Глава 5 формирование сигнала изображения цветного телевидения

5.1. Требования к системе цветного телевидения

Основными требованиями к системе цветного телевидения, предназначенной для телевизионного вещания, являются ее совместимость с системой черно-белого телевидения и высокое качество цветовоспроизведения. Сущность совместимости заключается в том, что черно-белые телевизионные приемники, наряду с передачами черно-белого телевидения, должны принимать и воспроизводить в черно-белом виде передачи цветного телевидения, а цветные телевизионные приемники кроме цветных передач должны принимать передачи черно-белого телевидения и воспроизводить их в черно-белом виде, причем никаких изменений в устройстве и эксплуатации тех и других приемников не должно быть.

Это значит, что параметры развертки и ширина частотного спектра сигналов изображения черно-белого и цветного телевидения должны быть одинаковыми. Кроме того, сигнал цветного телевидения наряду с информацией о цвете объектов должен содержать полную информацию об их яркости, т. е. иметь в своем составе сигнал черно-белого телевидения, называемый сигналом яркости.

Указанным требованиям удовлетворяют действующие в настоящее время три разновидности вещательных систем цветного телевидения: американская НТСК (NTSC — National Television Sistem Committee — Национальный комитет телевизионных систем), западногерманская ПАЛ (PAL — Phase Alternation Line — строки с пе­ременной фазой) и советско-французская СЕКАМ (SECAM — Sequentiel couleur a memoire—последовательная цветная с памятью).

Ниже рассматривается формирование сигнала изображения по системе CEKAM-III, применяемой с 1967г. для цветного телевизионного вещания в нашей стране.

5.2. Сигнал яркости

В § 3.6 было показано, что в трехтрубочной передающей камере цветного телевидения формируются три первичных сигнала изображения, ЕR, EG, EB, соответствующих красным, зеленым и синим составляющим цвета передаваемого объекта.

Первичные сигналы изображения широкополосные, однако, ни один из них не может быть использован в качестве сигнала черно-белого телевидения, так как не содержит полной информации о яркости объекта. Поэтому в системе цветного телевидения из трех первичных сигналов формируется четвертый — сигнал яркости Еу, для чего первичные сигналы сначала балансируются, а затем матрицируются.

Балансировка состоит в уравнивании по размаху сигналов ЕR, EG и EB, соответствующих передаче белого (серого) поля.

Матрицирование — это сложение сигналов в определенной про­порции. Матрицирование сбалансированных сигналов ЕR, EG и EB, при формировании сигнала ЕY производится с учетом спектраль­ной чувствительности зрения (см. § 1.3 и 1.6): EY = 0,30ЕR +0,59 EG + 0,11EB, где ЕR = EG = EB. Этот сигнал передается непрерывно на каждой строке развертки в полной полосе частот 6 МГц и позволяет воспроизводить нормальное черно-белое изображение на экранах черно-белых и цветных телевизоров.

5.3. Цветоразностные сигналы

Наличие сигнала яркости освобождает от необходимости передавать все три первичных сигнала изображения. Достаточно передавать любые два из них, а третий восстанавливать в приемнике путем вычитания переданных первичных сигналов из сигнала яркости. Эта операция также называется матрицированием, поскольку вычитание равнозначно сложению инвертированных, т. е. взятых в противоположной полярности сигналов.

Во всех системах цветного телевидения принято передавать «красный» ЕR и «синий» EB первичные сигналы, полосу частот которых благодаря пониженной разрешающей способности зрения к синим и красным цветам удается сократить до 1...1,5 МГц. «Зеленый» первичный сигнал восстанавливается в приемнике:

EG = (ЕY - 0,З0ЕR -0,11EB) / 0,59.

Поскольку сигнал ЕY содержит полную информацию о яркости передаваемого объекта, из сигналов ЕR и EB эта информация исключается и они передаются в виде цветоразностных сигналов:

ЕR-Y = ЕR - EY = 0,70 ЕR - 0,59 EG - 0,11 EB;

EB-Y = EB - ЕY = - 0,30ЕR - 0,59 EG + 0,89 EB.

Существенное достоинство цветоразностных сигналов состоит в том, что при передаче неокрашенных (белых и серых) участков изображения (когда ЕR = EG = EB) эти сигналы имеют нулевые значения (ЕR-Y = EB-Y = 0); при передаче слабоокрашенных (мало­насыщенных) участков изображения (а их большинство) цветоразностные сигналы малы.

Таким образом, сигнал изображения цветного телевидения формируется из широкополосного сигнала яркости ЕY и двух узкополосных цветоразностных сигналов ЕR-Y и EB-Y.