книги из ГПНТБ / Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера

передающую часть канала связи. Целесообразнее исполь­ зовать один общий передатчик, работающий на одной опре­ деленной несущей частоте, а для передачи цветовых сигна­ лов создать в схеме передатчика три вспомогательных сиг­ нала с так называемыми поднесущими частотами Для соз­ дания таких сигналов в схему передатчика вводятся специ-

X

жМодулятор —►Сумматор —J Модулятор

Передающая трубка Генератор

подн. .

Рис. 176. Структурная схема линии радиосвязи системы ЦВТ с одновременной передачей цветов

альные генераторы — генераторы поднесущих. Каждая цветовая составляющая сигнала модулирует свою поднесу­ щую, а затем полученным сложным (суммарным) сигналом модулируются несущие колебания передатчика и излучаются в пространство. На приемном конце канала связи сигнал принимается антенной, поступает на вход приемника,усили­ вается и детектируется. После детектирования мы вновь получаем напряжения поднесущих, модулированных цвето­

301

выми видеосигналами. Системой фильтров эти сигналы от­ деляются друг от друга, еще раз детектируются, усилива­ ются в видеоусилителях и подводятся ко входам приемных трубок. Одноцветные изображения синего, красного и зеле­ ного цвета, полученные на экранах трубок, одновременно проектируются на общий выносной экран, который нахо­ дится перед телезрителем. Уже в мозгу телезрителя будет производиться сложение трех одноцветных изображений разного цвета в одно цельное многоцветное изображение.

Рассмотрим свойства данной системы ЦВТ с точки зре­ ния совместимости ее с системой ЧБТ. В схеме приемника и передатчика осуществляется синхронная развертка изоб-

и в другом случае частоты кадровой и строчной разверток в данной системе ЦВТ могут быть сделаны р а в н ы м и соответствующим частотам разверток в системе ЧБТ. Следовательно, система ЦВТ с одновременной передачей цветов по первому признаку является с о в м е с т и м о й с системой ЧБТ.

Рассмотрим совместимость систем по второму признаку т. е. по спектру частот видеосигнала. Цветовые видеосиг­ налы в схеме передатчика модулируют поднесущие с раз­ личными частотами. Различие в частотах поднесущих со­ ставляет ширину частотного спектра одного видеосигнала с добавлением к нему защитной частотной полосы, нужной для последующего частотного разделения сигналов. Если принять ширину частотного спектра одного цветового видео­ сигнала равной 6 Мгц, а ширину защитной полосы равной 1 Мгц, то ширина спектра частот полного видеосигнала сис­ темы ЦВТ окажется равной 20 Мгц (см. рис. 177). Этот спектр значительно превышает спектр частот сигнала в системе ЧБТ, поэтому данная система ЦВТ но второму при­ знаку н е с о в м е с т и м а с системой ЧБТ.

302

Положение осложняется еще тем, что черно-белый теле­ визор, даже получая эти сигналы, полностью не смог бы создать на экране своей трубки изображение, аналогич­ ное передаваемому цветному изображению. Дело в том, что в сигнале, передаваемом данной системой ЦВТ, имеются сигналы, несущие информацию о распределении цветов вдоль строк изображения, но нет специального сигнала, да­ ющего информацию о распределении яркостей вдоль тех же строк. Для того чтобы черно-белый телевизор без пере­ делок мог принимать цветное изображение в черно-белом виде, нужно в с и с т е м е ц в е т н о г о т е л е в и д е ­ н и я о д н о в р е м е н н о с с и г н а л а м и ц в е т ­ н о с т и (R, В и G) п е р е д а в а т ь с и г н а л я р к о е - т и Y.

ПРИВЕДЕНИЕ СИСТЕМЫ ЦВТ К СОВМЕСТИМОСТИ С СИСТЕМОЙ ЧБТ

Сравнивая между собой две рассмотренные системы ЦВТ, можно сказать, что первая из них, т.е. система с по­ очередной передачей цветов, для использования в телевизи­ онном вещании совершенно непригодна, так как она несов­ местима с существующей ныне системой ЧБТ сразу по двум признакам — по частотам разверток и по ширине полосы пропускания. Вторая система — система с одновременной передачей цветов — является более удобной, так как она совместима с системой ЧБТ по первому признаку. Для пол­ ной ее совместимости нужно выполнить еще два условия:

1.Передавать в системе ЦВТ яркостный сигнал.

2.Сузить частотный спектр передаваемых сигналов до такой степени, чтобы он разместился в полосе частот, от­ веденной для ЧБТ.

Это оказалось возможным сделать, учитывая свойства человеческого зрения и структуру телевизионных сигналов.

Согласно трехкомпонентной теории цветового зрения,

любой цвет, существующий в природе, а в том числе н б е ­ л ы й , можно получить путем сложения трех основных цве­ тов — красного, зеленого и синего. Это означает, что нет необходимости ставить отдельную четвертую передающую трубку для формирования яркостного сигнала. Яркостный сигнал можно получить путем сложения сигналов цветнос­ ти, уже сформированных тремя передающими трубками и

303

усиленными в схемах УВС (см. рис. 176). Однако глаз обла­ дает различной чувствительностью к разным цветам. Он наиболее чувствителен к зеленому цвету, менее—к красному и еще менее — к синему. Поэтому при составлении яркост­ ного сигнала цветовые сигналы смешиваются в определен­ ной пропорции, а именно:

К = 0,ЗЯ' -H ,5 9 G '4-0,115'

(30% красного сигнала, 59% зеленого сигнала и лишь толь­ ко 11 % синего сигнала). Такое соотношение цветовых со­ ставляющих яркостного сигнала связано с условием совмес- К! тимости систем ЦВТ и ЧБТ. При просмот- *ыг ре на цветном телевизоре цветного изо­ бражения зеленые участки этого изобра­ жения за счет различной чувствительности глаза к цветам будут просматриваться как наиболее яркие. Красные участки будут восприниматься с меньшей яркостью, а си­ ние будут иметь наименьшую яркость. При просмотре этого цветного изображения на черно-белом телевизоре цвета исчезают, и для сохранения естественного распределе­

ния яркости в изображении, воспроизводимом в черно-белом виде, т.е. для сохранения впечатления той же цветовой интенсивности, нужно те участки, которые в цветном изо­ бражении имели зеленый цвет, сделать наиболее яркими по сравнению с участками красного и синего цветов. Для этого в яркостном сигнале увеличено содержание «зеленой» составляющей, по сравнению с «красной» и «синей».

Для формирования яркостного сигнала в схеме передат­

комбинацию трех резистивных делителей напряжения. Как видно из схемы (рис. 178), нижнее плечо является общим

На входы делителей подаются напряжения «красного», «зеленого» и «синего» сигналов. Так как сопротивление ниж-

304

него плеча меньше сопротивления любого другого плеча, делители не взаимосвязаны, не влияют друг на друга, и на выходе матрицы мы получим три независимо созданных выходных напряжения:

передавать все три цветовых сигнала. Один из этих сигна­ лов можно н е п е р е д а в а т ь , ав схеме приемника в о с - с т а н о в и т ь и з переданных двух других сигналов цвет­ ности и яркостного сигнала с помощью аналогичной матри­ цы. Оказалось наиболее удобным передавать «красный» и «синий» — R и В сигналы. В случае необходимости вос­ становления «зеленого» сигнала в схеме приемника матрица строится на основании того же уравнения яркостного сиг­

На вход матрицы приемника подаются сигналы R, В и Y и, благодаря соответствующему подбору коэффициентов деления, на выходе получается сигнал G.Знаки «минус» перед членами в скобках означают, что сигналы имеют отрицатель­ ную полярность и что матрица работает как вычитающее устройство. Коэффициент 1/0,59 учитывается при выборе коэффициента усиления усилительных каскадов.

Сформированный схемой яркостный сигнал ставится на место «зеленого», и в результате общее количество переда­ ваемых сигналов не увеличивается. Спектр частот переда­ ваемых сигналов также остается без изменения.

В таком виде система ЦВТ, несмотря на чрезмерно боль­ шую полосу частот, становится в какой-то степени сов­ местимой с системой ЧБТ. В самом деле, если черно-белый телевизор настроить на спектр частот яркостного сигнала, то он воспроизведет на экране трубки черно-белое изображе­ ние, соответствующее передаваемому цветному изображе­ нию. Цветной телевизор, принимая сигнал в системе ЧБТ, воспроизведет передаваемое изображение также в черно­ белом виде при условии, что сигнал будет синхронно по­ дан на катоды всех трех приемных трубок.

305

Однако данная система ЦВТ имеет очень широкую поло­ су пропускания, а ее сигнал занимает в частотном диапазоне чрезмерно широкий участок. Желаемое уменьшение спектра сигнала оказывается возможным только за счет сужения спектра частот цветовых сигналов R и В. Здесь опять играет роль свойство человеческого зрения. В результате много­ кратных исследований было установлено, что глаз плохо различает цвета мелких деталей изображения. Если, напри­ мер, уменьшать размер какой-либо детали изображения, имеющей синий цвет, то видимая насыщенность синего цвета будет постепенно уменьшаться и при определенном минимальном размере этой детали цвет ее станет казаться светло-серым. Такой минимальный размер синей детали изображения оказывается значительно больше размера од­ ного элемента разложения изображения в данной системе телевидения. Зная этот размер, можно (как это было сдела­ но в пункте № 1 стандарта телевидения) сосчитать число полных изменений «синего» сигнала за одну секунду и най­ ти ширину частотного спектра этого сигнала. Оказалось, что для «синего» видеосигнала спектр рабочих частот может быть сужен до величины — 0,6—0,8 Мгц (вместо принятых ранее 6 Мгц). Проведя такое же исследование для красного цвета, можно установить, что спектр частот «красного» ви­ деосигнала будет равен 1,6—1,8 Мгц. И лишь для «зеленого»

Ев (в) + Ев (Я) -f- F в(G)“f- 2АFзащ=0,5 Д- 1,5 —f—6 —Ц 2 = 10 Мгц.

Из приведенных цифр становится понятным, что «зеле­ ный» видеосигнал не передается по линии связи ЦВТ именно из-за своего широкого спектра частот.

Однако и после такого весьма значительного уменьшения (вдвое) спектр частот видеосигнала в данной системе теле­ видения все еще чрезмерно широк и не укладывается в стан­ дартный канал черно-белого телевидения. Дальнейшее его уменьшение может быть произведено за счет использо­ вания особенности именно телевизионных сигналов. Осо­ бенность заключается в том, что спектр частот телевизион-

306

ного сигнала является не сплошным, а л и н е й ч а т ы м . Если взять любое, сколько угодно сложное неподвижное изображение, то соответствующий ему сложный видеосигнал б у д е т п е р и о д и ч е с к и п о в т о р я т ь с я с ч а с ­

частоте кадровой развертки (гармоники). Если эти частоты

/л' Частота кадроб

движном изображении спектр сигнала будет иметь вид от­ дельных линий (см. рис. 179). Гармоники частоты строчной развертки будут также гармониками частоты кадровой раз­ вертки.

При передаче подвижных изображений около каждой гар­

цветности. Сигналы цветности име­ ют такую же структуру, как и сигнал яркости, их спектр так­

же является линейчатым. Следовательно, правильно под­ бирая поднесущую данного цветового сигнала, можно спектр сигнала цветности «уложить» точно между гармониками сигнала яркости (см. рис. 181). Таким образом, здесь, в буквальном смысле слова, с и г н а л ы ц в е т н о с т и р а с п о л о ж е н ы в н у т р и с и г н а л о в я р к о с- т и. Такой способ передачи сигналов получил название у п- л о т н е н и я ч а с т о т н о г о с п е к т р а и позволяет

307

еще больше сузить спектр частот передаваемых сигналов в системе ЦВТ, сведя его к нужной величине. Система ЦВТ становится совместимой с системой ЧБТ и по второму приз­ наку.

При практическом осуществлении данной системы ЦВТ выяснилось, что при приеме цветных передач приемником ЧБТ сигналы цветности, передаваемые теперь по общему каналу, создавали помеху в виде мелкоструктурной сетки, которая особенно сильно проявлялась на белых и светлых участках изображения. Чтобы избежать этого, в системе

этих сигналов будет равна нулю. Помеха ликвидируется. Таким образом, в системе ЦВТ, в схеме передатчика,

происходят следующие процессы:

1.С помощью дихроичных зеркал передаваемое цвет­ ное изображение разлагается на три одноцветных изобра­ жения разного цвета.

2.Тремя передающими трубками одноцветные изобра­ жения преобразуются в цветовые видеосигналы.

3.После усиления в схемах УВС матричная схема из трех цветовых сигналов формирует яркостный видеосиг­ нал К. Иногда для этого используется специальная четвер­ тая яркостная трубка.

4.Передаваемые цветовые сигналы R и В («зеленый» сиг­ нал не передается) преобразуются в цветоразностные сигна­ лы R — Y и В — Y .

5.Полученными цветоразностными сигналами модули­ руются поднесущие.

6.Модулированная цветовая поднесущая совместно с яркостным сигналом модулирует несущие колебания пере­ датчика, и они в виде радиоволн излучаются в пространство.

В схеме приемного устройства происходят следующие процессы:

1.Усиление и преобразование сигнала, принятого антен­ ной в общем канале УВЧ, УПЧИ, ДЕТ и УВС.

2.Детектирование цветовой поднесущей и получение

цветоразностных сигналов R —Y и В—К.

3.Восстановление на вычитающей матрице зеленого цветоразностного видеосигнала G—Y .

4.Преобразование с помощью системы из трех приемных трубок (или одной сложной трехлучевой приемной трубки)

308

напряжений видеосигналов в видимое цветное изображе­

ние.

Высказанные выше положения являются общими для всех трех существующих ныне практических систем цветного телевидения NTSC, SEK.AM и PAL. Различие между ними состоит лишь в способе передачи сигналов цвета.

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ЦВТ «СЕКАМ»

Система ЦВТ «СЕКАЛЬ была разработана во Франции и в дальнейшем, после доработки ее совместно с советс­ кими специалистами, была принята в СССР для практиче­ ского использования. Последнему варианту этой системы, получившему название «СЕКАМ-111Б», присущи следую­ щие основные особенности:

1. В системе ЦВТ «СЕКАМ-111 Б» для передачи сигна­ лов цветности используются две поднесущие с частотами:

f г, — 282F = 4406,25 кгц.

і_ „ = 272F — 4250 кгц.

Частоты обеих поднесущих расположены в верхнем кон­ це спектра яркостного видеосигнала (см. рис. 182). Это

применяется п о с л е д о в а т е л ь н а я п е р е д а ч а ц в е т о в с з а п о м и н а н и е м . Существо этого способа состоит в следующем.

В передатчике имеется один общий модулятор, работаю­ щий на двух поднесущих частотах. Во время развертки некоторой (назовем ее условно «синей») строки изображения к модулятору передатчика подводится «синий» видеосигнал •

309