Для совмещения цветовой и черно-белой информации в телевизионных передачах сигнал изображения претерпевает ряд существенных изменений. В начале для получения яркостной информации сигналы цветовой информации необходимо сложить в следующей пропорции: Еу= 0,59Eg + 0,3Er + 0,11Eb.
Для повышения качества цветных передач целесообразно передавать цветоразностные сигналы. Эти операции осуществляет формирователь сигналов. Цветоразностные сигналы не несут информации о яркости и минимально мешают воспроизведению черно-белого изображения:
Так как яркостный сигнал представляет собой сумму трех цветовых сигналов, то, имея в наличии два цветовых сигнала и сигнал яркости, всегда можно получить третий цветовой сигнал путем вычитания двух цветовых сигналов из яркостного. Это дает возможность исключить передачу сигнала зеленого цвета. Для еще большего уплотнения информации полосы частот цветовых сигналов, цветоразностные сигналы красного и синего цветов в системе СЕКАМ передаются поочередно. Во время передачи четных строк передаются красные цветоразностные сигналы, нечетных — синие.
Телевизионный стандарт «SECAM»
БЛОК-СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА
 |
2) Формирователь сигналов (Er -y; Eb-y; Ey)
3) ЧМ-генератор поднесущей
4) Суммирующее устройство
Прежде чем промодулировать цветовую поднесущую частоту, сигналы цветовой информации претерпевают ряд существенных изменений. После электронного коммутатора они поступают в цепь низкочастотных предискажений. В результате воздействия этой цепи на участках резких перепадов уровня сигнала возникают выбросы (пики напряжений), амплитуда которых достигает утроенного значения входного напряжения сигнала. Сохранить эти перепады невозможно из-за ограниченных пределов девиации частоты при частотной модуляции поднесущей. Поэтому эти пики срезаются ограничителем на уровнях, соответствующих предельной девиации.
Ограничение пиков приводит к потере части цветовой информации, но зато повышает помехоустойчивость цветового сигнала. Наиболее заметнее просматривается потеря цветовой информации из-за ограничения пиков при передаче вертикальных цветовых полос. По этой причине границы между цветовыми переходами синей и красной, желтой и голубой полосами получаются нечеткими. Это объясняется тем, что именно в этих местах пики получаются наибольшими и ограничиваются сильней.
Поднесущая частота цветности модулируется сигналами цветовой информации по частоте. Она должна быть уложена в спектр яркостного сигнала 6,0 МГц, не расширяя его и создавая минимум помех черно-белому изображению. Для обеспечения наилучшей совместимости в качестве поднесущей частоты наиболее подходит частота 4,5 МГц. При частотной модуляции полоса частот цветовой информации будет составлять 1,5 МГц. Конкретно для цветовой информации синего цвета используется поднесущая частота 4,250 МГц, а для цветовой информации красного цвета — 4,406 МГц. В соответствии с этими частотами выбраны следующие девиации частот: fb+500 кГц, fb-350 кГц — для синего цвета, fr+350 кГц, fr-500 кГц
Что такое NTSC PAL
— для красного цвета.
Промодулированный по частоте сигнал цветовой поднесущей пропускается через фильтр высокочастотных предискажений. Цепь предискажений уменьшает уровень цветовых поднесущих, в результате чего уменьшается помеха в сигнале черно-белого изображения от цветовых поднесущих. В цепи высокочастотных предискажений цветовая поднесущая подвергается амплитудной модуляции в силу того, что ее коэффициент передачи различен
для различных частот. В таком виде поднесущая частота цветоразностных
сигналов складывается с яркостным сигналом в суммирующем устройстве.
На осциллограммах можно увидеть сигнал цветных полос двух смежных строк: Ur-y, Ub-y. Средние составляющие поднесущих частот сигналов цветности соответствуют уровням сигналов яркости каждой полосы. На задних площадках строчных гасящих импульсов размещаются пакеты поднесущих частот. Размах этих сигналов для строки Ur-y больше, чем для строки Ub-y, и выбран с таким расчетом, чтобы обеспечить правильность
работы дискриминаторов декодирующего устройства в телевизионном приемнике.
Так как сигнал цветности передается поочередно через строку, для опознавания этих строк в телевизионном приемнике передаются сигналы цветовой синхронизации. Эти сигналы передаются во время гасящих импульсов после кадрового синхронизирующего и выравнивающих импульсов в течении девяти строк с 7 по 15 строку и с 320 по 328 строку. Они представляют собой пакеты поднесущей частоты цветности, промодулированные по частоте, импульсы положительной полярности для красного и отрицательной для синего цвета. Оглавление
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
6.2. Система цт secam
Разработка начата во Франции в 50-е годы. В 1965-66г. и затем доработана совместно с учеными СССР и с 1967 г.и одновременно начато вещание. Распространена в странах восточной Европы, Ближнего и Среднего Востока, Африки. Названа по французским словам Seguentiel Couleur a Memoire – поочередность цветов и память.
Главная особенность – за строку передается только один цветоразностный сигнал, которые передаются в канал передачи поочередно, что позволяет избежать перекрестных искажений, присущих NTSC. Второй важной особенностью является применение ЧМ поднесущей цветоразностными сигналами. Кроме того, для повышения помехоустойчивости передают сигналы DR и DВ, где DR= -1,9ER-Y и DВ=1,5EB-Y.
Если посмотреть формулы получения цветоразностных сигналов, то видно, что максимум ER-Y на красном 0,7 и сине-зеленом –0,7, а EB-Y — на желтом 0,89 и синем –0,89. Это приводит к разной девиации частоты у этих сигналов. Введение коэффициентов устраняет это (1,9х0,7=1,5х0,89=1,33). Выбор знака минус объясняется так: статистические исследования показали, что в красном преобладают положительные значения, а в синем – отрицательные. Изменив знак красного добиваются, что в обоих сигналах преобладает отрицательная девиация частоты, что повышает устойчивость системы к ограничению верхней боковой полосы сигнала цветности, возникающее в каналах связи (что особенно важно для тех стран, где уменьшена полоса частот яркостного сигнала).
Применение ЧМ дает выигрыш в помехоустойчивости при выборе индекса модуляции больше 1 (широкополосная ЧМ). Использовать это в SECAM невозможно из-за необходимости ограничения спектра сигналов цветности. Здесь индекс модуляции в среднем равен 0,2. Кроме того, приходится существенно уменьшить размах цветоразностных сигналов.
В NTSC он достигает 120% яркостного, что благодаря отсутствию поднесущей почти незаметно на черно-белом приемнике. В SECAM ЧМ поднесущая воспринимается сильнее и приходится уменьшать размах цветоразностных сигналов до 20-25% яркостного. Все это делает ее крайне уязвимой к шумовым помехам, и без специальных коррекций, которые представлены на рис.6.3, она не смогла бы конкурировать с другими системами.
Рис.6.3. Методы повышения помехоустойчивости системы SECAM
Одна из них – НЧ коррекция (рис. 6.3.а), основанная на специфическом для ЧМ спектральном распределении шума на выходе частотного дискриминатора – треугольником. Тогда максимум шума сосредоточен в верхней части спектра и, использовав цепь коррекции с АЧХ 2, можно достичь заметного улучшения отношения сигнал/шум. Однако верхние частоты сигнала также будут подавлены.
Чтобы не возникли эти искажения на передающем конце производят предкоррекцию 3, которая поднимает ВЧ составляющие спектра цветоразностных сигналов на столько, на сколько они будут подавлены в приемнике. При этом для сигнала изменений не происходит, но шумы канала связи будут подавлены.
Еще один вид коррекции производится до ЧД и потому получил условное название ВЧ коррекции (рис.6.3.б). Она основана на механизме взаимодействия сигнала и шума и проникновении составляющих шума на выход ЧД. Это взаимодействие будет проявляться как дополнительная девиация частоты полезного сигнала помехой, зависящая от амплитуды шума и разности частот его и сигнала. Поэтому в телевизоре корректирующей цепью подавляют ВЧ составляющие цветоразностных сигналов, а на передающей стороне их поднимают.
Предискажение сигнала на передающей стороне 3 сводится к увеличению амплитуды ЧМ сигнала в зависимости от величины девиации, т.е. сигнал цветности приобретает еще и АМ. После прохождения сигнала через ВЧ корректор АМ исчезает и он приобретает первоначальную форму. Этот способ дает заметный выигрыш не для всех цветов, потому что частота настройки корректора постоянна, а частота поднесущей меняется в зависимости от передаваемого цвета. После изучения вопроса перешли на передачу сигналов цветности на двух разных поднесущих: красный 4406,25 кГц (282 fстр), синий 4250 кГц (272 fстр), а цепь коррекции настраивают на частоту, находящуюся между поднесущими – 4286 кГц.
Достоинства системы SECAM:
1. Теоретически полностью исключены перекрестные искажения между сигналами цветности, хотя из-за несовершенства работы коммутаторов они все-таки могут проходить;
2. Нечувствительность к дифференциально-фазовым искажениям (для NTSC – 10-120);
3. Меньшая чувствительность к изменениям амплитуды сигналов цветности.
1. Большая восприимчивость к флуктуационным помехам, особенно при достаточно малых сигналах;
2. Худшая совместимость: в черно-белых телевизорах из-за отсутствия режекции поднесущих ее структура достаточно заметна;
3. Сильнее проявляются перекрестные искажения яркость-цветность;
4. Хуже цветовая четкость из-за последовательности передачи цветов, что особенно сказывается на горизонтальных границах насыщенных цветов – получается комбинация цветов.
Кодирующее устройство системы SECAM
Кодирующее устройство системы SECAM (рис.6.4) предназначено для формирования из исходных цветов ER, EB и EG полного видеосигнала содержащего яркостной сигнал EY , сигнал цветности US и сигнал синхронизации приемника и состоит из следующих функциональных блоков:
ЛЗ – линия задержки
ФНЧ – фильтр нижних частот с частотой среза 1.5 МГц
АО — амплитудный ограничитель
СФУ – схема фиксации уровня
ФД — фазовый детектор
ЧМГ – частотно-модулированный генератор
ФИС — формирователь импульсов срыва
КФ — коммутатор фазы
ГКИ – генератор коммутирующих импульсов
КГ — кварцевый генератор;
ГУИ – генератор управляющих импульсов;
УПП – устройство подавления поднесущих;
КПИ – корректор перекрестных искажений яркость-цветность
Устройство работает следующим образом:
Первичные сигналы ER, EB и EG поступают на матрицу, где из них образуется яркостной и 2 цветоразностных сигнала.
Цветоразностные сигналы DR и DB через цепи НЧ предыскажений, которые предназначены для повышения помехоустойчивости канала цветности за счет подъема уровня ВЧ составляющих цветоразностных сигналов, поступают на электронный коммутатор (К). Коммутатор обеспечивает поочередную передачу цветоразностных сигналов через строку, т.е. одна строка передает красный цветоразностный сигнал, а другая синий. С выхода коммутатора сигнал через ФНЧ, который ограничивает спектр цветоразностных сигналов и устраняет коммутационные помехи от работы коммутатора поступает на вход амплитудного ограничителя (АО), в котором ограничиваются выбросы сигнала, вызванные НЧ предыскажениями. С выхода АО сигнал поступает на частотный модулятор (ЧМГ), на входе которого включена схема фиксации уровня (СФУ).
Рис.6.4. Обобщенная структурная схема кодера системы SECAM
Основной особенностью частотного модулятора в системе SECAM является, с одной стороны, модуляции сигналами DR и DB двух отличающихся по частоте поднесущих, с другой стороны, необходимо обеспечить высокую точность номинальных значений поднесущих (4406,25 ± 2 кГц для красного и 4250 ± 2 кГц для синего). Непосредственная стабилизация таких частот невозможна, поэтому в схеме используется импульсная автоподстройка частоты фазовым детектором (ФД) по эталонным кварцевым генераторам (КГ), которые поочередно подключаются через строк коммутатором (К).
Для обеспечения подстройки ЧМГ по эталонному генератору не только по частоте, но и фазе в начале строки, используется схема формирователя импульсов срыва (ФИС), которая запускает генератор всегда с одной и той же фазы. Далее сигнал с выхода ЧМГ поступает на коммутатор фазы (КФ), который под действием генератора управляющих импульсов (ГУИ) меняет значение фазы цветовых поднесущих на 180 градусов для уменьшения их заметности на экране. С выхода КФ сигнал через цепь ВЧ предыскажений, необходимою для повышения помехоустойчивости канала цветности, поступает в устройство подавления поднесущих (УПП). УПП подавляет поднесущие на время действия синхронизирующих импульсов и управляется генератором управляющих импульсов (ГУИ). Далее сигал цветности поступает на один из входов сумматора, где смешивается с сигналом яркости.
Яркостной сигнал через линию задержки (ЛЗ) на 04-07 мкс, необходимую для задержки яркостного сигнала на время запаздывания сигнала цветности, поступает на корректор перекрестных искажений (КПИ). КПИ уменьшает влияние сигнала яркости на сигнал цветности, поскольку цветовые поднесущие цвета находятся в полосе частот сигнала яркости. С выхода КПИ яркостной сигнал поступает на сумматор, где смешивается с сигналом цветности и сигналом синхронизации приемника (ССП) и затем передается на в эфир.
Декодирующее устройство системы SECAM.
Декодирующее устройство (рис.6.5), предназначено для получения из полного цветного ТВ сигнала (композитного) исходных RGB сигналов.
Декодер состоит из следующих функциональных узлов:
ПФ — полосовой фильтр;
ЛЗ — линия задержки;
АО — амплитудный ограничитель;
ЭК — электронный коммутатор;
ГКИ – генератор коммутирующих импульсов;
РФ — режекторный фильтр;
ЧД — частотный детектор
Рис.6.5. Обобщенная структурная схема декодера системы SECAM
Декодирующее устройство SECAM, также как и кодирующее, содержит 2 канала: яркостного сигнала и цветности.
Схема работает следующим образом. Полный цветовой сигнал Uп с видеодетектора (ВД) выделяется полосовым фильтром (ПФ) и поступает на ВЧ корректор сигнала цветности, который повышает помехоустойчивость канала цветности. АЧХ ВЧ корректора обратна АЧХ цепи ВЧ предыскажений, в результате уровень сигнала остается неизменным, а уровень помех снижается на 8 дБ.
С выхода корректора сигнал через амплитудный ограничитель (АО), подавляющий паразитную амплитудную модуляцию поднесущих, поступает на вход линии задержки на строку (ЛЗ 64 мкс) и один из входов электронного коммутатора (ЭК). НА второй вход ЭК поступает, задержанный на длительность строки, сигнал с выхода ультразвуковой ЛЗ.
Для нормальной работы декодирующего устройства цвета необходимо, чтобы на него поступали одновременно оба цветоразностных сигнала, а поскольку в SECAM цветоразностные сигналы передаются через строку, то ЛЗ позволяет выравнить эти сигналы во времени. Пока 1 сигал поступает напрямую, предыдущий поступает с линии задержки, а поскольку значение цветоразностных сигналов меняется через строку, то ЭК позволяет направлять соответствующий цветоразностный сигнал на свой цветовой канал. Управление ЭК осуществляется импульсами с генератора коммутирующих импульсов (ГКИ). Далее сигналы с выхода ЭК через АО, подавляющие помехи и паразитную амплитудную модуляцию, вызванную неравномерностью АЧХ ЛЗ, поступают на соответствующие частотные детекторы.
После детектирования цветоразностные сигналы подвергаются НЧ коррекции, повышающей отношение сигнал/шум еще на 10 дБ. АЧХ корректоров обратны АЧХ цепей предыскажений на передающей стороне.
Далее цветоразностные сигналы поступают на матрицу, где происходит формирование зеленого цветоразностного сигнала и далее на цветной кинескоп.
Для правильной работы ЭК необходима его синхронизация по типу передаваемых цветоразностных сигналов. Эта синхронизация обеспечивается при помощи специальных импульсов цветовой синхронизации SR и SB, которые выделяются устройством цветовой синхронизации (УЦС).
Канал яркости содержит широкополосную ЛЗ на 0.4-0.7мкс, которая выравнивает запаздывание сигналов в канале цветности, и режекторный фильтр для подавления цветовых поднесущих в яркостном канале. Это позволяет снизить их заметность на экране телевизора.
Для того, чтобы режекция не ухудшала четкость черно-белых передач, она отключается с помощью управляющего напряжения с устройства цветовой синхронизации.
Источник: studfile.net
Система цветного телевидения СЕКАМ
Возникновение системы телевидения СЕКАМ вызвано стремлением устранить недостатки, присущие системе НТСЦ.
Основные идеи, использованные в системе СЕКАМ, следующие: во избежание взаимного влияния цветоразностных сигналов их не следует передавать одновременно; во избежание взаимного влияния яркостного сигнала и сигналов цветности их нужно передавать разными способами модуляции.
и т. д. Возможность получения информации о цвете данного участка изображения с разных строк связана с тем, что цветовая четкость изображения может быть гораздо ниже яркостной. В системе НТСЦ цветовая четкость по горизонтали за счет сокращения спектра частот цветовых сигналов уменьшена в 4—5 раз по сравнению с яркостной, а цветовая четкость по вертикали сохранена такой же, как и яркостная.
Таким образом, в системе НТСЦ имеется избыточная информация по цвету, которую в системе СЕКАМ решили исключить и за счет этого повысить помехоустойчивость системы к искажениям типа дифференциальная фаза и дифференциальное усиление.
В связи с- применением частотной модуляции в системе СЕКАМ приняты меры для улучшения совместимости и повышения помехоустойчивости:
1. Сигналы цветности E ʹR -Y и E ʹB -Y заменены сигналами D ʹR и D ʹB определяемыми соотношениями:
т. е. введены разные масштабные коэффициенты для сигналов E ʹR -Y и E ʹB -Y . Это связано с тем, что экстремальные значения для сигнала E ʹR -Y (табл. 4) находятся в пределах от + 0,7 (при передаче красного) до —0,7 (при передаче сине-зеленого), а для сигнала E ʹB -Y от +0,89 (при передаче желтого) до — 0,89 (при передаче синего). Между тем на частотный модулятор желательно подать сигналы одинакового размаха, чтобы девиация частоты при передаче обоих сигналов была одинаковой.
Знак сигнала E ʹB -Y заменен на обратный. Это объясняется тем, что при передаче различных сюжетов в сигнале E ʹB -Y преобладают положительные значения, а в сигнале E ʹB -Y — отрицательные. При изменении полярности E ʹR -Y в обоих сигналах преобладает отрицательная девиация частоты. Это несколько повышает помехоустойчивость системы, так как часто в каналах связи возникает срез верхней частоты спектра телевизионного сигнала, что ведет к ограничению верхней боковой полосы сигнала цветности.
2. Сигналы E ʹR -Y и E ʹB -Y для повышения помехоустойчивости приема подвергаются низкочастотной коррекции (по видеочастоте) аналогично стандартным предыскажениям ЧМ-сигнала в радиовещании, заключающимся в подъеме верхних частот спектра сигналов. Поскольку уровень высокочастотных составляющих значительно меньше уровня низкочастотных составляющих, такие предыскажения не вызывают увеличения индекса модуляции, а лишь выравнивают величину девиации частоты по спектру. На рис. 5.14 приведена характеристика пропускания АН.Ч (f ) фильтра низкочастотных предыскажений.
Частотно-модулированные сигналы цветности подвергаются высокочастотной предкоррекции, суть которой заключается в увеличении амплитуды поднесущей по мере ее отклонения от центрального значения. Эта коррекция осуществляется фильтром с характеристикой АН.Ч (f ) представленной на рис. 5.15.
Как известно, уровень сигнала от помехи на выходе частотного детектора пропорционален разности между средней частотой настройки ЧМ-детектора и частотой помехи. Поэтому подъем частотной характеристики в области больших значений девиации частоты цветовой поднесущей приводит к повышению помехоустойчивости. Наряду с этим улучшается совместимость системы, так как поднесущая при передаче малонасыщенных деталей изображения становится менее заметной, поскольку в этом случае уровень сигналов цветности мал, девиация частоты незначительна и вся энергия модулированных сигналов цветности приходится на минимум кривой предыскажений.
В системе СЕКАМ применяются две поднесущие частоты:
попали в область минимума кривой корректирующего фильтра.
5. Размах цветовой поднесущей выбран в пять раз меньше размаха яркостного сигнала (от черного до белого) с целью уменьшения перекрестных искажений в этих каналах (рис. 5.16). При этом вредное влияние яркостного сигнала на сигналы цветности, для которых он является помехой, уменьшается за счет дополнительной амплитудной модуляции цветовой поднесущей: уровень ее временно повышается, если уровень яркостного сигнала в полосе сигналов цветности превосходит 70 % номинальной амплитуды поднесущей.
через электронный коммутатор ЭК, управляемый с синхрогенератора СГ импульсами строчной синхронизации, поочередно подаются на ограничитель Огр И далее на управляющий элемент УЭ (модулятор) частотно-модулируемого генератора ЧМГ.
Полосовой фильтр ПФ в канале яркости пропускает область частот сигналов цветности, а амплитудный детектор АД выделяет медленно изменяющуюся огибающую яркостного сигнала, которая используется для управления амплитудным модулятором AM, устанавливающим уровень сигналов цветности в зависимости от уровня яркостного сигнала.
— отрицательной (рис. 5.18, б). Эти импульсы модулируют по частоте ЧМ-генератор. Образующиеся пачки высокочастотных ЧМ-импульсов при смешивании с сигналом синхронизации занимают на кадровом гасящем импульсе участок от 7-й до 15-й строки в первом полукадре и от 320-й до 328-й строки — во втором (рис. 5.18, в). Импульсы опознавания синего и красного цветов чередуются в соседних строках.
В приемнике они легко выделяются и используются для цветовой синхронизации.
имеющими противоположные наклоны амплитудно-частотных характеристик.
Таким образом, при приеме черно-белой программы каналы цветности в приемнике открываются только на время передачи импульсов опознавания цвета, а в другое время автоматически отключаются. Если идет цветная передача и сигналы цветности попадают в свои каналы, то на матрицу М сигналов цветовой синхронизации попадает серия отрицательных импульсов из обоих каналов цветности., Они суммируются и после прохождения интегрирующей цепочки ИЦ образуют отрицательный импульс, совпадающий по времени с положительным выбросом от заднего фронта импульса ГВИ (рис.
5.20, в). В результате последний компенсируется и триггер Шмидта второй раз не перебрасывается. При этом каналы цветности остаются открытыми. Если же электронный коммутатор перепутал каналы, то на выходе усилителей образуются положительные импульсы опознавания цвета, которые не препятствуют перебрасыванию триггера Шмидта (рис. 5.20, г).
При этом каналы цветности запираются на время данного полукадра, а на генератор коммутирующих импульсов попадает дополнительный импульс с триггера Шмидта, обеспечивающий переключение коммутатора в правильное положение.
Система GEKAM так же, как и любая другая система телевидения, небезупречна. Основным недостатком системы является слабая помехозащищенность сигналов цветности, вызванная низким индексом частотной модуляции и малым размахом сигналов цветности. Порог чувствительности, присущий любой системе с частотной модуляцией, ниже которого наступает резкое снижение помехоустойчивости, для системы СЕКАМ составляет 18—20 дБ.
Источник: radteh.ru