Телевизионные форматы

SECAM

Основная особенность системы SECAM — поочередная, через строку, передача цве­торазностных сигналов (DR = 1,9 U, DB = 1,5 V) с их дальнейшим восстановлением в декодере путем повторения строк. Поднесущие передаются по очереди: в те­кущей строке — U, в следующей строке — V, потом опять U, опять V и так далее. При этом в отличие от PAL иNTSC ис­пользуется частотная модуляция поднесущих. То есть каждой паре значений U и V соответствует пара частот поднесущих. В результате цветовой тон и насыщен­ность не зависят от освещенности, но на резких переходах яркости возникают цве­товые окантовки. Обычно после ярких участков изображения окантовка имеет синий цвет, а после темных — желтый. Декодер цветности содержит линию за­держки, после которой при декодировании на частотный дискриминатор поступают две поднесущие. Одна, относящаяся к теку­щей строке, напрямую, вторая — от пре­дыдущей строки через линию задержки. Отсюда произошло название системы —Sequence de Couleur A Memoire, то есть «чередование цветов с памятью».

Следствием такого механизма передачи цветности (с прореживанием) является вдвое меньшая вертикальная цветная разрешающая способность и «сползание» цвета вниз относительно яркости. Кроме того, на резких горизонтальных цветных границах (переходах от одного цвета к другому) возникают «ложные» цвета. Де­ло в том, что величины U и V не усред­няются при передаче, а именно проре­живаются. Механизм возникновения «ложных» цветов следующий. При переда­че цвета «а» значенияRaGaBa воссто­навливаются из величин YaUaVa, а при передаче цвета «Ь» значения RbGbBb восстанавливаются из величин YbUbVb. На границе цветов из-за задержки одной из компонент цветности в декодере, зна­чения RGBвосстанавливаются из тройки YbUaVb — для одного поля и (в связи с чередованием U и V в полях) из тройки YbUbVa— другого поля. Более того, цве­та UaVb и UbVa отсутствуют и в цвете «а» и в цвете «Ь». На мониторе ПК искажения хорошо заметны при рассмотрении гори­зонтальных цветных полос. А в телевизион­ной трансляции часто видны при демонст­рации компьютерной графики, титров и в аналогичных случаях и имеют вид отдель­ных строк, мерцающих с частотой 25 Гц. Для улучшения передачи мелких цвет­ных деталей в системе SECAM применяется дифференцирование (обострение) фронтов сигналов U и V (так называемая низкоча­стотная коррекция SECAM), а воизбежа­ние чрезмерного расширения полосы ча­стот поднесущей НЧ-корректированные цветоразностные сигналы проходят че­рез ограничитель.

PAL

Способ передачи цветности в системе PAL во многом схож с используемым вNTSC. По сути, он является адаптацией NTSC для формата кадра в 625 строк и 50 полей. Правда, есть у системы и одно важное отличие, являющееся одновременно и су­щественным преимуществом, — это чере­дование фазы (Phase Alternating Lines). В котором использована аналогичная амплитудная модуляция цветоразностных сигналов EU | 0,877 U и EV = 0,4§3 V с фазовым сдвигом на 90°; через строку дополнительно производится изменение знака амплитуды составляющей EU. Для декодирования цветности в PAL ис­пользуется декодер цветности с линией за­держки на одну строку. Здесь компоненты цветности восстанавливаются по отдельно­сти. В то время как в NTSCвосстанавливаются компонента яркости и смешанная (из двух) цветовая поднесущая, которую прихо­дится дополнительно декодировать для по­лучения цветоразностных сигналов. Особенность такого декодера с линией за­держки на одну строку заключается в том, что сигналы цветности восстанавливаются из суммы и разности поднесущих, пришед­ших в текущей и предыдущей строках. При этом ошибка, накопившаяся в текущей строке, равна по величине и противопо­ложна по знаку ошибке, накопившейся в задержанной строке. Недостатком такого декодера является отставание сигнала цветности от сигнала яркости по вертика­ли («сползание» цветности).

Кроме того, в системе PAL спектр сигна­ла цветности гораздо сложнее, чем в NTSC, что значительно усложняет гребенчатый фильтр для PAL. Как правило, для разделения яркости и цветности в системе PAL применяют режекторный и полосовой фильтры. С другой стороны, система PAL малочувствительна к иска­жениям типа дифференциальная фаза, от которых страдает NTSC. Таким образом, при восстановлении цвето­вые составляющие надежно разделяются, а паразитная яркостная модуляция приво­дит лишь к некоторому изменению цвето­вой насыщенности. Усреднение сигналов двух строк обеспечивает также повышение отношения сигнал/шум (примерно на 3 дБ выше, чем у NTSC), но зато приводит к сни­жению вертикальной четкости в два раза. Впрочем, последнее частично компенси­руется увеличением числа телевизион­ных строк разложения.

NTSC

Стандарт NTSC был разработан для часто­ты полей 60 Гц и 525 строк. Для передачи цветности в нем используется квадратур­ная модуляция — одновременно амплиту­ды и фазы — с подавлением поднесущей частоты (то есть поднесущая цветности на неокрашенных участках отсутствует). Фак­тически в одной полосе частот передаются два сигнала одинаковой частоты, каждый из которых при этом модулируется ампли­тудой соответствующего цветоразностного сигнала, а относительно друг друга они сдвинуты по фазе на 90 градусов. Для модуляции используется синусоидаль­ный сигнал с частотой 3 579 545,5 Гц. Та­кой выбор частоты позволяет «разместить» в одной телевизионной строке 455 полупе­риодов частоты поднесущей. В результате в двух соседних строках NTSCподнесущие цветности находятся в противофазе, а на экране телевизора помеха от поднесущей выглядит как мелкое шахматное поле. Следует обратить внимание, что если бы в телевизионной строке «помещалось» чет­ное число полупериодов поднесущей, то помеха выглядела бы как неподвижная вертикальная сетка, из-за чего ее заметность была бы гораздо выше.

Применен­ный способ снижения заметности помехи (каждая яркая точка на экране окружена темными, и наоборот) также основан на свойствах человеческого зрения: с некото­рого расстояния глаз перестает восприни­мать каждую точку, а видит равномерно светящийся экран — этот эффект называ­ется осреднением или фильтрацией. Так как каждая точка окружена другими не только с боков, но и сверху и снизу, такая фильтрация называется двумерной. В NTSC каждая телевизионная строка со­держит составляющую яркости Y и два сиг­нала цветности EI = 0,737 U — 0,268 V, EQ = 0,478 U + 0,413 V. Здесь переход от осей цветового кодирования U, V к осям I, Q(развернутым на 33° относительно пер­вых) обусловлен необходимостью суже­ния ширины полос цветовых поднесущих (в NTSC используется самая узкая полоса видеосигнала). А так как глаз человека мелкие детали воспринимает как неокра­шенные, то для сигналов EQ и EI сузить по­лосы удалось без потерь в разрешении. Таким образом, в результате операций сло­жения и вычитания удается выделить сигна­лы яркости и цветности из полного сигнала NTSC. Такой способ разделения яркости и цветности получил название гребенчатой фильтрации. Подобная схема работы стала возможной благодаря изобретению линии задержки на одну строку — устройства, хранящего целиком в памяти последнюю нарисованную телевизионную строку. Правда, из-за неизбежных нелинейных ис­кажений при передаче поднесущие оказы­ваются промодулированными сигналом яркости как по амплитуде, так и по фазе. В результате, в зависимости от яркости участков изображения, изменяется и их цветовой тон. Например, яркие фрагменты приобретают красноватый оттенок, а тем­ные — зеленоватый. Кроме того, изобра­жение в целом может приобретать опреде­ленный оттенок. В связи с этим говорят, что система NTSC чувствительна к искаже­ниям типа дифференциальная фаза