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).