Опис міжнародних телевізійних стандартів. Їх відмінності, переваги і недоліки.
Телемовлення має ряд стандартів кодування кольору і організації передачі сигналів звуку і синхронізації. Вони є комбінацією з трьох систем кодування кольору (NTSC, PAL, SECAM) і десяти стандартів для передачі сигналів і розгортки: B,G,D,K,H,I,KI,N,M,L.
Параметри сигналу M N B,G H I D,K KI L Число рядків в кадрі 525 625 625 625 625 625 625 625 Кількість полів 60* 50 50 50 50 50 50 50 Ширина смуги, МГц 6 6 7;8 8 8 8 8 8 Ширина основної бічної смуги зображення, МГц 4.2 4.2 5 5 6 6 6 6 Рознос несучих звуку і зображення, МГц 4.5 4.5 5.5 5.5 6 6.5 6.5 6.5 Полярність модуляції відеосигналу - - - - - - - + Вид модуляції звуку ЧС ЧС ЧС ЧС ЧС ЧС ЧС АМ Девіація частоти несущої звуку, кГц 25 25 50 50 50 50 50 -Примітка: стандарти B і G; D і K розрізняються значеннями частот телеканалів (МВ і ДМВ відповідно).
Полярність модуляції відеосигналу "-" негативна, " + " - позитивна.
Оскільки при вимальовуванні" зображення використовується черезрядкова розгортка, справжня частота кадрів вдвічі нижче кадрової частоти - частоти зміни напівкадрів (полів).
* Якщо бути точним, частота полів дорівнює 58.94 Гц.
В даний час в експлуатації знаходяться три сумісні системи кольорового телебачення - SECAM, НТСЦ і ВПАВ. Незалежно від типу системи датчики сигналів (телевізійні камери) формують сигнали трьох основних кольорів: Er - червоного, Eg - зеленого і Ed - синього. Ці ж сигнали управляють струмами променів в електронних прожекторах кінескопа в телевізорі. Змінюючи співвідношення сигналів на катодах кінескопа можна отримати будь-колірний тон у межах колірного трикутника, обумовленого колірними координатами застосовуваних люмінофорів.
Відмінності між системами кольорового телебачення (ЦТ) полягають у методах отримання з сигналів основних кольорів так званого повного кольорового відеосигналу (ПЦТС), яких модулюється несуча частота в телевізійному передавачі.
Таке перетворення необхідно для того, щоб розмістити інформацію про кольоровому зображенні в смузі частот чорно - білого сигналу. В основі такого ущільнення спектрів сигналів лежить особливість зорової системи людини, що полягає в тому, що дрібні деталі зображення сприймаються як незабарвлені .
Сигнали основних кольорів перетворюються на широкосмуговий сигнал яскравості Еу, відповідний відеосигнали чорно-білого телебачення, і три вузькосмугових сигналу, несуть інформацію про кольорі.
Це так звані цветоразностниє сигнали. Вони виходять відніманням з відповідного сигналу основного кольору сигналу яскравості.
Сигнал яскравості одержують додаванням у певній пропорції трьох сигналів основних кольорів:
Ey= rEr+gEg+bebe (1)
У всіх кольорових телевізійних системах передають тільки сигнали яскравості Еу і два цветоразностных сигналу, Er-y Eb-y. Сигнал Eg-y відновлюється в приймачі з виразу (1). (Потрібно зазначити, що перед змішуванням сигнали основних кольорів проходять ланцюга гамма - корекції, компенсуючі спотворення, викликані нелінійною залежністю яскравості світіння екрана від амплітуди модулюючого сигналу).
Система NTSC
Система НТСЦ - перша система ЦТ, знайшла практичне застосування. Розроблена в США і прийнята для мовлення в 1953 році. При створенні системи НТСЦ були розроблені основні принципи передачі кольорового зображення, які в тій чи іншій мірі використані в усіх наступних системах.
В системі НТСЦ ПЦТС містить в кожному рядку складову сигнал яскравості і кольоровості, що передається з допомогою піднесе, що лежить у смузі частот сигналу яскравості. Піднесуча промодулирована в кожному рядку двома сигналами кольоровості Ег-y Eb-y. Щоб сигнали кольоровості не створювали взаємних перешкод, в систему НТСЦ застосована квадратурна балансна модуляція.
Існує два основних значення піднесе кольоровості системи НТСЦ: 3.579545 і 4.43361875 МГц. Друге значення є неосновними і використовується в основному у відеозапису для використання спільного з системою УПАВ каналу запису-відтворення.
Система НТСЦ має ряд переваг: - висока колірна чіткість при відносно вузькосмуговому каналі передачі; структура спектрів сигналів дозволяє ефективно розділяти інформацію з допомогою гребінчастих цифрових фільтрів . Декодер НТСЦ відносно простий і не містить лінії затримки.
Разом з тим системі НТСЦ властиві і недоліки, головним з яких є її висока чутливість до спотворень сигналу в каналі передачі.
Спотворення сигналу у вигляді амплітудної модуляції (АМ) називаються диференціальними спотвореннями. В результаті таких спотворень колірна насиченість яскравих і темних ділянок виходить різною. Ці спотворення не можна усунути за допомогою ланцюга автоматичної регулювання посилення (АРУ) сигналу кольоровості, оскільки відмінності в амплітуді колірної піднесе проявляються в межах одного рядка.
Спотворення у вигляді фазової модуляції колірної піднесе сигналом яскравості називають диференціально - фазовими спотвореннями. Вони викликають зміни колірного тону залежно від яскравості даної ділянки зображення.
Наприклад, людські обличчя забарвлюється в червонуватий колір тіней і в зеленуватий - на освітлених ділянках.
Щоб зменшити помітність д-ф спотворень, в телевізорах НТСЦ передбачено оперативний регулятор тону, який дозволяє робити більш природну забарвлення деталей з однаковою яскравістю. Проте спотворення кольорового тону більш яскравих або більш темних ділянок при цьому зростають.
Високі вимоги до параметрів каналу передачі призводять до ускладнення і подорожчання апаратури НТСЦ або, якщо ці вимоги не виконуються, до зниження якості зображення.
Основною метою при розробці системи УПАВ і SECAM було усунення недоліків системи НТСЦ.
Система PAL
Система ПАЛ розроблена фірмою "Telefunken" в 1963 році. Метою її створення було усунути головний недолік НТСЦ - чутливість до диференційно - фазових спотворень. Надалі з'ясувалося, що система ПАЛ має ряд переваг, які спочатку не здавалися очевидними.
В системі ПАЛ, як і в НТСЦ застосовується квадратурна модуляція колірної піднесе сигналами кольоровості. Але якщо в системі НТСЦ кут між сумарним вектором і віссю вектора B-Y, визначає колірний тон при передачі колірного поля постійний, то в системі ПАЛ його знак змінюється кожен рядок. Звідси і назва системи - Phase Alternation Line.
Зменшення чутливості до диффер - фазових спотворень досягається за рахунок усереднення сигналів кольоровості в двох сусідніх рядках, що призводить до зменшення вертикальної колірної чіткості в два рази в порівнянні з НТСЦ. Ця особливість є недоліком системи ПАЛ.
Переваги : мала чутливість до діфф - фазових спотворень та асиметрії смуги пропускання каналу кольоровості. (Остання властивість особливо важлива для країн, де прийнято стандарт G з розносом несуть зображення і звуку 5.5 МГц, що завжди викликає обмеження верхньої бічної смуги сигналу кольоровості.)
Система ПАЛ так - же має виграш у відношенні сигнал / шум на 3dB щодо НТСЦ.
PAL60 - система відтворення відеозапису НТСЦ. При цьому сигнал НТСЦ нескладним шляхом транскодируется в ПАВ, але число полів залишається незмінним (тобто 60). Телевізор обов'язково повинен підтримувати це значення кадрової частоти.
Система SECAM
Система SECAM в її первісному вигляді запропонована в 1954р. французьким винахідником Анрі де Франса. Основна особливість системи - почергова, через рядок, передача цветоразностных сигналів з подальшим відновленням в приймачі відсутнього сигналу за допомогою лінії затримки на час рядкового інтервалу.
Назва системи утворене з початкових букв французьких слів SEquentiel Couleur A Memoire (почергові кольору і пам'ять). У 1967 році розпочато мовлення по цій системі в СРСР і Франції.
Інформація про кольорі в системі SECAM передається за допомогою частотної модуляції колірної піднесе. Частоти спокою піднесучих в рядках R і B різні і складають Fob=4250кГц і For=4406.25 кГц .
Оскільки в системі SECAM сигнали кольоровості передаються по черзі через рядок, а в приймачі відновлюється з допомогою лінії затримки, тобто повторюється інформація з попереднього рядка, то колірна чіткість по вертикалі знижена вдвічі, як і в системі ВПАВ.
Застосування ЧС забезпечує малу чутливість до дії спотворень типу "диференціальне посилення". Невелика чутливість SECAM і до діфф - фазових спотворень. На кольорових полях, де яскравість постійна, ці спотворення ніяк не проявляються. На кольорових ж переходах виникає паразитне прирощення піднесучої частоти, що викликає їх затягування. Однак при тривалості переходу менше 2мкс ланцюга корекції в приймачі зменшують дії цих спотворень.
Зазвичай після яскравих ділянок зображення окантовка має синій колір, а після темних - жовтий. Допуск на спотворення типу "диференціальна фаза" становить близько 30 градусів, тобто у 6 разів більше ніж у НТСЦ.
Система D2-MAC
В кінці 70-х років були розроблені вдосконалені системи кольорового телебачення, використовують тимчасове розділення з ущільненням складових яскравості і кольоровості. Ці системи є основою для систем телебачення високої чіткості (hd-телевізора), і отримали найменування МАК (МАС) - "Мультиплексовані Аналогові Компоненти".
У 1985 році Франція і ФРН домовилися про використання для супутникового мовлення однієї з модифікацій систем МАК, а саме D2-MAC / Paket.
Основні особливості: початковий інтервал рядка 10мкс відведено під передачу цифрової інформації: синхросигнал рядків, звуковий супровід і телетекст. В цифровому пакеті застосовано дубинарное кодування з використанням трирівневої сигналу, яке в два рази зменшує необхідну смугу пропускання каналу зв'язку.
Цей принцип кодування відображений в назві - D2. Одночасно можуть передаватися два звукових стерео каналу.
Решту рядка займають аналогові відеосигнали. Спочатку передається ущільнення рядок одного з цветоразностных сигналів (17мкс), потім яскравості рядок 34.5 мкс). Принцип кодування кольору приблизно той же, що і в СЕКАМе. Для передачі комплексного сигналу D2-MAC потрібен канал з смугою 8.4 МГц.
Система D2-MAC забезпечує істотно краща якість кольорового зображення, ніж всі інші системи. На зображенні немає перешкод від колірних піднесучих, відсутні перехресні перешкоди між сигналами яскравості і кольоровості і помітно підвищена чіткість зображення.
Публікація: www.library.espec.ws, www.cxem.net