4. Цифровые видеомагнитофоны

Как известно, низкочастотный телевизионный видеосигнал, подаваемый на модулятор передатчика, является композитным, т.е. представляет собой результат сложения канала яркости, двух цветоразностных сигналов , а также синхроимпульсов, причем частоты цветоразностных сигналов лежат в пределах спектра сигнала яркости. Из-за строчной структуры телевизионного разложения в спектральной области все они имеют гребенчатую структуру. При этом частоты поднесущих сигналов цветности выбраны так, чтобы спектральные линии сигналов цветности находились между спектральными линиями сигналов яркости. В принципе, эти сигналы можно разделить, используя специальные гребенчатые фильтры. Но такие фильтры весьма сложны и дороги, и поэтому используются только в профессиональной аппаратуре высокого качества.

Чтобы избавиться от этих недостатков композитного телевизионного сигнала, придумали компонентный видеосигнал, в котором сигнал яркости и оба цветоразностных сигнала разнесены в три независимых канала. Ясно, что такое представление сигнала возможно и желательно, но только до стадии передачи его в эфир на одном из телевизионных каналов, где структура сигнала должна иметь компонентную форму. Однако, для записи и воспроизведения компонентного телевизионного сигнала в цифровом магнитофоне никаких препятствий нет.

Как и в звуковых цифровых магнитофона, в цифровых видеомагнитофонах производятся дискретизация и квантование всех трех компонент телевизионного сигнала. Отличие состоит в том, что частоты дискретизации приходится брать очень высокие из-за широких спектров телевизионных сигналов. Так, в большинстве форматов цифровой видеозаписи частота дискретизации яркостного канала выбрана 13,5 мГц, а для цветоразностного – 6,75 мГц. Если взять, как принято, в качестве условной (базовой для иерархии цифровых стандартов) единицы частоту 3,375 мГц, то частоты дискретизации яркостного и двух цветоразностных сигналов будут находиться в соотношении 4:2:2, которое и дает часто используемое название стандарта. Приведенные выше цифры настраивают на грустные размышления. Ведь по всем трем компонентам видеосигнала в секунду производится 27 миллионов отсчетов мгновенных значений, а каждый из них должен быть оцифрован определенным числом бит двоичного сигнала. К счастью, человеческий глаз не так чувствителен к искажениям сигнала, как человеческое ухо, поэтому можно оцифровывать телесигнал 8 – битовым кодированием. Но все равно, умножив 27 миллионов на 8, мы получаем скорость цифрового потока более 200 Мбит в секунду, и это еще без учета кодирования и сигналов звукового сопровождения телевизионных программ.

Величинам 13,5 и 6,75 мГц кратна, как частота развертки стандарта 625/50, так и частота развертки стандарта 525/60. Собственно, выбор в качестве базовой именно частоты 3,375 во многом связан с соображениями кратности с частотами строчной развертки двух международных стандартов. Это важно потому, что позволило ввести единый мировой стандарт цифрового кодирования компонентного видеосигнала, при котором в активной части строки содержится 720 отсчетов яркостного сигнала и по 360 – каждого цветоразностного. При 10-битовом кодировании, используемом для лучшего качества изображения, полная скорость передачи цифрового компонентного видеосигнала составляет 10х13,5+10х6,5+10х6,5 = 270 Мбит в секунду.