П1.4. Предыскажение сигнала цветности (высокочастотное предыскажение)

Сигнал цветности (ЧМ сигнал) подвергают высокочастотному (ВЧ) предыскажению, суть которого заключается в увеличении амплитуды поднесущей по мере отклонения ее частоты от центрального (номинального) значения. Высокочастотным предыскажением его называют потому, что его вводят после частотной модуляции. Такое предыскажение создают фильтром с относительным комплексным коэффициентом передачи напряжения

(П1.8)

и модулем коэффициента передачи в децибелах

(П1.9)

17

а)

б)

Рис. П1.1. Предыскажение и коррекция цветоразностных сигналов:

а – амплитудно-частотные характеристики цепей предыскажений на передающей стороне – в кодере – К_НЧ.К ( f ), коррекции на приемной стороне – в декодере – К_НЧ.Д ( f ) и амплитудно-частотная характеристика фильтра нижних частот K_ФНЧ ( f ); б – влияние предыскажений и последующей их коррекции на форму цветоразностных сигналов

18

где k₁ и k₂ – постоянные коэффициенты; k₁ = 16, k₂ = 1,26;

f ^* – обобщенная расстройка, f ^*= f /f₀ – f₀ /f;

f – текущая частота, кГц;

f₀ = (4286 ± 20) кГц.

Как и в случае низкочастотного предыскажения, в приемном устройстве (декодере SECAM) необходимо иметь корректирующий фильтр с АЧХ, обратной частотной характеристике цепи ВЧ предыскажения.

Как известно, спектр шумов (помех) на выходе частотного детектора (ЧД) имеет треугольную форму, т.е. уровень сигнала от помехи U_П на выходе ЧД прямо пропорционален разности между средней частотой настройки f_настр. и частотой помехи f_П (рис. П1.2), что ухудшает качество цветного изображения. Поэтому подъем частотной характеристики в области больших значений девиации частоты цветовой поднесущей (рис. П1.3) приводит к повышению помехозащищенности. В частности, это улучшает отношение сигнал-помеха на цветовых переходах, а также для пурпурного, красного и синего цветов, имеющих относительно небольшую яркость и наиболее заметные шумы.

U_П

f_П – f_настр.

Рис. П1.2. Спектр шумов на выходе частотного детектора при отсутствии предыскажения сигнала цветности

19

а)

б)

Рис. П1.3. Предыскажение и коррекция сигнала цветности:

а – амплитудно-частотные характеристики предыскажающего фильтра на передающей стороне – в кодере – К_ВЧ.К ( f ) и корректирующего фильтра на приемной стороне – в декодере – К_ВЧ.Д ( f ) с девиациями частот; б – влияние предыскажения и коррекции на форму сигнала цветности

20

Предыскажение сигнала цветности также улучшает совместимость системы, так как поднесущая при передаче малонасыщенных деталей изображения становится менее заметной. Это объясняется тем, что уровень сигнала цветности мал, девиация частоты незначительна и вся энергия ЧМ сигнала приходится на минимум кривой предыскажения. В то же время и на крупных однородно окрашенных участках изображения со средней насыщенностью цветов девиация частоты и размах сигнала остаются небольшими и не ухудшают совместимости системы.

Форму АЧХ амплитудного высокочастотного предысказителя практически реализуют режекторным контуром с резонансной частотой f₀ = .4286 кГц и добротностью Q ≈ 16.

П1.5. Применение двух цветовых поднесущих частот

В системе SECAM для передачи информации о цветности применяют две поднесущие частоты: f_OR и f_OB. Номинальные значения частот цветовых поднесущих (частот покоя) при отсутствии модуляции составляют:

f_OR = 282 f_стp = (4406,25 ± 2) кГц для строк с сигналом D'_R,

(П1.10)

f_OB = 272 f_стp= (4250,00 ± 2) кГц для строк с сигналом D'_B.

Частоты f_OR и f_OB кратны частоте строчной развертки f_стр и отличаются друг от друга на 10 ее гармоник.

Опыт эксплуатации ТВ системы SECAM показал, что при передаче большинства сюжетов шумы преобладают на красном цвете. Поэтому цветовые поднесущие были выбраны

так, чтобы частоты, при помощи которых передают красный

21

цвет как в сигнале D'_R, так и в сигнале D'_B, попали в область минимума кривой предыскажающего фильтра (см. рис. П1.3). Таким образом, выбор различных поднесущих частот обеспечивает минимальный уровень помех на красном цвете, где их заметность наибольшая.

П1.6. Уменьшение перекрестных искажений

Полный размах цветовой поднесущей на частоте минимума f₀ коэффициента передачи фильтра высокочастотного предыскажения должен составлять (23±2,5) % от размаха яркостного сигнала между уровнями гашения и белого. Это значение выбрано компромиссно, чтобы одновременно удовлетворить требованиям совместимости и помехозащищенности системы SECAM, а также уменьшить перекрестные искажения сигналов яркости и цветности.

При передаче стандартного белого цвета D₆₅₀₀ цветоразностные сигналы D'_R и D'_B равны нулю, но при этом амплитуды немодулированных поднесущих для красной и синей строк составляют

(П1.11)

Используя график на рис. П1.3, нетрудно определить

Частоты передачи сигналов цветности для цветов с малой относительной яркостью (пурпурного, красного) располагаются в области, близкой к средней частоте f₀. Это уменьшает

22

размах сигналов, а следовательно, и перекрестные искажения цветность-яркость, обусловленные влиянием помех в яркостном канале со стороны сигнала цветности (т.е. возникающих из-за биений между сигналами цветности и высокочастотными составляющими яркостного сигнала), на цветах с малой относительной яркостью. В то же время некоторое увеличение размаха сигнала цветности, следовательно, и перекрестных искажений цветность-яркость на цветах с бо́льшей относительной яркостью оказывается менее заметным.

Перекрестное искажение яркость-цветность – это искажение сигнала цветности, вызываемое составляющими спектра сигнала яркости, лежащими в полосе частот сигнала цветности. Такое искажение имеет пороговый эффект, проявляющийся в резком увеличении паразитной девиации частоты и импульсной помехи на выходе частотного детектора в случае сближения амплитуд высокочастотных составляющих спектра яркостного сигнала и сигнала цветовой поднесущей. Из-за интегрирующего действия низкочастотной коррекции в декодере SECAM импульсные помехи от мелких деталей растягиваются на изображении в виде резко очерченных тянущихся продолжений.

Корректор перекрестных искажений (КПИ) обеспечивает необходимые соотношения между уровнями сигнала и помехи. Следовательно, в зависимости от относительного уровня высокочастотных компонентов можно регулировать как ослабление сигнала яркости, так и усиление сигнала цветности.

Рассмотрим принцип коррекции, основанный на частичном подавлении спектральных компонентов сигнала яркости в полосе частот сигнала цветности, когда амплитуды этих компонентов превышают определенный допустимый уровень и возникает опасность образования перекрестных помех. На

23

рис. П1.4 представлен двухканальный корректор перекрестных искажений, содержащий: полосовой фильтр (ПФ) в канале А и режекторный фильтр (РФ) в канале В с взаимно дополняющими АЧХ, настроенные на среднюю частоту f₀ = 4,286 МГц; амплитудный ограничитель (АО) с регулируемым порогом ограничения и сумматор (С). Такой корректор позволяет сохранять допустимый уровень яркостного сигнала на частоте режекции.

Составляющие яркостного сигнала, режектируемые в канале В, полностью компенсируются составляющими, пропускаемыми каналом А, до тех пор, пока сигнал в канале А не превышает порога ограничения (кривые 1 на рис. П1.4, б). При этом сквозная АЧХ корректора оказывается равномерной. Если сигнал в канале А превышает уровень ограничения (кривые 2), то в амплитудно-частотной характеристике корректора вблизи частоты f₀ появляется провал, глубина которого зависит от размаха высокочастотных компонентов, а остаточное значение определяется порогом ограничения. Соотношение между уровнями высокочастотных компонентов яркостного сигнала и сигналом цветности устанавливают экспериментально по изображению на экране кинескопа.

Коррекция может быть основана и на дополнительном усилении сигнала цветности в зависимости от уровня высокочастотных компонентов яркостного сигнала на полосе частот, отведенной для передачи сигнала цветности. Это означает, что вредное влияние яркостного сигнала на сигнал цветности, для которого он является помехой, уменьшается за счет дополнительной амплитудной модуляции цветовой поднесущей: уровень ее временно повышается, если уровень яркостного сигнала в полосе сигнала цветности превысит 70 % номинальной амплитуды поднесущей. Порог срабатывания устройства, по превышении которого происходит усиление сигнала цветно-

24

а)

б)

Рис. П1.4. Структурная схема (а) и амплитудно-частотные характеристики (б) корректора перекрестных искажений:

ПФ – полосовой фильтр; РФ – режекторный фильтр;

АО – амплитудный ограничитель; С – сумматор.

25

сти, определяют также экспериментально по заметности перекрестных искажений.

П1.7. Изменение (коммутация) фазы поднесущей частоты

Колебания немодулированных поднесущих с частотами f_ОR и f_ОВ, кратными частоте строчной развертки f_стр = f_Н , при условии неизменной фазы этих колебаний в начале каждой строки создают заметные на экране черно-белого телевизора вертикальные черно-белые полосы, что ухудшает совместимость (рис. П1.5). Число таких полос, укладывающихся на интервале одной строки (Н = 64 мкс), при передаче сигнала D'_R составляет 282, а при передаче сигнала D'_B – 272.

Снижения заметности поднесущей на изображении достигают принудительным периодическим изменением (коммутацией) ее фазы на противоположную (180°). Это приводит к изменению положения темных и светлых элементов помехи от сигнала цветности и их усреднению по полю изображения.

Стандартом ГОСТ 7845-92 предусмотрены два равноценных варианта последовательности изменения фазы поднесущей. В первом варианте фаза поднесущей изменяется на 180° от поля к полю (на период каждого следующего поля), а также в начале и в конце каждой третьей строки (на период каждой третьей строки). Во втором варианте фазу поднесущей коммутируют на 180° также от поля к полю и, кроме того, в каждых трех последовательных строках одновременно, т.е. через каждые три строки. В обоих вариантах помеха от поднесущей имеет псевдохаотичный характер; при этом штриховая структура рисунка цветовой поднесущей преобразуется на изображении в менее заметную для глаза точечную.

С учетом чересстрочности разложения, длительности пе-

26

Рис. П1.5. Мешающее влияние цветовой поднесущей (или гармонической помехи) на черно-белое изображение

при f_ЦП = kf_Н:

УБ (УЧ) – уровень белого (черного), Н (Ч) – светлые участки

в строках нечетного (четного) поля

27

риодов коммутации фазы и чередования цветоразностных сигналов полный период повторения сигналов немодулированных цветовых поднесущих составляет во времени 232 =12 полей, а в пространстве – 12 строк изображения.

28

ПРИЛОЖЕНИЕ 2