Система кольорового телебачення SECAM

Виникнення системи SECAM пов’язано з бажанням усунути недоліки притаманні системі NTSC. Головні ідеї системи SECAM наступні: для запобігання взаємного впливу кольорорізницевих сигналів їх не потрібно передавати одночасно; для запобігання взаємного впливу сигналу яскравості і кольорорізницевих сигналів їх потрібно передавати різними способами модуляції.

Відмінною ознакою SECAM є передача двох кольорорізницевих сигналів по черзі (через рядок) методом частотної модуляції піднесучої. Передача по черзі двох сигналів кольорової інформації викликає необхідність вводити в прийомний пристрій лінію затримки на тривалість передачі одного рядка (64 мкс) з метою одночасного надходження їх у декодувальну матрицю для утворення третього сигналу кольоровості.

Послідовна передача частотномодульованих сигналів кольорової інформації практично звільняє систему SECAM від фазових спотворювань, властивих системі NTSC (через квадратурну модуляцію) і впливу їх на якість передачі кольору (в кожний момент часу по каналу передається тільки один сигнал кольоровості).

У зв’язку з використанням частотної модуляції в системі SECAM прийняті заходи для покращення сумісності і підвищення завадостійкості:

1. Сигнали кольоровості U_R-Y та U_B–Y замінено сигналами U_r та U_b, які визначаються співвідношеннями:

U_r = – 1,9U_R-Y;

U_b = 1,5U_B–Y,

тобто введені різні масштабні коефіцієнти для сигналів U_R-Y та U_B–Y.

Це пов’язано з тим, що екстремальні значення для сигналу U_R-Y знаходяться в межах від + 0,7 (при передачі червоного) до – 0,7 (при передачі синьо-зеленого), а для сигналу U_B–Y від + 0,89 (при передачі жовтого) до – 0,89 (при передачі синього). При цьому на частотний модулятор бажано подавати сигнали однакового розмаху, щоб девіація частоти при передачі обох сигналів була однакова.

Знак сигналу U_R-Y замінений на протилежний. Це пов’язано з тим, що при передачі різних сюжетів в сигналі U_B–Y переважають від’ємні значення, а в сигналі U_R-Y – додатні. При зміні полярності U_R-Y в обох сигналах переважає негативна девіація частоти, що збільшує завадостійкість системи.

2. Сигнали U_R-Y та U_B–Y для підвищення завадостійкості прийому піддані низькочастотній корекції, яка полягає в підйомі верхніх частот спектру сигналів. Оскільки рівень високочастотних складових значно менший рівня низькочастотних складових, ця корекція не веде до збільшення індексу модуляції, а тільки вирівнює величину девіації частоти за спектром.

3. В системі SECAM застосовані дві піднесучі, які відрізняються на 10 рядкових періодів, а саме:

,

де f_р = 15625±3 гц.

Досвід експлуатації телевізійної системи довів, що при передачі більшості сюжетів шуми переважають на червоному кольорі. Тому кольорові піднесучі обрані так, щоб частоти за допомогою яких передається червоний колір, як в сигналі U_r, так і в сигналі U_b опинилися в області мінімуму кривої коректуючого фільтру.

4. Розмах кольорових піднесучих обраний в п’ять разів меншим розмаху сигналу яскравості (рис. 1.21) з метою зменшення перехресних спотворень в даних каналах.

Смуга частот кольоровід’ємних сигналів дорівнює 1,5 Мгц. Кольорові елементи характеризуються сигналами миттєвих значень піднесучої частоти відповідно до виразу:

U_Σ = U_Y + Асоs 2p (f_р + U_sDf_р) t,

де f_р — середнє значення піднесучої частоти (f_r чи f_b відповідно);

Df_р – відхилення частоти піднесучої;

Df_r = 280 кгц при модуляції сигналами U_r;

Df_b = 230 кгц при модуляції сигналами U_b;

U_s — напруги, створювані сигналами U_r чи U_b;

А — постійна амплітуда піднесучої частоти, рівна 0,2 від розмаху сигналу U_Y, прийнятого за одиницю.

Рис. 1.21 Сполучені спектри сигналів, прийняті в системі SECAM-III

Структурна схема пристрою кодування телевізійного сигналу в системі SECAM наведена на рис. 1.22. Початкові сигнали основних кольорів, яки пройшли γ-корекцію, U_R , U_G , U_B перетворюються в матриці М в сигнали U_Y, 1,9U_R–Y (-U_r), 1,5U_B–Y (U_b).

В суматорах С_R і C_B в сигнали –U_r та U_b на інтервалі часу, задньої полиці кадрового імпульсу гасіння, додається сигнал розпізнання кольору у вигляді дев’яти пилкоподібних імпульсів, які надходять з блоку кольорової синхронізації БКС.

У сигналу –U_r фазоповертачем ФП змінюється фаза на 180º, після чого кольоровід’ємні сигнали надходять до фільтрів низькочастотних передспотворень ФНП. З виходу ФНП сигнали U_r та U_b через електронний комутатор ЕК, що керується синхрогенератором СГ імпульсами рядкової синхронізації, по черзі надходять на модулятор частотно-модульованого генератора ЧМГ. Перед початком кожного рядка ЧМГ підстроюється під частоту та фазу одного з генераторів кольорової піднесучої ГКП_R або ГКП_B, виходи яких через електронний комутатор ЕК під’єднуються до фазового дискримінатора ФД, який входить у систему фазової автопідстройки ЧМГ. Частотно-модульований сигнал надходить на комутатор фази КФ, який забезпечує зміну фази коливань на 180º через два рядки на третій і через два поля на третє для придушення завад від сигналів кольоровості на екрані телевізора, а потім на фільтр високочастотних передспотворень ФВП і далі на амплітудний модулятор АМ. Смуговий фільтр СФ в каналі яскравості відокремлює область частот сигналів кольоровості, а амплітудний детектор АД відокремлює огинаючу сигналу яскравості, яка використовується для керування амплітудним модулятором АМ, який встановлює рівень сигналів кольоровості в залежності від рівня сигналу яскравості.

Рис. 1.22

За допомогою каскаду гасіння КГ канал кольоровості закривається на час проходження рядкових та кадрових синхроімпульсів, щоб не створювати завад в колах синхронізації розгорток телевізора. Повний кольоровий телевізійний сигнал U_Σ це результат складання в суматорі С сигналів кольоровості і сигналу яскравості, який для встановлення відповідності часу між сигналами попередньо затримується в лінії затримки ЛЗ на 0,7 мкс. Крім цього в суматорі С_Y в сигнал яскравості додається синхросуміш.

Рис. 1.23

В прийомному пристрої повний відеосигнал U_Σ, виділений з радіочастотного спектра, розділяється на два канали: яскравісний і кольорової інформації. Сигнал U_Y проходить через режекторний фільтр для придушення піднесучої, лінію затримки і відеопидсилювач аналогічно системі NTSC рис. 1.17. В іншому каналі (рис. 1.23) сигнал U_Σ потрапляє на підсилювач сигналів кольоровості ПСК з частотною характеристикою, яка компенсує високочастотні попередні спотворення, внесені в сигнал при передаванні. Вихід підсилювача сигналів кольоровості з’єднаний з одним з входів електронного комутатора ЕК безпосередньо, а з іншим – через лінію затримки ЛЗ з . Виходи ЕК через обмежувачі Обм зв’язани з частотними детекторами ЧД_R та ЧД_B, які мають протилежні нахили амплітудно-частотних характеристик.

Припустимо, що в даний момент передається сигнал U_r. У відповідності з положенням перемикача, наведеним на малюнку, цей сигнал потрапляє на частотний детектор ЧД_R, а в канал частотного детектора ЧД_B потрапляє сигнал з попереднього рядка, затриманий на лінії затримки. Таким чином на входи обох частотних детекторів одночасно потрапляють сигнали U_r та U_b. При передавані наступного рядка на виході підсилювача сигналів кольоровості опиниться сигнал U_b, а на виході лінії затримки – сигнал U_r. Для того, щоб ці сигнали потрапили в свої канали, ЕК має переключитися. Операція переключення здійснюється генератором комутуючих імпульсів ГКІ, який перекидається імпульсами рядкової синхронізації . На виході частотного детектора ЧД_R виділиться сигнал U_r, на виході детектора ЧД_B – сигнал – U_b, оскільки амплітудо-частотна характеристика цього детектора має від’ємний нахил. Сигнали U_r та U_b потраплять на входи корегуючих підсилювачів П_R та П_B, які компенсують низькочастотні попередні спотворення, внесені в сигнали при передачі, та змінюють фазу на 180°. В результаті відновлюються сигнали U_R–Y та U_B–Y, з яких за допомогою матриці М_G формується сигнал U_G–Y, за формулою:

U_G-Y = – 0,51U_R-Y – 0,19U_B-Y .

При правильній роботі електронного комутатора сигнали U_r та U_b будуть попадати в свої канали. На виході підсилювачів поряд з сигналами кольоровості будуть виділятися і сигнали розпізнавання кольору у вигляді імпульсів від’ємної полярності. Однакова полярність імпульсів викликана тим, що сигнал в каналі R змінює свою полярність один раз (в корегуючому підсилювачі), а в каналі B – двічі (в частотному детекторі і в корегуючому підсилювачі). У випадку неправильної роботи комутатора двічі буде змінюватись полярність сигналу U_r, оскільки він потрапляє в канал B, і один раз полярність сигналу U_b, оскільки він потрапляє в канал R. При цьому імпульси сигналів рзпізнавання на виході підсилювачів будуть додатної полярності. Виправляється помилка схемою кольорової синхронізації, в якій генератор допоміжних імпульсів ГДІ, що управляється імпульсами кадрової синхронізації, формує прямокутний допоміжний імпульс від’ємної полярності, який починається в кінці кадрового синхроімпульсу і закінчується в кінці сигналу розпізнавання кольору. Цей імпульс, пройшовши через диференціюючий ланцюг ДЛ, утворює два викиди – від’ємний, що співпадає з його переднім фронтом, і додатній, що відповідає задньому фронту. Від’ємний викид встановлює тригер Шмідта ТШ в положення, при якому на частотні детектори подається відпираючий потенціал . Якщо немає кольорової передачі, то додатній викид знов перекидає тригер Шмідта і на частотні детектори подається запираючий потенціал . Таким чином, при прийомі чорно-білої програми канали кольоровості в приймачі відкриваються лише на час передавання імпульсів розпізнавання кольору, а в інший час автоматично відключаються. Якщо іде кольорова передача і сигнали кольоровості потрапляють в свої канали, то на матицю М сигналів кольорової синхронізації потрапляє серія від’ємних імпульсів на обох каналах кольоровості. Вони підсумовуються і після проходження інтегруючого ланцюга ІЛ утворюють від’ємний імпульс, що співпадає за часом з додатнім викидом від заднього фронта імпульса ГДІ. В результаті останній компенсується і тригер Шмідта другий раз не перекидається. При цьому канали кольоровості залишаються відкритими. Якщо ж ЕК „переплутав” канали, то на виході підсилювачів утворюються додатні імпульси розпізнавання кольору, які не перешкоджають перекиданню тригера Шмідта. При цьому канали кольоровості запираються на час даного півкадра, а на генератор комутуючих імпульсів потрапляє додатковий імпульс з тригера Шмідта, який забезпечує переключення комутатора в правильне положення.

Система SECAM так само, як і будь-яка інша система телебачення, не є досконалою. Основним недоліком системи є слабка завадозахищенність сигналів кольоровості, викликана низьким індексом частотної модуляції і малим розмахом сигналів кольоровості. Поріг чутливості, притаманний будь-якій системі з частотною модуляцією, нижче якого наступає різке зниження завадостійкості, для системи SECAM складає 18-20 дБ.