Последовательная система цветного телевидения.

Последовательная система цветного телевидения основана на принципе разделения изображения передаваемого объекта на три изображения основных цветов и последовательной их передаче во времени.

Структурная схема показана на рис.1

1,9-вращающиеся диски со светофильтрами, 2 - передающая камера, 3,7 - устройства синхронизации, 4 - телевизионный передатчик, 5- линия связи, 6- телевизионный приемник, 8 –кинескоп.
По­следовательное разложение цвета на три составляющие R, G, B при передаче и смешение их в приемнике происходит синхронно вращающимися дисками Д1, Д2. Лучи света, отраженные от объек­та и прошедшие через светофильтр диска Д1, попадают на фото­катод передающей трубки 2 в виде трех последовательных монохромных потоков. На выходе передающей трубки выделяются сиг­налы одноцветных изображений R, G, B, которые поочередно передаются по каналу связи. В приемном устройстве выделенные и усиленные сигналы подаются на черно-белый кинескоп, с экрана которого световые лучи через фильтры диска Д2 в такой же последовательности, как и при передаче, попадают в глаз наблюда­теля. При определенной скорости вращения дисков за счет инер­ционности зрения происходит смешение трех одноцветных изображений в одно цветное. Синхронное вращение дисков Д1 и Д2 обеспечивается системой синхронизации. Наличие одной передающей трубки и одного кинескопа- достоинство системы. Распространения она не получила, так как не удовлетворяла условиям совместимости.

Принцип совместимости программы цвет­ного ТВ могут приниматься приемниками черно-белого телевидения как черно-белые: кроме того, цветные теле­визоры могут принимать не только программы цветного, но и про­граммы черно-белого телевидения. В этом случае на экране цвет­ного телевизора телезритель будет видеть лишь черно-белое изо­бражение.

Совместимостьпри построении вещательной системы ЦТ достигается не только соответствием ГОСТ на черно-белое телевидение основных параметров: частоты строк, способа раз­вертки, частоты полукадров, определяющих полосу частот сигна­ла, но и особой структурой полного цветного телевизионного сигнала. Невыполнение принципа совместимости в системе пооче­редного сложения цветов объясняется следующим. Частота полей fп =50 Гц в черно-белой системе выбирается из условия устране­ния неприятных для глаза мельканий изображения. При тех же значениях частот строчной и кадровой разверток, что и в черно-бе­лом ТВ, передача каждого из основных цветов в пооче­редной системе происходит с периодом, в 3 раза большим 1/50 с, и частота цветовых мельканий оказывается в 3 раза ниже крити­ческой частоты мельканий. Для устранения цветовых мельканий приходится в 3 раза увеличивать частоты строчной и кадровой разверток при неизменном числе строк. Это приводит к расшире­нию в 3 раза спектра частот сигнала ЦТ по сравнению с черно-белой системой, и на обычные черно-белые приемники нельзя при­нимать программы ЦТ. Кроме того, наличие вращающегося диска перед экраном кинескопа ограни­чивает увеличение размера изо­бражения и делает систему очень громоздкой.

Одновременные системы ЦТ

Эти системы удовлетворяют принципу совместимости, в их основу положен метод одновременного смешения нескольких цветов. При одновременном проецировании на экран лучей света от R, G, B источников образуется фигура из 3-х перекрывающихся цветов. Цветовые тона попарно перекрывающихся участков экрана определяются количеством смешиваемых цветов, например, большее количество красного по сравнению с зеленым позволяет получить оранжевый тон, меньшее-желтый. При определенных соотношениях 3-х основных цветов можно получить белый цвет. В одновременных системах передача 3-х одноцветных изображений и смешение их в приемнике происходит по 3-м независимым каналам. Поэтому суммарная ширина спектра канала будет очень большой-18 МГц, (при ширине спектра каждого из цветовых сигналов 6 МГц). Если попытаться сократить полосу частот, тот система становится громоздкой. Для выполнения принципа совместимости нужно, чтобы цветной ТВ сигнал содержал информацию о цвете и яркости. Разрешающая способность глаза выше его цветовой разрешающей способности, то можно передавать сигналы цветности с ограниченной шириной полося-1,5 МГц, а сигнал яркости можно не передавать, а получить его на приеме сложением в определенной пропорции сигналов 3-х основных цветов: U_R, U_G, U_B, выделяющихся на 3-х отдельных выходах 3-х трубочной телевизионной камеры. Яркостный сигнал можно представить уравнением:U_У=sU_R+tU_G+vU_B

где s+t+v=1, а соотношение коэффициентов s:t:v=0,3:0,59:0,11

Сигнал яркости аналогичен видеосигналу черно-белого телевидения и занимает такую же полосу частот (от 0 до 6 МГц при стандарте разложения: z=625 строк, f_п =50 Гц). Сигнал яркости используется при приеме программ ЦТ черно-белыми приемниками. Сигнал яркости может быть получен сложением в определенной пропорции напряжений сигналов трех основных цветов: красного, зеленого и синего, выделяющихся на трех отдельных выходах трехтрубочной цветной телевизионной камеры.

Сигнал яркости должен создавать черно-белое изображение с правильной передачей яркостей цветного изображения. Для этого воспроизводящая система должна иметь спектральную характеристику, аналогичную кривой видности глаза. Так как относительная чувствительность глаза к цветам R, G, B неодинакова, то доли напряжения U_R, U_G, U_B, из которых составляется яркостный сигнал, должны быть разными.

2. Задание на СРС 2.1 Зарисовать и пояснить работу последовательной системы ЦТ 2.2 Дайте понятие принципу совместимости. 2.3 Почему при несоблюдении принципа совместимости зритель на экране будет видеть лишь черно-белое изображение?

3.Задание на СРСП. 3.1 Охарактеризуйте стандарт СЕКАМ-3б. 3.2 Охарактеризуйте одновременную системе ЦТ 3.3 Почему в одновременных системах ЦТ ширина спектра , занимаемая цветовым сигналом, составляет 18 МГц?

4. Контрольные вопросы

4.1 Почему перед экраном ставят вращающийся диск в последовательной системе ЦТ? 4.2 Для чего нужно передавать сигналы синхронизации? 4.3 Почему в системах телевидения выбирают частоту кадров, равную 50 Гц? 4.4 Как происходит смешение 3-х основных цветов в одно целое изображение? 4.5 Для чего на передаче и приеме используют вращающиеся диски? 4.6 Почему последовательная система ЦТ распространения не нашла? 4.7 Почему частота цветовых мельканий оказывается в 3 раза ниже крити­ческой частоты мельканий в данной системе?. 4.8 Почему в последовательной системе ЦТ по сравнению с черно-белой системой в 3 раза расширяется спектр частот по сравнению с черно-белой системой ТВ?

Глоссарий

5.1 Система ЦТ 5.2 Система черно-белого ТВ 5.3 Синхронизация 5.4 Вращающиеся диски 5.5 Последовательная система 5.6 Принцип совместимости 5.7 Монохромные световые потоки 5.8 Цветовые мелькания

Лекция 13

СИСТЕМА ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ PAL и СЕКАМ.

В отличие от системы NTSC в системе СЕКАМ два цветоразностные сигнала пе­редаются через строку при частотной мо­дуляции поднесущей при непрерывной передаче сигнала яркости, что позволило избавиться в телевизоре от сложного по схеме синхронного детектора и практи­чески освободило систему СЕКАМ от фа­зовых искажений, присущих системе NTSC, а также сделало ее малочувстви­тельной к фазовым и амплитудно-частот­ным искажениям.

В системе CEKAM-III каждый из цветоразностных сигналов модулирует по частоте свою поднесу-

щую, а для улучшения совместимости и помехоустойчивости на частотный моду­лятор поступают сигналы D'_R = — 1,9E_R-Y; D'_B = 1,5Ев-_Y. В системе СЕКАМ-ШБ для улучшения качества цветного изображения и совместимости сигналы D'_R и D'_B, кроме того, подвер­гаются низкочастотным и высокочастот­ным предыскажениям, а также эти сиг­налы дополнительно модулируются по амплитуде. Структурная схема кодирующего уст­ройства СЕКАМ-ШБ изображена на рис. 9.17, а. Сигналы E'_R, E'_B, E'_G с выходов гамма-корректоров поступают на коди­рующую матрицу, формирующую сигналы E'_Y, D'_R, D'_B.

Сигналы D'_R и D'_B подаются на сум­маторы∑, в которые замешивают сиг­налы опознавания цвета, поступающие с блока формирования сигнала цветовой синхронизации. Затем сигналы D'_B и D'_R (последний сигнал подается через фазоинвертор, в котором меняется его полярность) поступают на цепи низко­частотных предыскажений, в которых для улучшения помехоустойчивости сис­темы осуществляется подъем высокочас­тотных компонент сигналов D'_B и D'_R. Сформированные таким образом сигна­лы поступают на электронный коммута­тор, который обеспечивает поочередную от строки к строке передачу сигналов D'_B и D'_R на фильтр низких частот (ФНЧ), где происходит ограничение спектра этих сигналов до 1,5 МГц. С выхода фильтра нижних частот сигналы поступают на частотный модулятор ЧМ. Причем каж­дый из цветоразностных сигналов моду­лирует свою поднесущую частоту f_R или f_B, эти поднесущие отличаются на 156 кГц. Они являются гармоника­ми строчной частоты: f_B = 272fz = = 4250,0 кГц ± 2 кГц; f_R = 282fz = 4406,25 кГц ±2 кГц.

Частотно-модуляционные сигналы че­рез коммутатор фазы поднесущих, в ко­тором для уменьшения заметности поме­хи от поднесущих на экранах коммути­руются фазы каждой из поднесущих на 180° через две строки, подается на блок высокочастотных предыскажений. В бло­ке высокочастотных предыскажений подавляются поднесущие для повышения помехоустойчивости и для ослабления их видимости на черно-белом изображении в случае малонасыщенных цветов.

Далее цветовой сигнал подвергается дополнительной амплитудной модуля­ции. Для этого с помощью полосового фильтра из яркостного сигнала Еу вы­деляются частотные компоненты, лежа­щие вблизи поднесущих частот, и детектируются амплитудным детектором. Об­разующиеся напряжения 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 во время прохождения син­хронизирующих импульсов, чтобы эти сигналы не создавали помех синхрони­зации развертывающих устройств теле­визора.

Яркостный сигнал смешивается с сиг­налами цветности в сумматоре. До это­го в него вводится сигнал синхрониза­ции приемников и яркостный сигнал задерживается для обеспечения времен­ного соответствия между сигналами яр­кости и цветности. Паразитная задерж­ка сигналов цветности относительно яркостного образуется в ФНЧ и других узкополосных узлах кодирующего уст­ройства.

В декодирующем устройстве цветного телевизора осуществляются обратные преобразования цветовых сигналов. Уп­рощенная структурная схема декодирую­щего устройства системы СЕКАМ-ШБ изображена на рис. 9.17, в. 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 обратна частотной характеристике предыскажающего каскада и имеет форму колокола. После усиления выделен­ного сигнала сигнал цветности посту­пает на электронный коммутатор и на вход линии задержки, время задерж­ки которой равно длительности переда­чи одной строки изображения (64 мкс). Электронный коммутатор и линия за­держки необходимы для одновремен­ного получения сигналов E_R-Y и E_B-Y. Таким образом, на втором выходе электронного коммутатора всегда име­ется сигнал Е_R-Y, на первом выходе электронного коммутатора — сигнал E_B-Y.

С выхода электронного коммутато­ра частотно-модулированные цветовые сигналы E_R-Y и Ев-у поступают на частотные детекторы, которые детек­тируют эти сигналы. Наклоны ампли­тудных характеристик частотных детек­торов в каналах B—Y и R—Y имеют противоположные знаки. Это значит, что при уменьшении частоты сигналов на входах детекторов на выходе В—Y образуется отрицательное напряжение, а на выходе частотного детектора кана­ла R—Y — положительное напряжение. С выходов видеоусилителей цветоразностные сигналы E_R-Y и E_B-Y поступают на матрицу, которая формирует сигнал Е_G-Y. Таким образом, на вы­ходе декодирующего устройства имеют­ся три цветоразностных сигнала. Рабо­той электронного коммутатора управля­ют импульсы, вырабатываемые в генера­торе коммутирующих импульсов. Уста­новление нужной фазы коммутирую­щего сигнала обеспечивает схема опоз­навания цвета. Если положение пере­ключателей не соответствует приходя­щим цветовым сигналам, схема опозна­вания цвета изменяет фазу коммутирую­щих импульсов. Эта же схема осуществ­ляет запирание каналов цветности при пе­редаче черно-белых изображений.

В приемнике системы СЕКАМ допол­нительными важными элементами явля­ются линия задержки на время одной строки и электронный коммутатор. Это обусловлено тем, что для получения третьего сигнала Е_G-Y необходимо одно­временно иметь, кроме яркостного, оба цветоразностных сигнала E_R-Y и E_B-Y-в качестве устройства задерживающего сигнал используются специальные ультра­звуковые ЛЗ, так как известные индуктивно-емкостные ЛЗ могут обеспечивать задержку широкополосного сигнала на время, не превышающее нескольких микросекунд. Ультразвуковые линии за­держки выполняются кварцевыми, стек­лянными или стальными. Принцип рабо­ты заключается в преобразовании элект­рических сигналов в ультразвуковые ко­лебания. Скорость поперечной ультра­звуковой волны 3,23 км/с. Следователь­но, общая задержка сигнала составляет 310 нс/мм. Для задержки сигнала на 64 мкс необходимо иметь длину вол­новода 206 мм. Волновод представля­ет собой брус, на концах которого при­клеены пьезоэлектрические преобразова­тели. Волновод с преобразователями обычно заделывается в пластмассовое покрытие, внешние размеры такого бло­ка 19,0X19,0X220 мм. В настоящее время волновод выполняется в виде металлической ленты, свернутой в спи­раль и заключенной в пластмассовую коробку с выводами.