Кодирование сигналов в системах цветного телевидения
В цветном телевидении стоит задача передачи трех изображений (компонентов многоцветного изображения) по радиолинии связи в стандартной полосе частот, отведенной одному каналу черно-белого ТВ.
Эта задача решается путем научно обоснованного снижения количества передаваемой информации и частотного уплотнения сигналов. Преобразование сигналов, связанное с этим уплотнением, именуют обычно кодированием. Кодирование выполняется с учетом обеспечения совместимости цветных и черно-белых ТВ систем.
Возможность снижения количества передаваемой информации обусловлена свойствами зрения человека. Органы зрения слабо реагируют на цвет малоразмерных деталей. По достижении некоторого порога малости детали начинают казаться серыми. Воспроизведение таких деталей черно-белыми не приводит к заметному снижению качества цветного изображения. Поэтому в полной полосе частот необходимо передавать информацию только об яркости изображения. Информация о цветности может передаваться с меньшей точностью, в суженной полосе частот.
Чтобы воспользоваться различием в требованиях к точности передачи яркости и цветности изображений, необходимо создать сигналы, раздельно несущие информацию об этих параметрах. Для этого из цветных сигналов , формируется яркостный сигнал (черно-белого изображения):
(105)
где r,g,b
весовые коэффициенты, удовлетворяющие
условию
Кроме
того, образуются цветоразностные
сигналы, из которых исключается информация
об яркости
(106)
(107)
Третий, «зеленый»
цветоразностный сигнал
является производным от сигналов
,
и может быть получен непосредственно
в приемнике. Так как информация о цвете
малоразмерных деталей изображения
избыточна, спектр цветоразностных
сигналов; ограничивается сверху частотой
1,5 МГц.
В системе цветного телевидения СЕКАМ, принятой в Советском Союзе, для передачи цветоразностных сигналов UR-Y, UB-Y используется ЧМ соответственно двух поднесущих. Частоты поднесущих f1 = 4,24 МГц, f2 —4,41 МГц выбраны так, чтобы их спектры размещались в высокочастотной части стандартной полосы. ЧМ-поднесущие Суммируются с яркостным сигналом. В результате образуется сигнал изображения с уплотненным спектром.
При уплотнении спектра важно обеспечить минимальные взаимные помехи между каналами передачи яркостного и цветоразностных сигналов. Это достигается благодаря ограничению спектра цветоразностных сигналов до 1,5 МГц, использованию различных видов модуляции для передачи яркостного (AM) и цветоразностных (ЧМ) сигналов, малой интенсивности спектра яркостного сигнала в области размещения спектра поднесущих, передаче цветоразностных сигналов с малым уровнем.
Так как спектры ЧМ-поднесущих перекрываются, то в приемнике невозможно их разделить частотным способом (с помощью фильтров). Поэтому поднесущие передаются по радиоканалу не совместно, а поочередно, в течение периода строчной развертки каждая и разделяются в приемнике во времени.
Нетрудно видеть,
что при кодировании сигналов рассмотренным
способом обеспечивается совместимость
системы цветного и черно-белого ТВ. При
приеме цветных передач в приемниках
черно-белого изображения используется
только сигнал яркости. Поднесущие,
вообще говоря, создают помеху на экране
черно-белого ТВ. Для уменьшения влияния
этих помех при кодировании под поднесущими
выполняются некоторые дополнительные
манипуляции, которые не рассматриваем.
Упрощенная структурная схема кодирующего
устройства изображена на рис. 47.
Сигналы цветности
преобразуются
в матрице М. Электронный коммутатор ЭК,
управляемый генератором коммутирующих
импульсов ГКИ, поочередно, через строку,
переключает цветоразностные сигналы.
Рис. 47
В фильтре нижних частот ФНЧ происходит ограничение ширины спектра этих сигналов. Поднесущие создаются и модулируются в частотно-модулируемом генераторе ЧМГ. Для опознавания в приемнике цветов создается сигнал цветовой синхронизации, несущий информацию о фазе работы ЭК. Этот сигнал передается в течение кадровых импульсов модуляцией поднесущих напряжением специальной формы. Возможность такого способа передачи является следствием того, что кадровые гасящие импульсы запирают кинескоп приемника на несколько периодов строчной развертки, и поднесущие оказываются «свободными» на это время от передачи информации об изображении. В яркостный сигнал замешиваются синхро- и гасящие импульсы в смесителе СМ. После усиления усилителем УС эта смесь суммируется с ЧМ-поднесущими в блоке сложения БС.
Полный ТВ сигнал с выхода БС поступает в модулятор передатчика.