8.6. Системы цветного телевидения

Применение систем черно-белого телевизионного вещания в настоящее время ограничено. Современное вещательное телевидение основано на передаче цветного изображения. Широковещательная система цветного телевидения полностью совместима с системой черно-белого телевидения – передача сигналов цветного изображения осуществляется по тем же каналам и в той же полосе частот , по которым ведется черно-белое телевизионное вещание. Общие характеристики канала цветного телевидения практически такие же, как и для черно-белого телевидения.

При создании систем цветного телевидения используют физиологические свойства человеческого глаза. Согласно общепринятой теории трехкомпонентного зрения, три вида колбочек в глазу человека воспринимают синий, зеленый и красный цвет. Остальные цвета являются собой смесью этих основных цветов: белый цвет Е_Y для глаза человека может быть представлен суммой световых потоков всего трех цветов: красного (red)

E_R, зеленого (green) E_G и синего (blue) E_B

Е_Y = a E_R + b E_G + c E_B

Значения коэффициентов неодинаковы: a = 0,3, b = 0,59, c = 0,11 и они определяются чувствительностью глаза к различным цветам.

Так как операция получения Е_Y из цветовых сигналов является линейной и коэффициенты меньше единицы, то электрическая суммирующая матрица состоит из резисторов R1, R2, R3 и представляет собой по существу делители напряжения с общим выходным сопротивлением R_ВЫХ (рис. 8.7).

Для получения информации о цвете на стороне приема вместе с яркостным сигналом Е_Y достаточно передать информацию о двух цветах, для чего

используют два цветоразностных сигнала, к искажениям тонов которых глаз

запоминанием).

Для передачи цветоразностных сигналов используются две поднесущие частоты f_0В = 4,25 МГц и f_0R = 4,406 МГц. Обе поднесущие лежат в области малых составляющих спектра яркостного сигнала и модулируются частотной модуляцией с частичным подавлением верхних боковых полос. Цветоразностные сигналы передаются поочередно – через строку. В течение передачи одной строки передается один цветоразностный сигнал, в течение передачи следующей строки – другой. Вследствие этого канал связи «уплотняется», однако ширина спектра (6,5 МГц) остается неизменной. Для восполнения информации о пропущенной строке используется линия задержки на 64 мкс, выполняющая функцию памяти. Поэтому в растре каждого цвета строки присутствуют парами, одна строка из телевизионного сигнала, следующая точно такая же из памяти. Но глаз не замечает ухудшения качества, так как основную «прорисовку» выполняет яркостный сигнал.

Например, американская система ПАЛ имеет число строк 525, кадров 30 и полосу частот видеосигнала 4 МГц.

У прощенная структурная схема цветного телевизионного передатчика изображена на рис. 8.8. Световой поток от изображения, пройдя через объектив О, падает на дихроичные (цветоразделительные) зеркала, или светофильтры ДЗ₁ и ДЗ₂, разделяющие световой поток по спектру , и выделяющие красную, синию и зеленую составляющие.Эти составляющие с помощью зеркал З₁ и З₂ падают на соответствующие телевизионные передающие трубки ТП₁, ТП₂ и ТП₃ (структурно все трубки объединены в одну), на выходе которых появляются видеосигналы E_R , E_G и E_B.

Видеосигналы через соответствующие усилители ( ) поступают на электрическую матрицу, на выходе которой появляются сигналы Е_Y, E_R − Е_Y и

E_B − Е_Y. Сигнал Е_Y поступает на вход амплитудного модулятора (АМ), на другой вход которого подается колебание несущей частоты изображения от генератора несущей частоты.

На выходе амплитудного модулятора формируется амплитудно-модулированный сигнал, несущий информацию о яркости отдельных элементов изображения. Цветоразностные сигналы E_R − Е_Y и E_B − Е_Y после

ограничения их спектра в фильтра низкой частоты (ФНЧ) поступают на частотные модуляторы (ЧМ), на которые подаются также несущие колебания. Электронный коммутатор поочередно пропускает частотно модулированные сигналы. Эти сигналы вместе с амплитудно-модулированным сигналом яркости, после усиления поступают в антенну телевизионного передатчика. В схеме цветного телевизионного передатчика имеются еще генератор синхроимпульсов и генераторы развертки, которые на рисунке для упрощения не показаны. Передача звука производится так же, как и в черно-белом телевидении.

На рисунке 8.9 приведена упрощенная структурная схема цветного телевизионного приемника. Схема содержит антенну, входную цепь, усилитель высокой частоты, смеситель, гетеродин и УПЧ, последние пять входят в блок селектора каналов (БСК). Затем сигнал проходит видеодетектор и видеоусилитель. Практически все эти элементы приемника, а также канал звука и развертки аналогичны соответствующим элементам черно-белого телевизионного приемника.

Основное отличие цветного телевизионного приемника – блок цветности, формирующий три цветоразностных сигнала (E_R − Е_Y ), (E_G − Е_Y ) и (E_B − Е_Y). Фильтр Е_Y с полосой частот 6,5 МГц, включенный на выходе видео

усилителя, выделяет сигнал яркости. Сигнал яркости также поступает на вход фильтра цветоразностных сигналов, который выделяет частотно-модулированные цветоразностные сигналы с несущими частотами f_OR и f_OВ.

С помощью электронного коммутатора, управляемого синхроимпульсами цветоразностные сигналы поступают на ограничители (для устранения паразитной амплитудной модуляции) частотные детекторы и усилители. На выходе усилителей получаются цветоразностные сигналы E_R − Е_Y и E_B − Е_Y Е_Y (через строку). С помощью линии задержки (ЛЗ) и коммутатора (К) они восстанавливаются до полного растра и вместе с сигналом яркости Е_Y подаются на матрицу, на выходе которой получается три цветоразностных сигнала. (E_R − Е_Y ), (E_G − Е_Y ) и (E_B − Е_Y). Эти три сигнала и сигнал яркости Е_Y поступают на цветной кинескоп и позволяют получить цветное изображение на экране.