несколько входов и два выхода – прямой и инверсный. Когда потенциал на прямом выходе высокий, то говорят, что триггер находится в состоянии «1». Когда потенциал на прямом выходе низкий, - триггер находится в состоянии «0». По инверсному выходу состояние триггера обратно состоянию на прямом выходе.

   В системе ЦС триггер управляется по двум входам: установочному « S » и синхронному «С». При подаче на вход «С» импульса напряжения триггер меняет своё состояние на обратное. При подаче импульса на вход « S » триггер устанавливается в состояние «1» независимо от того, в каком состоянии он перед этим находился. На вход «С» триггера поступают синхроимпульсы строк (U6) из канала синхронизации ТВ-приёмника. На установочный вход подаются сигналы с выхода схемы совпадения И. Следовательно, в момент поступления сигнала «красной» строки триггер всегда принимает состояние «1», с которого и начинается последовательных состояний триггера по приходу импульсов синхронизации.

   Триггер (Тг) управляет работой электронного коммутатора следующим образом. Прямой выход триггера подключён к управляющему входу коммутатора. Когда Тг находится в состоянии «1», то первый вход коммутатора соединяется с его первым выходом, а второй вход – со вторым выходом (рис.3.12). Когда же Тг находится в состоянии «0», то первый вход ЭК соединяется со вторым выходом, а второй вход – с первым выходом. Проследив по рис. 3.16 соответствие входных сигналов ЭК и импульсов управления, можно заметить, что на первом выходе ЭК оказываются только «красные» строки сигнала цветности, а на втором – «синие» строки.

   Функциональная схема системы ЦС по строкам приведена на рис.3.17.

Рис.3.17. Упрощённая функциональная схема системы ЦС по строкам:       Кл – ключ; ЧД – частотный детектор; Огр – ограничитель; Тг – триггер.

 

Система работает по сигналам «вспышка». Эпюры сигналов в системе ЦС

 по строкам показаны на рис. 3.18.

в)
б)
а)
       

Рис.3.18. Эпюры сигналов в системе ЦС по строкам:

U1 – сигналы «вспышки»; U2 – Сигналы на выходе ЧД; UУПР – выходные

сигналы управления схемы ЦС.

 

    Ключ (Кл) выделяет из входного сигнала ПЦТС сигналы «вспышка». Пока на входе «вспышка» отсутствует, ключ разомкнут. При появлении сигнала «вспышка» ключ замыкается.

  Частотный детектор (ЧД) преобразует импульсы сигналов «вспышка» в видеоимпульсы положительной или отрицательной полярности в зависимости от частоты заполнения сигналов «вспышка». При поступлении на вход ЧД «красной» вспышки (частота заполнения сигнала f0R = 4,406 МГц) на выходе ЧД появляется импульс положительной полярности. При поступлении на вход ЧД «синей» вспышки (частота заполнения сигнала f0B = 4,25 МГц) на выходе ЧД вырабатывается импульс отрицательной полярности (рис.3.18б). Ограничитель (Огр) пропускает на свой выход импульсы только положительной полярности. Таким образом, на установочный вход триггера (Тг) приходят импульсы только в «красные» строки ПЦТС. Триггер (Тг) управляет работой электронного коммутатора декодирующего устройства аналогично триггеру системы ЦС по полям (рис.3.12). Управление работой электронного коммутатора декодирующего устройства такое же, как и в системе ЦС по полям.

 

  3.7. Восстановление постоянной составляющей яркостного сигнала    

  Яркость изображения регулируется изменением уровня «чёрного» в сигнале с помощью регулировки «Яркость» таким образом, чтобы уровень «чёрного» в сигнале изображения совпадал с уровнем отсечки тока лучей. Чтобы сохранить уровень «чёрного», его фиксируют специальным устройством.

  Сигнал яркости ЕY – это однополярный сигнал, имеющий в своём составе постоянную составляющую  (рис.3.19а).

в)
б)
а)
                            

Рис.3.19. К пояснению работы схемы восстановления постоянной

составляющей

 

  Проходя через последовательно соединённые функциональные элементы канала яркости (например, усилители), соединённые разделительными конденсаторами СР, постоянная составляющая сигнала  не пропускается этими емкостями к выходу канала. В результате выходной сигнал Е'Y= ЕY оказывается непригодным для дальнейшего использования (сигнал как бы «проседает» на величину напряжения ), что показано на рис.3.19б. Поэтому на выходе канала яркости необходимо восстанавливать постоянную составляющую . Эта операция носит название «фиксации уровня «чёрного».

  Упрощённая функциональная схема восстановления постоянной составляющей сигнала яркости показана на рис.3.20.

                       

Рис.3.20. Упрощённая функциональная схема восстановления постоянной

составляющей сигнала яркости:

Ус – усилитель; Кл – ключ.

 

  Схема работает следующим образом.

  В момент прихода управляющего импульса UУ ключ Кл замыкается. Временное положение импульса UУ  соответствует задней площадке гасящего импульса ПЦТС (рис.3.20,в). В этот интервал времени разделительный конденсатор СР заряжается током IЗ через замкнутый ключ и внутреннее сопротивление источника сигнала (Ус) до напряжения, приложенного к его левой обкладке и равного ЕY. По окончании импульса UУ  ключ размыкается, и конденсатор СР разряжается по цепи: правая обкладка СР → сопротивление R → корпус → внутреннее сопротивление усилителя Ус → левая

обкладка СР. Величина сопротивления R выбирается значительно больше внутреннего сопротивления усилителя, а постоянная времени разряда конденсатора должна быть значительно большей длительности строки, т.е. 

                                 τР = RCP >> 64 мкс.

При выполнении этих условий на сопротивлении R во время разряда ёмкости образуется постоянное напряжении, равное , которое складывается с напряжением Е'Y, передаваемым через конденсатор CР. В итоге в течение активной части строки на выходе схемы образуется напряжение 

                 ЕВЫХ =  + Е'Y = + (ЕY ) = ЕY,

т.е. в выходном напряжении восстанавливается утерянная постоянная составляющая.

                              

                                 Контрольные вопросы:

1. Поясните принципы работы системы SECAM?

2. Почему выбираются разные поднесущие для передачи сигналов цветности?

3. Чем отличается сигнал цветности от ЦРС?

4. Каким образом в декодирующем устройстве системы SECAM восстанавливается составляющая ЦРС ЕGY?

5. Почему в кодирующем устройстве системы SECAM исключается составляющая ЦРС ЕGY?

6. Для чего в сигналы цветности вводятся низкочастотные и высокочастотные предыскажения?

7. Как устраняются в ТВ-приёмнике предыскажения ЧМ-сигналов?

8. Для чего ЦРС подвергаются компрессии?

9. Объясните назначение ультразвуковой линии задержки в декодирующем устройстве системы SECAM?

10.  Поясните назначение системы цветовой синхронизации.

11.  Как воспроизводится на экране ТВ-приёмника испытательный сигнал «вертикальные цветовые полосы»?

12.  Зачем в ТВ-приёмнике необходимо восстанавливать постоянную составляющую сигнала?

 

 

 

Глава 4. Системы цветного телевидения NTSC и PAL

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-05-08; Просмотров: 1329; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.506 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь