Цветовые искажения в декодере SECAM.Пути улучшения качества

Журнал "Радио", номер 8, 1999г.
Автор: Б. Хохлов, г. Москва

    На заре цветного телевидения актуальной была борьба с мешающим воздействием цветовых поднесущих на качество изображения преобладавших тогда у телезрителей черно-белых телевизоров. Сейчас их удельный вес существенно снизился и проблема отпала сама собой. Однако от этих сигналов и в цветных телевизорах возникают искажения, ухудшающие качество картинки. О причинах их появления и способах устранения, которые можно применить и в старых телевизорах, рассказано в публикуемом материале.

    Основной целью коммутации фазы цветовой поднесущей в системе SECAM при передаче цветных телевизионных изображений было добиться уменьшения заметности создаваемого ею муара на экранах черно-белых телевизоров. В настоящее время эта проблема потеряла актуальность, поскольку большинство телевизоров в стране - цветные. Кроме того, помехи от цветовой поднесущей в черно-белых телевизорах успешно подавляются простейшим керамическим режекторным фильтром.

    Напомним, что в стандартной системе SECAM фаза поднесущей в строках каждого поля меняется по закону а также еще дополнительно и в полях: Может использоваться и эквивалентный (по подавлению поднесущей) основному закон

    Однако при внедрении цветного телевидения уже в первых телевизорах SECAM были отмечены искажения, которые проявлялись на однородных цветовых полях в виде мешающего "коврового рисунка", характер которого связан с принятым законом коммутации фазы поднесущих. Анализ причин таких искажений впервые сделан в [1]. Следует вкратце их пояснить.

    Использование в канале цветности ультразвуковой линии задержки (УЛЗ) приводило к тому, что в декодере одновременно присутствовали сигналы цветности из смежных строк, т. е. "красной" R и "синей" В, имеющих разные частоты. Взаимодействие между этими сигналами вызывает интерференцию, создающую искажения в виде синусоидальных насадок на горизонтальных участках импульсов демодулированных цветоразностных сигналов.

    На рис. 1,а изображена часть кадра одного (любого) цвета на экране телевизора для стандартного закона коммутации фазы цветовой поднесущей. Интерференционная помеха образует чередующиеся участки с противофазными колебаниями (по две и по четыре строки). По обеим сторонам рисунка для каждой строки первого и второго полей кадра указаны интерферирующие компоненты сигнала цветности: R и B. Первый индекс компонент - фаза поднесущей второй - номер строки. При стандартном законе коммутации фазы поднесущей рисунок помехи циклически повторяется на каждом 13-м поле. В третьем, четвертом и последующих полях цикла коммутируемые строки смещаются по вертикали. Соответственно движется и рисунок помехи, что увеличивает его заметность.

    Кроме того, возникающие в УЛЗ эхосигналы создают на экране телевизора SECAM дополнительные искажения в виде разнояркости строк. Причина таких искажений - взаимодействие основного задержанного сигнала U1 на выходе УЛЗ с эхо-сигналом U3, задержанным относительно входа УЛЗ на время При этом интерферируют только составляющие одного цвета (или R, или B). Поэтому помеха проявляется лишь в изменении амплитуды сигналов цветности, без синусоидальных насадок. На рис. 2,а показан характер таких искажений для принятого стандартного закона коммутации фазы цветовой поднесущей. В результате две строки с повышенной яркостью (изображены утолщенной линией) чередуются с четырьмя строками с уменьшенной яркостью. Возникающая помеха, как и помеха от перекрестных искажений, движется в вертикальном направлении.


Кликните на картинку для просмотра в большем масштабе

    Помимо основного, используемого в отечественной системе SECAM, разработаны (и применяют) другие законы коммутации фазы цветовой поднесущей. Например, в венгерском патенте [2] предложено коммутировать фазу поднесущей так: - а в российских патентах [3] так: Во втором варианте обеспечивается минимальная помеха в черно-белых телевизорах.

    Но основная цель таких изменений - уменьшение искажений на цветовых полях. По патенту [2] перекрестные искажения снижаются, так как синфазная и противофазная синусоидальные насадки чередуются во всех строках кадра с одинаковыми интервалами в две строки, что создает более однородный рисунок муара, как изображено на рис. 1,в, чем в других вариантах (см. рис. 1,а и б). Причем уменьшается и контрастность между участками изображения с противофазными помехами. Мешающий рисунок от эхо-сигналов в УЛЗ по патентам [3] (см. рис. 2,б) становится более однородным, хотя и остается, в то время как коммутация по патенту [2] полностью устраняет разнояркость строк (см. рис. 2,в). Для уменьшения помех от эхосигналов в УЛЗ предлагалось также подавлять коммутацию фазы цветовой поднесущей в декодере телевизора [4, c. 66].

    Однако эксперименты показали, что существует лишь один кардинальный способ, который полностью устраняет все искажения в телевизоре, вызванные взаимодействием цветовых поднесущих, - это замена УЛЗ полупроводниковой ЛЗ на ПЗС или коммутируемых конденсаторах, которую включают после частотных детекторов. Такие ЛЗ в виде микросхем, например TDA4665, давно разработаны, и их широко используют в современных цветных телевизорах. При этом сигналы цветности из соседних строк принципиально не могут присутствовать в канале цветности одновременно, а искажения от эхосигналов в электронных ЛЗ отсутствуют.

    Следовательно, в современных телевизорах с электронной ЛЗ на строку искажений от взаимодействия цветовых поднесущих нет. С той целью, чтобы их не было и в старых телевизорах, рекомендуется заменить УЛЗ на микросхему задержки.

    Включение микросхемы задержки TDA4665 в канал цветности показано на рис. 3. На входы микросхемы (выводы 14, 16) с демодулятора цветности поступают цветоразностные сигналы отрицательной полярности. В режиме SECAM они присутствуют через строку. Демодулятором сигналов цветности могут служить микросхемы TDA4650, TDA4655, TDA4657.

    Микросхема TDA4665 содержит две ЛЗ на строку, выполненные на коммутируемых конденсаторах. Тактовый сигнал частотой 3 МГц формируется в генераторе, управляемом импульсами SSC размахом 5 В, подаваемыми на вывод 5 микросхемы. На ее выходах выделяются цветоразностные сигналы.

    В режиме SECAM ЛЗ обеспечивают заполнение "пустых" строк в цветоразностных сигналах. В режиме PAL в микросхеме происходит интерполяция цветоразностных сигналов, что компенсирует фазовые искажения. В режиме NTSC микросхема уменьшает перекрестные искажения между сигналами яркости и цветности.

    В современных однокристальных видеопроцессорах (TDA8842, TDA8844, TDA8854) линии задержки находятся в них самих.

    Однако вернемся к коммутации фазы цветовой поднесущей. Достоинство закона, предложенного в патенте [2], состоит совершенно в другом - он упрощает разделение составляющих яркости и цветности по системе SECAM. Для этого можно использовать вертикальный гребенчатый фильтр, а не дорогостоящий двумерный фильтр с памятью на поле. Хотя применение гребенчатой фильтрации в системе SECAM не дает столь эффективного повышения горизонтальной четкости, как в системе PAL (это вызвано рядом причин, в том числе наличием режекторного фильтра в канале яркости кодера), составляющие яркости и цветности разделяются и качество изображения, безусловно, повышается, в частности, полностью устраняются искажения яркость-цветность. Поясним это на примере.

    В случае коммутации фазы по патенту [2] основная (U0) и задержанная на две строки (U1) последовательности имеют следующий вид:

При их сложении получается последовательность:

Следовательно, выделились только компоненты сигнала яркости, отстоящие по вертикали на две строки. Составляющие сигнала цветности оказались полностью подавленными.

    Для того чтобы получить разделенные компоненты, можно использовать адаптивный вертикальный гребенчатый фильтр, структурная схема которого представлена на рис. 4. Через фильтр низших частот ФНЧ проходят низкочастотные компоненты сигнала яркости в интервале 0...3,3 МГц. Полосовой фильтр ПФ выделяет участок спектра 3,3...5,3 МГц, где присутствуют как составляющие сигнала яркости, так и цветности. На выходе сумматора СМ1 получаются высокочастотные составляющие сигнала яркости (так, как это показано выше). В сумматоре СМ2 они складываются с низкочастотной яркостной компонентой и образуют широкополосный сигнал яркости. При вычитании в звене В1 из комплексного сигнала высокочастотной компоненты сигнала яркости формируются чередующиеся через строку компоненты R и B сигнала цветности.

    Рассмотренный вертикальный фильтр SECAM может быть выполнен с использованием устройств задержки на коммутируемых конденсаторах. Отметим, что такой фильтр эффективно работает лишь на участках изображения с мелкой вертикальной структурой, где содержание соседних строк практически одинаково. За этим следит блок управления БУ. Если содержание соседних строк разное, ключи К1 и К2 находятся в положении, показанном на рис. 4. При этом сигнал цветности снимается с выхода полосового фильтра ПФ, а сигнал яркости - с выхода ФНЧ, т. е. вертикальный фильтр заблокирован.

    На участках изображения с мелкой вертикальной структурой, где содержание соседних строк одинаково, ключи К1 и К2 переключаются во второе рабочее положение. В этом случае к сигналу яркости добавляется его высокочастотная компонента, а сигнал цветности освобождается от помех, создаваемых составляющими сигнала яркости, лежащими в полосе частот ПФ.

    Близкое к рассмотренному построение имеют серийные микросхемы вертикальных фильтров PAL, например, SAA4961 фирмы PHILIPS. В [5] рассчитаны двумерные спектры сигналов SECAM с различными законами коммутации фазы поднесущей. Закон коммутации по патенту [2] дает спектр, аналогичный спектру PAL, что подтверждает возможность использования вертикального разделительного фильтра.

    При существующем законе коммутации фазы поднесущей разделить составляющие яркости и цветности во всех строках вертикальным фильтром сложнее, но возможно. Это рассмотрено в [4, c. 211]. О практической конструкции для совершенствования телевизоров (как старых, так и новых) будет рассказано в отдельной статье.

Литература

1. Хохлов Б. Н. Анализ перекрестных искажений в декодирующем устройстве приемника СЕКАМ. Серия "Техника телевидения", вып. 5. - Вопросы радиоэлектроники, 1969, с. 125-137.

2. Патент Венгрии # 162616.

3. Патенты РФ # 1001379 и 1706061 (Гарбуз М. А., Морозенко А. Н.).

4. Хохлов Б. Н. Декодирующие устройства цветных телевизоров. - М.: Радио и связь, 1992.

5. Сорока Е. З., Ожаровская Ю. Л. Исследование методов инверсии фазы поднесущей СЕКАМ. - Электросвязь, 1997, # 10, с. 12-15.







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.