Контрольні питання до розділу
1. Поняття зображення та джерела сигналу.
2. Монохроматичні і складні випромінювання.
3. Визначення колірної температури та її застосування.
4. Поняття колориметрії. Елементи фотометрії, основні енергетичні величини. Поняття світлового потоку, сили світла, яскравості, освітленості, світлової експозиції.
5. Основні закони зорового сприйняття. Зорова система людини як прототип технічних систем.
6. Характеристика структурної схеми зорової системи.
7. Поняття гостроти зору та її визначення.
8. Інерційність зорового сприйняття. Критична частота, яскравість зображення і частота кадрової розгортки.
9. Закони Тальбота і Фехнера.
10. Сприйняття кольору. Об'єктивна і суб'єктивна оцінка кольору.
11. Відносна спектральна чутливість ока.
12. Поняття послідовного й одночасного кольорового контрасту.
13. Основні методи утворення кольору: субтрактивний і адитивний.
14. Способи змішування кольорів: локальний, бінокулярний, просторовий.
15. Основні закони змішування кольорів.
16. Практичне використання кольорового графіка, фігура-локус.
розділ 3
системи кольорового телебачення
Загальні відомості
У світі стандартизовані й успішно діють три системи кольорового телебачення:
– NTSC (National Television System Committee – Національний комітет з телевізійних систем) – перша сумісна з чорно-білим телебаченням кольорова система. Була розроблена у США та уведена в дію у 1953 р.
– PAL (Phase Alternation Line – зміна фази за рядками) була розроблена німецькою компанією «Телефункен» під керівництвом Бруха і уведена в дію у 1963 р.
– SECAM (Sequential coleur a memoire – почергове передавання кольорів з пам’яттю) була розроблена спеціалістами Франції та СРСР і уведена в дію у 1967 р.
Усі ці системи побудовані на загальних принципах:
1. Передаються три сигнали: E Y , E R Y , E B Y .
2. Смуги частот кольорорізницевих сигналів скорочені.
3. Застосовується частотне ущільнення спектрів сигналів.
Відмінність зводиться до способів кодування та передавання кольороворізницевих сигналів.
3.1. Система кольорового телебачення secam
3.1.1. Принципи побудови системи secam
1. Передаються три сигнали: E Y , E R Y , E B Y .
2. З метою скорочення загальної смуги частот відеосигналу використовується частотне ущільнення.
3. Для передавання кольорорізницевих сигналів ERY , EBY застосовується частотна модуляція двох піднесучих f пR, f пB . Це перша суттєва відмінність даної системи від інших.
4. Кольорорізницеві сигнали передаються через рядок, тобто послідовно у часі (рис. 3.1). Це означає, що в одному рядку передається яскравісний сигнал та один з кольорорізницевих.Звідси і назва системи (Sequential coleur a memoire). Бачимо, що у першому полі у рядках 1, 5, 9 загублена інформація про червоний колір, а у рядках 3, 7, 11 – про синій. Аналогічна ситуація має місце і у другому полі. Яскравісний сигнал передається у кожному рядку. Отже, інформація про повний колір передається за половину рядків або за половину кадру. Таким чином, роздільна здатність системи за кольором зменшена (по вертикалі) у два рази порівняно з передаванням сигналів обох кольорів у кожному рядку. Але тому що роздільна здатність зору по кольору також значно гірша за роздільну здатність за яскравістю, то втрата інформації про колір зором людини не сприймається. На цьому явищі ґрунтується зменшення роздільної здатності за кольором і по горизонталі за рахунок звуження смуги частот кольорових сигналів до 1,5 МГц.Таким чином, у системі SECAM загальна роздільна здатність за кольором порівняно з яскравісним сигналом зменшена у 4 рази. Це друга суттєва відмінність даної системи від інших.
Рис. 3.1. Послідовне передавання кольорів
5. Тому що для відновлення третього сигналу E G Y потрібна наявність у кожному рядку обох кольорорізницевих сигналів ER-Y , EB-Y , то для їхнього суміщення у телеприймачі використовується лінія затримки на один рядок.
На основі розглянутих принципів побудуємо структурні схеми кодувального та декодувального пристроїв (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Кодер та декодер системи SECAM: а– кодер; б– декодер
У кодувальному пристрої новим важливим елементом є електронний комутатор ЕК1, задача якого – послідовне передавання у загальний модулювальний канал одного з кольорорізницевих сигналів. Синхронно з роботою комутатора на частотний модулятор ЧМ подається гармонічне коливання на відповідній піднесучій частоті. У суматорі частотно-модульований сигнал колірності складається з яскравісним сигналом. Там же відбувається змішування керуючих сигналів (рядкові та кадрові синхронізуючі та гасячі імпульси). Крім цього, у повний відеосигнал додаються сигнали розпізнавання рядків, тобто сигналів, що несуть інформацію про певний колір, який передається даним рядком. Отже, на виході суматора маємо повний телевізійний відеосигнал, яким за допомогою АМ модулюється канальна несуча зображення.
Декодер. Після амплітудної демодуляції повний відеосигнал надходить до яскравісного каналу та каналу колірності, задачею яких насамперед є розділення яскравісного та колірних сигналів. Для цього у яскравісному каналі розташований режекторний фільтр, який вирізає із загального спектра ту його частину, в якій розташовані спектральні складові сигналів колірності. В одному рядку – спектр кольорорізницевого сигналу ER-Y , а у другому – спектр сигналу EB-Y . Але водночас зі спектральними складовими сигналів колірності вилучаються і спектральні складові яскравісного сигналу.Тепер щодо виділення сигналів колірності. З метою їхнього розділення у декодері застосовується смуговий фільтр, який пропускає тільки ту частину спектра відеосигналу, в якій розташовані спектральні складові сигналів колірності. Але у цій частині також розташовані спектральні складові яскравісного сигналу, які діють як завада. Виникає спотворення типу яскравість–колірність.Блок колірності складається з двох каналів: каналу червоного та каналу синього. Основними елементами у цих каналах є частотні детектори, кожен з яких настроєний на свою під несучу f пR, f пB . Крім цього, блок колірності має прямий та затриманий канали. В останньому розташована ультразвукова лінія затримки на рядок (64 мкс). На прямий та затриманий канали з виходу смугового фільтра подається один і той же частотно-модульований сигнал. Задачею ЕК2 є розподіл сигналу червоного рядка у канал червоного, а сигналу синього – у канал синього. Розглянемо роботу електронного комутатора більш детально (рис. 3.8).Зліва від комутатора розташовані чотири рядки прямого і затриманого сигналів. Нехай в і-му рядку, що надходить до прямого та затриманого каналів, присутній сигнал червоного U Ri . Тоді на виході ЛЗ буде мати місце сигнал попереднього рядка, тобто сигнал синього U B (i 1) . У такому випадку контакти ЕК2 повинні знаходитись у положеннях 1, 4. Отже, сигнал червоного рядка надходить у канал червоного, а сигнал синього рядка – у канал синього. У наступному рядку (і+1-му) має місце сигнал синього, тобто у прямому каналі – сигнал синього. На виході затриманого каналу – сигнал попереднього червоного рядка U R i . Контакти комутатора повинні бути переведеними у положення 2, 3, тобто організується перехресний зв’язок. Знову сигнал червоного рядка подається у канал червоного,а сигнал синього рядка – у канал синього. Бачимо, що для відновлення у кожному рядку відсутнього кольору один і той же рядок повторюється двічі. Завдяки такому повторюванню, у кожному рядку присутні два сигнали двох кольорів. Подібна інтерполяція можлива за рахунок сильних кореляційних зв’язків між кольоровими сигналами сусідніх рядків.
Рис. 3.3. Принцип розділення сигналів електронним комутатором:
і, і+1,… – номери рядків; × , = – стан електронного комутатора