Файл: БТВА (окончательная редакция) для печати.docx

пару ЦРС. На практике выбирают пару Е_{R – Y} и Е_{B – Y} . Это объясняется

тем, что для большинства сюжетов уровень сигналов Е_{R – Y} и Е_{B – Y}

оказывается большим, чем уровень сигнала Е_{G – Y} . Поэтому при

использовании сигналов Е_{R – Y} и Е_{B – Y} обеспечивается большая

помехоустойчивость ТВ-приёмника.

5. При изменении яркости изображения в А раз сигналы Е_Y, Е_{R – Y}, Е_{B – Y}

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

6. Отношение ЦРС Е_{R – Y} : Е _{B – Y} не изменяется при изменении яркости

изображения. Это соотношение определяет цветовой тон.

7. Сигналы Е_{R – Y} и Е_{B – Y} 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 Е_{R – Y} , а другая – сигналом Е_{B – Y} . В качестве поднесущих частот в системе SECAM выбраны f_0R = 4,406 МГц для «красной» строки и f_0B = 4,25 МГц для «синей» строки. При Е_{R – Y} = 0 и E_{B – Y} = 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 Е_G, 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 Е_Y и цветоразностных сигналов Е_{R – Y} и Е_{B – Y} .

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

В камере цветного телевидения, содержащей три передающих трубки, формируются три основных цветовых сигнала Е_R, Е_G и Е_B. Эти сигналы поступают на вход матрицы М, на выходе которой формируются три сигнала: Е_Y, Е_{R – Y} и Е_{B – Y} . Сигнал яркости Е_Y занимает полную полосу частот от 50 Гц до 6,0 МГц. Спектры ЦРС Е_{R – Y} и Е_{B – Y} ограничиваются сверху фильтрами Ф_{R – Y} и Ф_{B – 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 Е_R Е_G и Е_B

с ТВ-трубок. Группа резисторов R₂, R₄ , R₅ и R₆ образует формирователь сигнала яркости Е_Y в соответствии с выражением (2.4). Фазоинвертор ФИ изменяет полярность сигнала Е_Y. Формирователь R₁, R₇, R₉ создаёт ЦРС E_{R – Y}, а формирователь R₃, R₈, R₁₀ – ЦРС Е_{B – Y}. 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 Е_Y, 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 Е_{R – Y} , в течение следующей – Е_{B – Y} и т.д.

Таким образом, для передачи используется только часть информации, выдаваемой цветной камерой. Половина строк растра представлена в цветовом сигнале компонентой Е_{R – Y} , а другая половина – компонентой Е_{B – 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 Е_Y с полным числом строк развёртки.

В телевизионном приёмнике цветного изображения для правильной работы цветного кинескопа необходимо иметь одновременно три ЦРС: Е_{R – Y} , Е_{G – Y} и

Е_{B – Y} . Для получения непрерывной последовательности сигналов Е_{R – Y} и

Е_{B – Y} и формирования с помощью матрицы третьего ЦРС Е_{G – Y} в приёмнике системы SECAM используется ячейка памяти – линия задержки со временем задержки на одну строку τ_ЗАД. = Т_СТР. = 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 Е_{R – Y} и Е_{B – Y} с помощью линии задержки поясняется на рис.3.1.