Цветное телевидение?.. Это почти просто! - Айсберг Евгений Давыдович - Страница 26

Однако средний телезритель как в Соединенных Штатах, так и в любой иной стране с чрезвычайным трудом постигнет тайну регулировки яркости и контрастности в черно-белом телевидении. Я представляю моим слушателям возможность подумать о какофонии цветов, которая может появиться на экране в результате неумелого пользования телезрителями слишком многочисленными ручками регулировки…

Однако это совершенно не мешает миллионам американцев и японцев уже на протяжении ряда лет благодаря системе NTSC пользоваться удовлетворяющим их требованиям цветным телевизионным изображением. Не следует также забывать, что эта система лежит в основе всех созданных позднее систем цветного телевидения.

Принимая во внимание, что наиболее существенный недостаток системы NTSC заключается в очень большой чувствительности к фазовым искажениям, авторы системы PAL придумали метод компенсации этих искажений в декодирующем устройстве.

Основная идея изобретателя системы PAL доктора Вальтера Бруха — перевернуть на 180° направление оси (R — Y) на одной строке из каждых двух (отсюда происходит и само название системы Phase Alternation Line — строка с переменной фазой).

Для этой цели в кодирующем устройстве передатчика предусмотрен инвертор.

На приемной стороне подобный инвертор позволяет получить сигнал (R — Y) в правильной фазе. Но главная «хитрость» заключается в том, что с помощью линии задержки, представляющей собой «память», сигналы двух следующих одна за другую строк складываются таким образом, что их фазовые искажения оказываются в противофазе и взаимно уничтожаются.

Выдвигая этот принцип, Вальтер Брух основывался на фундаментальном законе, сформулированном Анри де Франсом; по этому закону цветовое содержание двух соседних строк довольно идентично.

1. КОДИРОВАНИЕ

На основе системы NTSC введен один вариант: у одной из двух строк изменена полярность несущей (R — Y), несущая (В — Y) не подвергается никаким изменениям (стр. 57).

Рис. 57. В системе PAL две передаваемые одна за другой строки имеют различные графики цветности (на левом рисунке сигнал +I находится вверху, а на правом рисунке сигнал +I находится внизу, ось Q у обеих строк занимает на графике одно и то же место).

Дальше в ходе лекции ради простоты изложения мы будем пользоваться обозначениями: I = R — Y и Q = B — Y. Следует помнить, что сигналы I и Q системы PAL не совпадают с сигналами I и Q системы NTSC. В частности, в системе PAL оба сигнала передаются с одинаковой шириной полосы пропускания (рис. 58).

Рис. 58. Упрощенная блок-схема кодирующего устройства системы PAL.

Как мы увидим, декодирующее устройство должно различать полярность несущей I (90 или 270°); для этого передают сигнал синхронизации с чередующейся фазой 180 — 45° и 180 + 45° (чередующийся сигнал синхронизации).

2. ДЕКОДИРОВАНИЕ

а) Стандартная система PAL

Представим, что мы одновременно имеем в своем распоряжении две диаграммы поднесущей, соответствующие графикам цветности четных и нечетных строк. Для достижения этого используют линию задержки со временем, равным времени передачи одной строки (в европейском стандарте с разложением изображения на 625 строк — 64 мксек); эта линия задержки хранит поднесущую и восстанавливает ее с опозданием на одну сторону (рис. 59).

Рис. 59. Упрощенная блок-схема декодирующего устройства стандартной системы PAL.

Вполне ясно, что сумма вектора V1 представляющего одну строку, и вектора V2, представляющего следующую строку, равна 2Q', разность поочередно равна 2I' и —2I' (рис. 60). (Разность векторов получают сложением одного вектора с другим, у которого предварительно изменили знак на противоположный).

Рис. 60. Сложение и вычитание сигналов Q и I в двух передаваемых одна за другой строках.

Теперь предположим, что вектор V1, характеризующий цвет одного элемента из первой строки, имеет в качестве аргумента угол φ. Но при наличии фазового искажения, соответствующего некоторому углу а, он сместится в положение V2 (рис. 61, а).

На следующей строке (рис. 61, б) направление оси I изменяется на противоположное. Вектор V1 испытывающий такое же фазовое искажение α, перемещается в положение V2.

В приемнике инверсия оси I приведет вектор в симметричное по отношению к оси Q положение (рис. 61, в). Этот сигнал складывается (рис. 61, г) с сигналом предыдущей строки, который в течение 64 мксек хранился в линии задержки.

Рис. 61. Если при передаче первой строки (а) вектор V1 из-за фазового искажения смещается на угол α и занимает положение V2, то такое же явление происходит и при передаче второй строки (б), у которой ось направлена в противоположную сторону. В декодирующем устройстве приемника сигнал второй строки еще раз проходит через фазоинвертор (в) и складывается с сигналом первой строки (г).

Что дает это сложение? Фазовые ошибки обоих векторов оказываются равными по величине, но имеют противоположные знаки. В этих условиях они взаимно уничтожаются.

В этом заключается наибольшее преимущество системы PAL по сравнению с системой NTSC. Эта система позволяет правильно воспроизводить в приемнике цветовой тон передаваемого изображения.

А насыщенность? Мы можем сказать, что вследствие фазового искажения насыщенность претерпевает небольшое изменение. В самом деле, как показано на рис. 61, г, результирующий вектор вместо того, чтобы быть равным удвоенному V1, оказывается немного короче, так как он образует диагональ равностороннего параллелограмма. Однако при допустимых значениях фазового сдвига а получающиеся различия в насыщенности S практически незаметны для глаза.

Для детектирования необходимо, как и в системе NTSC, восстановить поднесущую. Демодулирование сигнала производится синхронно, а постоянная полярность сигнала I достигается за счет использования электронного инвертора, синхронизированного чередующимися сигналами синхронизации.

б) Упрощенная система PAL

В данном случае (рис. 62) используется декодирующее устройство системы NTSC, к которому добавляется инвертор полярности детектированного сигнала I; инвертор синхронизирован чередующимися сигналами синхронизации. Попутно отметим, что стандартная система PAL, которая первоначально в литературе фигурировала под названием PAL — DL (Delay — Line — линия задержки), теперь часто неправильно называется PAL — люкс (PAL de luxe).