Лабораторна робота №4 вивчення основних принципів побудови кодуючих і декодуючих пристроїв кольорової телевізійної системи secam

Мета роботи: вивчити основні принципи побудови і особливості роботи кодуючих і декодуючих пристроїв системи SECAM, дослідити проходження і перетворення сигналів в декодуючому пристрої системи SECAM, набути практичних навичок оцінки якості телевізійного зображення.

Теоретичні відомості

Отримання кольорового зображення в телебаченні базується на. відомих методах змішування основних кольорів: червоного, зеленого і синього. Тому в будь-якій телевізійній системі необхідне попереднє отримання зображення в трьох кольорах, передача відповідних сигналів по каналу зв'язку і отримання в приймачі кольорового зображення за допомогою змішування зображень цих трьох кольорів.

В нашій країні і в багатьох інших для телевізійного мовлення прийнята система кольорового телебачення SECAM. Ця система, як і інші системи кольорового телебачення, є сумісною з системою чорно-білого телебачення.

Для здійснення принципу сумісності в кольоровій системі SECAM в якості сумісного сигналу (сигналу, який може прийматися чорно-білими приймачами) використовується сигнал яскравості Е_Y, який формується за допомогою матричного пристрою (рисунок 4.1) з трьох кольорових сигналів по відомому співвідношенню:

де , , , - відповідно сигнали основних кольорів (червоного, зеленого і синього). Сигнал яскравості подібний за своєю структурою до сигналу чорно-білого телебачення і передасться в стандартній смузі частот, прийнятій для чорно-білих систем.

Інформація про колір передасться за допомогою двох кольорорізнісних сигналів і , які визначаються різницею відповідного кольорового сигналу і яскравого сигналу:

, .

Передача кольорізнисних сигналів повинна відбуватися в тій же смузі частот, яку займає сигнал яскравості. При цьому сигнал кольоровості, який буде прийнятий чорно-білими приймачами, не повинен викликати заважаючої дії. Реалізація цієї передачі сигналу кольоровості в спектрі сигналу яскравості відбувається за допомогою модуляції кольорорізнісних сигналів піднесучої частоти, розміщеної в спектрі сигналу яскравості (рисунок 4.2.).

Рисунок 4.1 – Структурна схема кодуючого пристрою перетворення кольорових сигналів на ПКТС

В суматорах С_R і C_B в сигнали -U_r та U_b на інтервалі часу, задньої полиці кадрового імпульсу гасіння, додається сигнал розпізнання кольору у вигляді дев’яти пилкоподібних імпульсів, які надходять з блоку кольорової синхронізації БКС.

У сигналу -U_r фазоповертачем ФП змінюється фаза на 180º, після чого кольоровід’ємні сигнали надходять до фільтрів низькочастотних передспотворень ФНП. З виходу ФНП сигнали U_r та U_bчерез електронний комутатор ЕК, що керується синхрогенератором СГ імпульсами рядкової синхронізації, по черзі надходять на модулятор частотно-модульованого генератора ЧМГ. Перед початком кожного рядка ЧМГ підстроюється під частоту та фазу одного з генераторів кольорової піднесучої ГКП_R або ГКП_B, виходи яких через електронний комутатор ЕК під’єднуються до фазового дискримінатора ФД, який входить у систему фазової автопідстройки ЧМГ. Частотно-модульований сигнал надходить на комутатор фази КФ, який забезпечує зміну фази коливань на 180º через два рядки на третій і через два поля на третє для придушення завад від сигналів кольоровості на екрані телевізора, а потім на фільтр високочастотних передспотворень ФВП і далі на амплітудний модулятор АМ. Смуговий фільтр СФ в каналі яскравості відокремлює область частот сигналів кольоровості, а амплітудний детектор АД відокремлює огинаючу сигналу яскравості, яка використовується для керування амплітудним модулятором АМ, який встановлює рівень сигналів кольоровості в залежності від рівня сигналу яскравості.

За допомогою каскаду гасіння КГ канал кольоровості закривається на час проходження рядкових та кадрових синхроімпульсів, щоб не створювати завад в колах синхронізації розгорток телевізора. Повний кольоровий телевізійний сигнал U_Σ це результат складання в суматорі С сигналів кольоровості і сигналу яскравості, який для встановлення відповідності часу між сигналами попередньо затримується в лінії затримки ЛЗ на 0,7 мкс. Крім цього в суматорі С_Y в сигнал яскравості додається синхросуміш.

Рисунок 4.2 – Спектр кольорового телевізійного сигналу

Кольорорізнісні сигнали і почергово (через рядок) модулюють свою кольорову піднесучу по частоті. Таким чином, в кожний момент часу по каналу зв`язку передається тільки два сигнали, яскравості і один з кольорорізнісних сигналів. Кожний з кольорорізнісних сигналів за допомогою ФНЧ обмежується по смузі частот (приблизно до 1.5 МГц). Якість кольорового зображення при цьому не зменшується, оскільки людське око не має властивості розрізняти колір маленьких деталей.

Оскільки при частотній модуляції завадостійкість сигналу падає на високих частотах, в системі SECAM передбачене збільшення високочастотних компонентів кольорорізнісних сигналів за амплітудою. Ця операція відбувається в блоці низькочастотних передспотворень (НЧ), амплітудно-частотна характеристика якого представлена на рисунку 4.3 а).

Назва блоку пов'язана з розміщення його в низькочастотній частині відеотракту сигналу, до модулятора піднесучої (на відміну від блока високочастотних передспотворень, який ввімкнений після модулятора).

Між блоком НЧ передспотворень і частотним модулятором ввімкнений пристрій, який обмежує кольорорізнісні сигнали по амплітуді, якщо останні перевищують зазначений допустимий рівень, що в основному характерно для передачі кольорових переходів, де введення НЧ корекції призводить до появи різких (до 200-300 %) викидів на перехідній характеристиці.

Підвищення завадостійкості системи досягається також за допомогою блока високочастотних передспотворень, амплітудно-частотна характеристика якого представлена на рисунку 4.3 б).

а) б)

Рисунок 4.3 – Амплітудно-частотна характеристика НЧ та ВЧ передспотворень

Оскільки в смузі частот сигналу кольоровості розміщені також високочастотні компоненти сигналу яскравості, останні можуть викликати при декодуванні сигналів певні кольорові спотворення. Для того, щоб ці спотворення не виходили з дозволених обмежень, необхідно забезпечити відповідне підвищення по амплітуді сигналу кольоровості над компонентами сигналу яскравості, які розміщені в спектрі сигналу кольоровості. З цією метою амплітуда піднесучої додатково модулюється напругою, яка виробляється амплітудним детектором, який ввімкнений в коло сигналу яскравості.

З метою покращання сумісності (тобто зменшення впливу сигналу піднесучої на екранах чорно-білих приймачів) в системі SECAM прийнятий ряд додаткових заходів. Зокрема, середнє значення частоти піднесучої (при відсутності модулюючого сигналу) вибирається різними для рядків, в яких передаються синій і червоний кольорорізнісні сигнали. При цьому і одне, і інше значення піднесучої вибирається кратним частоті рядків:

,

Крім цього, піднесучі частоти комутуються періодично по фазі на 180° (через два рядки на третій). При такій комутації піднесуча в двох суміжних кадрах має протилежну фазу, тому на екрані виникає її часткова компенсація.

До особливостей декодуючого пристрою SECAM необхідно віднести присутність в ньому ліній затримки і комутатора в каналі сигналу кольоровості (рисунок 4.4.). Необхідність в цих пристроях визначається умовою обов'язкової присутності на входах декодуючої матриці одночасно трьох сигналів , , , в той час, як по каналу зв'язку відбувається одночасна, передача тільки двох сигналів. Крім цього, декодуючий пристрій має блоки корекції ВЧ і НЧ передспотворень з характеристиками, зворотніми відповідним блокам на передавальному кінці системи (рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 – Структурна схема декодуючого пристрою перетворення