Система SECAM

SECAM (Sequentiel Couleur Avec Memoire) - последовательная передача цветов с запоминанием) – система цветного телевидения, разработанная Анри де Франсом (Франция) в 1954 году. Заключается в поочередной, через строку, передаче частотно-модулированных сигналов со средними частотами 4,25 МГц – для Еr-у и 4,40625 МГц – для Еb-у. Сигналы цветовой синхронизации передаются в гасящих импульсах полей и расположены в нечетных полях с 7 по 15 строку и в четных - с 320 по 328 строку. Они представляют собой импульсы в форме трапеции длительностью в одну строку. В настоящее время эта система вытесняется более современной, основанной на передаче импульсов цветовой синхронизации не в кадровых, а в строчных гасящих импульсах - аналогично «вспышке» в системах PAL и NTSC. Основная причина этих изменений - передача сигналов телетекста, которым необходимо место в кадровых гасящих импульсах.

Сигнал SECAM хорошо подходит для передачи, поскольку частотно-модулированный сигнал цветности не испытывает влияния ошибок дифференциального усиления и дифференциальной фазы. Это свойство позволяет ему противостоять временным ошибкам в аналоговых видеомагнитофонах, поскольку требования системы SECAM к временной стабильности нисколько не выше, чем в черно-белом телевидении. Однако сигнал SECAM не допускает никаких манипуляций. Даже простое выведение до черного изображения в SECAM невозможно, поскольку эта операция не влияет на частоту сигнала цветности. В результате сигнал яркости будет уменьшаться, а сигнал цветности становиться все более зашумленным, пока не пропадет. На практике в странах, использующих систему SECAM, программы производят по системе PAL, транскодируя их для передачи. Не удивительно, что Франция находится в первых рядах разработок видеотехники с раздельным кодированием.

Рис. 11.4. Кодер SECAM

Но процесс стандартизации телевизионного вещания не стоит на месте. Появляются новые программы по разработке улучшенных систем телевизионного вещания, совместимых с уже существующими: PALplus, SECAMplus. Считается, что формат кадра 16:9 больше подходит психофизиологическим условиям восприятия изображений, чем принятый формат с соотношением сторон 4:3; поэтому целью создания стандарта PALplus и явилась возможность передачи изображения формата 16:9 при числе строк в кадре 625. А появление новых систем телевизионного вещания высокой четкости повлекло за собой разработку стандартов - 1250/50/2:1 и 1125/60/2:1.

Рис.11.5 Спектр телевизионного сигнала SECAM

Объективно, цветное телевизионное изображение в стандарте SECAM имеет в два раза меньшее разрешение по вертикали, чем монохромное изображение. Субъективно, в силу большей чувствительности глаза к яркостной составляющей, на среднестатистических картинках такое ухудшение почти не заметно. Применение цифровой обработки сигнала еще больше сглаживает этот недостаток.

Использование частотной модуляции, поочередной передачи цветового сигнала и цветовой модели YDbDr является отличительной особенностью SECAM от других телевизионных аналоговых стандартов. То, что в SECAM, в отличие от систем PAL и NTSC, сигналы цветности передаются поочередно, модулируя поднесущую по частоте, позволяет сохранить цветовой фон изображения без изменений при фазовых или амплитудных искажениях.

Версии SECAM. В мире используются несколько модификаций стандарта SECAM. Способ передачи цветоразностных сигналов во всех случаях одинаковый, включая так называемые предыскажения, а отличаются только методом кодирования монохромного видеосигнала, кодирования звука и шириной спектра. На самом деле мог отличаться ещё и способ опознавания цвета — поскольку в каждой строке передаётся только один сигнал, декодер должен правильно определять, какой именно. Для этого мог применяться способ, аналогичный «вспышкам» в системах PAL и NTSC — в невидимой части строки, в конце гасящего импульса передавалась немодулированная поднесущая, в случае SECAM либо 4,406 МГц, либо 4,25 МГц, по значению частоты и происходило опознавание. Другой способ — передача специально модулированных сигналов в конце кадрового гасящего импульса, где поднесущие принимали крайние возможные значения через строку, что упрощало опознавание, особенно в условиях помех. В настоящее время этот способ либо не используется, либо является резервным, например, в России передаются оба сигнала одновременно, а во Франции — только первый вариант. Но исходно основным был второй вариант, и когда-то в СССР и странах северной Африки использовался только он.

Вариант MESECAM (англ. Middle East SECAM — SECAM Ближнего Востока) не является стандартом и используется только при записи на магнитную ленту в формате VHS на видеомагнитофоны, предназначенные для стандарта PAL. При записи на магнитную ленту во всех бытовых стандартах цветоразностному сигналу отводится область более низких частот, а спектр в целом оказывается инвертированным, по сравнению со спектром исходного телесигнала. Описанный стандартом процесс обработки цветоразностных сигналов для системы SECAM включает деление поднесущих на 4 и подавление верхней боковой полосы. В варианте MESECAM для упрощения схемы видеомагнитофона используется та же схема обработки сигнала, что и для стандарта PAL — сигнал переносится в низкочастотную область с помощью дополнительного гетеродина, при этом в формате PAL сохраняются не только частотные, но и фазовые соотношения сигналов, для SECAM сохранение фазы не обязательно.

Таблица 11.1.

Стандарт	Число строк	Частота кадров	Полоса канала	Полоса сигнала	Кодирование видеосигнала	Поднесущая звука	Модуляция звука	Страна
SECAM-L	625	25	8 МГц	6 МГц	Позитивное	+6,5 МГц	АМ	Франция
SECAM-K1	625	25	8 МГц	6 МГц	Негативное	+6,5 МГц	FM	Бывшие заморские владения Франции
SECAM В/G	625	25	7 МГц(МВ), 8 МГц (ДМВ)	5 МГц	Негативное	+5,5 МГц	FM	Греция, некоторые страны Ближнего Востока
SECAM D/K	625	25	8 МГц	6 МГц	Негативное	+6,5 МГц	FM	Россия, СНГ

Бытует расхожее мнение, что стандарт SECAM был принят в СССР по политическим мотивам, в пику США с их стандартом NTSC. На самом деле, выбор осуществлялся на конкурентной основе из четырёх существовавших тогда вариантов (НИИР, PAL, SECAM и NTSC). Сравнение проводилось путём трансляции сигналов по имеющимся в то время радиорелейным линиям (не самого подходящего качества) и записи на видеомагнитофон «Кадр-1Ц». Считается, что SECAM в этих условиях показал наилучшее качество. Стандарт НИИР тогда был только в макете и потенциально мог превосходить своих конкурентов. Когда стало очевидно, что выбор может остановиться на отечественной системе НИИР, французы существенно снизили стоимость лицензии на SECAM, к тому же аппаратура SECAM была готова к серийному производству. Это и стало решающим фактором при принятии нового стандарта в СССР. Также существует версия, что решающим фактором в пользу SECAM был тот факт, что в декодерах SECAM не требуется кварцевый резонатор — дефицитный и дорогой на тот момент радиокомпонент, а к ультразвуковой линии задержки предъявлялись более скромные требования по точности, чем в стандарте PAL.

Также имеются стандарты, обозначаемые буквами от A до N. Это стандарты телевещания, разные комбинации этих букв обозначают диапазон вещания. К примеру, аббревиатура D/K будет означать, что в этом стандарте возможно вещание как в метровом диапазоне, так и в дециметровом.

Структурная схема декодирующего устройства SECAM. Декодирующее устройство системы SECAM, так же как и кодирующее, содержит два канала: канал яркостного сигнала и канал цветности (рис. 13.7). Рассматриваемая схема является упрощенной. На ней изображены узлы обработки сигнала, имеющие только принципиальное значение, и не включены, например, усилительные устройства. Выходными сигналами являются яркостный сигнал и три цветоразностных сигнала, дальнейшее использование которых является одинаковым во всех вещательных системах.

Рис. 11.6. Структурная схема декодирующего устройства системы SECAM

Канал цветности. Полный цветовой сигнал u_п с видеодетектора поступает на ВЧ корректор сигнала цветности, с помощью которого достигается, во-первых, увеличение отношения сигнал/шум, во-вторых, выделение из сигнала u_п сигнала цветности. В профес­сиональных декодерах для лучшего подавления яркостных компонентов включается дополнительно полосовой фильтр. Амплитудно-частотная характеристика корректора является обратной АЧХ цепи ВЧ предыскажений (рис.11.6). В результате в сигнале цветно­сти наблюдается устранение той амплитудной модуляции, которая возникла на передающем конце после прохождения цепи ВЧ предыскажений. Остаточные явления амплитудной модуляции позволяют судить о качестве настройки ВЧ корректора и устраняются ампли­тудным ограничителем, включенным после корректора. Поддержи­ваемое с помощью амплитудного ограничителя постоянство размаха сигнала цветности независимо от уровня принятого сигнала при слишком глубоком ограничении может сопровождаться увеличением заметности шумов. Поэтому в лучших образцах устройств, уменьшая уровень ограничения, в канал цветности вводят цепь автоматической регулировки усиления (АРУ).

Ограниченный по амплитуде сигнал цветности поступает на два входа электронного коммутатора (ЭК). На один вход он подается непосредственно, а на второй — с задержкой на длительность строки. В качестве устройства задержки до сих пор широко используется ультразвуковая линия задержки (УЛЗ). В ней сигнал цветовой поднесущей преобразуется в волну ультразвука, которая распространяется внутри специального звукопровода. На приемном конце звукопровода звуковые колебания вновь преобразуются в электрические. Основным материалом звукопровода является стекло. Для возбуждения ультразвуковых колебаний и обратного их преобразования в электрический сигнал используются пьезойреобразователи из керамики с различными добавками. Полоса пропускания устройств задержки должна соответствовать ширине частотного спектра сигнала цветности, т.е. 3 МГц. К сожалению, даже наиболее совершенные образцы УЛЗ имеют полосу не более 2,6 МГц (на уровне 3 дБ). У массовых образцов линий полоса не превышает 2 МГц.

Если устройства задержки на УЛЗ включаются в тракт сигнала цветности, т.е. работают на частоте поднесущей, то устройства задержки другого типа предполагают обработку уже демодулированных цветоразностных сигналов. Функции задержки в них обеспечиваются либо регистрами на приборах с зарядовой связью, либо оперативными запоминающими устройствами. В последнем случае разностные сигналы обрабатываются или в цифровой форме, или в аналоговой (запоминанием отдельных отсчетов сигнала в регистре из совокупности переключаемых конденсаторов). Эти типы устройств задержки являются более перспективными, чем УЛЗ.

Во всех случаях для системы SECAM устройство задержки должно удовлетворять требованию точности и стабильности задержки с погрешностью Δτ≤30 нс, где τ — время задержки, равное 64 мкс. Невыполнение этого требования приводит к искажениям в виде зубчатости на вертикальных цветовых переходах, заметным на экране.

Электронный коммутатор распределяет прямой и задержанный сигналы таким образом, что на один из выходов всегда поступает сигнал, соответствующий передаче D’_R, а на другой — D’_B. Коммутатор содержит четыре ветви, из которых две замкнуты, а две ра­зомкнуты. С частотой строк состояние ветвей изменяется на противоположное. Запирание и отпирание ветвей коммутатора производятся с помощью симметричных меандров полустрочной частоты и противоположной полярности.

После электронного коммутатора разделенные сигналы цветности поступают на вторую ступень амплитудного ограничения, устраняющую помехи и паразитную амплитудную модуляцию, вызванную неравномерностью АЧХ устройства задержки и коммутатора, а также возникающими в устройстве задержки отраженными сигналами. Последнее характерно для УЛЗ. В ранних вариантах декодеров SECAM изменением уровня ограничения добивались также регулировки цветовой насыщенности, так как амплитуда детектированных цветоразностных сигналов зависит не только от девиации частоты, но и от размаха ЧМ сиг-нала.

С амплитудных ограничителей сигналы цветности поступают на частотные детекторы. С их выходов без дополнительных преобразований получают сигналы E'_R-Y и Е'_B-Y (а не D'_R и D'_B, которые передавались на поднесущей). С этой целью амплитудно-частотной характеристике детектора в канале R-Y придается противоположный наклон по отношению к АЧХ детектора в канале B-Y (так как D'R = -1,9 E'_R-Y). Соответственно коэффициентам компрессии подобраны и размахи сигналов цветности на входах частотных детекторов. В большинстве частотных детекторов используют колебательные контуры. Их настраивают на номинальные значения двух поднесущих частот f_R и f_B.

После детектирования цветоразностные сигналы подвергают низкочастотной коррекции, повышающей отношение сигнал/шум. АЧХ корректоров обратны АЧХ цепей НЧ предыскажений. Часто с НЧ корректором совмещают цепь подавления поднесущей частоты, присутствующей на выходе частотного детектора. Эта цепь представляет собой ФНЧ со срезом FB 2 МГц. Наконец, с помощью матрицы G-Y из цветоразностных сигналов формируется E'_R-Y и Е'_B-Y сигнал Е'_G-Y.

Дата добавления: 2014-01-06