![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Система цветного телевидения NTSC
Система цветного телевидения NTSC была разработана в США в 1950–1953 гг. Национальным Комитетом Телевизионных Систем (National Television System Committee) и утверждена в стране как национальный стандарт. Позднее система NTSC была принята в качестве стандарта в Канаде, в большинстве стран американского континента, в Японии, Корее, Тайване и некоторых других странах. В качестве сигналов в системе NTSC передаются яркостный и два цветоразностных сигнала. Передача цветоразностных сигналов осуществляется в спектре яркостного на одной цветовой поднесущей частоте fS (рисунок 5.8). Рис. 5.8. Спектр сигнала изображения системы NTSC Напряжение поднесущей частоты, промодулированное цветоразностными сигналами, называется сигналом цветности. Сумма сигналов яркости
Рис. 5.9. Упрощенная структурная схема кодирующего устройства
Действительно, амплитуда сигнала цветности:
а фазовый сдвиг φ вектора US относительно одного из колебаний
где в свою очередь В системе NTSC используются не обычные амплитудные модуляторы, а балансные, которые, подавляя саму поднесущую, оставляют только боковые составляющие спектра. Балансная модуляция имеет определённые преимущества перед обычной амплитудной модуляцией (рисунок 5.10). При одном и том же по сравнению с обычной модуляцией размахе модулирующих сигналов балансная модуляция формирует, как минимум, в два раза меньший по амплитуде сигнал цветности, что снижает её заметность на экране чёрно-белого телевизора, для которого сигнал цветности следует рассматривать как помеху. Таким образом, улучшается совместимость систем чёрно-белого и цветного телевидения. В свою очередь, качество совместимости ещё больше повышается при передаче неокрашенных или слабо окрашенных деталей изображения. В этих случаях цветоразностные (модулирующие) сигналы равны нулю или невелики по амплитуде и на выходе балансных модуляторов сигнал также устремляется к нулю.
а)
б)
Рис. 5.10. а) амплитудная модуляция б) балансная модуляция В цветном приёмнике системы NTSC из принятого сигнала цветности US должны быть выделены его квадратурные составляющие для получения исходных цветоразностных сигналов Задачу в таком представлении можно решить с помощью синхронного детектора. При синхронном детектировании осуществляется перемножение двух сигналов, подаваемых на вход детектора. Если одним из этих сигналов будет принятый телевизионным приёмником сигнал цветности US, а другим – так называемое опорное напряжение U оп, представляющее колебание поднесущей частоты fS с начальной фазой φ =0, то напряжение на выходе детектора U вых будет равно:
где U оп–амплитуда указанного выше опорного напряжения. Используя известное тригонометрическое соотношение получаем
Полагая амплитуду опорного напряжения постоянной и поставив на выходе синхронного детектора фильтр нижних частот, исключающий второй член в правой части равенства, убедимся, что задача выделения одной их квадратурных составляющих решена:
где k–коэффициент пропорциональности. Если же в качестве опорного напряжения на синхронный детектор подать напряжение
т.е. будет выделена вторая квадратурная составляющая. Таким образом, устройство для разделения квадратурных составляющих должно состоять из двух синхронных детекторов и генератора опорной поднесущей частоты, синхронизированного по частоте и фазе с передающим генератором. Однако такой информации не содержится в принимаемом ТВ сигнале, так как при балансной модуляции сама поднесущая подавлена, а боковые частоты являются продуктом модуляции, зависящим от передаваемого цвета (а значит, с фазовыми сдвигами, отличающимися от немодулированного значения fS). Чтобы генератор опорной поднесущей fS в приёмнике мог работать с заданной на телецентре фазой, его синхронизируют специальным сигналом, называемым сигналом цветовой синхронизации. Он передаётся в интервале обратного хода строчной развёртки на площадке строчного гасящего импульса (СГИ) за строчным синхронизирующим импульсом (ССИ) и представляет собой пакет колебаний цветовой поднесущей из 8…10 периодов (рисунок 5.11). Этот пакет называется также цветовой вспышкой. Частота колебаний вспышки равна fS, фаза равна 180° (вектор колебаний пакета совпадает с отрицательным направлением оси B–Y). Пакет передаётся во всех строках развёртки, кроме интервала длительностью 9Н (Н – длительность одной строки), в котором передаются уравнивающие импульсы и кадровые синхроимпульсы (на кадровом гасящем импульсе). Интервалы между вспышками равны H. Рис. 5.11. Сигнал вспышка
Таким образом, при квадратурной модуляции амплитуда результирующего цветового сигнала характеризует насыщенность цвета, а фаза –цветовой тон. Векторы цветности могут быть наглядно представлены графически на диаграмме цветов в полярной системе координат (рисунок 5.12)
Рис. 5.12. Диаграмма цветов в полярной системе координат
При выборе частоты цветовой поднесущей fS необходимо выполнять следующие условия. 1. Для снижения заметности на изображении в чёрно-белом телевизоре помехи от сигнала цветности US частота цветовой поднесущей fS должна быть по возможности высокой, так как в этом случае структура рисунка от помехи будет мельче, а, следовательно, и менее заметной. С другой стороны, значение fS должна быть существенно меньше максимальной частоты fmax в спектре яркостного сигнала 2. С той же целью уменьшения заметности рисунка на экране чёрно-белого телевизора, получаемого от воздействия на него поднесущей, её частота fS жёстко связывается с частотой развёртки изображения. При этом данная связь подчиняется соотношению:
где n – целое число, Поскольку в кадре содержится нечётное число строк, при передаче следующего кадра полярность сигнала в соответствующих строках изменится на противоположную. Глаз вследствие инерционности зрительного аппарата будет усреднять эту картину. Таким образом, за счёт компенсации от строки к строке и от кадра к кадру сигнал цветовой поднесущей на экране телевизора будет мало заметен, причём тем меньше, чем мельче структура сетки. Так как спектр сигнала яркости
Рис. 5.13.Частотный спектр сигналов яркости и цветности
3. Помехи на изображении из-за присутствия в спектре полного ТВ-сигнала поднесущей частоты могут возникнуть также из-за биений между поднесущей частотой сигнала цветности и второй промежуточной частотой звукового сопровождения. Для уменьшения заметности помех её частоту, равную разности частот поднесущей fS и второй промежуточной частоты звука
где k – целое число. Из (5.3) и (5.4) следует, что
Заменив fS его значением из (5.4), получим:
Таким образом, требование (1.5) обязательно влечёт за собой требование (1.6). Но
где m – целое число. В стандарте США на чёрно-белое телевидение, в отличие от любого из европейских стандартов, это условие не выполнялось. В США в чёрно-белом телевидении 4. Множитель (2n+1) в (5.4) должен состоять из сомножителей, по возможности малых, чтобы облегчить достижение устойчивого деления частоты при получении в синхрогенераторе частоты строк Цветоразностные сигналы EI и EQ В системе NTSC в её окончательном варианте были применены в качестве сигналов цветности не сигналы Применительно к телевидению из этого вытекают следующие выводы. Детали телевизионного изображения с размером 10–22 угловых минут, можно передавать в ограниченной цветовой гамме, соответствующей смеси оранжевых и голубых цветов. Исключение из передачи мелких цветных деталей не должно заметно отразиться на резкости цветовых переходов, если яркостные переходы воспроизводятся ТВ-системой резко. Проведённые эксперименты показали, что все три сигнала должны передаваться ТВ-системой в полосе частот до 0, 5 МГц. В полосе частот от 0, 5 МГц до 1, 5 МГц необходимо передавать цветовые сигналы, соответствующие смеси оранжевого и голубого цветов. В полосе частот от 1, 5 МГц до максимальной частоты спектра можно передавать один бесцветный яркостный сигнал. Применение новых квадратурных составляющих позволяет осуществить передачу цветного изображения следующим образом. Сигнал яркости передаётся в полной полосе частот. Сигнал цветности Применение сигналов EI и EQ, занимающих меньшую полосу частот в спектре яркостного сигнала, вместо обычных цветоразностных сигналов оказалось целесообразным, так как ширина видеоканала в стандарте США составляет всего 4, 2 МГц и размещение цветовой информации в спектре яркостного сигнала представляет определённые трудности. В европейском варианте NTSC, использованном для сравнения различных систем цветного телевидения с шириной видеоканала 6 МГц, применялись сигналы Сигналы
либо путём матрицирования сигналов
переход к исходным цветоразностным сигналам
|