Учебное пособие елец 2008 удк ббк з
 Скачать 1.64 Mb.
|
Глава 2. Принципы передачи цветного изображения
Электромагнитные волны в диапазоне 380 … 770 нм воспринимаются гла- зом в виде светового излучения. Если направить пучок солнечного света через призму, то выходящий пучок будет содержать непрерывный спектр цветов от фиолетового до красного, при этом каждому цвету соответствует своя длина волны. Цвет имеет три субъективные характеристики: яркость, цветовой тон и на- сыщенность. Яркость – характеристика зрительного ощущения, согласно которой ис- точник излучения испускает больше или меньше света. Цветовой тон – это ощущение того или иного цвета. Цветовой тон рас- сматриваемого объекта связан со спектральным составом излучения. По цве- товому тону объекта мы можем судить об окраске объекта – красный, голу- бой, жёлтый и т.п. Поэтому цветовой тон удобно характеризовать длиной волны (λ) спектрального излучения. Насыщенность – степень разбавленности данного цвета белым цветом. Чем больше белого цвета, тем меньше насыщенность. Например, розовая и красная краски не отличаются цветовым тоном. Различие заключается только в насыщенности. Наибольшей насыщенностью обладает монохроматический источник, излучающий свет одной длины волны. Эти три характеристики не имеют никаких величин, выраженных в циф- рах. О светлости и насыщенности можно говорить словами «больше», «мень- ше», «одинаково». О цветовом тоне говорят: фиолетовый, жёлтый, голубой и т.п. Электромагнитное колебание светового диапазона со строго определённой длиной волны, называемое монохроматическим колебанием, вызывает ощу- щение вполне определённого цвета. Например, для ощущения зелёного цвета длина волны монохроматического колебания должна быть равна λ = 555 нм. Однако реальные источники света излучают целое множество ко- лебаний разной мощности и частоты.
Экспериментально установлено, что любой цвет может быть получен пу- тём суммирования излучений красного FR, зелёного FG и синего FB цветов. Частоты FR , FG , FB называются частотами основных цветов. Три основных цвета – красный (R), зелёный (G) и синий (B) – являются взаимонезависимы- ми. Это означает, что смешением любых двух из этих цветов нельзя получить третий, тогда как любые другие цвета спектра (жёлтый, голубой, пурпурный, белый и т.п.) можно получить смешением в определённом соотношении двух или трёх основных цветов. Измерением цвета и определением составляющих любой цветной смеси занимается колориметрия. Эта наука позволяет количественно и качествен- но определить любой световой поток. Прибор, позволяющий количественно и качественно определить световой поток, называется колориметром. Коло- риметры бывают простыми и сложными, позволяющими получить либо толь- ко качественную оценку исследуемого потока, либо и количественную, и ка- чественную. Опыты по сложению цветов удобно проводить с помощью равнобедренной призмы, имеющей белые матовые поверхности – грани А и Б (рис. 2.1)  Рис.2.1. Исследование цветовых потоков с помощью колориметра. Представление любого цвета с помощью основных цветов производится в два этапа. Первый этап. Экран колориметра разделён на две половины. На левую грань призмы направляют излучение белого цвета, называемое опорным цве- том. На правую грань направляют смесь, состоящую из эталонных излучений красного, зелёного и синего цветов – F0R , F0G , F0B. Мощности излучений ос- новных цветов подбирают таким образом, чтобы цвета правой и левой поло- вин экрана не различались. Это осуществляется ослаблением потока каждого из эталонных источников в определённое количество раз. Когда оба поля эк- рана не будут отличаться друг от друга по контрастности, измерения счита- ются законченными и производится запись показаний приборов, измеряющих величину световых потоков основных цветов. Во всех дальнейших исследо- ваниях эти значения световых потоков принимают за единичные количества основных цветов, необходимых для получения белого цвета, идентичного опорному белому цвету. Второй этап. На левую грань призмы направляют излучение некоторого исследуемого цвета FЦ. На правую грань опять направляют смесь излучений основных цветов FR , FG , FB. Вновь мощности основных цветов подбирают так, чтобы цвета правой и левой половин экрана не различались по цвету и контрастности. Измеряют величины световых потоков источников основных цветов. Результаты опыта записывают в виде равенства FЦ = FR + FG + FB ……………………… (2.1). Эта запись следует из условия уравнивания цветов обеих половин экрана ко- лориметра. Вычисляют отношения FR / F0R = R, FG / F0G = G, FB / F0B = B …………… (2.2). Записывают выражение (2.1) в виде FЦ = R·F0R+ G·F0G + B·F0B ……………….. (2.3). Выражение (2.3) называется цветовым уравнением. Безразмерные вели- чиныR,G,иBназываютсякоординатамицвета.Физический смысл коор- динат цвета в том, что они показывают, какое количество основных цветов надо взять, чтобы при их смешении получить данный цвет. Таким образом, суммированием трёх основных цветов – R, G и B – можно создать цвета лю- бого цветового тона, но не любой насыщенности. Свойства координат цвета:
Для передачи по телевидению изображение цветного объекта должно быть разделено на передающей стороне на три одноцветные компоненты (в красном, зелёном и синем цветах). Эти три монохромных изображения мо- гут быть переданы по каналу связи на приёмные устройства как обычные чёрно-белые изображения (например, каждое одноцветное изображение на своей несущей частоте). На приёмной стороне из переданных трёх монохром- ных изображений должно составляться (синтезироваться) цветное изображе- ние. Разложение изображения на составные части и его синтез могут осуще- ствляться либо последовательным, либо параллельным способами. При последовательном способе изображение последовательно разлага- ется на основные цвета, которые передаются один за другим. Такая система не нашла применения. Это объясняется следующим. Для того чтобы мелька- ния цветного изображения не были заметны, скорость передачи изображения требуется увеличить в три раза по сравнению со скоростью передачи чёрно- белого изображения (необходимо за время одного кадра передать три моно- хроматические картинки). Такой способ передачи требует увеличения полосы частот в три раза, что недопустимо. При параллельном(одновременном)способеразложение изображения на три монохромных картинки и их передача по каналу связи производится одновременно. Такая система в общем случае может быть создана при меха- ническом соединении трёх стандартных чёрно-белых ТВ-систем. Каждая из систем передаёт информацию об одном из основных цветов, а на приёмной стороне три полученных одноцветных изображения совмещаются на общем экране. Структурная схема такой системы показана на рис.2.2.  Рис. 2.2. Упрощённая структурная схема передающей части ТВ-системы с одновременной передачей цветов Лучи света, отражённые от объекта передачи, попадают на дихроичные (цветоизбирательные)зеркала(1) и (4). Дихроичное (двухцветное) зеркало обладает следующим свойством: оно отражает лучи одного цвета и пропуска- ет лучи других оставшихся цветов. Например, зеркало (1) отражает лучи 1-2 синего цвета, а пропускает лучи 1-4 зелёного и красного цветов. Зеркало (4) отражает красные лучи 4-6 и пропускает зелёные 4-5. Таким образом, на фотомишень каждой из трёх передающих трубок видеокамеры попадают лучи одного из трёх основных цветов: R, G или B. Полученные изо- бражения преобразуются в передающих трубках (преобразователях «свет / сигнал») в электрические сигналы изображения ЕR, ЕG, ЕB. СигналыЕR,ЕGиЕBназываютсясигналамиосновныхцветов. Свойства сигналов основных цветов:
Для того чтобы все три сигнала можно было излучать одним передатчи- ком, их следует сначала разместить в одной общей полосе частот на поднесу- щих частотах. Для этого после усиления видеосигналы поступают в модуля- торы, куда также подаются напряжения поднесущих частот fR ,fG и fB. В ре- зультате три видеосигнала оказываются разнесёнными по оси частот, как по- казано на рис.2.3.  Рис. 2.3. Спектр частот в системе, приведенной на рис.2.2. Если считать ширину спектров цветных сигналов одинаковой для всех сигналов (в чёрно-белом телевидении ширина спектра сигнала составляет 6 МГц), то ширина полного спектра полосы частот сигнала одновременной системы FПОЛН. = 3F + ∆F = 3· 6 +2·1 = 20 МГц. Защитные частотные полосы ∆F ≈ 1 МГц необходимы для чёткого разде- ления цветных сигналов полосовыми фильтрами на месте приёма. Таким об- разом, передатчик должен излучать в эфир сигнал с полосой частот около 20 МГц. Столь широкая полоса частот, требуемая для передачи и воспроизве- дения цветного изображения, несовместима с чёрно-белым телевидением. Однако ряд технических решений позволил сократить полосу передаваемых частот до стандартной (около 6 МГц) без ущерба для качества принимаемого изображения, т.е. сделать одновременную систему совместимой с чёрно- белым телевидением по полосе частот. Далее мы рассмотрим эти методы.
Во всём мире выпущено большое количество чёрно-белых ТВ-приёмников, исчисляемое миллионами. Эти телевизоры и до сих пор ещё находятся в экс- плуатации. Поэтому при появлении и развитии цветного телевидения возник вопрос о совместимости двух систем ТВ-вещания: чёрно-белой и цветной. Необходимо было искать такие принципы построения системы цветного теле- видения, которые укладывались бы в рамки принятых стандартов чёрно- белого телевидения. Важнейшим показателем любого ТВ-стандарта является полоса частот, занимаемая ТВ-каналом. Если по этому показателю полоса частот цветного ТВ-сигнала не будет соответствовать действующему стан- дарту чёрно-белого телевидения, то на чёрно-белом телевизоре нельзя будет смотреть передачи цветного телевидения (даже без цвета). Иными словами, возник вопрос совместимости двух систем телевидения, т.е. вопрос сосуще- ствования цветного и чёрно-белого телевидения и возможность постепенного перехода от чёрно-белого телевидения к цветному. Под совместимостью систем чёрно-белого и цветного телевидения понима- ется свойство системы цветного телевидения обеспечивать:
Сигнал яркостиЧёрно-белый телевизор не может принимать изображение (конечно, в чёр- но-белом виде), создаваемое одновременной системой ещё и потому, что в видеосигнале этой системы нет составляющей, соответствующей чёрно- белому изображению. Можно, соответствующим образом настраивая телеви- зор, получить в чёрно-белом виде одно из цветных изображений: R, G или B. Однако ни одно из этих изображений не может заменить чёрно-белое. Отсюда следует, что в структуре полного цветового ТВ-сигнала, кроме сиг- налов цвета (R, G, B), должен содержаться сигнал чёрно-белого телевидения. Этот сигнал называют обычно сигналом яркости, т.к. отдельные участки чёрно-белого изображения отличаются только яркостью. Сигнал яркости мо- жет быть получен сложением всех трёх сигналов основных цветов. Однако вследствие неодинаковой чувствительности глаза к различным цветам эти три напряжения, входящие в состав сигнала яркости, должны быть равны между собой. Кроме того, при выборе пропорции, согласно которой необходимо складывать цветовые сигналы для получения сигнала яркости, следует учесть координаты основных цветов. Проведенные исследования и расчёты показа- ли, что относительное содержание сигналов R, G и B в яркостном сигнале со- ответствует уравнению ЕY = 0,30ЕR + 0,59ЕG + 0,11ЕB …………………. (2.4). Иными словами, яркостныйсигналЕYчёрно-белыхчастейизображения содержит30%«красного»,59%«зелёного»и11%«синего»сигналов. Такой сигнал на передающей стороне (на телецентре) формируется линейной электрической схемой, называемой матрицей. Получение сигнала яркости ЕY поясняется на рис.2.4.  Рис.2.4. Схема получения сигнала яркости ЕY. Неокрашенный объект (например, газетный лист) используется для перво- начальной регулировки усиления передающей ТВ-камеры, содержащей три трубки R, G, B. Такая регулировка необходима для подбора составляющих ЕR, ЕG и ЕB в необходимой пропорции, образующих бесцветный сигнал ЕY. Световой поток F, исходящий от объекта передачи, расщепляется дихро- ичными зеркалами на три потока основных цветов FR, FG и FB, которые соот- ветствующим образом попадают на фотомишени трёх передающих трубок, создавая на этих мишенях оптическое изображение, соответствующее одному из основных цветов. В усилителях производится регулировка всех сигналов на одинаковый уровень (например, ЕR = ЕG = ЕB = 1 В). Эти три электриче- ских сигнала называются сигналамиосновныхцветов.Далее эти три сигна- ла подаются на матрицу М1, где в соответствии с уравнением (2.4) формиру- ется сигнал яркости ЕY. Принцип действия матрицы поясняется на рис.2.5.  Рис. 2.5. Схема матрицы, формирующей сигнал яркости. Для правильной, точной работы матрицы необходимо выполнение усло- вия: RR >> RВЫХ.; RG >> RВЫХ.; RB >> RВЫХ. В этом случае взаимное влияние сигналов ЕR, ЕG и ЕB на работу матрицы практически исключается. Таким образом, в составе полного ТВ-сигнала появилась четвёртая состав- ляющая – спектр яркостного сигнала ЕY (рис.2.6).  а) б) Рис.2.6. Полный спектр сигнала, получаемый в системе на рис.2.4. Это ещё более расширяет полосу частот (рис.2.6а). Для чёрно-белого теле- видения принцип совместимости здесь, казалось бы, соблюдается. Действи- тельно, настроив с помощью гетеродина чёрно-белый телевизор на участок спектра ЕY (рис.2.6б), мы получим нормальное изображение в необходимой полосе частот. Однако при этом несовместимость ещё более усугубляется, т.к. полная полоса частот становится равной FПОЛН.= 27 МГц. При этом обращает на себя внимание следующее противоречие. Как говорилось ранее, цвет явля- ется трёхмерной величиной, определяемой тремя основными цветами (R,G и B) или тремя другими составляющими – яркостью, цветовым тоном и насыщенностью. В системе же на рис.2.4 информация о цветном изображении передаётся четырьмя данными. При дальнейшем развитии цветного телевиде- ния это несоответствие, эта избыточная информация была устранена исклю- чением из полного спектра частот одного из сигналов цветности (ЕG). Иссле- дования показали, что именно этот сигнал имеет наибольшую полосу частот. Поэтому исключение из передачи сигнала ЕG даёт наибольшую экономию в ширине полного спектра. Спектр частот мелких окрашенных деталейОсобенностью человеческого зрения является неразличимость или плохая различимость цветов мелких деталей изображения. Пусть, например, на листе ватмана нанесено множество узких одноцветных полосок на чёрном фоне. При наблюдении листа вблизи можно отчётливо видеть цвет этих полосок. Однако по мере удаления, когда ширина полосок в угловом измерении стано- вится всё меньше, видимая цветовая насыщенность уменьшается. При доста- точном удалении ватмана зритель не может определить цвет полосок и види- мая насыщенность падает до нуля, полоски кажутся бесцветными на чёрном фоне. Многократные опыты показали: при уменьшении размеров цветных полос или соответствующего увеличения их числа на единицу длины изображения наиболее быстро исчезает ощущение окраски синих полос. Для красных по- лос исчезновение их окраски наступает, когда их число на единицу длины бу- дет больше в 2,5 – 3 раза по сравнению с синими. Цвет зелёных полосок, со- ответствующий наибольшей видности, будет сохраняться практически до пре- дела разрешающей способности нормального человеческого зрения. Применительно к цветному телевидению описанные опыты позволили по- лучить полезные количественные соотношения и сделать следующие выводы:
fBmax = 0,5 – 0,6 МГц;
(т.е. ощущение красного цвета) снижается до нуля, fRmax =1,3 – 1,5МГц;
до fGmax ≈ 6 МГц. Это позволяет сделать заключение о том, что в цветном телевидении нет необходимости передавать в полной полосе все три цветовые сигнала. Передача в цветном виде точек, штрихов и полосок в изображении, для ко- торых требуются высокочастотные составляющие ТВ-спектра (для мелких синих деталей – более 0,6 МГц, а для красных мелких деталей – более 1,5 МГц), является избыточной, т.к. зрение человека не в состоянии в обычных условиях различать цвет таких деталей. Это обстоятельство позволяет при передаче сигналов цветного телевидения значительно сократить объём пе- редаваемой информации, т.е. сократить полосу частот ТВ-сигнала, переда- ваемого по каналу связи. Выигрыш в полосе частот от ограничения передаваемой информации иллюстрируется на рис.2.7.  Рис. 2.7. Спектр частот полного сигнала с учётом возможности сужения спектральных составляющих сигналов ЕR и ЕB. Из рис.2.7 видно, что полная ширина спектра FПОЛН. = 6 + 1 + 1,5 + 1 + 0,5 = 10 МГц, т.е. в два-три раза меньше чем в случаях, представленных на рис.2.3 и 2.6. Воспроизведение мелких деталей в ТВ-изображении необходимо в любой вещательной системе для получения чёткости изображения. Казалось бы, резкое сокращение спектра ТВ-сигнала на красных и синих участках при- ведёт к резкому снижению чёткости. Однако это не так, потому что сигнал яркости ЕY передаётся в полной полосе частот, т.е. содержит информацию обо всех мелких деталях, которая и воспроизводится как на экранах чёрно- белых телевизоров, так и на цветных экранах в чёрно-белом виде. Для подтверждения сказанного можно вспомнить, как выглядят рисунки (не фотографии) в журналах и книгах. Обычно на этих рисунках крупные, средние и не очень мелкие детали художник добросовестно раскрашивает. А вот тонкие штрихи (так называемый «абрис» - контур предмета), точки, уз- кие полоски и т.п. изображаются обычно в чёрно-белом виде. При этом рису- нок остаётся цветным и вполне чётким. Таким образом, мы видим, что передавать по каналу связи цветное изо- бражение с помощью сигналов основных цветов практически невозможно, т.к. полная полоса частот оказывается в несколько раз шире стандартной, принятой в чёрно-белом телевидении. Следовательно, нужно было сокращать полосу частот, необходимую для передачи цветного изображения. При этом сигнал яркости должен передаваться в стандартной полосе частот 6 МГц. Как уже было сказано, для радикального сокращения полосы частот полного ТВ- сигнала из его спектра был исключён сигнал ЕG как наиболее широкополос- ный. Кроме того, исследования показали, что в цветном телевидении нет смысла передавать мелкие детали красного и синего цвета в полной полосе частот этих сигналов. В результате полоса частот цветного ТВ-сигнала сокра- тилась до FПОЛН. = 10 МГц. Однако и такая полоса частот оказалась чрезмерно большой, не укладывающейся в стандартный канал чёрно-белого телевидения и поэтому не отвечающей условию совместимости. Дальнейшая возможность сокращения этой полосы основывается на специфической особенности ТВ- спектра – его линейчатости. Линейчатость спектра телевизионного сигналаХарактерной особенностью ТВ-спектра в отличие, например, от спектра звукового сигнала является его линейчатость. Это значит, что в границах час- тот от fН = 50 Гц до fВ = 6 МГц присутствуют не все частоты, а только со- ставляющие, кратные кадровым и строчным частотам. Это дало возможность весьма существенно уплотнить в частотном отношении спектр частот цветно- го ТВ-сигнала и таким образом решить проблему полной совместимости цветного и чёрно-белого телевидения. Известно, что любой периодический сигнал можно представить в виде суммы гармонических составляющих, с частотами, кратными частоте по- вторения сигнала: ∞ U(t) = U0 / 2 + Σ Un · Sin(ωnt + φn) ………………….. (2.5), n = 0 где U0 / 2 – постоянная составляющая сигнала, соответствующая средней яркости изображения; Un – амплитуда n-ной гармонической составляющей спектра; ωn = 2πfn = 2πf1n – круговая частота n-ной гармоники; f1 – частота первой гармоники ряда Фурье; φn – начальная фаза n-ной гармоники. Гармонические составляющие называются спектральными составляющи- ми, а само представление сигнала в виде выражения (2.5) на частотной оси называется спектральным разложением (спектром) сигнала U(t). Условный спектр сигнала чёрно-белого изображения показан на рис. 2.8. в) а) б) Рис. 2.8. Спектр сигнала чёрно-белого изображения: а) – общий вид спектра; б) – фрагмент А в увеличенном масштабе; в) – фрагмент В в увеличенном масштабе при движущемся объекте; UОГ. – огибающая спектра. Особенности спектра сигнала чёрно-белого изображения:
до fmax = ∆F = 6МГц. В общем виде спектральная картина для произвольного неподвижного изо- бражения представлена на рис.2.8а. Здесь обращает на себя внимание то обстоятельство, что на гармониках строчной частоты FС , 2FС , 3FС …. имеет место увеличение амплитуд со- ставляющих, а между этими составляющими энергия спектра довольно резко падает (рис.2.8б). Спектральная картина для произвольно движущегося изображения в прин- ципе останется подобной спектру, изображённому на рис. 2.8. Но в этом слу- чае существует различие, заключающееся в том, что около каждой спектраль- ной линии – гармоники кадра – появляются боковые полосы частоты (верх- няя и нижняя), не являющиеся гармониками строк и кадров. При передаче движущегося объекта содержание каждого последующего изображения от кадра к кадру мало отличается от предыдущего, т.к. скорость смены кадров значительно больше скорости перемещения объекта по экрану. Однако пере- мещение объекта от кадра к кадру изменяет во времени амплитуды и фазы спектральных составляющих. Это приводит к тому, что вокруг каждой спек- тральной линии появляются составляющие, настолько близко расположенные друг к другу, что спектральная линия вместе с этими составляющими образу- ет непрерывный (сплошной) спектр, форма которого похожа на лепесток (рис.2.8в). Ширина таких «лепестков» будет тем больше, чем больше ско- рость движения деталей передаваемого изображения. Появление боковых полос сплошного спектра можно объяснить также и тем, что каждый кадр является совокупностью случайных сигналов изобра- жения, передаваемых в строках. Спектр случайного сигнала, как известно, яв- ляется сплошным. Исследования и расчёты показали, что ширина лепестков сплошного спек- тра для движущегося изображения не превышает (4 ÷ 6) Гц. Следовательно, между каждыми двумя смежными гармониками даже в случае быстрого дви- жения объекта остаётся промежуток, равный 50 – 6 = 44 Гц. Отсюда возника- ет идея заполнения этих промежутков спектральными составляющими допол- нительных сигналов. Во всех современных совместимых системах вещатель- ного телевидения используется метод взаимного уплотнения сигналов цвет- ности и яркости за счёт линейчатости спектра. Цветоразностные сигналыКак было сказано, одним из свойств сигналов основных цветов является их униполярность. Смысл этого свойства заключается в том, что электрические сигналы, получаемые при преобразовании сигналов изображения в передаю- щих трубках, не могут иметь отрицательной полярности, т.к. яркость как фи- зическая величина не может быть отрицательной: она либо положительна, либо равна нулю. Именно это свойство сигналов основных цветов не позволя- ет решить проблему совместимости чёрно-белого и цветного изображения, т.к. они имеют ту же природу, что и сигналы яркости. Иными словами, разли- чить электрические сигналы яркости и сигналы основных цветов практически невозможно: и те, и другие являются сигналами, спектр которых расположен в одном частотном диапазоне. Единственным способом их разделения является частотный способ разде- ления спектров этих сигналов. Решение этой проблемы привело к замене сигналов основных цветов (ЕR, ЕG, ЕB) искусственно создаваемыми цветоразностными сигналами. Во всех стандартных системах цветного телевидения вместо сигналов ос- новных цветов ЕR и ЕB используются ЦРС. Эти сигналы обозначаются симво- лами R – Y , B – Y или ER–Y , EB–Y и получаются путём электрического вычи- тания из сигналов основных цветов сигнала яркости: ЕR – Y = ЕR – ЕY; ЕG – Y = ЕG – ЕY; ЕB – Y = ЕB – ЕY …….. (2.6). Вычитание из сигналов основных цветов сигнала яркости формально озна- чает, что ЦРС содержат информацию только о цветовом тоне, но не о яркости Свойства цветоразностных сигналов:
ЕR – Y = 0,7ЕR – 0,59ЕG – 0,11ЕB ЕB – Y = – 0,3ЕR – 0,59ЕG + 0,89ЕB …………} (2.7); ЕG – Y = – 0,3ЕR + 0,41ЕG – 0,11ЕB
ЕR – Y = ЕG – Y = ЕB – Y = 0
ЕY = 0,3ЕY + 0,59ЕY + 0,11ЕY В то же время из равенства (2.4) следует, что ЕY = 0,3ЕR – Y + 0,59ЕG – Y + 0,11ЕB – Y . Приравняв правые части последних двух выражений друг другу и произведя простые вычисления, получим: ЕG –Y = – 0,51ЕR – Y – 0,19ЕB – Y . Аналогичным образом можно выразить и любой ЦРС через два других.
также изменяются в А раз. Это следует из выражений (2.4) и 2.6.
Последнее свойство позволяет решить проблему совместимости чёрно- белого и цветного телевидения. Эта проблема решается переносом цветораз- ностных сигналов в высокочастотную область спектра яркостного сигнала с помощью частотной модуляции. Частотной модуляции подвергаются две так называемые «поднесущие частоты», одна из которых модулируется сигналом ЕR – Y , а другая – сигналом ЕB – Y . В качестве поднесущих частот в системе SECAM выбраны f0R = 4,406 МГц для «красной» строки и f0B = 4,25 МГц для «синей» строки. При ЕR – Y = 0 и EB – Y = 0 поднесущие частоты сохраняют свои номинальные значения. При изменении ЦРС в сторону положительных значений поднесущая частота отклоняется от номинального значения в боль- шую сторону, а при изменении ЦРС в сторону отрицательных значений – в меньшую. Отклонение поднесущей частоты в любую сторону называется «девиациейчастоты».Из теории частотной модуляции известно, что девиа- ция тем больше, чем больше по модулю амплитуда модулирующего напряже- ния. Закон изменения модулирующего напряжения определяет закон девиа- ции поднесущей. Следовательно, при частотной модуляции изменяется как величина, так и знак девиации поднесущей. При демодуляции (частотном де- тектировании) сигналов цветности на приёмной стороне однозначно опреде- ляется как амплитуда, так и полярность ЦРС. Достоинства цветоразностныхсигналов:
При частотной модуляции, кроме поднесущей, появляются две боковые полосы частот, ширина которых определяется полосовыми фильтрами. Под- несущая и обе боковые полосы размещаются в высокочастотной области спектра яркостного сигнала. В этой области спектра специальными мерами обеспечивается минимальное взаимное влияние частотных составляющих яр- костного сигнала и сигналов цветности. Одной из таких мер является подав- ление самой поднесущей при передаче сигналов цветности. На приёмной сто- роне поднесущая восстанавливается. На рис. 2.9. представлена упрощённая структурная схема формирования на передающей стороне сигнала яркости ЕY и цветоразностных сигналов ЕR – Y и ЕB – Y .  Рис. 2.9. Структурная схема формирования сигналов яркости и двух ЦРС. В камере цветного телевидения, содержащей три передающих трубки, фор- мируются три основных цветовых сигнала ЕR, ЕG и ЕB. Эти сигналы поступа- ют на вход матрицы М, на выходе которой формируются три сигнала: ЕY, ЕR – Y и ЕB – Y . Сигнал яркости ЕY занимает полную полосу частот от 50 Гц до 6,0 МГц. Спектры ЦРС ЕR – Y и ЕB – Y ограничиваются сверху фильтрами ФR – Y и ФB – 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, со- стоящей 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 ЕR ЕG и ЕB с ТВ-трубок. Группа резисторов R2, R4 , R5 и R6 образует формирователь сиг- нала яркости ЕY в соответствии с выражением (2.4). Фазоинвертор ФИ изме- няет полярность сигнала ЕY. Формирователь R1, R7, R9 создаёт ЦРС ER – Y, а формирователь R3, R8, R10 – ЦРС ЕB – Y. С выхода фильтров ЦРС подаются на частотные модуляторы, в которых ЦРС модулируют по частоте поднесущие частоты, после чего эти сигналы, называемые сигналами цветности, скла- дываются с сигналом яркости и оказываются размещёнными с ним в одном спектре. Размещение сигналов цветности в спектре сигнала яркости во всех систе- мах цветного телевидения приводит к появлению взаимных искажений. Эти искажения называются перекрёстными. Способы ослабления перекрёстных искажений:
Перечисленные способы ослабления перекрёстных искажений являются общими для всех систем ЦТВ. Однако существует ещё ряд способов ослабле- ния перекрёстных искажений, характерных для той или иной системы цветно- го телевидения. Контрольные вопросы:
ного изображения.
|