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

Проверь сказанное мною на рассмотренном примере сложения двух синусоид. Два противоположно направленных вектора идентичной длины взаимно уничтожаются. Если длины этих векторов различны, то их сумма представляет собой разность их длин, а ее ориентация соответствует направлению более длинного вектора. Когда же сдвиг фазы отличается от 180°, векторное сложение позволяет определить амплитуду и фазу результирующего колебания.

Я добавлю, что вместо того, чтобы помещать начало одного вектора у конца другого, можно строить параллелограммы (рис. 45). (Ты, вероятно, изучал это в курсе механики).

Рис. 45. Сложение векторов с помощью классического метода параллелограмма.

Оба вектора размещают так, чтобы их исходные точки совпали. Через конец каждого вектора проводят прямую, параллельную другому вектору, и таким образом получают параллелограмм; его диагональ, проведенная через общее начало векторов, точно соответствует сумме этих векторов.

Ты видишь, насколько изобретенное французским физиком Френелем векторное отображение синусоид упрощает изучение и анализ схем переменного тока. Зная, что индуктивность вызывает сдвиг фазы напряжения по отношению к току назад на 90° и что емкость, наоборот, сдвигает ток по отношению к напряжению вперед на 90°, легко вычертить диаграмму Френеля для схемы, состоящей из катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов (последние, как известно, не сдвигают фазу тока по отношению к напряжению).

Дело существенно усложняется, когда складываются различные колебания, имеющие неодинаковую частоту. Примером в этом отношении могут служить ВЧ колебания, модулированные по амплитуде колебаниями низкой частоты. Известно, что в этом случае образуются две боковые частоты модуляции: низшая I и высшая S. Соответствующие векторы вращаются относительно вектора Р. Частота S выше частоты Р, и, следовательно, ее вектор вращается быстрее вектора Р.

Рис. 46. При модулировании несущей Р по амплитуде появляются две боковые полосы, изображенные двумя расположенными симметрично, но вращающимися в противоположных направлениях векторами I и S. Сложение (всех трех векторов) дает один результирующий вектор, длина которого изменяется от ОВ до ОН.

Тогда при стробоскопическом освещении вектор Р кажется неподвижным, а вектор S вращающимся в направлении, обратном движению часовой стрелки. В то же время вектор более низкой частоты I вращается в противоположном направлении.

Сумма всех трех векторов всегда ориентирована в том же направлении, что и Р, так как I и S всегда расположены симметрично по отношению к Р. Следовательно, никакого изменения фазы не происходит. Зато амплитуда изменяется от максимума P + 2S до минимума Р — 2S.

На практике имеется возможность передавать лишь обе боковые частоты, подавляя саму несущую. Конечно, для демодуляции сигнала при приеме в этом случае придется вновь генерировать несущую в приемнике, в котором для этой цели имеется местный гетеродин, настроенный на частоту несущей.

Рис. 47. В зависимости от направленности векторов А и В их сумма может занимать разные положения.

Как удается подавить несущую? Этого можно достигнуть, подавая в противофазе другое колебание с такой же амплитудой. Однако для этой цели предпочитают использовать балансный модулятор, пропускающий лишь те сигналы, которые выводят его из состояния баланса (равновесия), т. е. боковые полосы модуляции.

А теперь представь себе, мой дорогой друг, нечто, что покажется тебе очень сложным (чтобы не сказать неправдоподобным). Предположи, что имеешь два синусоидальных колебания, каждое из которых модулируется по амплитуде переменным сигналом. После всего того, что мы с тобой изучили, я не скрою от тебя, что здесь речь идет о двух сигналах цветности, красном и синем, или, чтобы быть ближе к истине, о двух цветоразностных сигналах (R — Y) и (B — Y).

Как передать модулированные таким образом наши две синусоиды, если — не забывай этого! — для доставки информации о цветности мы располагаем всего лишь одной сущей?

Примененная в американской системе NTSC хитрость заключается в сдвиге этих двух синусоид на 90° перед их сложением. Что это дает в результате?

Благодаря векторам мы легко можем ответить на этот вопрос. Одно из этих колебаний можно представить горизонтальным вектором; тогда другое колебание будет представлено вертикальным вектором, так как сдвиг по фазе составляет 90°.

Эти векторы могут иметь положительные или отрицательные значения, так как разности (R — Y) и (В — Y) зависят от цветового тона анализируемых точек изображения. Следовательно, горизонтальный вектор может быть направлен как вправо, так и влево. Точно так же и вертикальный вектор может быть направлен вверх или вниз.

Мгновенное значение каждого вектора зависит от насыщенности соответствующего цветового тона.

Что же мы должны делать с модулированными и сдвинутыми по фазе на 90° нашими двумя синусоидами? Мы их просто-напросто сложим. В результате мы получим вектор, который в каждый момент своим направлением (на ученом языке — своим аргументом) будет представлять цветовой тон анализируемого элемента изображения, а его длина (лучше сказать, его модуль) будет характеризовать насыщенность названного элемента.

Не правда ли, это в высшей степени ловко придумано? Но я вынужден констатировать, что увлекшись темой, я несколько лишил новизны то, что ты услышишь из уст моего дяди — профессора Радиоля.

Прими выражения сердечной дружбы от твоего

Любознайкина

Глава 9

РАЗЛИЧНЫЕ СОВМЕСТИМЫЕ СИСТЕМЫ

Чтение предшествующих глав подготовило читателя к пониманию лекции, в которой излагаются принципы и рассматриваются преимущества и недостатки трех основных совместимых систем цветного телевидения: NTSC, PAL и SECAM. Профессор Радиоль разбирает следующие темы:

Квадратурная модуляция в системе NTSC. Выбор частоты поднесущей. Декодирование. Дифференциальное усиление. Дифференциальная фаза. Магнитная запись. Перекрестные помехи цветовых составляющих. Принципы системы PAL. Декодирование в стандартной системе PAL и в упрощенной системе PAL. Характеристики системы PAL. Принципы системы SECAM. Кодирование и декодирование. Характеристики системы SEC AM.

(Полный текст лекции, прочитанной профессором Радиолем в Высшей школе телевизионной техники в конференц-зале Национального телевизионного центра в городе Видео)

Господин Генеральный директор,

Господа главные инженеры,

Дорогие бывшие студенты,

Господа!

Цветное телевидение, о котором в настоящее время столько говорят, основано на принципах, продиктованных некоторыми техническими и экономическими соображениями. В наши дни существует несколько обладающих различными свойствами способов передачи цветных телевизионных изображений, которые будут рассмотрены в сегодняшней лекции, но во всех этих системах мы неизбежно обнаружим общую основу, предложенную французским инженером Жоржем Валенси: в частности, во всех совместимых системах используется широкая полоса для передачи сигнала яркости, к которому прибавляют высокочастотную поднесущую, модулированную сигналами цветности; последние представляют собой цветоразностные сигналы, т. е. исчезающие, когда цвета не передаются.

Все различия между существующими совместимыми системами цветного телевидения заключаются в типе" модуляции поднесущей сигналами цветности.

Для каждой системы мы рассмотрим структуру кодирующего устройства (что заставит нас ознакомиться с нормами соответствующего телевизионного сигнала), структуру декодирующего устройства (т. е. особенности приемника) и технические характеристики системы, обращая при этом особое внимание на качество передачи изображения.

Мы ограничимся анализом трех используемых в настоящее время систем, рассматривая их в хронологическом порядке изобретения: система NTSC (сокращение от National Tеlеvision System Committee — Национальный комитет по телевизионным системам), разработанная группой американских инженеров, в основном из фирм Hazeltine и RCA, эта система используется в Соединенных Штатах, Японии и Канаде; SECAM (сокращение от SEquence de Соuleurs Avec Mėmoire — последовательность цветов с запоминающим устройством) — система разработана фирмой Compagnie Frangaise de Télévision на основе оригинальной идеи, предложенной инженером Анри де Франсом в 1956 г.; и, наконец, система PAL (сокращение от Phase Alternation Line — строка с переменной фазой), представляющая собой вариант системы NTSC.