Система цветного телевидения SECAM-III

Отличительной особенностью этой системы является использование ЧМ для передачи цветоразностных сигналов. ЧМ принята для уменьшения дифференциальных искажений, т.е. зависимостей фазы поднесущей (искажения типа «дифференциальная фаза») и ее амплитуды («дифференциальное усиление») от уровня яркостного сигнала. Последовательная передача ЧМ сигналов цветности практически освобождает данную систему от фазовых искажений, влияющих на качество цветопередачи. Кроме того, в системе SECAM-III устраняются перекрестные искажения между сигналами цветности и связанные с ними искажения цветового тона, так как в каждый момент времени по каналу цветоразностный сигнал модулирует по частоте свою поднесущую. Поднесущие являются гармониками строчной частоты и отстоят друг от друга на 10 строчных интервалов:

F_0R = 282f_z = 4,40625 МГц ± 2 кГц,

f_0B = 272f_z = 4,25 МГц ± 2 кГц,

где f_z = 15 625 Гц - частота строчной развертки.

Выбор двух поднесущих частот позволил при сохранении совместимости системы повысить помехоустойчивость передачи.

Рис. 8.4. Совмещенные спектры сигналов системы SECAM-III

Возможность поочередной (через строку) передачи сигналов цветности основывается на особенностях зрительного аппарата человека. Так как мелкие детали изображения воспринимаются чернобелыми, то и в вертикальном направлении допустимо увеличение примерно в 4 раза размера деталей изображения, воспроизводимых цветными.

Для улучшения совместимости и помехоустойчивости на частотный модулятор передающего устройства поступают несколько видоизмененные цветоразностные сигналы, которые принято обозначать символами D_R и D_B. Эти сигналы формируются из цветоразностных сигналов Е_R-Y и Е_B-Y следующим образом:

D_R = -1,9 Е_R-Y, D_B = 1,5 Е_B-Y.

Введение коэффициентов при Е_R-Y и Е_B-Y обеспечивает одинаковые максимальные девиации частот. Знак «минус» в уравнении для сигнала D_R говорит об инвертировании этого сигнала. Делается это для того, чтобы при передаче наиболее часто встречающихся цветов (красного, оранжевого, желтого) уменьшить видность поднесущей на экранах телевизоров и избежать ограничения поднесущей в тракте передачи изображения.

На видность поднесущих на экранах телевизоров влияет ее размах. Поэтому поднесущие передаются с компрессией. Практически уровень поднесущих выбирается равным приблизительно 20% от размаха яркостного сигнала Е_Y. Для примера на рис. 8.4 представлены совмещенные спектры сигналов системы SECAM-III.

Формирование всех сигналов системы SECAM, передаваемых по каналу связи, осуществляется в кодирующем устройстве (рис. 8.5). Видеосигналы основных цветов , , подвергнутые гамма-коррекции (знак «штрих» означает гамма-коррекцию сигналов), с выхода камерного канала поступают на кодирующую матрицу 1, с помощью которой формируются сигнал яркости и два цветоразностных сигнала и и

Рис. 8.5. Структурная схема кодирующего устройства SEGAM-III

B устройствах 6, 7 сигналы и подвергаются низкочастотным предыскажениям. Электронный коммутатор 8 обеспечивает поочередное переключение цветоразностных сигналов от строки к строке. Ограничение спектра частот чередующихся во времени сигналов и осуществляется с помощью ФНЧ 9. Перед подачей сигналов и на вход частотно-модулированного генератора (ЧМГ) 11 они подвергаются ограничению по амплитуде в амплитудном ограничителе 10. Необходимость амплитудного ограничения объясняется появлениям в сигналах цветности выбросов, возникающих на цветовых переходах в результате действия низкочастотных предыскажений. В ЧМГ осуществляются генерирование и модуляция поднесущих, причем сигналы и модулируют разные поднесущие. Поэтому на ЧМГ подается напряжение U₁ представляющее собой симметричные импульсы полустрочной частоты, изменяющие частоту покоя частотного модулятора от строки к строке. После ЧМГ сигнал поступает на блок коммутации фазы поднесущих 12, который меняет на 180° фазу поднесущих частот в начале каждой третьей строки и каждого поля. Это делается для улучшения совместимости, так как уменьшает заметность помех от поднесущих на экранах телевизоров. Следующим элементом кодирующего устройства, через который проходят сигналы цветности, является схема высокочастотных предыскажений 14, увеличивающая амплитуду частотно-модулированных составляющих, формируемых ЧМГ. В блоке подавления поднесущих 13 канал цветности отключается в интервалы времени, соответствующие передаче сигналов синхронизации для телевизионных приемников. Это необходимо для того, чтобы колебания лоднесущих не наложились на импульсы синхронизации.

В канал яркости кодирующего устройства входят усилитель 2, линия задержки 3, корректор перекрестных искажений 4. В суммирующем устройстве 5 складываются сигналы цветности с яркостным сигналом и импульсами синхронизации для приемных устройств. С помощью ЛЗ осуществляется совмещение во времени сигналов яркости и цветности, которые поступают на сумматор 5. Необходимость включения ЛЗ обусловлена дополнительной задержкой сигналов в устройствах предыскажений, ФНЧ и ЧМГ. Корректор перекрестных искажений предназначен для уменьшения помех в телевизоре, возникающих из-за биений между сигналами цветности и высокочастотными составляющими яркостного сигнала.

Отличительной особенностью системы SECAM-III являются предыскажения цветоразностных сигналов перед их передачей по каналу связи, осуществляемые в кодирующем устройстве. Для повышения помехоустойчивости в кодирующем устройстве обеспечивается подъем высокочастотных составляющих цветоразностных сигналов и с помощью корректирующего фильтра, частотная характеристика которого в децибелах определяется по модулю следующим выражением:

,

где f₁ = 85 кГц - экспериментально установленное значение постоянной частоты, для которой К₁ = 0 дБ. Поскольку предыскажениям подвергаются немодулированные, т.е. низкочастотные сигналы цветности, то данный вид предыскажений называется низкочастотным. В графической форме частотная характеристика корректирующего контура, осуществляющего низкочастотные предыскажения, представлена на рис. 8.6.

Другой вид предыскажений, применяемый в системе SECAM-III, - это высокочастотные предыскажения, которым подвергаются ЧМ сигналы цветности. Действие предыскажений проявляется в увеличений амплитуды поднесущей частоты при отклонении от ее номинального значения. Предыскажения осуществляются с помощью электрической цепи, коэффициент передачи К₂ которой в децибелах определяется по формуле:

К₂ (f) = 10lg[θ(f)]²,

Рис. 8.6. Характеристика цепи низкочастотных предыскажений сигнала изображения

где [θ(f)]² = (1 + 256х²)/(1 + 1,6х²), а х = f/f₀ - f₀/f; f₀ =4,286 МГц.

С помощью этого предыскажения ослабляется заметность поднесущих на черно-белом изображении при передаче малонасыщенных цветов и повышается помехоустойчивость передачи сигналов цветности. Графически зависимость коэффициента передачи цепи высокочастотных предыскажений изображена на рис. 8.7.

Процесс поочередной передачи сигналов цветности требует их опознавания в приемных устройствах. Для этого в системе SECAM-III с частотой полей передаются сигналы цветовой синхронизации. Сигнал опознавания формируется в кодирующем устройстве телецентра в виде серии из 9 импульсов трапецеидальной формы отрицательной полярности, передаваемых после второй группы уравнивающих импульсов во время действия КГИ.

Сигнал цветовой синхронизации занимает строки 7-15 в нечетных полях и 320-328 - в четных.

Длительность каждого трапецеидального импульса соответствует временному интервалу развертки одной строки изображения. Сигнал опознавания цвета U_оп вводится в кодирующую матрицу передающего оборудования системы SECAM-III в оба цветоразностных сигнала и до их преобразования в и . После преобразования цветоразностных сигналов вместе с сигналом меняет полярность и его сигнал опознавания. Поэтому трапецеидальные импульсы в сигнале имеют положительную полярность, а в сигнале - отрицательную (рис. 8.8). На выходе кодирующего устройства сигнал цветовой синхронизации представляет собой пакеты цветовых поднесущих, модулированных импульсами трапецеидальной формы.

В приемном декодирующем устройстве (рис. 8.9) полный сигнал после видеодетектора усиливается в усилителе 1 и разделяется на два канала: яркостной и цветовой информации.

Рис. 8.7. Характеристика цепи высокочастотных предыскажений

Рис. 8.8. Форма сигнала цветовой синхронизации в нечетных полях

Рис. 8.9. Структурная схема декодирующего устройства SECAM-III

Сигнал проходит через ЛЗ 2, аналогичную таковой в кодирующем устройстве, и режекторный фильтр 3, подавляющий в сигнале яркости частотно-модулированный сигнал цветности.

В канале цветности сигналы и поступают на корректор высокочастотных предыскажений 4, устраняющий AM поднесущей, вызванную высокочастотной предкоррекцией в кодирующем устройстве. Таким образом, на выходе устройства 4 существует последовательность частотно-модулированных, чередующихся от строки к строке цветоразностных сигналов и .

Необходимым условием получения в приемном устройстве цветоразностного сигнала является одновременное наличие двух других цветоразностных сигналов, для чего в телевизор вводится ультразвуковая ЛЗ 5 на 64 мкс. Функцию разделения цветовых сигналов и выполняет электронный коммутатор 6, переключающий c частотой строк каналы прямого и задержанного сигналов на входы каналов демодуляции сигналов и . Здесь сигналы и поступают на амплитудные ограничители 7, 11, которые устраняют паразитную AM, возникающую в ЛЗ и коммутаторе. Частотные детекторы 8, 12 преобразуют частотно-модулированные сигналы в низкочастотные цветоразностные сигналы. Демодулированные цветоразностные сигналы поступают на входы корректоров низкочастотных предыскажений 9, 13, которые компенсируют изменения частотной характеристики, вводимые в кодирующем передающем устройстве. После этого сигналы и усиливаются и подаются на цветной кинескоп. Одновременно с помощью матрицы 14 формируется третий цветоразностный сигнал .

Важным узлом декодирующего устройства телевизора являются цепи цветовой синхронизации. Необходимо обеспечить, чтобы сигналы и поступали на свой частотный детектор. Для этого требуется установить правильную начальную фазу работы электронного коммутатора. Эту функцию выполняют цепи цветовой синхронизации, состоящие из управляющего генератора прямоугольных импульсов 10 и блока опознавания 15, управляемого сигналом U_оп.

Исходя из того, что телевизионное вещание по системе SECAM-III в России будет продолжаться еще несколько лет, отечественными научно-исследовательскими организациями проводятся работы по улучшению качества воспроизводимого телевизионного изображений. Например, предложена широкоэкранная телевизионная система SECAM plus, совместимая с существующей системой SECAM-III.

Новая система обеспечивает [34]:

- совместимость с существующим парком цветных телевизоров;

- повышение качества изображения;

- формат изображения, равный 16:9;

- стереозвуковое сопровождение.