Передача сигналів кольору у спектрі сигналу яскравості.

Главная » Каталог статей » Статьи на украинском » Телевізійні системи » Передача сигналів кольору у спектрі сигналу яскравості.

У системах кольорового телебачення в якості опорного рівносигнального кольору обраний стандартний білий, якому задовольняє умова:

clip_image002= clip_image004= clip_image006. (1.15)

Рівняння яскравості для джерела випромінювання білого кольору має наступний вигляд:

clip_image008= 0,3clip_image002[1]+ 0,59clip_image004[1]+ 0,11clip_image006[1]. (1.16)

З чотирьох сигналів рівняння (1.16) достатньо передати тільки три – сигнал яскравості clip_image008[1] (він необхідний в системах чорно-білого телебачення) та два будь яких сигналів основних кольорів. Але при виборі в якості сигналів кольору clip_image002[2],clip_image004[2] або clip_image006[2], незважаючи на відсутність кольорових деталей в зображенні, сигнали в кольоровому каналі не будуть рівнятися нулю, оскільки згідно з (1.16) червоний сигнал несе 30% інформації за яскравість, зелений – 59%, синій – 11%. Тобто надлишкова інформація за яскравість буде дублюватися в кольоровому каналі, що створить додаткові завади на екрані телевізора. Щоб уникнути складової яскравості віднімемо сигнал clip_image008[2] з лівої та правої частки рівняння (1.16), попередньо записавши сигнал clip_image008[3], як

clip_image008[4]= 0,3clip_image008[5]+ 0,59clip_image008[6]+ 0,11clip_image008[7],

тоді отримаємо:

0 = 0,3(clip_image002[3]-clip_image008[8]) + 0,59(clip_image004[3]-clip_image008[9]) + 0,11(clip_image006[3]-clip_image008[10]). (1.17)

Сигнали clip_image002[4]-clip_image008[11], clip_image004[4]-clip_image008[12], clip_image006[4]-clip_image008[13] називаються кольорорізницевими та позначаються clip_image010, clip_image012 і clip_image014.

При передачі еталонного білого кольору згідно (1.15) і (1.16) clip_image002[5]= clip_image004[5]= clip_image006[5]= 1, clip_image008[14]= 1, тому clip_image002[6]-clip_image008[15]=clip_image004[6]-clip_image008[16]=clip_image006[6]-clip_image008[17]= 0 і, виходячи з цього, сигнали в кольоровому каналі дорівнюють нулю, що забезпечує високу завадостійкість при передачі чорно-білих деталей.

Необхідно з трьох кольорорізницевих сигналів для передачі обрати два. Розв’яжемо рівняння (1.17) відносно кожного кольорорізницевого сигналу:

clip_image010[1]= -1,97clip_image012[1]- 0,37clip_image014[1],

clip_image012[2]= — 0,51clip_image010[2]- 0,19clip_image014[2], (1.18)

clip_image014[3]= — 2,73clip_image010[3]- 5,4clip_image012[3].

З рівнянь (1.18) видно, що сигналиclip_image010[4] та clip_image014[4] більші ніж clip_image012[4], тому для підвищення завадостійкості передають сигналиclip_image010[5] та clip_image014[5]. Таким чином для одержання кольорового зображення необхідно і достатньо передати три сигнали: яскравості ЕY і два кольорорізницевих ЕR-Y і ЕB-Y, причому смуга частот кольорорізницевих сигналів становить всього 1,5 МГц за рахунок усунення з них складової сигналу яскравості. Щоб не виходити за межі стандартної смуги частот, модуляційні спектри названих сигналів повинні бути сполучені. З метою зведення до мінімуму перешкод від биття частот, що сполучаються, можна обмежитися однією кольоровою піднесучою, модулюючи її сигналами ЕR-Y та ЕB-Y по черзі, чи в квадратурі. Виконати вимогу обмеження смуги частот можна лише спираючись на статистичні методи зв’язку і специфіку телевізійної передачі. Насамперед, слід зазначити, що порядкова розгортка зображень приводить до зосередження основної енергії сигналів по спектру в зонах рядкової частоти і її гармонік, залишаючи частково вільними проміжки між ними. Це вказує на можливість ущільнити спектр частот заповненням вільних проміжків сигналами кольорової інформації шляхом введення піднесучих.

Якщо кольорову піднесучу fп (рис. 1.12) розмістити у вільний частотний проміжок, то і всі частоти модульованих коливань також розмістяться на вільних ділянках спектру.

clip_image016

Рис. 1.12 Зразкове сполучення спектрів частот сигналів яскравості та кольору.

Таке сполучення частотних спектрів можливе лише при визначеному виборі частоти піднесучої fп, а саме — вона повинна бути непарною гармонікою половини рядкової частоти:

fп = (2m + 1) clip_image018,

де m — ціле число.

Вибір частоти піднесучої і смуги частот для кольорорізницевих сигналів. Повний сигнал кольорового зображення займає стандартну смугу частот чорно-білого телебачення. За цією смугою частот, що визначає чіткість зображення, передається сигнал яскравості ЕY.

Що стосується сигналів кольоровості ЕR-Y і ЕB-Y, вони передаються зі зниженою смугою частот, модулюючи піднесучу, розміщену всередині спектра сигналу ЕY. При цьому обидва сигнали передаються з двома бічними смугами, щоб уникнути зайвих перехресних спотворювань. Найвища частота відеосигналів у силу законів модуляції не повинна перевищувати половинної частоти піднесучої fп:

fmax £ clip_image020 fп.

Вибір частоти піднесучої fп обумовлений деякими факторами. По-перше, вона повинна бути найбільш високою в спектрі частот сигналу яскравості, щоб не бути помітною на чорно-білих приймачах. Останнє пов’язано з тим, що балансові модулятори через нерівність плечей схеми не повністю гасять піднесучу. А так як піднесуча лежить всередині відеоспектра, то на екрані приймача (при близькому розгляданні) вона виявляється у вигляді дрібноструктурної сітки. По-друге, піднесуча fп повинна відступити від верхнього краю відеоспектру, принаймні, на смугу сигналу кольоровості, верхня частота якої є fмах.

Приймаючи останню в межах 40-50% від fп, будемо мати fп=(4,46¸4,17) Мгц, виходячи з того, що сума fп та fмах складає 6,25 Мгц.

Крім того, fп повинна бути непарною гармонікою половини рядкової частоти. З огляду на реальні можливості одержання fп дільниками синхрогенератора, у зазначених вище межах для неї маються тільки дві непарні гармоніки: 567=7х9х9 і 539=7х7х11, які дозволяють простий розподіл. Конструктивно легше одержати першу. Різниця між fп і несучою звукового супроводу теж повинна бути непарною гармонікою половини рядкової частоти. При наявності стількох факторів, іноді суперечливих, спектри сигналів кольорової інформації і частота піднесучої для кожного стандарту можуть бути правильно обрані лише після великого ряду спостережень за якістю кольорового зображення при зміні того чи іншого параметра.

clip_image022

Рис. 1.12 Смуга частот телевізійного сигналу кольорової системи

Гарна якість кольорового зображення, що підтверджено великою статистикою спостережень, була отримана при наступних даних (на рівні 6 дб, рис.1.12):

— частота піднесучої fп =4 429 688 гц » 4,43 Мгц, що відповідає 567 гармоніці половини fр (для стандарту 625 рядків, 50 Гц, fр = 15 625 Гц).

— смуга частот сигналу яскравості ЕY - 6,25 Мгц (при розносі між несучими зображення і звуку — 6,5 Мгц).

— смуга частот сигналу кольоровості Еr-y 1,5 Мгц.

— смуга частот сигналу кольоровості Еb-y 1,5 Мгц.

Також слід відзначити, що в канал зв’язку надходять сигнали з попередньою нелінійною γ корекцією, тобто замість сигналів clip_image002[7], clip_image004[7], clip_image006[7] таclip_image008[18] використовують сигнали U(R,G,B,Y)(R,G,B,Y)E1/γ(R,G,B,Y), з яких в пристроях кодування і отримують сигнали призначені для передачі.

Оставьте комментарий к статье