2. Системи кольорового телебачення.
Вище вже згадувалося, що існує кілька різних телевізійних стандартів. В даний час для телевізійного мовлення прийняті три сумісні системи кольорового телебачення. Всі вони є системами з одночасним розкладанням кольорового зображення на три основні складові. Різниця їх укладено в способі передачі сигналів кольоровості по одному каналу зв'язку, смуга частот якого така ж, як і для каналу чорно-білого телебачення.
Під сумісністю розуміється задоволення таких вимог, при яких чорно-білі телевізори, поряд з передачами чорно-білого зображення, будуть приймати і відтворювати в чорно-білому вигляді передачі кольорового телебачення. У свою чергу кольорові телевізори, крім кольорових передач, повинні приймати передачі чорно-білого телебачення і відтворювати їх в чорно-білому вигляді.
У сумісної системі основні її параметри, такі як формат зображення, число рядків, частота кадрів, ширина смуги телевізійного каналу і ін. Відповідають параметрам, прийнятим в системі чорно-білого телебачення.
Для виконання умов сумісності необхідно, щоб сигнали кольорового телебачення містили всі складові сигналу чорно-білого телебачення, в тому числі і інформацію про розподіл яскравості в переданому зображенні. Решта складових сигналу кольорового телебачення не повинні викликати видимого погіршення якості зображення на екрані чорно-білого телевізора. Все вищевикладене в значній мірі визначає форму повного кольорового телевізійного сигналу (ПЦТС) і його спектр.
Виконання умов сумісності в усіх системах кольорового телебачення забезпечується за допомогою кодування сигналів зображення. Кодуванням в даному випадку є процес перетворення сигналів трьох основних кольорів R, G, B в сигнал яскравості Y і цветоразностниє сигнали R-Y і B-Y, а також створення сигналу кольоровості, який передається всередині смуги частот, займаної сигналом яскравості.
2.1. Сигнал яскравості і цветоразностниє сигнали.
2.2. Частотний спектр ПЦТС.
Людське око добре розрізняє за кольором ті деталі, яким відповідають телевізійні сигнали з частотою, що не перевищує 1.5 МГц. Між розмірами деталей зображення і спектром частот телевізійного сигналу існує однозначна зв'язок. Наприклад, дуже дрібним деталям зображення відповідають частоти від 3 до 6 МГц, дрібним - від 1 до 3, середнім - від 0.5 до 1 МГц. Оскільки розрізнення кольорових деталей залежить від їх розмірів, можна побудувати графік залежності видимої розрізнення насичених кольорових деталей від їх розмірів або відповідної їм частоти. З графіка буде видно, що зі зменшенням розмірів насичених синіх деталей з чорними проміжками швидко втрачається кольоровість і при частоті 0.6 МГц розрізнення кольору практично дорівнює нулю. Отже, на цих частотах дрібні сині деталі здаються світло-сірими. Червоні деталі зберігають кольоровість при більш дрібних розмірах, безбарвними вони виглядають при частотах 1.4-1.6 МГц. Зелені деталі практично зберігають кольоровість до верхніх меж телевізійного спектра.
Це властивість очі дозволяє обмежити смугу частот цветоразностних сигналів приблизно до 1.5 МГц. Звідси виходить, що повна смуга частот 6 + 1.5 + 1.5 = 9 МГц
Однак така смуга частот надмірно велика, вона не вкладається в стандартний канал чорно-білого телебачення (6 МГц) і тому не забезпечує умов сумісності. Можливість подальшого ущільнення смуги частот ґрунтується на специфічній особливості телевізійного спектра - його дискретно характер. Встановлено, що в яркостном сигналі є області частот, в яких практично відсутня енергія сигналу, що передається. Така побудова спектра дозволяє його ущільнити, тобто розташувати гармонійні складові цветоразностних сигналів в незаповнених проміжках спектра сигналу яскравості. При розгляді структури телевізійного сигналу було також з'ясовано, що максимум енергії сигналу яскравості групується в діапазоні нижніх частот. Амплітуди складових сигналу в діапазоні верхніх частот дуже малі. Саме в цьому діапазоні сигналу яскравості можна розмістити цветоразностниє сигнали, передаючи їх за допомогою модуляції напруги додаткової (піднесе) частоти.
Таким чином, яскравості сигнал і два цветоразностних сигналу займають стандартну смугу частот без помітного взаємодії між собою. Всі існуючі в даний час системи кольорового телебачення розрізняються між собою в основному способами модуляції частоти, що піднесе двома цветоразностнимі сигналами.
2.3. Характеристики систем кольорового телебачення.
В даний час для телевізійного мовлення прийняті три системи кольорового телебачення.
Система NTSC - є американської і прийнята в якості стандартної мовної системи в США, Канаді, Японії та ряді країн Американського континенту. Частота кадрів в даній системі дорівнює 30 (60 полів в секунду). Для передачі двох цветоразностних сигналів використовується тільки одна поднесущая, а для поділу цих сигналів застосовується квадратурная модуляція. Суть її полягає в тому, що обидва цветоразностних сигналу, вступаючи окремо на модулятори, модулюють напруга однієї і тієї ж частоти, що піднесе. Фази напруг зрушені на 90 градусів. Модулятори цветоразностних сигналів мають балансних схему. Це означає, що вихідні напруги модуляторів пропорційні творів вхідних напруг, а сама поднесущая частота пригнічується. Це зменшує вплив сигналу кольоровості на яркостную складову. Вихідні напруги модуляторів подаються в блок складання і утворюють повний сигнал кольоровості, який змінюється як по амплітуді, так і по фазі. При цьому амплітуда сигналу кольоровості визначається насиченістю, а фаза сигналу колірним тоном. В блок складання надходить також яскравості сигнал, сигнали синхронізації розгорток, імпульси гасіння, сигнали колірної синхронізації, які спільно утворюють ПЦТС.
Одним з основних недоліків даної системи є велика чутливість до фазовим спотворенням сигналу. Крім того, система схильна до амплітудно-частотних спотворень.
Система PAL - Phase Alternation Line (зміна фази від рядка до рядка) - є німецької та прийнята в більшості країн Західної Європи. Частота кадрів в цій системі 25 (50 полів в секунду).
PAL - вдосконалена система NTSC з квадратурної модуляцією піднесе (4.430 МГц), в якій усунена чутливість до фазовим спотворенням. Основний принцип роботи системи PAL полягає в тому, що фаза піднесе цветоразностного сигналу R-Y змінюється від рядка до рядка на 180 градусів. У телевізорі здійснюється запам'ятовування сигналів кольоровості за допомогою лінії затримки на час передачі одного рядка, а потім обидва сигналу складаються. При складанні двох напруг фазова помилка усувається.
Система SECAM - (послідовна передача кольорів із запам'ятовуванням) - радянсько-французька система. Частота кадрів, як в системі PAL - 25 (50 полів в секунду).
У цій системі цветоразностниє сигнали передаються в частотному спектрі сигналу яскравості на двох допоміжних колірних піднесуть (4.406 і 4.250 МГц) методом частотної модуляції поперемінно через рядок. Протягом часу одного рядка передається тільки R-Y, інший - тільки B-Y, під час третин рядки знову передається R-Y і т.д.
Система SECAM має ту перевагу, що нечутлива до фазовим спотворенням завдяки частотної модуляції, проте в цій системі знижена вдвічі колірна чіткість по вертикалі внаслідок того, що цветоразностниє сигнали передаються по черзі через рядок.
Примітка: У розділі статті "Системи кольорового телебачення" використовувався матеріал з книги М.А. Бродського "Кольорове телебачення".