Л1-2_13-TV / TV

ного сложения цветов. Разные из-за искажений цветовые оттенки двух соседних строк складываются, вызывая ощущение среднего между ними цвета, компенсируя таким образом искажения.

Рис. 2.18. Компенсация дифференциально-фазовых искажений в системе PAL

Рассмотренный способ зрительной компенсации искажений реализуется в так называемом "простом" приемнике РАL (Simple PAL или РАLS). Этот приемник практически ничем не отличается от приемника NTSC, кроме добавленного в устройство синхронного детектора R–Y коммутатора фазы опорного генератора. Изображение в приемнике РАLS оказывается вполне удовлетворительным, если фазовые ошибки ∆ϕ не превышают 25° (в сис-

теме NTSC ошибка не должна быть больше 5°). При больших значениях ошибки появляется заметное различие цветности соседних строк поля, особенно на желтом, голубом и синем цветах.

Лучшие результаты дает электрическое сложение векторов цветности USn и US(n+1) двух соседних строк поля (рис. 2.19). Геометрическая сумма (точнее, полусумма) этих векторов соответствует на цветовой диаграмме положению неискаженного цвета.

При этом скомпенсированными оказываются искажения только цветового тона, поскольку длина результирующего вектора USΣ зависит от ве-

личины фазовой ошибки ∆ϕ. Из рисунка видно, что с увеличением ошибки

(∆ϕ2>∆ϕ1) длина суммарного вектора уменьшается (USΣ2< USΣ1). Это уменьше-

ние пропорционально соs∆ϕ. Поскольку длина вектора определяет насы-

щенность передаваемого цвета, можно сделать вывод о том, что в системе РАL искажения цветового тона из-за фазовых ошибок трансформируются в изменение насыщенности, которые менее заметны. Так, если порог заметности по цветовому тону соответствует угловому сдвигу на цветовой диаграмме ϕ = 5...10°, то порог по насыщенности равен примерно 20 %, что со-

ответствует углу ∆ϕ = 37°.

Механизм компенсации фазовых ошибок в системе РАL устраняет не только дифференциально-фазовые искажения (главное, для чего первоначально он был разработан). Таким же образом уменьшается влияние на качество изображения точности восстановления поднесущей опорным генератором в приемнике. Ошибка ∆ϕ в фазе колебаний опорного генератора

эквивалентна повороту осей цветового графика относительно передавае-

На рис. 2.21 показана последовательность сигналов цветности, поступающая на вход блока задержки РАL (точка A, рис. 2.20). В точке Б эта последовательность сигналов задержана на один строчный интервал. Сложение сигналов в сумматоре 1 этих двух последовательностей приводит к компенсации квадратурной составляющей UR–Y. С выхода сумматора (точка В) снимается удвоенная амплитуда сигнала UB–Y.

Второй сумматор выполняет функции вычитания прямого сигнала из задержанного. Для этого в прямом сигнале предварительно изменяется полярность в инверторе, и он поступает на сумматор 2 со знаком минус (точка Г). В результате операции вычитания на выходе этого сумматора (точка Д) будет отсутствовать составляющая UB–Y и останется только последовательность чередующихся сопряженных векторов UR–Y, U*R–Y. Амплитуда их также будет удвоенной. Квадратурные составляющие UR–Y и U*R–Y оказываются полностью разделенными еще до синхронного детектирования.

Структурная схема кодирующего устройства. В системе РАL передаются сигнал яркости Е'у и два цветоразностных сигнала U и V. Формирование сигналов Е'у, U и V производится в матрицирующем устройстве (рис. 2.22). Полосы частот видеосигналов U и V ограничиваются ФНЧ до 1,3 МГц на уровне –2 дБ. В сумматорах 1 и 2 цветоразностные сигналы смешиваются с импульсами, формирующими цветовую вспышку, и поступают на два балансных модулятора, которые работают в квадратуре, т.е. сдвиг между колебаниями поднесущей частоты в обоих модуляторах составляет 90°.

Этот сдвиг обеспечивается фазовращателем 90°, включенным в цепь балансного модулятора составляющей uV. Смена фазы этой составляющей через строку осуществляется коммутатором, соединяющим модулятор непосредственно с фазовращателем 90° или с дополнительным инвертором на 180°. Коммутация обеспечивается с помощью генератора коммутирующих импульсов, синхронизируемого с частотой строк. Квадратурные составляющие ии и иv,складываясь в сумматоре 3, образуют сигнал цветности uS, который вместе с сигналами яркости и синхронизации приемника представляет собой полный цветовой (композитный) сигнал иП.

Рис. 2.22 Структурная схема кодирующего устройства системы PAL

Генератор поднесущей является высокостабильным устройством с кварцевой стабилизацией частоты, значение которой f5=4, 43361875 МГц. Так же как и в системе NTSC, обеспечивается жесткая связь между частотой поднесущей и частотами разверток. Однако выбор самого значения поднесущей в системе РАL имеет свои особенности.

Прежде всего они связаны с коммутацией фазы сигнала иV (каждую строку на 180°). Такая коммутация делает невозможным выбор поднесущей, равной нечетной гармонике полустрочной частоты. В этом случае нечетность полупериодов поднесущего колебания в строчном интервале плюс коммутация фазы на 180° обусловили бы совпадение по фазе сигнала иу во всех строках изображения. А это привело бы к увеличению заметности поднесущей на изображении в виде вертикальной линейчатой структуры. В свою очередь, нельзя выбрать значение поднесущей, кратной строчной частоте, так как составляющая ии, передаваемая без коммутации фазы, создает такую же помеху. Разработчиками системы было принято компромиссное решение.

Частоту поднесущей выбрали равной сумме нечетной гармоники четвертьстрочной частоты FH и частоты кадров Fv: FSC = 1135FH/4 + FV. Приближенно эта зависимость записывается как FSC = (283+3/4)FH, что определяет размещение в строчном интервале 284 периодов поднесущей без одной четверти. Таким образом, в системе РАL, в отличие от системы NTSC, реализуют не полустрочный сдвиг, а так называемый четвертьстрочный сдвиг гармоник сигнала цветности относительно гармоник строчной частоты. Слагаемые кадровой частоты Fv обусловливают дополнительную смену полярности поднесущей в каждом поле на 180°. Эксперименты показали, что такой выбор поднесущей обеспечивает высокое качество совместимости системы РАL.

Остановимся на особенностях формирования сигнала цветовой синхронизации в системе РАL. Применение балансной модуляции требует синхронизации с точностью до фазы опорного генератора в приемнике. Поэтому в системе РАL так же, как и в системе NTSC, на задней площадке строчного гасящего импульса передается сигнал цветовой синхронизации (цветовая вспышка). Различие этих сигналов заключается в фазе колебаний вспышки. В системе РАL необходимо передавать информацию о том, в какой фазе (90° или 270°) передается в данной строке составляющая иV. Эта информация кодируется изменением фазы колебаний цветовой вспышки.

Рис. 2.23. Сигналы цветовой синхронизации на векторной диаграмме: а – n-я строка, б – – (n+1)-я строка

При передаче сигнала иV, совпадающего по фазе с положительным направлением оси R–Y, фаза цветовой вспышки делается равной 135° (рис.

2.23,а). В следующей строке сигнал иV меняет свою фазу на 180°; соответственно изменяется фаза вспышки (–135°) (рис. 2.23,б).

Формирование цветовой вспышки в кодирующем устройстве сводится к замешиванию в сигналы U и V прямоугольных импульсов отрицательной и положительной полярности соответственно. Этими импульсами, временное положение которых соответствует задней площадке строчного гасящего импульса, в балансных модуляторах создаются квадратурные составляющие вспышки. Одна из этих составляющих всегда совпадает с отрицательным направлением оси В–Y (180°), другая – с положительным или отрицательным направлением оси R–Y (90 или 270°).

В наиболее распространенном европейском стандарте системы РАL полный цветовой сигнал ограничивается по полосе в пределах 0...5 МГц. При указанном значении поднесущей частоты верхние боковые колебания сигнала цветности для обеих квадратурных составляющих uU и иV оказываются несимметрично подавленными. В системе NTSC такое ограничение двух квадратурных сигналов привело бы в приемном устройстве к перекрестным искажениям между ними. В системе РАL принцип построчной коммутации сигнала делает эти искажения минимальными, практически не сказывающимися на качестве изображения.

Принцип действия системы РАL предполагает время задержки равным длительности строчного интервала, т.е. 64 мкс. Однако, для правильной работы сумматоров необходимо учитывать фазовые соотношения прямого и задержанного сигналов. А они таковы, что сдвиг по фазе между этими сигналами в соответствии с выбором поднесущей частоты составляет четверть периода поднесущей частоты. При таких условиях в сумматорах не произойдет разделения квадратурных составляющих иU и иV. Для правильного функционирования сумматоров необходимо, чтобы прямой и задержанный сигналы находились либо в фазе, либо в противофазе. Только тогда сложением или вычитанием компенсируется одна из квадратурных составляющих, и они разделяются. Достичь этого можно, если задержка будет составлять целое число полупериодов поднесущей частоты. Бли-

жайшими к длительности строчного интервала являются значения задержки τ = 568ТSС/2 или τ = 567TSС/2, где TSС – период поднесущей частоты. Было выбрано второе значение, и УЛЗ системы РАL изготовляют с задержкой τ =

63,94325 мкс.

Система PAL малочувствительна к асимметрии полосы пропускания канала цветности. Поэтому здесь не используются оси I и Q как в системе NTSC. Это свойство системы PAL особенно ценно для стран, где принят стандарт с разносом несущих изображения и звука 5,5 МГц, что всегда вызывает ограничение верхней боковой полосы сигнала цветности. Полоса частот, занимаемая ПЦТС системы PAL, приведена на рис. 2.24. Сигналы E'V и Е'U передаются в полосе частот до 1,3 МГц.

Рис. 2.24. Полоса частот, занимаемая ПЦТС системы PAL

Система РАL обладает теми же достоинствами, что и система NTSC: хорошая совместимость, эффективность разделения сигналов яркости и цветности, высокая помехоустойчивость к флуктуационным шумам и др. Наряду с этим принцип коммутации фазы одной из квадратурных составляющих и применение блока задержки в декодирующем устройстве позволяют получить еще ряд преимуществ. Основным из них следует считать малую чувствительность системы к фазовым искажениям сигнала цветности. Для типового декодера РАL с задержкой допускается ошибка в фазе 40°. В некоторых вариантах декодеров РАL этот допуск еще больше.

Важным достоинством следует также считать возможность работы системы PAL с частично подавленной верхней боковой квадратурных со-

ставляющих сигнала цветности. Такие условия работы соответствуют стандартам большинства стран, где разнос несущих звука и изображения составляет 5,5 МГц. Поскольку блок задержки в декодере РАL по своей структуре и параметрам близок к гребенчатому фильтру, то в нем более эффективно, чем в обычном приемнике NTSC, и тем более SЕСАМ, подавляются составляющие яркостного сигнала, создающие перекрестные помехи в канале цветности.

Использование задержанного сигнала в системе РАL не приводит, как в системе SЕСАМ, к мерцанию границ на горизонтальных цветовых переходах, поскольку в системе РАL усредняются цветности двух соседних строк, а не их отдельные цветоразностные составляющие. Для системы РАL нехарактерна, как для системы SЕСАМ, разнояркость строк и их мерцание. Приемник РАL менее чувствителен к эхо-сигналам.

К недостаткам системы РАL можно отнести несколько большую сложность приемника по сравнению с системой NTSC (наличие блока задержки) и уменьшение цветовой четкости по вертикали.

Фрагмент тестовой таблицы вертикальных цветных полос и соответствующий им композитный видеосигнал ЦТВ системы PAL