Цветное телевидение?.. Это почти просто! - Евгений Айсберг

Л. — Ты, Незнайкин, сейчас находишься в расцвете своих творческих сил! Совершенно верно, что, учитывай неодинаковую чувствительность глаза к различным цветам, так дозируют величину трех сигналов основных цветов, чтобы яркостное впечатление при приеме цветных передач на черно-белый телевизор тоже было хорошим. А черно-белые программы также в наилучших условиях принимались цветным телевизором.

Н. — А каким образом доставляют цветному телевизору ту дополнительную информацию, которая придает цвета черно-белому изображению?

Л. — Для этого необходимо передавать сигналы цветности. Я позволю себе напомнить тебе, что этим термином обозначают ощущение цветового тона и насыщенности, вызываемое спектральным составом света. Принцип трехцветного способа…

Н. — Надеюсь, Любознайкин, ты не скажешь мне, что кроме одной передающей яркость волны для доставки относительных величин трех основных цветов нам, потребуются еще три волны! Что станет тогда с пресловутым «загромождением эфира»?!

Л. — Успокойся, дорогой друг. Для передачи всех сигналов мы ограничимся только одной несущей волной. Но мы оснастим ее своего рода искусственной рукой, которую назовем поднесущей, она и будет посланцем цветности (рис. 27).

Рис. 27. Спектр частот, занимаемых несущей, модулированной по амплитуде сигналом яркости, и поднесущей, не модулированной (вверху) или модулированной сигналами цветности (внизу).

Н. — Все лучше и лучше! Прежде всего, что пред- представляет собой поднесущая?

Л. — Речь идет о хитром приеме, которым часто пользуются в технике электросвязи и, в частности, в многоканальной телефонии. Ты знаешь, что телевизионные передачи ведутся в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн, частоты которых измеряются сотнями мегагерц. Ты также знаешь, что видеосигналы занимают полосу в несколько мегагерц (6 Мгц в европейском 625-строчном стандарте). Модулируемая несущая располагается так, что по одну и другую стороны от ее частоты находятся две боковые полосы модуляции. Для уменьшения места, занимаемого передачей, в спектре частот значительную часть боковой полосы подавляют.

Н. — Все это, Любознайкин, я давно знаю, ведь ты мне это объяснил еще тогда, когда обучал меня основам радиотехники.

Л. — А теперь предположим, что ты модулируешь свою несущую сигналом только одной частоты, скажем, 4,43 Мгц.

Н. — Этот сигнал породит две боковые частоты модуляции, отстоящие от частоты несущей волны на 4,43 Мгц в большую и в меньшую стороны.

Л. — Совершенно правильно. Впрочем, мы можем убрать одну из этих двух боковых. А теперь предположи, что эти колебания с частотой 4,43 Мгц, которые и являются поднесущей, в свою очередь модулируются сигналами значительно более низкой частоты.

Н. — Но это заколдованный круг! Как я полагаю, в этом случае по обе стороны поднесущей частоты образуются боковые полосы частот модуляции. При графическом воспроизведении чистая, т. е синусоидальная, поднесущая представляет собой простую вертикальную линию. В случае модуляции она превращается в прямоугольник, ширина которого определяется наибольшей величиной модулирующей частоты.

Л. — Чудесно, Незнайкин! Теперь я могу сказать тебе, что эта частота 4,43 Мгц была принята для европейского стандарта цветного телевидения с разложением на 625 строк. И эту поднесущую модулируют цветоразностными сигналами, которые занимают относительно узкую полосу частот.

Н. — Почему?

Л. — Потому, что для цветности нам совершенно нет необходимости иметь такую же высокую разрешающую способность, как для яркости. Вспомни о хроматической аберрации и о неравномерном распределении колбочек, что снижает разрешающую способность глаза для цветных изображений. Разрешающая способность глаза для цветных тонов и степеней насыщенности далеко не критична. Четкость передачи деталей цветного изображения практически не связана с их цветом и определяется яркостью. Поэтому сигнал яркости передается полностью, т. е. с такой же шириной полосы, как в черно-белом телевидении. Что же касается сигнала цветности, то он занимает довольно узкую полосу частот, чтобы не выходить за пределы полосы частот сигнала яркости, как это показано на моем графике.

Н. — После твоего объяснения у меня нет никаких возражений против снижения четкости в цветности. Я вспоминаю, как в раннем детстве я забавлялся раскрашиванием напечатанных черно-белых картинок. Я закрашивал картинки широкими мазками толстой кисточкой, и мои краски почти везде выходили за контуры рисунка. Но результат был совсем неплохой, так как восприятие в первую очередь зависело от напечатанного черной краской рисунка.

Л. — Как ты видишь, благодаря хитрому приему с поднесущей, которая доставляет цветность, общая ширина полосы, занимаемая при передаче цветной телевизионной программы, не шире полосы частот, используемой в черно-белом телевидении.

Н. — Это действительно очень хорошо. Но я чувствую, как в моем мозгу возникают и сталкиваются между собой тысячи вопросов. Как может поднесущая доставлять информацию о трех основных цветах. Каким образом…

Л. — Помилуй, Незнайкин, остановись! Не все сразу. Модулирование поднесущей производится по амплитуде в системах NTSC и PAL; в системе SECAM поднесущая модулируется по частоте. Что же касается трех основных цветов, то из них передают только два: красный и синий или, точнее, разность между сигналами цвета R и В и сигналами яркости Y или

R — Y и B — Y,

Н. — Но в этом случае изображение воспроизводится только двухцветным способом? Ты приносишь в жертву зеленый? Этот цвет надежды!..

Л. — Успокойся: зеленый восстанавливается при приеме. Не забывай, что сигнал яркости содержит сигналы всех трех цветов. Таким образом, располагая сигналом яркости Y, полученным в результате демодуляции несущей, ты можешь для начала вновь получить сигналы R и В путем простого сложения передаваемых сигналов:

Y + (R — Y) = R;

Y + (B — Y) = B

И тебе остается лишь вычесть эти два сигнала из Y (который представляет собой сумму всех трех цветных сигналов), чтобы вновь обрести «зеленый» сигнал.

Н. — Это кажется тебе очень простым. Но я начинаю испытывать головокружение. Я просто не вижу, каким образом из всех этих сигналов можно получить при приеме настоящие краски.

Л. — А почему бы тебе в один прекрасный день не посетить Музей электронно-лучевой трубки? Там ты найдешь ответ на многие вопросы… А пока запомни, что различные манипуляции, имеющие целью различное комбинирование сигналов яркости и цветности при передаче, осуществляются совокупностью схем, входящих в кодирующее устройство. А в приемнике имеется декодирующее устройство, служащее для извлечения из передаваемых сложных сигналов напряжений, которые прилагаются к электродам чудесного прибора, который тебе покажут в Музее электронно-лучевой трубки.

Глава 6

В МУЗЕЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

Посещение воображаемого музея позволит читателю ознакомиться с различными устройствами, изобретенными для воспроизведения цветного изображения из сигналов, приносящих «электрический перевод» этого изображения. Во время посещения музея рассматриваются следующие вопросы:

Проектор с тремя электронно-лучевыми трубками. Проблема сходимости. Гамма. «Эйдофор». Кинескоп с теневой маской. Проблема чистоты. Размагничивание. Кинескоп будущего.

Молодой экскурсовод остановился на пороге зала и повернулся к группе студентов, пришедших со своим профессором. Он окинул юношей взглядом, чтобы убедиться, что ни один из них не отстал от группы, увлекшись лампой бегущей волны, запоминающей электронно-лучевой трубкой или не остался в «Зале Ли де Фореста».

Он только что окончил Высшую школу телевизионной техники и готовил свою диссертацию в лабораториях Международного музея электронно-лучевой трубки, а теперь он водит по Музею молодых посетителей и дает им пояснения. Он любит историю техники и поэтому довольно долго остановился на пришедшей Эдиссону идее поместить в электрическую лампу дополнительную нить накала с целью повысить световую отдачу, что по сути дела породило диод и положило начало великой истории электроники.