21 | 11 | 2018
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3770
Просмотры материалов : 9042193

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 22 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Цветное телевидение?.. Это почти просто! PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
03.01.2017 07:45

Кольорове телебачення? .. Це майже просто!



Айсберг Євген Давидович, Дурі Жан-П'єр

«Кольорове телебачення? .. Це майже просто!»
видання друге

Передмова до другого російського видання



Випускаючи в світ друге видання книги, редакція Масової радіобібліотека видавництва «Енергія» продовжує публікацію серії науково-популярних книг з радіотехніки, об'єднаних загальною назвою «Це дуже просто!» Перше видання книги розійшлося протягом кількох днів, завоювавши широку популярність серед читачів завдяки її цікавості і доступності, досягнутих, однак, не на шкоду строгості викладу.

Як і всі роботи Е. Айсберга, книга повинна ознайомити читача з новою технікою. Відносно кольорового телебачення це особливо важливо, тому що про нього написано ще порівняно мало.

При написанні цієї книги Є. Айсберг запросив в співавтори французького фахівця в області кольорового телебачення Ж.-П. Дурі, який брав участь у створенні системи SECAM.

Кольорове телебачення, що увібрало досягнення багатьох галузей радіоелектроніки, безсумнівно, є більш складним, ніж чорно-біле, тому автори відмовилися від традиційної назви і написали «Це майже просто!» З тієї ж причини виклад матеріалу в цій книзі дещо відрізняється від попереднього. Так, в гл. 4, 6, 7 і 9 автори відходять від своєї традиційної форми - діалогу двох старих друзів - Незнайкіна і Любознайкіна.

Після викладу основ колориметрии і опису конструкцій різних типів використовуваних кінескопів автори описують три основні системи сучасного кольорового телебачення - NTSC, SECAM, PAL.

Детально розглядається типова схема телевізора для системи SECAM, а на закінчення описується процес налаштування такого телевізора.

Редакція Масової радіобібліотека сподівається, що ця книга допоможе радіоаматорам не тільки зрозуміти принципи кольорового телебачення, але і дозволить застосувати свої знання на практиці.

Всі відгуки та побажання просимо, як і раніше, направляти за адресою: Москва, М-114, Шлюзова наб., 10, видавництво «Енергія», редакція Масової радіобібліотека.

Редакція Масової радіобібліотека

Від автора

Любознайкін і Незнайкин не могли залишитися байдужими до появи кольорового телебачення. Усюди мене питали, коли ж вийде книга «Кольорове телебачення? .. Це дуже просто!»

Але з цією назвою я не міг погодитися. Якщо чорно-біле телебачення за своєю складністю представляє радіо в квадраті, то кольорове телебачення - радіо в кубі. Тому у нас з'явилася спокуса назвати цю книгу «Кольорове телебачення? .. Але це диявольськи складно!» - Як любить висловлюватися Незнайкин. Обраний в кінцевому підсумку назва досить близько до істини і каже про доступність, з якою Любознайкіну і його дядькові радіоли вдалося викласти принципи кольорового телебачення.

Для написання цієї книги я запросив в співавтори свого друга радіоінженера Жана-П'єра Дурі, який працює в області кольорового телебачення в тій самій технічній організації, де народилася французька система SECAM. Його допомога була для мене виключно корисною, так як ніщо не може замінити досвід, набутий в процесі такої роботи, коли однією рукою вирішуєш диференціальні рівняння, а інший працюєш паяльником і крутиш ручки осцилографа. А крім того, Жан-П'єр Дурі прочитав велику кількість лекцій і провів ряд дослідів в різних країнах Європи та Близького Сходу, завдяки чому придбав навик дуже ясно і дохідливо викладати принципи нової техніки.

І якщо витрачений час увінчається такий вищою нагородою, як розуміння, то до задоволення читача додасться і задоволення авторів.

Е. Айсберг

Глава 1
Сходження КОЛЬОРУ на престол

Любознайкін і Незнайкин - два молодих людини, яких добре знають всі, хто прочитав «Радіо? .. Це дуже просто!» І дві інші книги з подібними назвами, з яких одна присвячена транзисторів, а інша - телебаченню. Любознайкін навчив свого друга Незнайкіна основним принципам цих різних областей радіоелектроніки. Незнайкин далеко не дурний; в цьому можна переконатися з наведеного далі його листи; він бажає лише одного, щоб його ім'я відповідало йому все менше і менше. Читачеві залишається тільки розділити його спрагу пізнання.



Лист Незнайкіна Любознайкіну


Дорогий друже Любознайкін!

Мої неприємності тривають! На мій погляд, події розвиваються занадто швидко: технічний прогрес безперервно прискорюється.

Ледь за допомогою наших бесід я засвоїв основи радіотехніки і вивчив схеми на лампах, як сталося переможне вторгнення напівпровідників, які все перевернули в цій області. Ти допоміг мені зрозуміти звичаї транзисторів, і я дуже вдячний тобі за це. Однак я задаюся питанням, чи не прийде в один прекрасний день на зміну ері ламп, а потім ері транзисторів якась нова ера, яка зробить застарілими все поняття, засвоєні мною з таким трудом ...

Ось сьогодні я зіткнувся з новою революцією. І це не перебільшення. Ти познайомив мене з секретами телебачення. І я казав собі, що в цій області все досить стабілізувався ... Але горе мені! Ще раз все перевернулося з сходженням на престол кольорового телебачення. У мене склалося враження, що ця нова техніка нескінченно складніше техніки передачі чорно-білих зображень, яка сама по собі диявольськи складна.

Що ж мені робити? Як вчинити в цій новій ситуації? І навіщо знадобилося вводити цей клятий колір, коли і без нього все прекрасно йшло в чорних і білих тонах?

Я задаюся питанням, чи не краще мені закинути радіоелектроніку і зайнятися сільським господарством. Що ти про це думаєш?

Твій вірний друг Незнайкин


Відповідь Любознайкіна Незнайкіна


Бідний мій Незнайкин!

Твій лист, справжній крик відчаю, мене глибоко схвилювало. Я без зволікання відповідаю тобі, щоб запобігти непоправне.

Звичайно, сільському господарству не вистачає робочих рук, а й радіоелектроніка потребує умах, і твій розум буде для неї дуже цінним.

Неминучий висновок: тобі необхідно поповнити свої знання; приступай до вивчення нової техніки - кольорового телебачення.

Але не будь несправедливим: чи не обсипай докорами дослідників, які, піддаючи тортурам свою сіру речовину, дали людству це чудовий засіб оживити екрани телевізорів. Бо, як сказав один, не пам'ятаю який велика людина (якщо тільки ця геніальна думка не моя власна), колір - це життя.

Подивися на пейзаж через темні сонячні окуляри: пейзаж відразу стає сумним, сірим і монотонним. Зніми окуляри, і все стає живим, наповнюється блискучими фарбами. Тут така ж різниця, як між простенької мелодією на одній флейті і симфонією, що виконується великим оркестром, що володіє нескінченним різноманітністю звуків.

Подумай, як збагатив колір фотографію, кіно, а також і журнали. Як можна було б не спробувати дати такі можливості і телебаченню?

Справедливості заради слід сказати, що вже на самому початку історії телебачення робилися спроби передавати кольорові зображення. Піонер механічного телебачення Джон Лоджи Берд, якому в 1925 р вдалося за допомогою диска Ніпкова розкласти і відновити зображення, уже займався проблемою кольору. Чи не дійшовши до практичних експериментів, геніальний шотландець запропонував зробити диск з трьома серіями отворів (рис. 1), прикритих фільтрами, щоб розкладати, а потім відтворювати зображення послідовно в червоному, синьому і зеленому кольорах; проте перевірити свою ідею на практиці йому не вдалося. Таким чином, принцип триколірного зображення, втім в чисто теоретичному плані, з'явився в телебаченні вже тоді, коли воно ще робило свої перші кроки.



Мал. 1. Диск Нипкова, пристосований для передачі кольорових зображень.


Перші практичні втілення побачили світ лише після другої світової війни. Англійська фірма PYE ( «Пай»), а по іншу сторону Атлантичного океану радіомовна компанія Columbia Broadcasting System ( «Каламбия Бродкастінг Систем») демонстрували вельми вдалу передачу кольорових зображень. Перед екраном електронно-променевої трубки (в той час досить маленьким) обертається диск, що складається з трьох фільтрів: червоного, синього і зеленого кольорів (рис. 2).



Мал. 2. Встановлений перед екраном (позначений пунктирною лінією) триколірний фільтр обертається таким чином, що зображення видно по черзі синім, зеленим і червоним.



Таким чином зображення по черзі з'являється забарвленим в кожен з цих трьох кольорів. Отже, на передавальній стороні повинен стояти синхронно обертовий диск, послідовно який розкладає зображення на три кольори. Ці кольори йдуть один за іншим з досить високою швидкістю, щоб їх сприйняття, поєднуючись в органах почуттів глядача, правильно відтворювали кольори оригіналу ...

Але викладаючи принципи цієї системи, що не вселивши тобі попередньо основних понять про колір і його сприйнятті людиною, я допускаю помилку.

Тому я утримаюся зараз від пояснення, як діє система NTSC, використовувана в Сполучених Штатах і Японії, де мільйони сімей вже мають телевізори для прийому кольорових передач. Чи не більше скажу я тобі зараз і про принципи французької системи SECAM і німецької системи PAL, які прийняті європейськими країнами. Запам'ятай тільки, що всі існуючі в даний час системи на 90% засновані на одних і тих же принципах і, отже, різняться між собою всього лише на 10%. Ось, що повинно тебе трохи заспокоїти напередодні твоєї нової навчання.

Це, мій любий друже, я вважаю абсолютно необхідним. Тобі потрібно освоїтися з кольоровим телебаченням, тому що воно швидко завоює основні країни нашого старого континенту. Воно принесе в наше життя не тільки новий вимір, несподівані можливості для створення програм і справжню насолоду для очей, але, що, мабуть, найбільш важливо, воно значно полегшить і підвищить ефективність навчання по телебаченню. Зайве говорити про значення телебачення в поширенні знань, особливо в країнах, що розвиваються, де аудиторія розкидана по безкрайньої території і де так не вистачає викладачів ...

Я сподіваюся, довів тебе, що впровадження кольору в телебачення має безперечний інтерес. Я готовий, якщо ти побажаєш, допомогти тобі опанувати тим новим, що вносить ця еволюція техніки.

Чи хочеш ти вивчити кольорове телебачення? Тоді заходь до мене поговорити, як тільки знайдеш час.

Твій друг Любознайкін

глава 2
ВЗГЛЯД НА-ВІЧ

Перш ніж говорити про передачу кольорових зображень, слід уточнити різні характеристики кольору як фізичного явища і його сприйняття. Саме цьому і присвячена ця бесіда, в якій розглядаються такі питання:

Визначення кольорового телебачення. Межі видимого світла. Спектральний аналіз білого світла. Хроматична аберація. Роздільна здатність. Середній очей і дальтонізм. Анатомія і фізіологія очі.


Що є що?


Любознайкін. - Радий тебе бачити Незнайкин. Але чому у тебе незадоволений вигляд?

Незнайкин. - Я розлючений! Чи можна до такої міри зловживати людської довірливістю ?! Це обурливо!

Л. - Заспокойся, любий друже. Поясни ж причину свого обурення.

Н. - Все дуже просто. Мої сусіди, чарівна молода пара, запросили мене до себе подивитися кольорове телебачення. Як вони мені сказали, за невелику ціну вони придбали чудове пристосування, яке перетворило їх чорно-білий телевізор в приймач для кольорових зображень.

Л. - Це я вважаю абсолютно неможливим. Що ж ти у них побачив?

Н. - Просто-напросто встановлений перед екраном пофарбований фільтр. Нижня чверть фільтра зелено-жовта, верхня чверть блакитна, а середина - помаранчева; кольори поступово переходять один в інший. Поки передають пейзажі - це ще прийнятно: рослини виходять зеленими, а небо - блакитним. Але коли на екрані крупним планом з'явилося обличчя диктора, ефект був просто жахливий.

Л. - Само собою зрозуміло, що це не має нічого спільного зі справжнім кольоровим телебаченням. Винахідливі фабриканти розфарбованих фільтрів спритно зіграли на словах. Тому необхідно чітко домовитися про точному сенсі термінів, якими нам належить користуватися.

Н. - Мені здається, що вираження «чорно-білий телевізор» і «кольоровий телевізор» самі по собі досить зрозумілі і не вимагають додаткових визначень.

Л. - Ти помиляєшся, мій друг. Чи можна говорити про «чорно-білому», коли маєш справу з цілою гамою проміжних сірих тонів? А чи знаєш ти, що флуоресцентний шар екрану у деяких кінескопів дає зображення синюватого відтінку, а у інших - кольору сепії? Тому, на мій погляд, правильніше говорити про монохроматическом телебаченні, так як ми бачимо одноколірні зображення (від грецького «монос» - один і «хрому» - колір).

Н. - Я думаю, що при такому підході даний кольорове телебачення, де зображення з'являється в різних кольорах, слід було б назвати поліхроматичний (від грецького «Полус» - багато).




Фізичне явище і його сприйняття

Л. - І ти маєш рацію. Тепер, коли ми точно визначили сенс виразів, ми будемо однаково користуватися термінами «чорно-білий» або «монохроматический» і «кольорової» або «поліхроматичний». Більш важливо встановити відмінності між об'єктивним кольором і суб'єктивним кольором.

Н. - Що ти маєш на увазі під цими виразами?

Л. - Багато плутанини відбувалося в науці через те, що не встановлювали чіткого відмінності між фізичним явищем і його сприйняттям.

Н. - Це з області філософії? Конкретний приклад допоміг би мені краще схопити твою думку.

Л. - Я візьму цей приклад з найбільш знайомої тобі області - з акустики. Які характеристики розрізняєш ти в який потрапляє в твої вуха звуці?

Н. - Перш за все висоту, так як звук може бути низьким, середнім і високим. Потім тембр, на одній і тій же висоті флейта і скрипка видають різні звуки. І, нарешті, гучність або, якщо ти віддаєш перевагу, «силу» - яка може йти від ледь чутного піанісимо до розриває барабанні перетинки фортисимо.



Л. - Дуже добре. Ти описав своє сприйняття звуку, але чому воно відповідає з точки зору фізики?

Н. - Висота залежить від частоти поздовжніх коливань молекул повітря. Тембр залежить від гармонік, які супроводжують основну частоту. Гучність звуку є функцією амплітуди коливань.

Л. - Відмінно, любий друже! Ти точно встановив відмінності між фізичним явищем і його сприйняттям, яке відноситься до сфери фізіології. А тепер ми постараємося провести такі ж відмінності в області світла ...

Н. - ... і все стане світиться! І я цього дуже хочу, так як все, що стосувалося кольором представляється мені абсолютно темним ... Повір мені, я це говорю не заради гри слів.

Л. - Так почнемо ж з самого початку. Що ж таке світло?


Ледве одна октава ...


Н. - Невже ти думаєш, що я зовсім забув фізику. Світло, так само як і радіохвилі, є частиною широкого спектра електромагнітних коливань (рис. 3).




Мал. 3. У великому спектрі (внизу) електромагнітних хвиль видиме світло займає лише вузьку смужку, яка в значно збільшеному вигляді показана вгорі.


Він відрізняється від інших випромінювань лише довжиною своїх хвиль. Втім, я читав, що вдалося майже класичними методами генерувати радіохвилі такі ж короткі, як інфрачервоні промені, цей невидимий світ, який розташовується поруч з найдовшими світловими хвилями. А по інший бік видимого спектру розташовуються теж невидимі ультрафіолетові промені. А якщо йти далі в бік більш коротких хвиль, то ми потрапляємо в область рентгенівських променів, а потім в область гамма-променів і дійдемо до космічних променів.

Л. - Ти говориш як по книзі! Чи можеш ти уточнити довжини світлових хвиль і сказати, яке місце вони займають в спектрі електромагнітних коливань?

Н. - У мене погана пам'ять на цифри. Але я пам'ятаю, що по частоті світлові хвилі займають лише одну октаву; це означає, що частота хвилі фіолетового кольору вдвічі більше частоти хвилі червоного кольору.

Л. - Правильно. Видиме світло розташовується на ділянці спектра від 790 до 385 ТГц. Я дозволю собі нагадати тобі, що терагерц (ТГц) дорівнює 1000 000 000 000 Гц. По довжині же хвиль спектр видимого світла відповідає хвилях від 380 до 780 нм. Ти, очевидно, знаєш, що нанометр (нм) або миллимикрон (ммкм) відповідає 0,000000001 м; а, до речі кажучи, правильніше було б сказати «міллімікрометр». А ти також знаєш, що зараз практично не користуються одиницею довжини «ангстремах» (Å), яка дорівнює 0,1 нм.

Н. - Межі хвиль, які ти даєш для видимого світла, визначаються якраз нашими органами зору. І можливо, що в іншому світі, населеному істотами з іншої, ніж у нас, анатомією і фізіологією, що сприймаються органами зору електромагнітні хвилі розташовані в іншій частині спектра частот. Уяви собі одне з таких істот, що висаджуються у нас з літаючого блюдця і ... осліплене хвилями радіопередавача.



Л. - Я бачу, що ти читаєш багато науково-фантастичних книг. Я абсолютно не має наміру засуджувати тебе за це, тому що сьогоднішня фантастика завтра часто стає реальністю. Зрозуміло, можна сказати, що світло і колір існують лише в тій мірі, в якій ми їх сприймаємо. Деякі філософи стверджують, що світ існує лише в нашій свідомості. Але це веде нас від нашої теми, а ми повинні зараз зайнятися вивченням світла. Світло, який доходить до нас від сонця ...


Білий світ


Н. - Блискучий Феб (друге ім'я Аполлона як божества сонячного світла) заливає нас білим світлом, який, як довів Ньютон, насправді складається з випромінювань всіх кольорів.

Класичний експеримент з призмою дозволяє розкласти білий світ на безперервний кольоровий спектр. Кут заломлення залежить від частоти. Тому, проходячи через призму, фіолетові промені в більшій, а червоні в меншій мірі відхиляються від своєї первісної траєкторії. Між цими двома крайніми точками розміщуються синій, блакитний, зелений, жовтий і помаранчеві кольори.

Л. - Я щасливий чути, як ти сказав «безперервний кольоровий спектр». Дійсно, в отриманій за допомогою призми смузі колірні тони поступово без чіткої межі переходять один в інший (рис. 4).



Мал. 4. При проходженні через призму білий світ розкладається і дає безперервний спектр кольорів.


І лише для зручності певні ділянки цієї смуги умовно позначають різними назвами (фіолетовий, синій, блакитний, зелений, жовтий, помаранчевий і червоний). Існування серед цих умовних назв кольору «синій» пояснюється лише прагненням наших дідусів мати сім кольорів; цифра 7 грала відому роль в різних містичних міркуваннях. Насправді ж більш обгрунтовано дати спеціальну назву кольору, що займає проміжне положення між зеленим і блакитним; це бірюза, але для його позначення взяли англійський термін «ціан» (синьо-зелений). Як би там не було, ми маємо в спектрі випромінювання всіх частот в межах зазначених кордонів.

Н. - І перед нашими очима з'являються як на показ всі можливі кольори?

Л. - Далеко не всі. Бо отримані за допомогою призми спектр або веселка (що виникає в небі теж в результаті заломлення світла на дощових краплинах) не містять пурпурного кольору, який виходить в результаті змішування червоного і фіолетового, цих двох крайніх кольорів спектра видимого світла. Але цей пурпурний колір існує лише в нашому сприйнятті; він виходить в результаті одночасного сприйняття червоного і фіолетового випромінювань, співвідношення між якими, втім, можуть змінюватися в широких межах.

Н. - А чи можна тут, як і в радіотехніці, випромінювати не всю смугу частот, який є сонячне світло, а тільки коливання однієї частоти.

Л. - Такий результат можна отримати, загострюючи різні гази. Розжарені, гази дають переривчастий (лінійчатий) спектр випускання. Так, наприклад, використовувані для вуличного освітлення потужні натрієві лампи випромінюють жовтий колір з довжиною хвилі 589 і 589,6 нм, т. Е. Практично монохроматичне, що дозволяє краще бачити.

Н. - Чому? Хіба жовтий колір краще сприймається людським оком?



хроматична аберація

Л. - Зовсім ні. Максимальна роздільна здатність людського ока доводиться на жовто-зелене світло з довжиною хвилі 555 нм. Але використання монохроматичного світла дозволяє звільнитися від явища хроматичної аберації.

Н. - Я ніколи не чув про це спотворює явище.

Л. - Як ти знаєш, Незнайкин, очей можна уподібнити фотографічному апарату, де кришталик відіграє роль об'єктива, а сітківка - роль світлочутливого шару. Тільки що говорячи про призмі, ми хіба не відзначали, що коефіцієнт заломлення змінюється в залежності від довжини хвилі?



Лінзу або об'єктив, що складаються з декількох лінз, можна розглядати як безліч призм (рис. 5). Промені тут переломлюються і збираються в одній точці, що називається «фокусом».



Мал. 5. Схематичний розріз очі.

а - що йдуть від однієї будь-якої точки промені різного кольору збираються лінзою в більш-менш віддалених фокусах в залежності від частоти різних складових світла;

б - кришталик відіграє роль лінзи. Зображення багатоколірного предмета утворюється в декількох площинах, якщо аккомодация (досягається зміною кривизни кришталика) проводиться за зеленим променям (до яких око найбільш чутливе), зелене зображення виявляється в площині сітківки; синє зображення розташовується попереду, а червоне позаду сітківки. Це означає, що два останніх зображення виходять нечіткими.


Тепер ти розумієш, що у синіх променів фокус розташовується ближче до об'єктиву, а у червоних променів - далі від нього.

Коли ми розглядаємо багатобарвне зображення, кришталик налаштовується (т. Е. Згинається) таким чином, щоб фокус для жовто-зелених променів виявився в площині сітківки.

Н. - Але тоді фокус для синіх променів виявиться перед сітківкою, а фокус для червоних променів - позаду неї?

Л. - Чудово. Я бачу, що ти добре зрозумів суть цієї хроматичної аберації, через яку ми не можемо одночасно бачити однаково чітко все елементи багатоколірного зображення. Але при монохроматичному освітленні, як це має місце при використанні натрієвих ламп, акомодація ока проводиться точно на єдину хвилю в даному випадку на хвилю жовтого світла, і видиме зображення утворюється строго в площині сітківки.

Н. - Якщо я правильно зрозумів, ми не можемо бачити кольорові зображення з такою ж хорошою чіткістю, як зображення монохроматические.

Л. - Ти маєш рацію, дорогий друже. Однак роздільна здатність середнього очі по осі погляду також хороша як для кольорових, так і для чорно-білих зображень. Вона приблизно дорівнює одній кутовий хвилині, т. Е. 1/60 частини градуса. На відстані в 1 м «середній очей» здатний розрізнити дві точки, рознесені на 0,3 мм. Але така роздільна здатність не поширюється на зображення, сфокусовані попереду або позаду площині сітківки.



Статистичні фікції


Н. - Що ти називаєш «середнім оком» !?

Л. - Це така ж статистична фікція, як «середній француз». Про нього відомо, що за рік він споживає 101,5 кг хліба, 2,7 кг паризької (вареної) шинки, 16,6 кг яловичини, 37,1 л пива і 170 л виноградного вина. У природі ж такого індивідуума не існує. Точно так же не можна знайти і справжній «середній очей». Його характеристики складені на основі вимірів, проведених на тисячах людей, підібраних таким чином, щоб за їхніми показниками можна було вивести середні значення для всього людства. Саме так була складена крива хроматичної чутливості середнього очі, яка показує, що при рівній потужності випромінювання здатність сприйняття знижується в міру віддалення від максимуму, який, як я вже говорив, доводиться на жовто-зелену ділянку спектру (рис. 6).



Мал. 6. Крива відносної чутливості середнього очі до різним квітам спектра.


А коли сприйняття стає рівним нулю, ми виходимо за межі видимого світла. Ця крива грає дуже важливу роль в техніці кольорового телебачення. Але я мушу повторити ще раз, що вона відноситься до «середнього оці», і це означає, що в реальному житті можуть бути значні індивідуальні відхилення.

Н. - Ну, якщо продовжувати розмову на цю тему, я можу сказати, що є люди, взагалі не здатні розрізняти кольори. Їх називають дальтоніками. Один мій приятель страждає таким недугом. Він зізнався мені в цьому, коли я одного разу побачив його розгулював в одному зеленому і в одному червоному шкарпетках.

Л. - Приблизно одна людина з двохсот здатний розрізняти кольори. Вельми цікаво, що цей недолік частіше зустрічається у чоловіків, ніж у жінок. Є також індивідууми, очі яких абсолютно нечутливі до квітів, розташованим близько до червоного краю спектра.

Н. - Значить, наше око дуже далекий від того досконалого інструменту, гідного найбільшого довіри, про який свідчить вираз «Я це бачив своїми очима» ...

Це дуже сумно! Кому ж і чому ж вірити?



Раціональне використання недоліків


Л. - Чи не нарікай на це. Я дуже часто говорив тобі, що найбільше мистецтво життя полягає в умінні отримувати користь з недосконалості органів людини і людей. Кіно і телебачення вдалося створити лише тому, що наші органи зору мають відому повільністю, що забезпечує стійкість наших зорових відчуттів протягом доброї десятої частки секунди. І ти побачиш, що методи кольорового телебачення з вигодою використовують деякі недосконалості нашого зору, як, наприклад, що викликається хроматичної аберацією недолік чіткості при розгляданні кольорових зображень, або деякий недолік «вибірковості», що заважає чітко розрізняти два кольори, у яких довжини хвиль мало різняться одна від іншої. Може бути, ти помітив, що человеческій- очей взагалі не розрізняє кольори дуже маленьких або дуже тонких предметів?

Н. - Це я знаю. Моя мати, коли вона хоче підібрати нитки до кольору тканини, накладає на тканину не одну нитку, а всю котушку.

Л. - З цієї ж причини добре знає свою справу друкар бере для друку кольорових текстів жирний шрифт; при використанні тонкого шрифту можна розібрати, яким кольором надрукований текст. Це повинно допомогти тобі, Незнайкин, зрозуміти, що нам нема чого турбуватися про відтворення в кольорі дуже дрібних деталей нашого зображення.

Н. - Я здогадуюся, що завдяки цьому при передачі кольорової програми по телебаченню можна обмежитися відносно вузькою смугою частот.

Л. - Абсолютно вірно. Але перш ніж підійти до цього, доцільно уважніше розглянути фізіологічні властивості кольору і їх співвідношення з його фізичними характеристиками. Для цього потрібно ближче познайомитися з органом сприйняття світлових променів, яким є наше око.


Анатомія і фізіологія очі

Н. - Мені здається, що я досить добре знаю це питання. Ми вже говорили, що людське око можна уподібнити фотографічному апарату! Кришталик схожий на автоматично наводить на різкість об'єктив; навколишні його м'язи змінюють його кривизну, щоб навести на різкість в залежності від відстані до об'єкта і тим самим зробити гранично чітким проектується на сітківку зображення.

Л. - Дуже добре, мій друг. Продовжуй свою розповідь і поясни пристрій і роль сітківки.

Н. - Сітківка як килимом покриває дно очі. Вона служить як би світлочутливим шаром. Я знаю, що світло викликає в ній хімічні та електричні реакції і що зоровий нерв передає відомості про них в мозок, де вони сприймаються як світлова картина. Але я не можу детально проаналізувати ці реакції.

Л. - І я не можу зробити цього, тому що поки ще немає наукового пояснення багатьох явищ з цієї області. Але ми вже знаємо пристрій світлочутливих елементів сітківки. Відповідно до їх формою їх називають «колбочками» і «паличками». Кожне око містить близько 120 мільйонів паличок і близько 6 мільйонів колбочок. Це показує тобі, як малі ці елементи.

Н. - А які функції вони виконують?

Л. - Колбочки сприймають кольори, а палички реагують тільки на інтенсивність світла незалежно від його забарвлення. До того ж вони неоднаково чутливі до різних довжинах хвиль; найбільшою чутливістю вони володіють в зелено-жовтому ділянці спектра, в червоній ділянці їх чутливість приблизно вдвічі нижче, а на сині промені вони реагують дуже слабо (див. рис. 6). Тому якщо чутливість до зелених променів позначити буквою G, а чутливість до червоним і синім - відповідно R і В, то для палички, на яку впливають промені лише цих трьох кольорів, загальна сприймається яскравість буде не G + R + B, а

0,59 G + 0,30 R +0,11 B;

ці три коефіцієнта обрані так, щоб зберегти справжнє співвідношення і в сумі отримати одиницю. Вони набагато (в кілька тисяч разів!) Чутливіші до світла, ніж колбочки.

Це повинно показати тобі, що при малій освітленості тільки палички беруть участь у створенні зорового зображення (таке зір називають «сутінковим») і тому кольори не сприймаються оком.

Н. - Тепер я розумію, звідки сталася прислів'я «вночі всі кішки сірі». Але днем ​​...



Л. - ... ти можеш милуватися забарвленням тигровій, сіамської або перської кішки, а також розрізняти забарвлення їх гарних очей. Тоді в дію вступають і колбочки сітківки. Який в точності механізм їх дії? Я не можу цього сказати. Але в кінці минулого століття англійський фізик Томас Юнг сформулював гіпотезу, за якою існують три категорії колб: одні чутливі до червоних променів, інші - до зелених, а треті - до синіх. Це була правильна гіпотеза; в 1964 р біофізики з американського університету Джона Гопкінса експериментально довели, що Юнг мав рацію. Колбочки виробляють справжній аналіз спектрального складу світла. Кожна категорія колб передає в мозок інформацію про яскравість сприйманого випромінювання в своїй ділянці кольорового спектра.


Індивідуальні та колективні послання

Н. - Я уявляю собі, як мозок отримує, наприклад, таке повідомлення: «Каже колба, розташована на такому-то градусі північної широти і на такому-то градусі довготи сітківки: я сприймаю потік в стільки-то люменів в діапазоні хвиль оранжевого кольору від 590 до 640 нм ».

Л. - Насправді ж мозок не отримує індивідуальних послань від кожної колбочки або кожної палички, так як загальна кількість ліній зв'язку, в даному випадку волокон зорового нерва, близько одного мільйона. Це означає, що кожне волокно має передавати «групові послання» від однієї групи елементів, безсумнівно, однією і тією ж категорії.

Для повноти картини я додам, що в центрі сітківки є невелика зона, іменована «жовтою плямою», де з максимальною щільністю розміщуються одні колбочки. Це означає, що найкраще око розрізняє деталі в тій частині кольорового зображення, яка відповідає осі погляду.

Щільність розміщення паличок, яких зовсім немає на жовтій плямі, зростає в міру наближення до краю сітківки. Ось чому «периферійний зір» дає найбільшу різкість для зображень, які відрізняються тільки своєю яскравістю.

Навпаки, поза осі зору в зв'язку зі зменшенням кількості колб здатність до сприйняття кольорів істотно знижується.

Н. - Це все здається мені досить ясним. Але картина ще більше б засвітилася, якби ти міг порадити мені провести кілька конкретних експериментів, які зазвичай показують у фізичному кабінеті.

Л. - Це дуже легко. Якщо ти побажаєш, Незнайкин, наступного разу ми можемо зустрітися в Залі оптики Палацу відкриттів (Музей науки і техніки в Парижі, аналогічний Політехнічного музею в Москві).


глава 3
У ПАЛАЦІ ВІДКРИТТІВ

Кілька експериментів дозволяють Любознайкіну допомогти своєму другові краще зрозуміти різні закони, що визначають життя світу фарб. У зв'язку з цим наші друзі обговорюють наступні питання:

Синтез квітів за допомогою диска Ньютона. Колір предметів. Субстрактівний і адитивний методи. Тон, яскравість і насиченість. Основні кольори. Принцип триколірного способу отримання кольорового зображення. Циліндр Манселла. Це тільки ілюзія.


Розкладання і відновлення

Незнайкин. - Як тут темно! А я то думав, що цей зал, призначений для вивчення світла, повинен бути залитий сонцем!

Любознайкін. - Не дивуйся. Точно так же, як хворий краще розуміє, що таке гарне здоров'я, так і в темряві наочніше проявляється поведінка світла. Втім, ось і доказ цієї моєї ідеї. Ти бачиш тут основний досвід розкладання світла за допомогою призми - про цей досвід більш докладно ми поговоримо наступного разу. Тут сонце замінили електричною дугою, яка теж дає біле світло. Але можна і як би перевернути умови досвіду. Підійди сюди і подивися через призму на цю смугу квітів спектра.



Н. - Як я і думав, я бачу білий світ. Збираючись воєдино, різні кольори спектру знову утворюють білий світ. В цьому випадку ми ще раз спостерігаємо оборотність фізичних явищ. Повертайте динамо-машину, і вона дасть електричний струм. Подайте в неї електричний струм, і вона перетвориться в двигун.

Л. - Увімкніть паяльник в розетку, і він нагріється. Нагрійте жало паяльника, і ви отримаєте на кінцях його проводу змінний струм з частотою 50 гц!

Н. - Не смійся з мене, Любознайкін! Я прекрасно знаю, що далеко не всі явища природи настільки оборотні. Але що це за диск, на якому так красиво розташовані всі кольори спектра?

Л. - Це диск Ньютона (рис. 7). Якщо ти натиснеш на кнопку, він почне обертатися.



Мал. 7. Якщо досить швидко обертати диск Ньютона, то кольору в нашому сприйнятті накладаються один на інший і створюють враження білого світла.


Н. - Так приступимо! Що ж вийде? Дивись, він став білим! Ну звичайно, як я не здогадався! І в цьому випадку кольору знову возз'єднуються.

Л. - Однак те, що ми зараз бачимо, відрізняється від відновлення білого кольору в призмі, де відбувається накладення всіх складових в просторі, а на диску Ньютона відбувається складання в часі. В останньому експерименті це явище має місце завдяки збереженню зорового відчуття, своєрідною «пам'яті зору». Коль скоро ми зараз знаходимося в розділі, присвяченому сприйняття, проведемо один дуже кумедний експеримент. Що ти тут бачиш?



колір предметів

Н. - Квадрати з щільного паперу різного кольору: білий, червоний, зелений і синій (мал. 8).



Мал. 8. При висвітленні білим світлом (а) очей бачить білий, синій, червоний і зелений квадрати. При висвітленні червоним світлом (б), синім світлом (в) і зеленим (г) тільки квадрати, які мають таку ж забарвлення, зберігають свій колір.


Л. - Вони висвітлені білим світлом. А тепер натисни на кнопку, позначену буквою R. Ти бачиш, що тепер квадрати висвітлені червоним світлом. Для цього перед джерелом світла поставлений червоний світлофільтр. Він затримує всі світлові хвилі, крім вузької смужки, розташованої навколо 700 нм.

Н. - Це те, що в радіотехніці ми називаємо смуговим фільтром. Отже, при цьому освітленні білий квадрат став червоним. Червоний таким же і залишився. Але, чорт візьми, чому зелений і синій квадрати стали чорними?



Л. - Дуже просто. Предмет має зелене забарвлення, коли він поглинає всі світлові хвилі, крім зелених, які він відображає. У нашому випадку червоне світло не містить зелених променів. Тому наш квадрат не відображає ніяких променів. А відсутність світла на правильному французькою мовою називається «чорним кольором».

Н. - Значить це ж саме відбувається і з синім квадратом, що поглинає всі промені, за винятком синіх, які він відображає. А в червоному освітленні, яке не містить синіх променів, наш квадрат стає чорним. Чи можу я з цього зробити висновок, що колір предметів залежить як від їх здатності поглинання і відображення, так і від складу падаючого на них світла?

Л. - Це логічний висновок з демонстрируемого тут досвіду.


віднімання квітів


Н. - Тепер я натискаю на кнопку В. Який гарний цей синє світло. Як я і очікував, червоний і зелений квадрати стали чорними, а синій знову став синім, а білий ... теж став синім. Значить, якщо я правильно розумію, білий предмет той, який не поглинає ніякого світла і відображає всі світлові хвилі.

Л. - Зрозуміло. І точно так само предмет чорний, якщо він поглинає всі світлові хвилі і не відображає ніякого світла.

Н. - Тепер я розумію, чому космічні кораблі пофарбовані з одного боку в чорний, а з іншого боку в білий колір. Коли космонавти бажають зігрітися, вони так орієнтують свою ракету, щоб до сонця була звернена чорна сторона, яка поглинає сонячні промені. Коли їм стає занадто спекотно, вони повертають до сонця білу сторону, яка відображає промені.

Л. - Я бачу, що ти добре засвоїв всю інформацію з науково-фантастичних книжок ...



Н. - Роздумуючи про те, що я тільки що бачив, я приходжу до висновку, що сприймається нами колір визначається свого роду «відніманням». Світлофільтри поводяться точно так, як і пофарбовані предмети: вони забирають відповідну частину спектрального складу світла. Фільтри досягають цього, затримуючи світлові хвилі певної довжини, а пофарбовані поверхні поглинають їх.

Л. - Так, в обох випадках колір отримують субстрактівним методом (шляхом вирахування). Прикладом може служити демонстрація кольорових діапозитивів, де кожен елемент зображення є маленький фільтр. У природі ми спостерігаємо частіше субстрактівний метод. Однак кольору можна отримати також і адитивним методом (методом складання). Але тоді ми маємо справу з психофізіологічних явищем; сприймаються одночасно світлові хвилі різної довжини викликають відчуття, що вони змішуються в нашому мозку. Підійди сюди і потішило, складаючи власноруч різні кольори, накладаючи, для цього один на одного сходяться на одному білому екрані ші промені цих трьох ліхтарів (рис. 9).



Мал. 9. Три джерела білого світла оснащені червоним, синім і зеленим фільтрами і регульованими діафрагмами, що дозволяють дозувати силу проектуються на білий екран променів. Отримана таким чином аддитивная суміш дозволяє відтворити більшість квітів.


Один з ліхтарів забезпечений червоним фільтром, другий - синім, а третій - зеленим. І кожен з них оснащений регульованою діафрагмою, що дозволяє дозувати інтенсивність падаючого на екран світла. За допомогою цього обладнання ти можеш отримати дуже велику кількість сумішей цих трьох кольорів. Так за справу! Я представляю тобі повну свободу, щоб ти міг, як тобі заманеться, поекспериментувати з цим обладнанням.


відкриття яскравості


Н. - Подивимося спочатку, що дасть один ліхтар. Я повністю закриваю діафрагми на червоному і синьому ліхтарях і поступово відкриваю діафрагму зеленого ліхтаря. Я бачу, як один і той же чистий зелений колір стає все більш яскравим.

Л. - Ти експериментуєш з практично чистим кольором, т. Е. З випромінюванням хвиль майже однієї довжини. Впливаючи на діафрагму, ти збільшуєш лише кількість падаючої на екран світлової енергії. Графічно спектр цього світла можна представити у вигляді однієї вертикальної лінії, амплітуда якої змінюється в залежності від діючого отвору діафрагми. Тому в нашому сприйнятті світло зберігає один і той же колірний тон (або, як іноді кажуть, «тональність» або «відтінок»), але яскравість його змінюється. Запам'ятай гарненько, Незнайкин, значення двох цих термінів. А тепер починай змішувати кольору.


Отримання білого кольору з трьох


Н. - Спочатку я встановлю діафрагми всіх трьох ліхтарів на однакову величину, наприклад на половину максимальної. Але що я бачу? Екран став білим! Фільтри зникли?

Л. - Зовсім ні, любий друже. Але інтенсивність джерел світла зараз відрегульована так, що при однаковому отворі діафрагми аддитивная суміш дає точне враження білого світла. У цьому немає нічого дивного, бо ти знаєш, що те, що ми сприймаємо як білий світ, насправді являє собою суміш різних кольорів. І зовсім немає необхідності змішувати все фарби спектра видимого випромінювання: як ми бачимо, для отримання білого світла достатньо трьох кольорів. І сама природа як би підказує нам триколірний спосіб - як ми бачили, сітківка ока містить світлочутливі елементи, пристосовані для сприйняття одного з трьох основних кольорів: червоного, зеленого і синього.

Н. - Що стосується білого, згоден. Але як справи з іншими квітами? Що, і * теж отримують простим змішуванням трьох основних кольорів?

Л. - Спробуй і побачиш.


відкриття насиченості


Н. - Добре. Подивимося, що дасть посилення червоного світла. Я відкриваю трохи побільше діафрагму червоного ліхтаря, і ось освітлена поверхня з білої стає блідо-рожевою. Я ще більше відкриваю діафрагму червоного ліхтаря; мій рожевий колір стає більш інтенсивним і поступово переходить в червоний, який, проте, навіть при повністю відкритій діафрагмі червоного ліхтаря залишається досить блідим.

Л. - Це природно, тому що розглянутий червоний колір є прикладом своєрідної суміш з білим, отриманим в результаті складання синього, зеленого і частини червоного променів.

Н. - А! Мені прийшла в голову одна ідея! Щоб збільшити інтенсивність червоного, потрібно одночасно знизити інтенсивність синього і зеленого. Подивися, Любознайкін, подивися, червоний стає інтенсивніше! А тепер, коли зелений і синій ліхтарі повністю закриті, червоний колір став дуже красивим.

Л. - Так, тепер твій колір став «насиченим». Терміном насиченість позначають сприйняття ступеня чистоти кольору. У твоєму експерименті колірної тон не змінюється. Це завжди червоний. Він лише в більшій чи меншій дозі входить складовою частиною в білий. Таке ж підвищення насиченості можна спостерігати, якщо в склянку з водою вливати по краплині червоне чорнило. Спочатку вода буде рожевіти, потім стане блідо-червоною, а коли кількість улиті чорнила значно перевищить початковий обсяг води, ти отримаєш дійсно червону рідину.



Н. - Такий же експеримент, безсумнівно, можна виробляти з чорнилом фіолетового, синього, зеленого і взагалі будь-якого кольору. Значить, якщо я правильно розумію, насиченість не залежить від колірного тону.

Л. - Для кожного колірного тону можна отримати повну гаму насиченості від 0 до 100% (рис. 10).



Мал. 10. Змінюючи співвідношення між білою і забарвленою поверхнею, отримують шкалу насиченості від 0 до 100%.


Три основні характеристики

Н. - Але я припускаю, що насиченість залежить від яскравості. Чим сильніше світло, тим блідіше стає колір.

Л. - Дорогий друже, ти помиляєшся. Візьми свій стакан з водою, в яку влито чорнило. Дивишся ти через цей стакан на 40-ватну або 150-ватну електричну лампу, насиченість ідентична. Точно так же ти можеш взяти смужку паперу і з одного кінця дуже рідко поставити маленькі кольорові точки і поступово збільшувати їх густоту, щоб на іншому кінці паперової смужки точки майже зливалися, утворюючи суцільно зафарбовані поверхню. При розгляданні з деякої відстані така смужка є прекрасною шкалу насиченості. Розглядай її при світлі свічки або на сонці, величина насиченості не змінюється, хоча яскравість змінюється в жахливих межах.

Н. - Зрозумів. Тепер я хотів би підвести підсумок всьому сказаному тобою про сприйняття кольорів, щоб подивитися, чи все правильно вклалося в моєму мозку. Три фактори характеризують для нас колір: колірний тон, яскравість і насиченість. Тон залежить від переважної довжини хвилі в що впливає на наше око спектрі світлових променів. Яскравість визначається потужністю цих променів. І насиченість залежить від спектрального складу сукупності сприйманих променів. Можна сказати й інакше - насиченість характеризує ступінь разбавленности колірного тону білим кольором.



Л. - Я в захваті від того, з якою ясністю ти сформулював ці визначення. Чи можеш ти тепер сказати мені, чому відповідають ці фактори, якщо зобразити графічно спектр променів?

Н. - Тон визначається місцем вершини кривої (рис. 11). Яскравість відповідає висоті цієї кривої. А що стосується насиченості, то чи можна сказати, що вона характеризується більшою чи меншою «вибірковістю» цієї кривої?



Мал. 11. Криві, що характеризують немонохроматичним кольору.

а - кольору розрізняються по тону;

б - кольору розрізняються по яскравості;

в - кольору розрізняються по насиченості;

г - кольору розрізняються одночасно по тону, яскравості і насиченості.


Л. - Твоєму способу висловлювати свої думки не вистачає витонченості, але він прекрасно доводить, що ти все правильно зрозумів. Дійсно, у насичених кольорів крива вузька і гостра, як у виборчих контурів. Мала насиченість характеризується розтягнутої і уплощенной кривої, схожою на криву контуру з великим загасанням.


Вистава «Світломузика»


Н. - Любознайкін! Мені прийшла в голову приголомшлива ідея ...

Л. - Зазвичай я скептично ставлюся до подібних речей. Але сьогодні ти проявляєш незвичайну жвавість розуму, і тому без сорому поділися зі мною своєю геніальною ідеєю.

Н. - Не смійся, Любознайкін! Це дуже серйозно. Я думаю про аналогію між сприйняттям звуку і світла. Так як для звуку ми теж користуємося трьома характеристиками: висота (яка залежить від основної частоти), інтенсивність, або «гучність», звуку (яка залежить від потужності або амплітуди коливань) і тембр, який визначається кількістю і відносної потужністю гармонік. Я пропоную тобі підвести підсумок.



різноманітні суміші

Л. - Прийми вітання, Незнайкин! Твій спектакль «Світломузика» мені дуже сподобався. Я сподіваюся, що в один прекрасний день твоя таблиця буде повішена тут в коридорі, що з'єднує зали акустики і оптики. А поки продовжимо наші експерименти зі складанням квітів. Закрий повністю діафрагму синього ліхтаря і змішай червоний і зелений промені.

Н. - У мене вийшов жовтий колір. Як це відбувається?

Л. - У цьому немає нічого дивного. Коли ми сприймаємо жовте світло, промені впливають в основному на колбочки нашої сітківки, чутливі до червоного і зеленого кольорів, так як немає спеціальних колб для сприйняття жовтого кольору Зараз ти справляєш такий же ефект, видаючи цим же колбочкам відповідні порції червоних і зелених променів.

Н. - Зрозумів. Тепер за допомогою діафрагми я змінюю співвідношення зеленого і червоного і отримую все проміжні кольори спектра, включаючи помаранчевий.

Л. - А тепер прибери червоний і змішай зелений і синій промені І в цьому випадку шляхом зміни дозування ти отримаєш все проміжні кольори, включаючи колірний тон, який називають англійським терміном «ціан» (синьо-зелений), якому, як я вже говорив, я віддаю перевагу термін «бірюзовий».

Н. - А тепер я прибираю зелений і змішую червоний і синій промені. На цей раз отримуємо різні відтінки пурпурного кольору. Цих колірних тонів в спектрі немає. Вони, як ти вже дав мені зрозуміти, що не відповідають певній довжині хвилі. Сприймається колір є результатом порушення колбочок, чутливих до червоного і синього кольорів.



Нескінченність в кубі


Л. - Якщо ти будеш продовжувати в такому темпі, то тебе залишать тут у Палаці відкриттів в якості лектора-демонстратора. За допомогою трьох ліхтарів з фільтрами трьох основних кольорів і регульованою діафрагми ти можеш відтворювати нескінченну різноманітність кольорів.

Н. - Я б навіть сказав «нескінченність в кубі», так як для кожного з нескінченної кількості колірних тонів може бути нескінченна кількість значень пихатості. А для кожної такої нескінченності в квадраті є нескінченне число градацій яскравості. Для зображення цієї «нескінченності в кубі» необхідно скористатися просторовим зображенням з трьома осями координат (рис. 12).



Мал. 12. Аддитивна суміш первинних квітів. Цей малюнок (який є у всіх книгах про колір) показує, яке враження справляє одночасне сприйняття двох або трьох первинних квітів. Отже, тут спостерігається психофізіологічне явище, яке викликається променями світла з різною довжиною хвилі.


Л. - Ти цілком правий. Але поки до цього ми ще не дійшли. Зараз для нас найважливіше зробити висновок з зробленого експерименту про те, що за допомогою відповідної дозування трьох основних кольорів, якими є червоний, синій і зелений, можна відтворити будь-яку, як ти називаєш, колірну «нескінченність в кубі». Це принцип «трехцветка», який використовується в різних областях техніки для відтворення кольорових зображень.

Н. - Але скажи мені, Любознайкін, що це за дивний прозорий циліндр, в якому видно все кольору?

Л. - Це якраз і є один з різноманітних способів просторового зображення того, що ти називаєш «нескінченністю в кубі» кольорів. На прізвище фізика, який винайшов цей дотепний спосіб поділу квітів, прилад називається циліндром Манселла (рис. 13).



Мал. 13. У циліндрі Манселла зображені всі можливі кольори; яскравість змінюється по висоті, насиченість - по радіусу і колірної тон - в залежності від кута.


Разрежем циліндр по горизонталі (ця модель насправді розрізана на пластинки, як ковбаса на кружечки). Що ти бачиш на цьому колі? По периметру ти бачиш всю гаму кольорів: від червоного через помаранчевий, зелений, синій, фіолетовий до різних відтінків пурпурного. Ці кольори мають 100% -ву насиченість. А тепер подивись по радіусу. У міру віддалення від периметра насиченість убуває і в центрі стає рівною нулю; це означає, що в центрі забарвлення сіре. На цьому поверсі - шматочку циліндра все колірні тони мають однакову яскравість. Чим вище піднімаємося ми по циліндру, тим більшою стає яскравість, а в основі циліндра вона дорівнює нулю, т, е. Підставу просто-напросто чорне.



Н. - Дивовижно! Тут ми маємо всі комбінації колірних толова, насиченості і яскравості. Мій куб парадоксально втілений в циліндрі! .. Я констатую, що якщо розрізати циліндр по площині, що проходить через його вісь і обмежена цією віссю, то ми отримаємо на цій площині для одного колірного тону всі можливі насиченості і яскравості.

Л. - Це абсолютно вірно. А що ми побачимо на циліндричній поверхні, утвореної на тій же осі, але меншим радіусом?

Н. - Ми побачимо всі можливі кольорові тони різної яскравості, але ідентичною насиченості.

Л. - Браво! На додаток до цього я хочу звернути твою увагу на те, що вісь циліндра Манселла є всією шкалу сірих тонів, що йде від чорного внизу до білого нагорі.

Н. - Яке багатство в такому невеликому обсязі! І ти кажеш, що завдяки триколірної принципом відповідної дозуванням трьох основних кольорів можна отримати все це розмаїття барв.


Це тільки ілюзія

Л. - На цьому принципі заснована кольорова фотографія і, як ти пізніше дізнаєшся, кольорове телебачення. У кольоровому телебаченні в якості трьох первинних складових використовуються червоний, зелений і синій кольори з точно фіксованою довжиною хвилі.

Перш ніж піти з цього залу, тобі, Незнайкин, було б корисно провести кілька хвилин у відділі «Оптичних ілюзій». Подивися, наприклад, на цей яскравий червоне світло, а тепер скажи, якого кольору цей квадрат?

Н. - Він синьо-зелений.

Л. - Ні, він білий. Але твої чутливі до червоного кольору колбочки втомилися від впливав на них яскравого світла. Тому їх здатність до сприйняття кольору на деякий час знизилася, і твоє око більше реагує на синє і зелене випромінювання білого квадрата. З цієї ж причини ці два квадрата строго однакового жовтого кольору здаються тобі дуже різними, а справа просто-напросто в тому, що один з них на чорному тлі, а інший на білому тлі, де він здається майже каштановим.

Н. - Тепер-то я розумію глибокий зміст виразу: «Не вір очам своїм» ...


глава 4
ДЕЩО ПРО колориметрами

Як орієнтуватися в нескінченному розмаїтті кольорів, які можуть відрізнятися тоном, насиченістю і яскравістю? Колориметрія дає різні способи класифікації і «постачання адресами» кольорів. Колориметрії присвячена ця глава, в якій розглядаються такі питання:

Спектрограма. Двоколірний і триколірний способи відтворення кольорових зображень. Роль негативних складових. Просторове зображення. Трикутник Максвелла. Визначення кольоровості. Графік кольоровості. Додаткові кольори. Нульова кольоровість. Зображення насиченості і колірного тону.


Саме по собі назву колориметрия неточно відображає суть справи; задача колориметрии полягає не в вимірі кольору, так як, якщо строго дотримуватися сенсу слів, колір - неізмеряемих величина: можна підібрати два ідентичних кольору, але не можна сказати, що один колір в два або три рази більше іншого! Тому, правильніше було б сказати «знаходити адресу», ніж вимірювати колір.

Наша мова відрізняється превеликою неточністю. Так, лише деякі кольори мають власні імена, які добре знають художники (ультрамарин, жовтий хром, кіновар, голландська сажа, берлінська лазур і т. Д.), Але знайти назви всіх наявних в природі відтінкам неможливо. Через відсутність поетичного уяви фізики вважали за краще скористатися цифрами.


Аналіз і синтез квітів

Для позначення чистих або монохроматичних кольорів досить двох чисел: частота (або довжина хвилі) і світлова енергія (або світловий потік, або освітленість). Інакше кажучи, монохроматичний колір абсолютно точно визначено, коли відомі його амплітуда і місце, займане відповідної йому лінією в спектрі.

Але зазвичай спостерігаються кольору ніколи не бувають монохроматичними. Вони являють собою суміш випромінювань з різними довжинами хвиль; в цьому випадку для характеристики кольору необхідно дати частоту кожної спектральної лінії; амплітуду кожної спектральної лінії.

Часто в природі зустрічаються і кольору із суцільним спектром, т. Е. Зі спектром, в якому немає окремих спектральних ліній і всі частини представлені з більшою або меншою енергією.

Для характеристики такого випромінювання з безперервним спектром доводиться вдаватися до допомоги графіка, на абсциссе якого відкладається частота, а на ординате - амплітуда; такий графік нагадує криву смуги пропускання підсилювача (рис. 14).



Мал. 14. Приклади світлових спектрів.

а - зелений монохроматичне світло;

б - немонохроматичним зелене світло (з окремими спектральними лініями);

в - немонохроматичним зелене світло (безперервний спектр випромінювання).


Графічне зображення спектрального розподілу світла називається спектрограммой; для отримання такої характеристики користуються спектрографом зі скляною призмою, через яку пропускають досліджуваний світловий промінь, а потім в різних ділянках шкали частот заміряють, наприклад, за допомогою фотоелемента інтенсивність падаючого світла (рис. 15).



Мал. 15. Аналіз світла за допомогою спектроскопа з призмою.

Світло від джерела І фокусується на екрані, в площині якого встановлена лінійка з розподілами, що позначають довжини хвиль. Між фокусує світло лінзою і екраном поміщена розкладає світло призма П. Уздовж лінійки переміщається фотоелемент Ф, з'єднаний з вимірювальним приладом А; такий пристрій дозволяє зняти спектрограму для кожної точки спектра аналізованого світла.


Щоб синтезувати такий світло, потрібно відповідним чином дозувати потужність джерел таких же, як і при аналізі монохроматичних кольорів, і змішати ці вихідні світлові потоки (рис. 16).



Мал. 16. Дозування основних кольорів, які використовуються в кольоровому телебаченні для відтворення різних колірних тонів. Одиниці виміру на осях координат довільні (зменшений масштаб). Суміш однакових кількостей трьох основних кольорів дає білий «денне світло».


Якщо ж доведеться мати справу з дійсно безперервним спектром, то для синтезу такого світла буде потрібно безліч елементарних джерел. Отже, ми повинні прийти до висновку, що якщо аналіз навіть самого складного світла завжди можливий за допомогою спектрографа, то синтез його спектра випромінювання виключно складний, взагалі неможливий.

Не існує методу, який дозволив би точно відтворити всі існуючі в природі кольору. Доводиться задовольнятися наближеними рішеннями. Отже, будь-який метод відтворення кольорів завжди має певні межі; є кольори, якими доводиться жертвувати, але у всіх випадках необхідно мати можливість відтворювати всю шкалу сірих тонів від чорного до білого.

Якщо аналізувати підлягає відтворення пофарбований світловий потік тільки в декількох точках спектру, які називають основними, або первинними, квітами, то самі собою напрошуються наступні висновки:

1. Суміш взятих в однаковій пропорції всіх первинних квітів повинна приводити до нескінченності, т. Е. Давати нейтральний сірий, білий або чорний тон.

2. Чим більше кількість, первинних квітів, тим більша кількість колірних відтінків відтворюється в кольоровому зображенні.


Двоколірний і триколірний способи відтворення кольорових зображень

Кількість первинних квітів, природно, не може бути менше двох (в іншому випадку не можна буде отримати сірого тону). Якщо при аналізі і відтворенні обмежитися двома основними кольорами, то цей спосіб називається двоколірним. Цікаві роботи в цій області були проведені Лендом (США) - творцем одноступінчастого способу отримання фотографічних зображень, що отримав назву «поляроїд». В результаті проведених досліджень було встановлено, що двоколірний спосіб може дати «приємні» кольору (саме це слово вжив сам Ленд). Однак вірність відтворення кольорів не може бути достатньою: якщо, наприклад, в якості одного з первинних кольорів вибрати жовто-зелений (до якого людське око особливо чутливий), то в якості другого основного кольору необхідно взяти додатковий до першого кольору, щоб мати можливість отримати нейтральний сірий тон; таким додатковим кольором до жовто-зеленого є синьо-фіолетовий. У цьому випадку неможливо отримати досить чистий червоний колір. Зрозуміло, можна пошукати інші пари первинних квітів, але у всіх випадках доведеться йти на значні жертви.

Найбільш виправданим на практиці наближення - триколірний спосіб відтворення кольорових зображень. У цьому випадку використовують первинні кольори, більш-менш рівномірно розподілені по спектру: червоний - на низьких частотах, зелений - на середніх частотах і синій - на високих частотах, (рис. 17).



Мал. 17. Аналіз і синтез світла трибарвним способом.

а - аналізований світло від джерела І системою напівпрозорих дзеркал З1 і 32 проектується на фотоелементи Фr, ФG і ФB, по шляху до яких світло проходить відповідно через фільтри R, G і В. Токи фотоелементів заміряються амперметрами;

б - отримані в результаті вимірів величини враховуються при регулюванні за допомогою діафрагм світлових потоків від трьох ламп ЛR, ЛG і ЛB, а потім ці потоки через фільтри R, G і В направляються на екран.


Необхідно відзначити, що всі ці первинні кольори немонохроматичним: виділення кольору проводиться за допомогою оптичних фільтрів, а зробити фільтри, пропускають тільки одну довжину хвилі, практично неможливо. При виборі первинних квітів для кольорового телебачення головним міркуванням була легкість промислового виготовлення люмінофорів відповідних кольорів для прийомних трубок (див. Гл. 6). Слід також зазначити, що не всі кольори можна вірно відтворити простим додаванням трьох первинних квітів. Для отримання деяких колірних тонів доводиться вдаватися до віднімання, що, як показано на рис. 16, призводить до негативних величин первинних квітів. На цьому малюнку показано, в якому співвідношенні повинен використовуватися кожен з первинних квітів, щоб отримана суміш справляла враження того чи іншого колірного тону. Так, наприклад, для того щоб отримати випромінювання з довжиною хвилі 500 нм потрібно скласти невелику кількість синього з дещо більшою кількістю зеленого і з отриманої суміші відняти червоний. Як це зрозуміти?

Це означає, що для відтворення ефекту, виробленого випромінюванням з довжиною хвилі 500 нм, потрібно перш за все змінити його шляхом додавання певної кількості первинного червоного кольору. Тоді відповідним чином дозована суміш зеленого і синього створить таке ж відчуття, що і суміш випромінювання з довжиною хвилі 500 нм з домішкою червоного кольору. Саме ця кількість червоного зі знаком мінус має бути введені в суміш трьох первинних квітів.

На практиці аналізований світловий промінь оптичними методами поділяється на три частини і, направляється на три фільтра, з яких один пропускає тільки червоний, другий - тільки зелений і третій - тільки синій кольори.

Інтенсивність світла змиритися, наприклад, фотоелементом. Для відтворення такого ж пофарбованого світлового променя потрібно відповідним чином дозувати інтенсивність трьох білих ліхтарів, прикритих ідентичними описаними раніше кольоровими фільтрами, і накласти отримані кольорові плями друг на друга на білому екрані.


трохи математики

Отже, можна сказати, що при триколірному способі відтворення кольорового зображення кожен колір визначається тим, скільки в ньому міститься червоного, зеленого і синього, т. Е. Групою з трьох чисел. Математики назвали б ці три числа координатами і сказали б, що кольори утворюють тривимірний простір.

Ми ж радіотехніки, а не математики, але ми дуже вдячні останнім за те, що вони забезпечили нас деякою кількістю робочих інструментів, об'єднаних назвою «методи розрахунку». На цей раз ми будемо говорити як математики. І раз простір кольорів трехмерно, ми покажемо його в вигляді прямокутного шестикутника (куба) і позначимо його осі OR, OG і ОВ (рис. 18).



Мал. 18. Тривимірне зображення кольору.


Отже, якась точка Р на нашій просторової фігурі характеризується трьома координатами R, G і В. Припустимо, що ми множимо всі три координати на заданий коефіцієнт k. Тоді вектор ЗР стане рівним k · ДР, т. Е. Його модуль (так називають довжину вектора) множиться на величину k, але його напрям залишається незмінним. На практиці це означає, що інтенсивність світла збільшена в k раз без якого б то не було зміни його якісних характеристик.

З цього стає зрозуміло, що, якщо потрібно буде роз'єднати ці два аспекти - інтенсивність світла і внутрішньо властиві йому якості, які сприймаються як яскравість і колірний тон з насиченістю, можна знайти більш прості засоби для їх зображення.

Візьміть тривимірне зображення триколірного способу відтворення кольорів і виключіть один з вимірів (наприклад, яскравість світла), що ж залишиться в підсумку? Рівно стільки, скільки потрібно для зображення характеристик на одній площині, а малюнки на площині легше розуміти, ніж малюнки в просторі.

Але ми виходимо з простору, що характеризується трьома координатами R, G і В , а тепер ми говоримо про вилучення однієї з величин (яскравості світла), яка за своєю природою включається до складу цих трьох. Але, що захоплюються математичним запалом, ми беремо матриці зміни координат, т. Е. Оператори або «математичні істоти», з якими наш читач, може бути, недостатньо знайомий?

Відразу ж відзначимо, що є безліч способів зобразити характеристики кольору на площині, не вдаючись до наукових викладкам.


трикутник Максвелла

Вперше в історії колірної графік на площині склав англійський фізик Максвелл, який відомий складанням диференціальних рівнянь, що характеризують поширення електромагнітних хвиль. Трикутник Максвелла (рис. 19) являє собою рівносторонній трикутник, вершини якого відповідно характеризують чисті кольори: червоний, синій і зелений, але при такому зображенні абсолютно не враховується яскравість світла. Теоретично всередині цього трикутника повинні розміщуватися все колірні тони і все ступеня насиченості, які можна отримати трибарвним способом відтворення кольорових зображень.



Мал. 19. Трикутник Максвелла .

Крім вершин R , G і В позначені наступні точки: М (пурпурний колір - середина лінії BR ), С - (синьо-зелений колір) - середина лінії GB , J (жовтий колір) - середина лінії RG ; центр ваги трикутника - точка W відповідає білому кольору. Належить знайти точку P , відповідну кольором, який представляє собою суміш трьох основних кольорів в наступному співвідношенні: R = 8, G = 9,5, В = 4.

Спочатку знаходимо баріцентр М ' для точок В і R , для чого ділимо лінію RB на 12 рівних частин: RM' = 4, ВМ ' = 8, потім для знаходження барицентра всієї системи з'єднуємо вершину G з точкою М' і ділимо лінію GМ ' на 21,5 рівних частин: РМ ' = 9,5, GP = 12. колір - жовтий, що знаходиться на однаковій відстані від насиченого жовтого і білого кольорів.


Якась точка Р , розташована всередині трикутника, являє собою характеристику кольору. Визначити, що являє собою цей світ, можна наступним чином. Розташовані на стороні BR точки характеризують кольору, що містять основні синій і червоний кольори, але не мають в своєму складі зеленого. Наприклад, розташована на середині прямої BR точка М відповідає пурпурного , т. Е. Додатковому до зеленого кольору; точно так же розташована на середині прямої RG точка J відповідає жовтому кольору (додатковому до синього, який знаходиться на протилежній вершині); середня на лінії BG точка С характеризує синьо-зелений колір (додатковий до червоного, що знаходиться на протилежній вершині). Центр ваги трикутника відповідає кольору, що складається з рівних часток червоного, синього і зеленого, т. Е. Білому кольору.

Щоб знайти на трикутнику точку, відповідну заданому кольору, співвідношення основних кольорів в якому ми знаємо, треба уявити, що трикутник фізично складається з трьох ідеальних (нескінченно жорстких, але не мають ніякої маси) планок, і в вершини трикутника помістити маси, пропорційні величинам основних кольорів: масу r в вершину R , масу g в вершину G і масу b в вершину в . Потім потрібно знайти центр ваги отриманої системи, який, природно, не збігається з геометричним центром тяжіння W трикутника (рис. 19). Знайдену точку називають барицентра . Спочатку сторону BR ділять на рівні частини, кількість яких одно b + r , і баріцентр М ' поміщають на відстані r частин від вершини В (т. Е. На відстані Ь частин від вершини R ); потім знайдену точку з'єднують з вершиною G лінією GM ' , яку ділять на рівні частини, кількість яких одно r + b + g ; точка Р , яка символізує шуканий колір, знаходиться на відстані g частин від точки М ' (т. е. на відстані b + r частин від вершини G ).

Якщо ж, навпаки, потрібно для даної точки Р знайти складові основні кольори, то спочатку цю точку з'єднують з однією з вершин трикутника (наприклад, з вершиною G ); продовження прямої GP ділить протилежну сторону трикутника в точці М ' і ставлення M'P / M'G дає величину g , а відношення PG / M'G дає величину r + b : ставлення BM' / M'R = r / b ; знаючи r + b і r / b , неважко знайти величини r і b .

Слід зазначити, що запропоноване Максвеллом графічне зображення незручно тим, що в ньому залишені всі три координати. Єдина перевага такого побудови полягає в тому, що воно призводить до геометричних фігур в одній площині.

А тепер ми розглянемо графічне зображення, в якому використовуються лише дві координати.


Яскравість і кольоровість - два кити кольорового телебачення

У наступних розділах книги (гл. 5) ми побачимо, як важливо для кольорового телебачення визначити нову колориметричну величину: кольоровість .

Використовуючи прийняті в, як стандарт основні кольори і з огляду на чутливість очі до різним випромінюванням, можна висловити яскравість Y , простим рівнянням:

Y = 0.59 G + 0.30 R + 0.11 B

або приблизно

Y = 0.6 G + 0.3 R + 0.1 B

Якщо відняти Y з кожного з трьох основних кольорів, то отримаємо групу, що складається з трьох величин:

R - Y; G - Y ; B - Y ,

які визначають кольоровість. Викладене дозволяє зробити висновок, що кольоровість можна розглядати як «колір мінус яскравість». Інакше кажучи, кольоровість - це те, що потрібно додати до яскравості, щоб отримати повний колір. Всі перераховані величини взаємозалежні: якщо з визначального рівняння (1) відняти ідентичне вираз, отримане в результаті розкладання Y на три частини (так як 0,6 + 0,3 + 0,1 = 1), то отримаємо рівняння (3):


яке можна записати в наступному вигляді:


Можна побудувати графік кольоровості по двох осях: 0 ( R - Y ) і 0 ( В - Y ) і для кожної значущої точки на цьому графіку можна розрахувати величину ( G - Y ), використовуючи для цієї мети формулу (4). Щоб цим графіком (рис. 20) можна було користуватися при будь-якому способі наміри основних кольорів, бажано скористатися безрозмірними координатами, що дають відносні величини (у відсотках від максимального їх значення). Тоді величинами R; G і В можна позначити відношення змісту червоного, зеленого і синього в досліджуваному кольорі до змісту червоного, зеленого і синього в самому яскравому білому кольорі, три координати якого визначаються наступними виразами:

R = 1; G = 1; B = 1

Величини R, G і В у цьому випадку не можуть бути більше 1.



Мал. 20. Графік кольоровості, на якому показані точки, що позначають місця основних і додаткових до них квітів.


Примітка.Чому віддали перевагу ( R - Y ) і ( В - Y ) і не скористалися ( G - Y )? Тому що це останній вираз містить менше інформації про кольоровості, ніж два перших. Це випливає з рівності (4).

Можна також відзначити, що

R - Y = -0,59 G + 0,70 R - 0,11 B ;

B - Y = -0,59 G - 0,30 R + 0,89 B .

тоді як

G - Y = -0,41 G - 0,30 R - 0,11 B

Розглядаючи наведені рівності, констатуємо, що за абсолютною величиною коефіцієнти всіх трьох складових в двох перших висловлюваннях більше, ніж в останньому, що свідчить про їх більш багатому змісті інформації про кольоровості.

Теорема I. Координати кольоровості двох додаткових квітів рівні за своєю абсолютною величиною, але мають різні знаки; точки, що символізують на колірному графіку два додаткових кольори, розташовуються симетрична по відношенню до початку координат.

Візьмемо два кольори, що характеризуються складовими

R 1 G 1 B 1 і R 2 G 2 B 2 .

Якщо ці кольори адитивно додаткові, то сума їх координат дорівнює координатам білого кольору; тоді

R 1 + R 2 = 1 (5)

G 1 + G 2 = 1 (6)

B 1 + B 2 = 1 (7)

і

Y 1 + Y 2 = 1 (8)

Віднімання рівняння (8) з рівняння (5) дає результат:

( R 1 - Y 1 ) + ( R 2 - Y 2 ) = 0

або

R 1 - Y 1 = - ( R 2 - Y 2 ). (9)

Віднімання рівняння (8) з рівняння (7) дає результат:

( B 1 - Y 1 ) + ( B 2 - Y 2 ) = 0

або

B 1 - Y 1 = - ( B 2 - Y 2 ). (10)

Рівності (9) і (10) визначають координати двох точок, розташованих симетрично по відношенню до початку координат точки Про . Як видно з графіка (рис. 21), жовтий колір служить додатковим синьому, пурпурний - зеленому і синьо-зелений - червоного.



Мал. 21. Графік кольоровості з позначенням точки, відповідної насиченому пурпурного кольору: р ( R = 0,5; G = 0; В = 0,5). Кут φ = 45 ° характеризує пурпурний колірної тон. Точка р ' відповідає кольору з таким же тоном ( φ = 45 °), з такою ж яскравістю ( Y = 0,2), але з меншою насиченістю: р' ( r = 0,286; g = 0,143; b = 0,286). Ці кольори віднімаються один з іншого; для цього потрібно додати кілька q білого в більш насичений ( q = 0,5) і розділити нові значення основних кольорів на величину (1 + q / Y );

B - Y = 0,3; b - Y = 0,086

R - Y = 0,3; r - Y = 0,086


Теорема II. Рівні нулю координати кольоровості характеризують нейтральний сірий колір. Точка, що символізує нейтральний сірий, чорний або білий кольори, знаходиться у початку координат графіка кольоровості.

дійсно,

R - Y = B - Y = 0

застосовуючи рівняння D), виводимо;

G - Y = 0

і, отже, отримуємо:

R = G = B = Y ,

а ми знаємо, що колір, що складається з рівних кількостей всіх трьох основних кольорів, за своєю природою ахроматічен (закон Ньютона). Отже, нейтральний сірий колір повністю характеризується однією своєю яскравістю.


Теорема III. Відстань L від символізує колір точки Р до початку координат Про характеризує насиченість.

Уявімо собі колір з наступними складовими: R 1 , G 1 і В 1 при яскравості Y 1 .

Відстань від точки Р до початку координат Про одно:


Якщо розбавити цей колір шляхом додавання до нього деякої кількості q білого кольору, то його координати приймуть такий вигляд:

R 1 + q; G + q і B 1 + q при яскравості Y 1 + q

Щоб порівняти ці два кольори, які мають всі рівні умови, помножимо координати на величину:


Тоді обидва кольору матимуть однакову яскравість і будуть відрізнятися між собою тільки насиченістю. Нові основні кольори будуть характеризуватися такими виразами:

і

Y 2 = Y 1 .

Розрахуємо сигнали кольоровості:

і



Чим більше додають білого, т. Е. Збільшують q , або, інакше кажучи, розбавляють колір, тим при однаковій яскравості позначає цей колір точка все більше наближається до початку координат.

З цього можна зробити висновок, що відстань від символізує колір точки до початку координат відображає насиченість кольору.

Однак не слід поспішати з висновком, що це відстань пропорційно насиченості.

Розглянемо випадок трьох однаково насичених основних кольорів.

Для чистого червоного кольору ми маємо:

( R = 1, G = 0, B = 0);

Y = 0,3 і L = 0,7;

L / Y = 2,34

Для чистого зеленого кольору маємо:

( R = 0, G = 1, B = 0);

Y = 0,6 і L = 0,85;

L / Y = 1,41

Для чистого синього кольору маємо:

( R = 0, G = 1, B = 1);

Y = 0,1 і L = 0,9;

L / Y = 9

Це справедливо тільки для одного конкретного колірного тону.


Теорема IV. На графіку кольоровості кут, утворений осями координат і променем, що виходить з початку координат і проходить через символізує колір точку Р , характеризує колірний тон.

Позначимо цей кут знаком φ (рис. 22).



Мал. 22. Кут, утворений горизонтальною віссю і виходить з початку координат вектором, характеризує колірний тон, т. Е. Домінуючу довжину хвилі зображуваного кольору. На цьому графіку немає пурпурних квітів, які, як відомо, не бувають монохроматичними (отже, для них немає можливості визначити домінуючу довжину хвилі).


Положення точки Р визначається величинами ( R - Y ) і ( В - Y ). Тепер позначимо на графіку кольоровості точки, що символізують основні кольори R, G і В і додаткові кольори З (синьо-зелений), М (пурпурний) і J (жовтий). Само собою зрозуміло, що ці останні симетричні першим щодо початку координат Про . Тепер ми можемо виміряти для кожного з квітів кут φ , а також розрахувати величину цього кута для будь-якого кольору, використовуючи для цієї мети наступну формулу:


Тепер проведемо криву φ = f (колірний тон).

Отже, знаходячи місце кожної точки на графіку кольоровості в полярних координатах, ми тим самим одночасно визначаємо для неї колірної тон і насиченість.

Відзначимо, що графік кольоровості можна розглядати як перетин циліндра квітів (див. Гл. 3) по площині, перпендикулярній осі яркостей.

глава 5
переданого в систему

Тут ми знову зустрічаємося з нашими друзями, які коротко розглядають різні можливі системи передачі кольорових зображень. І у вигляді взяття вони викладають основні принципи різних використовуваних в даний час сумісних систем кольорового телебачення. Попутно вони розглядають такі теми:

Триканальні передавальні системи. Використання одного об'єктива. Діхроічние дзеркала і фільтри. Телевізійна камера. Трапецеїдальних аберація. Трінескоп. Системи з почерговим складанням кольорових полів. Проблема ширини переданого спектру частот. Подвійна сумісність. Поділ сигналів яскравості і кольоровості. Роль несучої. Виділені діапазони частот. Кодує і декодує пристрою.


Незнайкин відкриває Америку


Незнайкин. - До сих пір, Любознайкін, ти, якщо так можна висловитися, показував мені все фарби, але про телебачення не було мови.

Любознайкін. - А хіба перш, ніж приступити до проблеми передачі кольорових зображень, не слід детально розібратися, як ми це робили, в різних фізичних і фізіологічних аспектах такого особливо складного явища, як колір?

Н. - Без сумніву. Але я вважаю, що тепер моїх знань в цій області досить, щоб я зміг сам придумати одночасно просту і ефективну систему кольорового телебачення. Я маю намір взяти на свій винахід патент, але тобі по секрету розповім принципи цієї системи.

Л. - Я згораю від нетерпіння познайомитися з твоїм останнім винаходом.

Н. - Система дуже проста, але, як і в випадку з яйцем Христофора Колумба, потрібно було додуматися. Триколірний принцип отримання кольорових зображень дозволяє відтворювати всі фарби за допомогою трьох основних кольорів, червоного, зеленого і синього, тому я пропоную скористатися для телевізійної передачі трьома камерами, об'єктиви яких забезпечені фільтрами названих кольорів. Таким чином ми отримаємо відеосигнали, відповідні червоному, зеленому і синьому зображень. Ми передамо їх на трьох різних хвилях на три проекційних телевізійні приймачі, об'єктиви яких також будуть забезпечені відповідними кольоровими фільтрами. Проектуючи ці три зображення на один екран так, щоб вони точно накладалися одне на інше, ми отримаємо кольорове зображення (рис. 23). От і все!



Мал. 23. Система одночасної передачі кольорів, в якій в передавальної і приймальні частинах використовуються три повних каналу. Зображення сприймається трьома камерами R , В і G , забезпеченими відповідно червоним, синім і зеленим фільтрами. Сигнали з цих камер модулюють випромінювання трьох передавачів Е r , Е b і E g . Передані хвилі приймаються приймачами R r , R b і R g ; посилені сигнали модулюють три проекційних кінескопа, забезпечених червоним, синім і зеленим фільтрами, а проектуються зображення накладаються одне на інше на екрані.


Л. - Мій друг, я ще раз мушу розчарувати тебе і сказати, що Така система вже дуже давно була запропонована.

Н. - Нещасний я! Чому я не народився раніше! Уже все винайшли до мене! .. А тепер ти, мабуть, ще скажеш, що ця система дуже легко і що від неї вже давно відмовилися.

Л. - Ну в цьому-то, любий друже, ти помиляєшся. Цей принцип і в наші дні широко використовується в замкнутих телевізійних системах. Так, наприклад, завдяки такій системі сотні студентів медиків, сидячи в звичайній аудиторії, можуть спостерігати за всім ходом хірургічної операції, не заважаючи своєю присутністю працюючим в операційній людям. Колір в даному випадку дозволяє краще бачити, що відбувається в операційній. Це показує, що твоя ідея непогана, але її застосування дещо обмежене, а крім того, в подібних системах доводиться вдаватися до певної корекції.

Ти пропонуєш використовувати три телевізійні камери, кожна з яких забезпечена власним об'єктивом з кольоровим фільтром. Чи уявляєш ти, що в цьому випадку всі три об'єктива «побачать», а отже, і передадуть сцену під різними кутами?

Н. - Так, про це-то я і не подумав. Адже навіть якщо розташувати наші камери одну поряд з іншою, то отримані зображення будуть дещо відрізнятися, особливо значні відмінності будуть для предметів, що знаходяться на передньому плані. Але я твердо переконаний, що ти даси мені засіб для усунення цього недоліку.



Три камери з одним об'єктивом

Л. - Сама логіка підказує це засіб: використовувати тільки один об'єктив. Що проходять через цей об'єктив світлові промені слід рівномірно розподілити між трьома камерами, забезпеченими необхідними кольоровими фільтрами.

Н. - Легко сказати, але я не бачу, як це можна здійснити ...

Л. - Зовсім нескладно за допомогою системи відображають і напівпрозорих дзеркал, які також називають дихроїчними .

Н. - Що це ще за дзеркала?

Л. - Відбиває дзеркало, як ти знаєш, є скло, одна сторона якого покрита амальгамою, що складається з ртуті і олова. У діхроічним дзеркалі ця амальгама замінена кількома (в середньому дванадцятьма) надзвичайно тонкими (близько сотні нанометрів!) Шарами прозорих матеріалів, що мають по черзі низькі і високі коефіцієнти заломлення. Таке дзеркало відображає все світлові хвилі вище (або нижче) певної довжини і пропускає всі інші.

Н. - Значить, дихроичное дзеркало можна уподібнити фільтру верхніх або нижніх частот?

Л. - Це порівняння цілком виправдане. Як і в електричних фільтрах, тут немає чіткої межі між тим, що пропускається, і тим, що відбивається: перехід від одного до іншого поступовий. Ми називаємо «синім» дихроичное дзеркало, яке відображає хвилі довжиною до 460 нм і пропускає хвилі довжиною понад 500 нм. Назвою «червоне» позначається дихроичное дзеркало, відображає хвилі довжиною понад 580 нм і пропускає все більш короткі хвилі.

Тепер подивися на розташування моїх дзеркал (рис. 24).



Мал. 24. Минулі через єдиний об'єктив світлові промені за допомогою системи зі звичайних ( З ) і дихроїчних ( ДЗ B ) і ( ДЗ R ) дзеркал поділяються на три пучка, які через відповідні фільтри подаються на трубки трьох телевізійних камер У , G і R .


Вступник з об'єктива світло спочатку потрапляє на дихроичное дзеркало ДЗ В , яке відображає сині промені і пропускає зелені та червоні. Відображені сині промені за допомогою звичайного дзеркала 3 направляються в виділену для синьої складової камеру, куди вони потрапляють, пройшовши через синій світлофільтр.

Н. - Розглядаючи малюнок, я бачу, що пройшли через дихроичное дзеркало ДЗ В промені потрапляють на інше дихроичное дзеркало, позначене ДЗ R . Воно відображає червоні промені, але пропускає зелені, які направляються в виділену для них камеру, проходячи на цьому шляху, природно, через зелений світлофільтр. Червоні ж промені після відображення звичайним дзеркалом 3 і проходження через червоний світлофільтр надходять у відповідну камеру.



Л. - Саме так за принципом, який ми зараз розібрали, влаштовані всі телевізійні камери, що використовуються в студіях кольорового телебачення. У цих камерах можна виявити інші пристосування і інші дзеркала; в них використовуються також різні оптичні пристрої, призначені для корекції деяких спотворень, як, наприклад, астигматизму, що виникає при проходженні променів через діхроічние дзеркала Але нам немає необхідності розглядати всі ці подробиці Попутно я можу сказати, що спотворення можуть виникнути також і в процесі прийому при проекції зображень на екран



Три передавальних каналу


Н. - Якщо проектори встановлені точно, то я не бачу, що могло б внести спотворення в отримане зображення.

Л. - Вихідний з стоїть в середині проектора прямокутний потік світла дає на екрані зображення прямокутної форми. Але зображення, що проектуються крайніми проекторами, на екрані виходять в формі трапеції (рис. 25).



Мал. 25. Тільки одна з трьох, розміщена в середині проекційна трубка G дає на екрані вільне від трапецеидальной аберації зображення.


Але заспокойся: у оптиків в їх мішку не один фокус і їм вдається виправити цю трапецеидальную аберацію. Радіотехніки також успішно справляються з цим завданням.

Н. - А у мене є ще одна ідея. Чому б при прийомі не використовувати ту ж систему зі звичайних і дихроїчних дзеркал? Оборотність явищ.

Л. - Незнайкин, це і роблять. У тих випадках, коли не потрібно проектувати зображення на великий екран, можна отримати три зображення на екранах звичайних електронно-променевих трубок, а потім за допомогою системи, що складається з кольорових фільтрів і дзеркал, поєднати їх так, щоб отримати кольорове зображення Такий пристрій називають « трінескопом ».

Н. - Наскільки я тебе знаю, ти зараз почнеш перераховувати всі недоліки «мого» способу.

Л. - До тих пір, поки зображення передається в замкнутій системі по проводах або по коаксіальному кабелю на відносно невелику відстань, ця система цілком прийнятна. Втім, як я вже сказав, це ж пристрій використовується в телевізійній камері при передачі кольорових програм з телецентру. Але якщо ти запропонуєш використовувати в якості несучої відеосигналу від трьох камер три хвилі різної довжини, то зустрінеш категоричну відмову.

Н. - Розумію: горезвісна «завантаженість ефіру», про яку завжди говорять, хоча гіпотеза про ефір вже давним давно відкинута.

Л. - І тим не менше це дуже зручна для розмови форма. Адже життєвий простір в частотному спектрі відміряно нам дуже скупо. І якщо для одного передавача ти захочеш зайняти смугу частот трьох передавачів, то викличеш справжню війну. А крім того, уявляєш ти собі розміри і ціну приймальні установки, еквівалентній трьом звичайним телевізорам?



Почергове складання кольорових полукадров

Н. - Моя мати ніколи не дозволить поставити подібну апаратуру в нашій маленькій вітальні ... Тому я змушений відмовитися від свого проекту, хоча в ньому, як це ти сам визнаєш, є корисні ідеї. І раз одночасна передача всіх трьох основних кольорів виявилася абсолютно непрактичною, чому б нам не скористатися принципом послідовної передачі, який висунутий французом Костянтином Сенлеком і до сих пір є основою будь-якого монохроматического телебачення? Що скажеш ти, Любознайкін, про систему, де послідовно передавалися б все три зображення: червоне, зелене і синє за умови достатня швидкого чергування, щоб сприйняття складалися в нашому мозку і створювали враження зображення у всіх його природних кольорах.

Л. - Те, що ти пропонуєш, не тільки можливо, але вже було здійснено на практиці. Навіть більше: пропонований тобою метод був розроблений американською радіомовної компанією CBS (Columbia Broadcasting System) і офіційно прийнятий в 1950 р Федеральною комісією зв'язку FCC (Federal Communications Commission), яка в Сполучених Штатах відає всіма областями електрозв'язку.

Н. - Як бачиш, мої ідеї мають цінність! Але як практично вони були реалізовані?

Л. - Послідовно передавали напівкадрі парних і непарних рядків всіх трьох кольорів. Наприклад, в наступному порядку:

1) непарні рядки червоного кольору;

2) парні рядки зеленого кольору;

3) непарні рядки синього кольору;

4) парні рядки червоного кольору;

5) непарні рядки зеленого кольору;

6) парні рядки синього кольору

… і так далі…

Для цієї цеді перед єдиним об'єктивом телевізійної камери обертається прозорий диск, розділений на шість секторів-фільтрів R - G - В - R - G - В. Диск можна замінити шестигранною порожнистої призмою, що обертається навколо кінескопа. Головне в тому, щоб світло послідовно проходив через світлофільтри трьох основних кольорів.



Н. - А яка частота чергування полукадров?

Л. - В Європі ми передаємо в секунду 25 повних кадрів або 50 полів. Отже, при збереженні такої частоти кожен оборот диска відповідає 6 напівкадрі, значить, ми повинні обертати диск зі швидкістю 50: 6, або трохи більше 8 оборотів в секунду.


Занадто багато недоліків!

Н. - Це немало для нашого диска, який повинен бути значних розмірів, бо сектор, що займає 1/6 кола, повинен повністю закривати екран кінескопа. Тому, як я здогадуюся, перед екраном приймача подібний же диск обертається синхронно з диском на передавальної камері. Втім, ти писав мені про це в своєму листі (рис. 26).



Мал. 26. Принцип системи з почерговим складанням кольорових полукадров, в якій в передавальної частини перед камерою, а в приймальні частини перед кінескопом встановлені обертові диски з фільтрами.


Л. - Так, любий друже, що обертається з подібною швидкістю великий диск розвиває відцентрову силу, нехтувати якою не можна. Вторгнення механіки в царство радіоелектроніки при будь-яких обставин саме по собі неприємно. Але і без цього система відрізняється великими недоліками.

Зрозумій, що повне зображення створюється з парних і непарних рядків всіх трьох основних кольорів за один повний оборот диска, або за 6/50 сек, т. Е. Приблизно за 1/8 сек, що трохи перевищує тривалість збереження зорового відчуття. А це означає, що у нас більше не буде враження безперервності і зображення почне миготіти.

Н. - Так, це дуже суттєво!

Л. - І це ще не все. За зображенням рухомих людей або предметів на екрані буде слідувати кольорова бахрома. Зрозуміти причину цієї неприємності нескладно. Припустимо, що за 1/8 сек зображення предмета на екрані перемістилося на 1 см. За цей час воно по черзі було червоним, зеленим, синім і ще раз червоним, зеленим і синім, але при цьому не відбулося точного накладання цих одноколірних зображень одне на інше , інакше кажучи, контури цих одноколірних зображень з'явилися на екрані зміщеними відносно один одного.



Н. - Я припускаю, що таке ж явище має виникнути, якщо телеглядач зробить річний різкий рух в бік: внаслідок деякої відстані, що відокремлює фільтр від екрану, виникає певний паралакс, який теж повинен проявлятися у вигляді кольорової облямівки на зображенні.

Л. - Ти не помиляєшся, Незнайкин. А що ти думаєш про цю так званій системі «послідовної передачі полукадров» з точки зору горезвісного «захаращення ефіру»?

Н. - Позитивно нічого хорошого, але також і нічого поганого, тому що в цьому випадку ми займаємо канал такої ж ширини як в звичайному чорно-білому телебаченні. І, без сумніву, саме з цієї причини дана система отримала благословення американської Федеральної комісії зв'язку.

Л. - Але не надовго, так як вже через рік, в 1951 р, FCC змінила свою думку і прийняла як стандарт для кольорового телебачення систему, запропоновану Національним комітетом по телебаченню - NTSC (National Television System Committee). Але існують і інші системи, я лише назву проекти інших систем, і, зокрема, створені дослідниками американської фірми RCA (Radio Corporation of America), які засновані не на чергуванні полукадров трьох основних кольорів, а на чергуванні рядків і навіть на чергуванні точок. Але всі ці системи мають одним головним і загальним для них недоліком - вони несумісні!

Н. - Але це жахливо! .. Принаймні мені так здається, бо я зовсім не уявляю, про якого роду несумісності йдеться.


Умови подвійний сумісності

Л. - Тут ми з вдячністю повинні згадати ім'я французького інженера Жоржа Валенси, великого фахівця з електрозв'язку і, безсумнівно, одного з видатних піонерів телебачення, який ще до другої світової війни чітко сформулював умови подвійний сумісності, яким повинна задовольняти будь-яка раціональна система кольорового телебачення. Абсолютно справедливо Валенси припустив, що як кольорова фотографія і кольорове кіно не знищили «чорно-білих» фотографій і кіно, так і кольорове телебачення не призведе до зникнення чорно-білого телебачення. Між цими двома видами телебачення має встановитися статут «мирного співіснування».

Дійсно, в кожній країні до початку кольорових передач мільйони сімей вже мають чорно-білі телевізори. Тому, щоб нікого не образити, Валенси висунув два таких основних вимоги:

1. Передані в кольорі програми повинні також справно прийматися чорно-білими телевізорами, на екранах яких вони, зрозуміло, з'являться тільки в одному кольорі (або, як зазвичай кажуть, в чорно-білому варіанті).

2. Передані в ефір чорно-білі програми повинні також прийматися кольоровими телевізорами, на яких вони, природно, будуть одноколірними.

Н. - Значить, якщо я правильно розумію, ці принципи подвійного сумісності мають на меті дати кожному телеглядачеві, як володіє старим чорно-білим, так і сучасним кольоровим телевізором, можливість приймати всі програми незалежно від того, передаються вони в кольорі або в чорно-білому варіанті; в першому випадку, природно, все передачі будуть прийматися як чорно-білі.

Л. - Я бачу, що ти добре зрозумів суть проблеми.

Н. - Але я не так ясно бачу, яким має бути рішення. Зрозуміло, не складно отримати одноколірні зображення чорно-білої передачі на екрані кольорового телевізора ...



У Незнайкіна народжується яркостная ідея

Л. - Помиляєшся, любий друже! Саме це найбільш складно здійснити. Пізніше ти побачиш, що з усіх можливих кольорів найважче відтворити білий і чорний. Як часто доводиться бачити гірські пейзажі з рожевим, блакитним, жовтим або зеленим, але ніколи не білим снігом, тому що телевізор недостатньо відрегульований ...

Н. - Дуже люб'язно з боку твого Валенси сформулювати умови. Адже їх ще треба мати можливість виконати!

Л. - Він більш люб'язний, ніж ти думаєш, так як він не тільки висловив принцип сумісності, але і вказав шляхи, що дозволяють задовольнити ці вимоги. Всі прийняті в даний час системи засновані на ідеях, сформульованих їм ще до війни. І якщо я так довго роз'яснював тобі фізичні характеристики кольору і його сприйняття людиною, то робив це лише дли того, щоб ти легше зрозумів основну думку Валенси.

Н. - Почекай, Любознайкін! Мені здається і без твого пояснення я вже про дещо догадався. У чорно-білому (або, кажучи строго, в монохроматичному) зображенні елементи для нас різняться тільки своєю яскравістю. Отже, щоб чорно-білий телевізор був здатний приймати кольорові передачі, необхідно, щоб несуча хвиля була модулювати видеосигналом яскравості, як модулюється несуча чорно-білого передавача.

Л. - Мушу визнати, Незнайкин, що я захоплююся твоєю потужної здатністю логічно мислити. Висловлене тобою припущення виключно правильно. І в американській системі NTSC, і в створеній у Франції системі SECAM, і в системі німецького походження PAL несуча модулюється по амплітуді відеосигналом яскравості, який характеризує відносну яскравість послідовно розглядаються елементів зображення, І телеглядач, який має чорно-білий телевізор, приймає ці зображення, але не може бачити всієї гами фарб, якій, насолоджуються щасливі власники кольорових телевізорів.

Н. - Тепер я розумію, чому при складанні сигналу яскравості Y так дивно дозують сигнали трьох основних кольорів:

Y = 0.59 R + 0.30 G + 0.11 B

Наш око найбільш чутливе до зелених і найменш чутливий до синіх променів, і така суміш робиться для того, щоб ті, хто бачить чорно-біле монохроматичне зображення, мали враження такої ж інтенсивності, як і ті, кому пощастило милуватися всім багатством фарб. Тому в яскравості сигнал вводять 59% зеленого, тільки 30% червоного, а частинка синього становить всього лише решту 11%.



Л. - Ти, Незнайкин, зараз знаходишся в розквіті своїх творчих сил! Абсолютно вірно, що, враховуй неоднакову чутливість очі до різним квітам, так дозують величину трьох сигналів основних кольорів, щоб яркостное враження при прийомі кольорових передач на чорно-білий телевізор теж було хорошим. А чорно-білі програми також в найкращих умовах приймалися кольоровим телевізором.



Несуча і поднесущая

Н. - А яким чином доставляють кольоровому телевізору ту додаткову інформацію, яка надає кольору чорно-білому зображенню?

Л. - Для цього необхідно передавати сигнали кольоровості. Я дозволю собі нагадати тобі, що цим терміном позначають відчуття колірного тону і насиченості, що викликається спектральним складом світла. Принцип триколірного способу ...

Н. - Сподіваюся, Любознайкін, ти не скажеш мені, що крім однієї передавальної яскравість хвилі для доставки відносних величин трьох основних кольорів нам, потрібні ще три хвилі! Що стане тоді з горезвісним «захаращення ефіру» ?!

Л. - Заспокойся, любий друже. Для передачі всіх сигналів ми обмежимося тільки однієї несучої хвилею. Але ми оснастили її свого роду штучною рукою, яку назвемо піднесе, вона і буде посланцем кольоровості (рис. 27).



Мал. 27. Спектр частот, займаних несучої, модульованої по амплітуді сигналом яскравості, і піднесе, чи не модульованої (вгорі) або модульованим сигналами кольоровості (внизу).


Н. - Все краще і краще! Перш за все, що перед- є поднесущая?

Л. - Йдеться про хитрого прийомі, яким часто користуються в техніці електрозв'язку і, зокрема, в багатоканальної телефонії. Ти знаєш, що телевізійні передачі ведуться в діапазоні метрових і особливо дециметрових хвиль, частоти яких вимірюються сотнями мегагерц. Ти також знаєш, що відеосигнали займають смугу в кілька мегагерц (6 Мгц в європейському 625-рядковому стандарті). Модульований несуча розташовується так, що по одну і іншу сторони від її частоти знаходяться дві бічні смуги модуляції. Для зменшення місця, займаного передачею, в спектрі частот значну частину бічної смуги пригнічують.

Н. - Все це, Любознайкін, я давно знаю, адже ти мені це пояснив ще тоді, коли навчав мене основам радіотехніки.

Л. - А тепер припустимо, що ти модуліруешь свою несучу сигналом тільки однієї частоти, скажімо, 4,43 Мгц.

Н. - Цей сигнал породить дві бічні частоти модуляції, віддалені від частоти несучої хвилі на 4,43 Мгц у велику і в меншу сторони.

Л. - Абсолютно правильно. Втім, ми можемо прибрати одну з цих двох бічних. А тепер припусти, що ці коливання з частотою 4,43 МГц, які і є піднесе, в свою чергу модулюються сигналами значно більш низької частоти.

Н. - Але це зачароване коло! Як я вважаю, в цьому випадку по обидва боки частоти, що піднесе утворюються бічні смуги частот модуляції. При графічному відтворенні чиста, т. Е синусоїдальна, поднесущая є простою вертикальну лінію. У разі модуляції вона перетворюється в прямокутник, ширина якого визначається найбільшою величиною модулюючим частоти.



передача кольоровості

Л. - Чудово, Незнайкин! Тепер я можу сказати тобі, що ця частота 4,43 МГц була прийнята для європейського стандарту кольорового телебачення з розкладанням на 625 рядків. І цю поднесущую модулюють цветоразностнимі сигналами, які займають відносно вузьку смугу частот.

Н. - Чому?

Л. - Тому, що для кольоровості нам абсолютно немає необхідності мати таку ж високу роздільну здатність, як для яскравості. Згадай про хроматичної аберації і про нерівномірний розподіл колб, що знижує роздільну здатність очі для кольорових зображень. Роздільна здатність очі для кольорових тонів і ступенів насиченості далеко не критична. Чіткість передачі деталей кольорового зображення практично не пов'язана з їх кольором і визначається яскравістю. Тому сигнал яскравості передається повністю, т. Е. З такою ж шириною смуги, як у чорно-білому телебаченні. Що ж стосується сигналу кольоровості, то він займає досить вузьку смугу частот, щоб не виходити за межі смуги частот сигналу яскравості, як це показано на моєму графіку.

Н. - Після твого пояснення у мене немає ніяких заперечень проти зниження чіткості в кольоровості. Я згадую, як в ранньому дитинстві я бавився розфарбуванням надрукованих чорно-білих картинок. Я зафарбовував картинки широкими мазками товстої пензликом, і мої фарби майже всюди виходили за контури малюнка. Але результат був зовсім непоганий, так як сприйняття в першу чергу залежало від надрукованого чорною фарбою малюнка.



Л. - Як ти бачиш, завдяки хитрому прийому з піднесе, яка доставляє кольоровість, загальна ширина смуги, яку займає при передачі кольорової телевізійної програми, не ширше смуги частот, використовуваної в чорно-білому телебаченні.

Н. - Це дійсно дуже добре. Але я відчуваю, як у мене в голові виникають і стикаються між собою тисячі питань. Як може поднесущая доставляти інформацію про трьох основних кольорах. Яким чином…

Л. - Помилуй, Незнайкин, зупинись! Не всі відразу. Модулювання піднесе проводиться за амплітудою в системах NTSC і PAL; в системі SECAM поднесущая модулюється по частоті. Що ж стосується трьох основних кольорів, то з них передають тільки два: червоний і синій або, точніше, різниця між сигналами кольору R і В і сигналами яскравості Y або

R - Y і B - Y,

Н. - Але в цьому випадку зображення відтворюється тільки двоколірним способом? Ти приносиш в жертву зелений? Цей колір надії! ..

Л. - Заспокойся: зелений відновлюється при прийомі. Не забувай, що сигнал яскравості містить сигнали всіх трьох кольорів. Таким чином, маючи в своєму розпорядженні сигналом яскравості Y, отриманим в результаті демодуляції несучої, ти можеш для початку знову отримати сигнали R і В шляхом простого складання переданих сигналів:

Y + (R - Y) = R;

Y + (B - Y) = B

І тобі залишається лише відняти ці два сигнали з Y (який являє собою суму всіх трьох кольорових сигналів), щоб знову знайти «зелений» сигнал.

Н. - Це здається тобі дуже простим. Але я починаю відчувати запаморочення. Я просто не бачу, яким чином з усіх цих сигналів можна отримати при прийомі справжні фарби.

Л. - А чому б тобі в один прекрасний день не відвідати Музей електронно-променевої трубки? Там ти знайдеш відповідь на багато питань ... А поки запам'ятай, що різні маніпуляції, що мають на меті різне комбінування сигналів яскравості і кольоровості при передачі, здійснюються сукупністю схем, що входять в кодує пристрій. А в приймачі є декодер, що служить для вилучення з переданих складних сигналів напруг, які додаються до електродів чудесного приладу, який тобі покажуть в Музеї електронно-променевої трубки.



глава 6
У МУЗЕЇ ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОЇ ТРУБКИ

Відвідування уявного музею дозволить читачеві ознайомитися з різними пристроями, винайденими для відтворення кольорового зображення з сигналів, що приносять «електричний переклад» цього зображення. Під час відвідин музею розглядаються наступні питання:

Проектор з трьома електронно-променевими трубками. Проблема збіжності. Гамма. «Ейдофор». Кінескоп з тіньовою маскою. Проблема чистоти. Розмагнічування. Кінескоп майбутнього.


Молодий екскурсовод зупинився на порозі залу і повернувся до групи студентів, які прийшли зі своїм професором. Він окинув юнаків поглядом, щоб переконатися, що жоден з них не відстав від групи, захопившись лампою біжучої хвилі, пам'ятною електронно-променевою трубкою або не залишився в «Залі Лі де Фореста».

Він тільки що закінчив Вищу школу телевізійної техніки і готував свою дисертацію в лабораторіях Міжнародного музею електронно-променевої трубки, а тепер він водить по Музею молодих відвідувачів і дає їм пояснення. Він любить історію техніки і тому досить довго зупинився на прийшла Едісона ідеї помістити в електричну лампу додаткову нитку розжарення з метою підвищити світлову віддачу, що по суті справи породило діод і поклало початок великої історії електроніки.

Молодий екскурсовод з великим ентузіазмом ставиться до своєї нової роботи; пояснює він дуже просто, і студенти не перемовляються; вони уважно слухають і навіть задають питання.

Коли вся група зібралася біля нього, він почав свою розповідь:

- Тепер ми увійдемо в абсолютно новий зал - його всього лише тиждень тому відкрили для відвідувачів. Це Відділ спеціальних електронно-променевих трубок і методів відтворення кольорових телевізійних зображень.

Він відкрив двері, і група увійшла в новий зал. Екскурсовод замкнув двері, пройшов через розступилися перед ним групу і вказав на що стоїть в залі пристрій значних розмірів. Як тільки він заговорив, студенти негайно замовкли.

- Все ви знайомі з принципами кольорового телебачення; Ви знаєте, що в приймачі на виході декодирующего пристрою ми отримуємо три відеосигналу, які відповідно представляють червоний, зелений і синій кольори, що містяться в кольоровому зображенні.

Він витримав паузу. Ті, хто стоїть навпроти нього студенти ствердно кивнули головами; в цей час професор, високо піднявши брову, уважно розглядав студентів, з'ясовуючи, чи немає серед них ледаря, який не зміг скористатися його повчальними уроками і досі залишився в невіданні щодо цих елементарних понять кольорового телебачення. Екскурсовод продовжив свої пояснення:

- Першою приходить в голову ідея використовувати три таких же кінескопа, як в чорно-білому телевізорі, подаючи на них відповідно сигнали R, G і В. Якщо перед кінескопом, на який подається сигнал R, поставити червоний фільтр, перед кінескопом, які отримують сигнал G - зелений фільтр, а перед третім кінескопом - синій фільтр, то отримаємо три зображення в основних кольорах; для отримання повного кольорового зображення досить поєднати оптичним способом ці три первинні зображення (рис. 28).



Мал. 28. Проектор з трьома електронно-променевими трубками. Зображення з трубок K 1, К 2 і К 3 фарбуються фільтрами R, G і B і проектуються трьома об'єктивами на загальний екран.


Знову тридцять голів схилилися в знак розуміння. Молода людина відчував себе в своїй стихії; він полюбив цю невелику групу слухачів і був щасливий мати можливість пояснити цим незайманим умам те, що сам він збагнув кілька років тому.

- Один із способів поєднання первинних зображень полягає в використанні трьох проекційних кінескопів і в проектуванні за допомогою об'єктивів трьох отриманих зображень на загальний екран.

Він натиснув кнопку на пульті, у якого стояв; зал поступово занурився в темряву, і його білий халат химерно виділявся на сірому тлі апаратури. Всі голови повернулися до екрану, який повільно розвертався в декількох метрах від установки. Кольорове зображення чарівної молодої жінки в солом'яному капелюшку з'явилося на екрані. Екскурсовод несподівано натиснув дві кнопки відразу, і жінка раптом стала вся зеленої. Дружний вибух сміху вітав таку метаморфозу; професор, посміхаючись, шепнув студентам «тихо». Демонстратор почекав, поки шум уляжеться, і продовжував:

- Те, що вас так потішило, являє собою зелену складову кольорового зображення. Я вимкнув відеосигнали червоного і синього. Тепер подивіться одну синю складову, а потім одну червону ... і, нарешті, повне кольорове зображення.

Експеримент був дуже переконливим. Однак один студент попросив слова: «Чому уздовж солом'яною капелюшки йде облямівка зеленого кольору?».

І так як всі засміялися, а професор насупив брови, він відразу ж розкаявся, що поставив безглуздий питання. Демонстратор глянув на зображення і повернувся до аудиторії.

- Ви вказали на постійну проблему відтворення кольорових зображень. Це те, що називають недоліком накладення, або, як частіше говорять, збіжність. Ви легко це зрозумієте; мої три кінескопа зі своїми об'єктивами націлені на екран так, щоб їх оптичні осі сходилися разом в центрі цього екрану. Але якщо кінескоп, екран якого паралельний екрану, дає зображення строго прямокутної форми, то у двох інших внаслідок паралакса зображення виходить кілька спотвореним - воно має трапецеидальную форму (рис. 29). Тому ми змушені «попередньо спотворювати» зображення двох крайніх кінескопів за допомогою електричного впливу на їх системи розгортки і так відрегулювати цю корекцію, щоб у всіх точках екрану геометрія проектованих зображень була строго ідентичною.



Мал. 29. Неправильна збіжність через трапецеидальной деформації зображень.


Він зайнявся цілої батареєю маленьких ручок, і присутні побачили, як зелена облямівка стала вже і зникла зовсім, а потім з'явилася з протилежного боку!

- Як ви бачите, я перекрутив регулятор.

Він знову зайнявся регулюванням, і зображення, нарешті, стало бездоганно чітким.

- Зверніть увагу на те, що контраст і яскравість повинні бути однаковими на всіх трьох кинескопах, щоб можна було отримати білий колір без кольорової домінанти. Ви самі розумієте, що якщо на червоному кінескопі контраст або яскравість буде вище, ніж на інших, то зображення вийде з червоним відтінком. Але необхідно йти ще далі: все кінескопи повинні мати однакову нелінійність - без цієї умови неможливо правильно відтворити нейтральну сіру шкалу.

Випромінюваний кінескопом світло не пропорційний напрузі відеосигналу. Світло визначається за формулою

L = U · γ

де L - яскравість, U - напруга сигналу, а γ - гамма залежить від конструкції електронної гармати і напруги на електродах. Отже, навіть при використанні ідентичних кінескопів потрібно так регулювати напругу, щоб всі три характеристики світло / напруга були ідентичними (рис. 30).



Мал. 30. Характеристики світло / напруга кінескопів проектора з трьома електронно-променевими трубками (або трьох гармат кольорового масочного кінескопа).

Гамма зеленого більше гами синього, яка в свою чергу більше гами червоного. Чорний і білий кольори при даному напрузі між нулем і величиною, що відповідає білому, виходять без кольорової домінанти, але кінескоп випромінює червоне світло більше, ніж синього, і синього більше, ніж зеленого. Тому сірі тони неминуче страждають від червоно-фіолетового домінанти.


Екскурсовод включив світло в залі і попрямував до іншого установці; це було вертикальне спорудження, у верхній частині якого знаходилося щось схоже на ілюмінатор. Він глянув на цей ілюмінатор і повернувся до студентів.

- Замість проектування на екран можна за допомогою системи дзеркал поєднати три зображення, в результаті чого повне зображення буде існувати тільки в наших очах. Можна навіть обійтися без кольорових фільтрів перед кінескопами, так як деякі дзеркала, які називаються дихроїчними, мають властивість відбивати тільки один основний колір і пропускати обидва інших. Інакше кажучи, це виборчі напівпрозорі дзеркала. Те, яке відображає червоні промені, пропускає сині і зелені, а відображають сині промені пропускає червоні і зелені. Тепер ви можете підійти і подивитися в діхроічний монітор.

І поки юнаки по одному підходили помилуватися в кінці тунелі миловидним личком тієї самої молодої жінки в солом'яному капелюшку, демонстратор продовжував пояснювати:

- У діхроічним моніторі всі три кінескопа симетричні щодо оптичної осі системи і, отже, що викликається параллаксом трапецеїдальних деформація відсутня. І тим не менше недолік сходження може мати місце, якщо центрування кадру, амплітуда або лінійність розгортки всіх трьох кінескопів не відрегульовані строго однаково. Отже, є регулювання суміщення, хоча впливає вона іншим чином: необхідно, щоб геометрія зображення на всіх трьох кинескопах була абсолютно ідентичною (рис. 31).



Мал. 31. діхроічним монітор.

Модульований «синім» сигналом кінескоп K В випромінює білий світ, а дихроичное дзеркало ДЗ В відображає лише синю складову цього світла. Ця складова безперешкодно проходить через дихроичное дзеркало Д3 R і досягає очі. З білого світла, випромінюваного кінескопом До R діхроічним дзеркалом Д3 R, виділяється червона складова, яка і направляється до ока, а синьо-зелена складова проходить через дзеркало і, отже, втрачається. Випромінювання з кінескопа K G проходить через обидва дихроїчних дзеркала і в результаті очі досягає лише зелена складова цього випромінювання.


Всі студенти групи подивилися в діхроічний монітор і попутно напівголосно обговорили відповідні гідності гами. Не звертаючи ніякої уваги на нашіптування, демонстратор підійшов до шафи ще більш значних, ніж триколірний проектор або діхроічний монітор, розмірів.

- Цей апарат являє собою пристосований для кольору чорно-білий проектор «Ейдофор». При проектуванні зображення з екрану електронно-променевої трубки ми обмежені світловіддачею люмінесцентного шару.

Для отримання дуже яскравого зображення, яке забезпечувало б потрібне збільшення, доводиться працювати з дуже високими напругами і шар дуже швидко «вигорає».Велика перевага цього апарата, винайденого швейцарцем Фішером, полягає в тому, що його світлова віддача не залежить від люмінесцентного шару і тому зображення можна проектувати на дуже великий екран. Принцип роботи цього апарату при проектуванні чорно-білих зображень полягає в наступному.

Світло від потужного джерела (вольтова дуга або ксенонова лампа) відбивається увігнутим дзеркалом на екран. Це дзеркало являє собою тонку плівку масла; чому зробили таку конструкцію, ми зрозуміємо пізніше. Відбите світло не досягає екрану, так як на його шляху встановлена ​​перехоплюють система з непрозорих решіток (рис. 32).



Мал. 32. Схематичне зображення « Ейдофора ».

Завдяки модулированному видеосигналом електронного променю один з світлових променів відхиляється. « Скребок » (на малюнку не показаний) після кожного полукадра розгладжує масляний шар і усуває виниклу в результаті модуляції деформацію.


Якщо масляна плівка змінить свою форму, то потрапляють на дзеркало в місці цієї деформації світлові промені в більшій чи меншій мірі відхиляться від первісної «траєкторії» і зможуть пройти через систему грат.

Для зміни форми масляної плівки використовують модульований видеосигналом електронний промінь, який «малює» на дзеркалі точну копію зображення.

Щоб пристосувати «Ейдофор» для передачі кольорових зображень, можна використовувати або три «Ейдофора» з фільтрами (у цьому випадку ми знову стикаємося з проблемою корекції трапецеідального спотворення для досягнення точного збігу одноколірних зображень), або використовувати систему послідовного складання кольорових полукадров, як в системі CBS, де червоні, сині та зелені елементи зображення передаються по черзі зі швидкістю чергування полів. В цьому випадку проблеми збіжності не виникає, але доводиться зіткнутися з усіма недоліками, властивими системам з послідовною передачею.

Студенти з подивом милувалися цим гігантом телебачення, проектувати дуже яскраве зображення на екран розміром в декілька квадратних метрів. Демонстратор попрямував до «препарированной» величезної електронно-променевої трубки, встановленої на підставці з написом « Масочная електронно-променева трубка ». Поруч з цим макетом стояв діючий телевізор. На його екрані красувалася молода жінка в солом'яному капелюшку, але в залі було вже не темно, і зображення здавалося значно блідіше, ніж кілька хвилин тому

- У зв'язку з тим, що не може бути й мови про встановлення діхроічним монітора, трехтрубочного проектора або «Ейдофора» в сучасній квартирі (сміх в залі ...), треба було знайти інше рішення. І зараз ви бачите рішення, запропоноване американською фірмою RCA; помістити все три трубки в одну скляну колбу (що вирішує проблему синхронної розгортки) і створити кольорове зображення на екрані цього єдиного кінескопа. Так як на екран потрапляють не світлові, а електронні промені, то сам собою відпадає питання про встановлення на їх шляху кольорових фільтрів. Тут потрібні інші засоби: відомо кілька хімічних речовин, які під впливом електронів дають світіння певного кольору. Ці речовини називають люминофорами , і ви їх знаєте, так як екрани ваших осцилографів світяться зеленим або блакитним кольором. Можна створити люмінофори, світіння яких відповідає основним кольорам.

Але як зробити так, щоб модульований видеосигналом електронний промінь дійсно потрапляв на речовину, що світиться червоним, а не іншим кольором? Як забезпечити виборче порушення люмінофорів електронами?

Для цього використовують явище паралакса; ось тут-то вже справді справедливо, що нещастя одних служить щастям для інших. Дуже близько до екрану на шляху електронів встановлюють маску з пророблену в ній отворами. Вихідні з трьох гармат три електронних променя, проходячи через один отвір, неминуче потрапляють на екран в трьох різних точках. Досить, щоб в цих точках вони потрапили на таблетки з відповідних люмінофорів (рис. 33).



Мал. 33. Схематичне зображення ходу електронних променів в кольоровий електронно-променевої трубки.

Промені R , G і В проходять через отвори в масці і потрапляють на відповідні ділянки люмінофора.


Ця заключна частина промови була сповнена величі та математичної строгості. Проведена за нею тиша порушувалася лише гудінням блоків живлення і потріскуванням великих електронно-променевих трубок.

Один зі студентів пробурмотів в пробиваються вуса: «треба зробити».

Не чекаючи на неминучою реакції аудиторії, демонстратор енергійно підхопив:

- Так, це потрібно зробити!

А це не так легко, тому що крім розбіжності первинних зображень (адже всі три одноколірних зображення страждають деякими трапецеїдальним спотворенням), яке доводиться коректувати батареєю постійних магнітів і котушок, що змінюють траєкторію електронів, є ризик виникнення похибки чистоти, яка відсутня в системах з трьома кінескопами . Це відбувається, коли електрони змушують світитися люмінофор чужого кольору. Тоді для підвищення точності стрільби потрібно повернути ось це магнітне кільце.

Він повернув кільце на сусідньому працюючому кінескопі, і всі побачили, як на зображенні неба з'явилося фіолетова пляма, а в нижній частині зображення - зелене.

Поки він робив ці експерименти, професор сумлінно розглядав «препарований» кінескоп, потім він запитав:

- Скільки отворів в масці?

- Стільки ж, зі скількох точок складається телевізійне зображення, розкладається на 625 рядків, або приблизно 400 000.

Один зі студентів запитав: «А що відбувається з електроном, який не потрапляє в отвір»?

- Це найбільш типовий випадок, - відповів демонстратор. - Прозорість сітки дорівнює всього лише 15%. Це означає, що 85% випромінюваних електронними гарматами електронів не бере участі в створенні зображення, тому що вони не точно спрямовані у відповідні отвори. Ось чому струм високої напруги великий (1 ма), а напруга досягає 25 кв, і ви, звичайно, розумієте, що для його регулювання потрібно потужний каскад.

Відповівши таким чином на поставлене запитання, демонстратор взяв велику котушку індуктивності, намотану на плексігласовий кільце, і включив її в розетку освітлювальної мережі.

- Тепер через цю котушку протікає мережевий струм; отже, навколо неї існує змінне магнітне поле; ви знаєте, що таке поле може змінити напрямок електронного променя. Це поле дуже мало, і його вплив на геометрію зображення на чорно-білому кінескопі ледь помітно, але в кольоровому масочном кінескопі навіть невеликого відхилення траєкторії електронів досить для спотворення квітів, так як електронний промінь, який, наприклад, повинен потрапити на таблетку люмінофора червоного кольору , відхилиться в сторону і потрапить на зелений або синій ділянку.

Демонстратор підніс котушку до екрану, і на ньому з'явилися барвисті лінії. Чи не переміщує котушки, він відключив її від мережі.

- І ось! Сталеві частини телевізора і, зокрема, маска кінескопа Намагнітити, і відрегулювати чистоту кольору більше неможливо. Навіть земне магнітне поле намагнічує кінескоп, і регулювання чистоти і збіжності можна робити тільки тоді, коли телевізор знаходиться на своєму постійному місці в кімнаті в постійних умовах по відношенню до зовнішнього (земному або штучного) магнітного поля. Тепер дивіться уважно, я розмагнічені кінескоп.

Він знову включив котушку в мережу і зробив перед екраном кілька кругових рухів, поступово віддаляючись від телевізора. Коли він був досить далеко від телевізора і коли кольорові муарові смуги зникли, він повернув площину котушки перпендикулярно площині екрану і вимкнув струм. Потім він повернувся до групи і сказав з сумною посмішкою:

- Якщо вам згодом доведеться розмагнічувати кольорові телевізори, ніколи не робіть цього так, як я ... Перш за все потрібно зняти з руки годинник. В іншому випадку їх також необхідно розмагнітити!

Вибухи сміху переривалися зауваженнями про антимагнітних годиннику, але професор закликав студентів до порядку, і все швидко заспокоїлися. Демонстратор відновив свої пояснення:

- Виробництво масочного кінескопа досить складно і обходиться надзвичайно дорого. Подивіться в лупу на маленькі точки червоного, синього і зеленого люмінофорів. Цих точок мільйон двісті тисяч, а їх потрібно з великою точністю розмістити по екрану. Працюючі спільно з кінескопом пристрої - блоки живлення, розгортки і т. Д. Споживають багато енергії, і зображення виходить не дуже яскравим. Фахівці придумали і ряд інших рішень, але отримані результати поки ще недостатньо гарні для того, щоб промисловість могла приступити до виробництва нової продукції. Я можу сказати тут кілька слів про кинескопах з однієї електронної гарматою.

Особи всіх слухачів відбили здивування.

- Абсолютно правильно, кольорове телевізійне зображення можна отримати на кінескопі з однієї електронної гарматою, якщо її електронний промінь модулюється «червоним» сигналом, - коли електрони потрапляють на червоний люмінофор, «зеленим» сигналом - коли електрони потрапляють на ділянки зеленого люмінофора, а «синім »сигналом - коли електрони потрапляють на ділянки синього люмінофора. Отже, в даному випадку мова йде про послідовне відтворення (послідовна передача точок) кольорового зображення за допомогою електронної комутації. Ви можете бачити тут різні моделі однопушечних кольорових кінескопів: Хроматрон, кінескоп Лоуренса, трубка з індексацією положення променя (трубка, «Еппл») і т. Д.

Зараз ми обмежені вимогами вашої програми і відведеним вашим розкладом часом, і я не можу більш докладно про це вам повідомити трубках. Запам'ятайте просто, що один загальний недолік всіх цих кінескопів (хоча вони засновані на різних принципах) полягає в складності і ненадійності схем комутації, що перешкоджає їх практичного використання.

Тоді професор сказав: «Все це виглядає дуже песимістично. Ви називаєте нас не увійшли в промислове виробництво кінескопи, ви демонструєте нам гігантські установки і показуєте нам кінескоп, про який ви самі говорите, що він складний і дорогий у виробництві і, крім того, володіє численними недоліками, хоча, як я вважаю, саме цей кінескоп поширився в усьому світі! .. »

- Шановний професор, найкраще я залишив на закуску. Ви можете не сумніватися, що технічні фахівці вже протягом ряду років безперервно займаються пошуками оптимального рішення. І тепер я розповім вам про пристрій і принципи роботи «трехпушечного» кінескопа з цветоделітельной сіткою і з плоским екраном, який являє собою революцію в області відтворення кольорових телевізійних зображень (рис. 34).



Мал. 34. Розріз (вид зверху) нового кольорового кінескопа: смуги люмінофора розташовані вертикально.

Три сусідні смужки (синя, зелена і червона) утворюють потрійну смугу. Сітка являє собою полотнище з дротиків діаметром 0,1 мм, натягнутих між верхнім і нижнім краями екрану.


Чи знаєте ви різницю між камерою-обскура і фотографічним апаратом?

- ???

- У камері-обскура немає об'єктива і його роль виконує маленька дірочка. Створення об'єктива стало колосальним прогресом, так як дозволило значно ефективніше використовувати світловий потік: все потрапляють в об'єктив промені (а площа об'єктива набагато більше площі маленької дірочки) фокусуються в площині зображення. Стосовно до триколірної електронно-променевої трубки ця ідея полягає в заміні маленьких отворів перфорованої маски серією лінз ... - зрозуміло, електронних, так як тут ми маємо справу не зі світловими, а з електронними променями.

Такий лінзою служитиме сітка з тонких паралельних металевих зволікань; на всі ці зволікання подається однаковий потенціал. Що виникає між двома сусідніми паралельними тяганиною електромагнітне поле фокусує падаючі електрони на смуги червоного, зеленого і синього люмінофорів на плоскому екрані, встановленому паралельно площині сітки на відстані 25 мм від неї. Смуги люмінофора нанесені безпосередньо на внутрішню абсолютно плоску сторону лицьової стінки кінескопа, завдяки чому телеглядач краще бачить зображення.

Відзначимо попутно, що натяг зволікань сітки (600 г), впаяних між лицьовою стінкою і конусом кінескопа (щоб запобігти просочуванню повітря в місцях проходу зволікань через скло, на колбу в цьому місці наноситься емалевий пояс), дозволяє зробити екран строго плоским при прийнятною товщині скла .

Для забезпечення чистоти квітів на краях екрану довелося б ввести диференціальну корекцію траєкторії електронних променів. Для цього можна було змінити потенціал зволікань сітки (в залежності від їх віддалення від вертикальної осі екрану), але конструктори кінескопа вважали за краще нанести на колбі додатковий електрод з постійним потенціалом; форма цього електрода розрахована так, щоб його вплив триваліше відчувалося на електронних променях, траєкторія яких вимагає великої корекції (промені, що йдуть до країв екрану).



Мал. 35. Принцип послефокусіровкі і післяприскорення, створюваних «електронної лінзою» в просторі між сіткою і екраном.


Само собою зрозуміло, що на відміну від маски цветоделітельная сітка не перехоплює більшості випускаються гарматами електронів і що через це зображення на кінескопі нового типу набагато яскравіше, ніж на масочний кинескопах (рис. 36).



Мал. 36. Кожен електронний промінь з будь-якої з трьох гармат направляється на відповідну йому смугу люмінофора.

а - показана траєкторія електронних променів уздовж осі кінескопа; б - у краю екрану.


Точно так само і створюване сіткою післяприскорення дозволяє значно знизити потужність системи розгортки і рівень модуляції відеосигналу в порівнянні з тим, що потрібно для масочного кінескопа, а це створює можливість спростити конструкцію телевізора і зробити його повністю транзисторним.

Однак, як і будь-який недавній винахід (роботи почалися в 1960 році під керівництвом Роже Каена, а з 1966 р ними керує П'єр Бонвало), трехпушечний кінескоп з цветоделітельной сіткою і з плоским екраном (який також називають «кінескопом Compagnie Frangaise de Television - «Французької телевізійної компанії») для остаточної розробки ще вимагає тривалих науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт.

Екскурсія закінчена. Професор від імені всієї групи тепло подякував молодого демонстратора і попрощався з ним. Вся група вийшла з Міжнародного музею електронно-променевої трубки.

глава 7
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕЛЕВІЗІЙНИЙ ЦЕНТР

При всій сухості канцелярського мови приводиться далі доповідь дає в основних рисах уявлення про будову телевізійного центру для кольорових передач, який намічено побудувати в місті Відео (шукати його на карті немає сенсу). У планованому центрі все передбачено, зокрема:

Камери з трьома або чотирма передавальними трубками. Телевізійний кінопроектор. Монітори і мікшери. Апаратура для передачі сигналів.


Місто Відео, вулиця Синхро, д. 2

Пан генеральний інженер!

Я маю честь направити Вам на розгляд складений моїми співробітниками і мною проект обладнання нашого першого телевізійного центру для кольорових передач.

Ряд поїздок, скоєних нами як в Сполучені Штати, так і Європу для огляду вже оснащених для передачі кольорових програм телецентрів, а також зустрічі з представниками численних фірм, що випускають відповідне обладнання, дозволили нам визначити основні вимоги, що пред'являються до подібного центру.

Само собою зрозуміло, що пропонований Вам початковий проект може змінюватися і доповнюватися.

У надії, що цей проект приверне Вашу увагу і в очікуванні інструкцій з цього питання, я прошу Вас, пане генеральний інженер, прийняти вираз мого високого до Вас поваги.

Начальник відділу експлуатації


Кольорове телебачення всього лише вдосконалення класичного телебачення, і тому абсолютно немає необхідності все перевернути в нашому Національному телевізійному центрі, щоб його можна було пристосувати для передачі кольорових програм.

Ми пропонуємо поступово вводити кольорові передачі в програми нашої мережі телепередавачів, ведучих передачі чорно-білих програм з розкладанням на 625 рядків; беручи до уваги, що сучасні системи передачі кольорових телевізійних зображень відрізняються подвійний сумісністю, ми можемо використовувати вже наявне у нас обладнання для передачі в ефір кольорових сигналів; точно так же і телеглядачі, поки ще не мають кольорових телевізорів, зможуть приймати названі сигнали на свої традиційні телевізори і отримувати чорно-біле зображення звичайної якості (інформація про кольоровості дуже слабо помітна на яркостном зображенні).

Перш за все необхідно оснастити хоча б одну студію для виробництва кольорових зображень.


камери

Сучасні камери для кольорового телебачення оснащуються передають трубками типу «плумбікон», які нагадують видикон, але відрізняються високою чутливістю і малою темновим струмом. Залежно від кількості використовуваних передавальних трубок телевізійні камери поділяють на два типи.


1. КАМЕРИ З трьома передав слухавку

В цьому випадку проходить через об'єктив світловий потік системою дзеркал розділяється на три частини і утворює зображення на фотокатоде кожної з трьох трубок (рис. 37).



Мал. 37. Кольорова телевізійна камера.

З минулого через об'єктив світла дихроичное дзеркало ДЗ R виділяє червону складову, від якої потерпають на передавальну трубку T R . Минулий через це дзеркало світло потрапляє на дихроичное дзеркало ДЗ B , яке виділяє синю складову і відображає її на передавальну трубку тq , інша частина (зелена складова) проходить через це дзеркало і потрапляє на передавальну трубку T G .


Кожній трубці надається один кольоровий фільтр: червоний, зелений або синій. Можна також використовувати діхроічние дзеркала і обійтися без фільтрів.

Сама камера має приблизно такі ж розміри, як наші сучасні чорно-білі камери на чотиридюймові Суперортикон. Зате апаратний шафа складніший, так як потрібно відрегулювати рівень відеосигналу всіх трьох трубок (по чорному, сірому і білому) і провести спеціальну регулювання накладення первинних зображень або збіжності; це регулювання полягає в забезпеченні для всіх трубок трьох строго однакових розгорток (амплітуда, лінійність і центрування) для всіх трьох одноколірних зображень.

Недолік цих камер полягає в тому, що порушення регулювання збіжності викликає зниження чіткості зображення, що суперечить принципу поділу яркостной і цветностной інформації та ускладнює регулювання.


2. КАМЕРИ З ЧОТИРМА передав слухавку

У цих камерах четверта трубка служить тільки для передачі яскравості зображення. Отже, можна сказати, що така камера складається з чорно-білої і триколірної камер.

Регулювання збіжності менше впливає на чіткість зображення, яка визначається яркостное сигналом, і тому регулювання стає набагато простіше. Цей принцип можна порівняти з четирехкрасочной печаткою, при якій після послідовного накладення трьох одноколірних зображень друкар четвертий раз «проганяє» відбиток через машину для друку чорним кольором всіх дрібних деталей зображення; накладена чорна фарба маскує можливі вади, кажучи друкарськими термінами, суміщення контурів малюнка.


телевізійний кінопроектор

Використовувана в чорно-білому телебаченні апаратура може застосовуватися і для передачі кольорових кінофільмів: телекіноустановці з однією камерою (в цьому випадку знадобляться три або чотири передають трубки з відповідними фільтрами замість однієї трубки) або телекінопроектор з розгорткою зображення променем, що біжить; в цьому випадку знадобиться потроєна система з фотоелементів і фотопомножувачів.

Обидва названі типу апаратури використовуються і при передачі діапозитивів або непрозорих документів. Велика перевага апаратури другого типу полягає в тому, що вона робить непотрібною регулювання збіжності (збігу контурів).


Центральна апаратна

Якщо перетворювачі переданого зображення в електричні сигнали (передавальні трубки) можуть використовуватися в будь-якій системі кольорового телебачення, то обладнання центральної апаратної зазвичай визначається прийнятою системою.

Комплект передавальнихтелевізійних трубок сполучають з кодований пристроєм. Це пристосування «ущільнює» первинну інформацію в складний або, інакше кажучи, повний сигнал, який в прихованому вигляді містить класичний чорно-білий відеосигнал і високочастотну поднесущую, модульовану сигналами кольоровості.

Кожен складний сигнал постійно контролюється за допомогою монітора, який зовсім не схожий на ті, якими ми користуємося при передачі чорно-білих програм: він оснащений спеціальним кінескопом, здатним відтворювати кольору, а його відеоканал замінений декодувальним пристроєм, що відновлює початкові сигнали R, G, В зі складного сигналу Y; B - Y; R - Y .

З'єднання зображень напливом (затемнення, поява, перехід одного зображення в інше) або спеціальні ефекти (перекривання кадру шторкою, включення одного зображення в інше за профілем третього або з якоїсь геометричної фігури і т. Д.) Вимагають техніки складнішою, ніж в чорно-білому телебаченні, але тим не менше вже існують мікшери, які в комбінації зі звичайним генератором ефектів дозволяють здійснити в кольоровому телебаченні всі відомі трюки.

З точки зору магнітного запису існуючі системи дуже різні, але одна з них дозволяє записувати кольорове зображення відеомагнітофоном для чорно-білого телебачення, який лише незначно доповнюється апаратурою для запису кольору.


необхідна апаратура

За останні роки в Європі було проведено безліч цікавих експериментів, які показали, що передача кольорових телевізійних програм на великі відстані по кабелю і по радіорелейних лініях різних мереж (Євробачення і Інтербачення), а також через штучні супутники не тільки цілком можлива, але і дає прекрасні результати .

Беручи до уваги стан наших кабельних і радіорелейних ліній, наших передавачів і ретрансляторів, Національний телевізійний центр вже зараз міг би приступити до передачі першої програми кольорового телебачення - для цього необхідно придбати лише мінімальний комплект обладнання для кольорової студії, а саме: дві камери, один телевізійний кінопроектор, три кодують пристрої, один мікшер і чотири монітори - четвертий монітор призначений для контролю остаточного сигналу зображення, який подається в антену.

глава 8
ЩО ПОТРІБНО ЗНАТИ ПРО вектор

Послання Любознайкіна має на меті підготувати Незнайкіна до лекції професора радіоли. Щоб легше засвоїти зміст майбутньої лекції, потрібно знати значення векторів і вміти ними користуватися - вони корисні для складання періодичних явищ і, отже, для відображення різних систем модуляції. У листі розбираються наступні питання:

Діаграми Френеля. Народження синусоїди. Додавання синусоид. Сума векторів. Метод паралелограма. Амплітудна модуляція. Придушення несучої. Модуляція сигналами кольоровості.


Любознайкін пише Незнайкіна

Дорогий мій Незнайкин !

Мені повідомили, що ти маєш намір бути присутнім на лекції мого дядька професора радіоли про різні системи кольорового телебачення. Чудова ідея, мій друг. Ти, безсумнівно, знаєш, що саме мій дядько колись вбив мені в голову основні принципи радіотехніки. Я завжди був йому за це вдячний, бо його пояснення відрізнялися дивовижною ясністю.

Чи будуть вони такими ж і для тебе? Професор радіоли розраховує свою лекцію на аудиторію фахівців з радіоелектроніки, що володіють солідними теоретичними знаннями. При викладі системи NTSC, яка лежить в основі всіх інших систем, він, без сумніву, скористається діаграмами Френеля, т. Е. Векторним зображенням періодичних явищ.

Чи достатньо добре освоївся ти з векторами і з їх використанням при вивченні змінних струмів? Цілі так, то не втрачай часу на подальше читання цього листа. Якщо ж ні, то воно буде тобі корисно тим, що полегшить сприйняття лекції, на якій ти збираєшся бути присутнім.


народження синусоїди


Візьмемо для прикладу найпростіше періодичне явище, яке ти добре знаєш, - змінний струм. Графічно він зображується синусоїдою. Чому?

Тому, що ця синусоїда показує величину і напрямок струму для кожного моменту. Ще краще: можна стверджувати, що струм змінюється за синусоїдальним законом, так як він наводиться в витках, що обертаються в магнітному полі. Однак, як ми зараз побачимо, синусоїду можна намалювати, привівши в рівномірний обертальний рух відрізок прямої і фіксуючи його проекцію на площині.

Синусоїду можна також викреслити шляхом фіксування періодичних рухів, найзручніше маятника. Для цього достатньо зміцнити на нижньому кінці маятника пензлик з чорнилом, яка злегка стосується паперової стрічки, простягаємо з рівномірною швидкістю в напрямку, перпендикулярному площині коливань маятника (рис. 38).



Мал. 38. На що рухається з рівномірною швидкістю паперовій стрічці коливається маятник викреслює правильну синусоїду.


Але якщо ти хочеш акуратно викреслити синусоїду, то потрібно поступити таким чином: накреслив коло і роздягли його окружність на деяку кількість (наприклад, на 16) рівних частин (рис. 39).




Мал. 39. Графічне побудова синусоїди. Для кожного положення радіуса-вектора знаходять точку на кривій.


Уяви собі, що радіус, спрямований спочатку горизонтально вправо (назвемо це «нульовим положенням»), почне обертатися в «тригонометричному напрямку», т. Е. В напрямку, протилежному ходу годинникової стрілки. Він послідовно пройде через різні відмічені нами на окружності точки, утворюючи з горизонтальною віссю кути 22,5 °, 45 °, 67,5 °, 90 °, 112,5 ° і т. Д. До 360 °.

А тепер завдамо на горизонтальній осі 16 одно віддалених одна від одної точок. На вертикалях, що проходять через ці точки, відзначимо проекцію обертового радіусу. Як це зробити?Просто-напросто від кожної відповідної точки окружності ми проводимо прямі горизонтальні лінії, які перетинають вертикаль, що проходить через відповідну точку осі. Точка Про знаходиться на самій осі. Точка 1 і наступні за нею до точки 7 включно знаходяться над віссю, а точка 8 знову знаходиться на осі. Точки з великими номерами знаходяться під віссю. Вище за всіх розташована точка 4 , а нижче всіх - точка 12 .

Ти бачиш, Незнайкин, що синусоїда утворюється обертанням нашого радіусу точно так же, як синусоїдальний струм наводиться обертанням витка в магнітному полі.


Ось що таке вектор ...

Наш радіус характеризується своїми довжиною і напрямком. Його довжина визначає амплітуду зображуваних синусоїдою коливань, а його напрямок визначає фазу синусоїди. Дійсно, наша синусоїда могла початися не з точки Про , а з будь-якої іншої точки окружності, що призвело б до зміщення синусоїди вперед або назад.

Радіус, що виходить із центру кола до однієї точки кола і має певну довжину, ми називаємо «вектором». Так можна назвати взагалі будь-орієнтований відрізок прямої.

Вектор повністю визначений, коли відома його довжина (яку називають модулем ), точка, з якої він виходить, і напрямок, яке визначається кутом, який він утворює з горизонтальною віссю. Цей кут називається аргументом .



Складати синусоїди? ..

Уяви тепер, Незнайкин, що ми маємо два вектори, що виходять з однієї точки і обертаються з однією і тією ж швидкістю, але зміщені один щодо іншого (їх називають «пов'язаними»). Вони породжують дві синусоїди, які теж зміщені відносно один одного або, як кажуть, «зсунуті по фазі».

Приступимо до складання цих синусоїд, щоб визначити, який результат вийде в разі накладення в одній схемі двох коливань, зображених цими синусоїдами.

Для початку візьмемо найбільш простий випадок, коли два вектора мають однакову довжину, але спрямовані в різні боки, т. Е. Зрушені на 180 ° (рис. 40).



Мал. 40. Додавання двох синусоїдальних коливань з однаковою амплітудою, але з протилежними фазами.


Ми отримаємо дві синусоїди з однаковою амплітудою і періодом, але зі зміщенням на 180 °. У всіх точках миттєві значення амплітуди рівні, але спрямовані в протилежні сторони. Це означає, що отримана сума всюди дорівнює нулю. Саме це відбувається, коли в антену твого приймача одночасно потрапляють пряма хвиля від передавача і хвиля, відбита верхніми іонізованими шарами атмосфери. Якщо ж через більш довгого шляху друга хвиля відстає від першої на полперіода (зсув по фазі на 180 °) і якщо амплітуди рівні, то спостерігається повне завмирання: обидва коливання взаємно знищуються і ми нічого не чуємо.



Якщо ж амплітуди не ідентичні, то завмирання буде частковим і передача, хоча і заглушений, буде все ж чути (рис. 41).



Мал. 41. Зображені тут коливання також знаходяться в протифазі, але вони мають різні амплітуди. Складові синусоїди показані пунктирними лініями, а результуюча - суцільною лінією.


За щасливим збігом обидві хвилі можуть виявитися в фазі. Тоді ці два коливання будуть взаємно посилюватися. Ти можеш легко скласти дві відповідні синусоїди (рис. 42).



Мал. 42. Додавання двох коливань з однаковою фазою.


Але стає досить важко сприймати передачу, коли дві синусоїди зміщені по фазі і на довершення всього мають різні амплітуди. А адже це найбільш поширений випадок. І тоді радіослухач змушений займатися нудною роботою по складанню (коли амплітуди мають однакову спрямованість) або по вирахуванню (коли вони спрямовані в протилежні сторони) амплітуд для різних точок.




Мал. 43. Більш складний випадок: складання двох зсунутих по фазі коливань.


Краще складати вектори


Чи хочеш ти, щоб я відкрив тобі секрет значно більш простого способу, який звільнить тебе від трудомістких обчислень і дозволить визначити параметри результуючого коливання, т. Е. Визначити його фазу і амплітуду?

Ну ладно, цей секрет - векторне складання . Назва тобі нічого не говорить? Тоді прочитай описане далі.

Перш за все зрозумій, що замість синусоїди можна накреслити просто утворює її вектор. Його довжина дає нам інформацію про амплітуду коливань, а його напрямок - про їх фазі.

Втім, ти можеш уявити собі, що вектор обертається в темній кімнаті і що на кожному обороті короткий спалах світла дозволяє нам його побачити. Спалахи виробляються з тією ж частотою, з якою обертається вектор, тоді при будь-якій швидкості руху він здасться нам нерухомим. Це принцип стробоскопа.



Замінивши синусоїди векторами, ти, безсумнівно, помітиш той факт, що вектори залишаються нерухомими один щодо іншого лише до тих пір, поки частота коливань залишається ідентичною.

Ти хочеш скласти дві синусоїди? Підсумуйте їх вектори. Як це зробити?Дуже просто, помісти другий вектор так, щоб його початок збігся з кінцем першого. Сума цих векторів представлена ​​третім вектором, у якого вихідна точка спільна з першим, а кінець збігається з кінцем другого (рис. 44).




Мал. 44. Для складання двох векторів їх розміщують так, щоб кінець одного збігся з початком іншого.


Перевір сказане мною на розглянутому прикладі складання двох синусоїд. Два протилежно спрямованих вектора ідентичною довжини взаємно знищуються. Якщо довжини цих векторів різні, то їх сума є різницею їх довжин, а її орієнтація відповідає напрямку довшого вектора. Коли ж зрушення фази відрізняється від 180 °, векторне складання дозволяє визначити амплітуду і фазу результуючого коливання.

Я додам, що замість того, щоб поміщати початок одного вектора у кінця іншого, можна будувати паралелограми (рис. 45). (Ти, ймовірно, вивчав це в курсі механіки).



Мал. 45. Сума векторів за допомогою класичного методу паралелограма.


Обидва вектора розміщують так, щоб їх вихідні точки збіглися. Через кінець кожного вектора проводять пряму, паралельну іншій вектору, і таким чином отримують паралелограм; його діагональ, проведена через загальне початок векторів, точно відповідає сумі цих векторів.

Ти бачиш, наскільки винайдене французьким фізиком Френелем векторне відображення синусоид спрощує вивчення і аналіз схем змінного струму. Знаючи, що індуктивність викликає зсув фази напруги по відношенню до струму назад на 90 ° і що ємність, навпаки, зрушує ток по відношенню до напруги вперед на 90 °, легко викреслити діаграму Френеля для схеми, що складається з котушок індуктивності, конденсаторів і резисторів (останні , як відомо, не зрушують фазу струму по відношенню до напруги).


амплітудна модуляція


Справа істотно ускладнюється, коли складаються різні коливання, що мають неоднакову частоту. Прикладом в цьому відношенні можуть служити ВЧ коливання, модульовані по амплітуді коливаннями низької частоти. Відомо, що в цьому випадку утворюються дві бічні частоти модуляції: нижча I і вища S . Відповідні вектори обертаються щодо вектора Р . Частота S вище частоти Р , і, отже, її вектор обертається швидше вектора Р .



Мал. 46. При модуляції несучої Р по амплітуді з'являються дві бічні смуги, зображені двома розташованими симетрично, але обертаються в протилежних напрямках векторами I і S . Додавання (всіх трьох векторів) дає один результуючий вектор, довжина якого змінюється від ОВ до ОН .


Тоді при стробоскопическом освітленні вектор Р здається нерухомим, а вектор S обертовим в напрямку, протилежному руху годинникової стрілки. У той же час вектор більш низької частоти I обертається в протилежному напрямку.

Сума всіх трьох векторів завжди орієнтована в тому ж напрямку, що і Р , так як I і S завжди розташовані симетрично по відношенню до Р . Отже, ніякої зміни фази не відбувається. Зате амплітуда змінюється від максимуму P + 2 S до мінімуму Р - 2 S .

На практиці є можливість передавати лише обидві бічні частоти, пригнічуючи саму несучу. Звичайно, для демодуляції сигналу при прийомі в цьому випадку доведеться знову генерувати несучу в приймальнику, в якому для цієї мети є місцевий гетеродин, налаштований на частоту несучої.



Мал. 47. Залежно від спрямованості векторів А і В їх сума може займати різні положення.


Як вдається придушити несучу? Цього можна досягти, подаючи в протифазі інше коливання з такою ж амплітудою. Однак для цієї мети краще використовувати балансний модулятор, що пропускає лише ті сигнали, які виводять його зі стану балансу (рівноваги), т. Е. Бічні смуги модуляції.



Хитрість системи NTSС

А тепер уяви собі, мій любий друже, щось, що здасться тобі дуже складним (щоб не сказати неправдоподібним). Припусти, що маєш два синусоїдальних коливання, кожне з яких модулюється по амплітуді змінним сигналом. Після всього того, що ми з тобою вивчили, я не приховую від тебе, що тут мова йде про двох сигналах кольоровості, червоному і синьому, або, щоб бути ближче до істини, про двох цветоразностних сигналах ( R - Y ) і ( B - Y ).

Як передати модульовані таким чином наші дві синусоїди, якщо - не забувай цього! - Для доставки інформації про кольоровості ми маємо всього лише однієї сущою?

Застосована в американській системі NTSC хитрість полягає в зсуві цих двох синусоїд на 90 ° перед їх складанням. Що це дає в результаті?

Завдяки векторах ми легко можемо відповісти на це питання. Одне з цих коливань можна представити горизонтальним вектором; тоді інша коливання буде представлено вертикальним вектором, так як зсув по фазі становить 90 °.

Ці вектори можуть мати позитивні або негативні значення, так як різниці ( R - Y ) і ( В - Y ) залежать від колірного тону аналізованих точок зображення. Отже, горизонтальний вектор може бути спрямований як вправо, так і вліво. Точно так само і вертикальний вектор може бути направлений вгору або вниз.



Миттєве значення кожного вектора залежить від насиченості відповідного колірного тону.

Що ж ми повинні робити з модульованими і зсунутими по фазі на 90 ° нашими двома синусоїдами? Ми їх просто-напросто складемо. В результаті ми отримаємо вектор, який в кожен момент своїм напрямком (на вченій мовою - своїм аргументом) буде представляти колірної тон аналізованого елемента зображення, а його довжина (краще сказати, його модуль) буде характеризувати насиченість названого елемента.

Чи не правда, це надзвичайно спритно придумано? Але я змушений констатувати, що захопившись темою, я кілька позбавив новизни то, що ти почуєш з уст мого дядька - професора радіоли.

Прийми вираження серцевої дружби від твого

Любознайкіна

глава 9
РІЗНІ СУМІСНІ СИСТЕМИ

Читання попередніх глав підготувало читача до розуміння лекції, в якій викладаються принципи і розглядаються переваги і недоліки трьох основних сумісних систем кольорового телебачення: NTSC, PAL і SECAM. Професор радіоли розбирає такі теми:

Квадратурна модуляція в системі NTSC. Вибір частоти піднесе. Декодування. Диференціальне посилення. Диференціальна фаза. Магнітна запис. Перехресні перешкоди колірних складових. Принципи системи PAL. Декодування в стандартній системі PAL і в спрощеній системі PAL. Характеристики системи PAL. Принципи системи SECAM. Кодування і декодування. Характеристики системи SEC AM.


(Повний текст лекції, прочитаної професором радіоли у Вищій школі телевізійної техніки в конференц-залі Національного телевізійного центру в місті Відео)

Пане Генеральний директор,

Господа головні інженери,

Дорогі колишні студенти,

Господа!

Кольорове телебачення, про яке в даний час стільки говорять, засноване на принципах, продиктованих деякими технічними і економічними міркуваннями. У наші дні існує декілька володіють різними властивостями способів передачі кольорових телевізійних зображень, які будуть розглянуті в сьогоднішньої лекції, але у всіх цих системах ми неминуче виявимо загальну основу, запропоновану французьким інженером Жоржем Валенси: зокрема, у всіх сумісних системах використовується широка смуга для передачі сигналу яскравості, до якого додають високочастотну поднесущую, модульовану сигналами кольоровості; останні є цветоразностниє сигнали, т. е. зникаючі, коли кольори не передаються.

Всі відмінності між існуючими сумісними системами кольорового телебачення полягають в типі "модуляції піднесе сигналами кольоровості.

Для кожної системи ми розглянемо структуру кодує пристрої (що змусить нас ознайомитися з нормами відповідного телевізійного сигналу), структуру декодирующего пристрої (т. Е. Особливості приймача) і технічні характеристики системи, звертаючи при цьому особливу увагу на якість передачі зображення.

Ми обмежимося аналізом трьох використовуваних в даний час систем, розглядаючи їх в хронологічному порядку винаходи: система NTSC (скорочення від National Tеlеvision System Committee - Національний комітет з телевізійних систем), розроблена групою американських інженерів, в основному з фірм Hazeltine і RCA , ця система використовується в Сполучених Штатах, Японії і Канаді; SECAM (скорочення від SEquence de Соuleurs Avec Mėmoire - послідовність кольорів з запам'ятовуючим пристроєм) - система розроблена фірмою Compagnie Frangaise de Télévision на основі оригінальної ідеї, запропонованої інженером Анрі де Франсом в 1956 р .; і, нарешті, система PAL (скорочення від Phase Alternation Line - рядок зі змінною фазою), що представляє собою варіант системи NTSC.

Ця система розроблена в ФРН в лабораторії фірми Telefunken в Ганновері бригадою фахівців під керівництвом Вальтера Бруха; тепер вона також прийнята в багатьох країнах. Хоча остання система з'явилася зовсім недавно (в 1963 р) ми розглянемо її відразу ж після системи NTSC, до якої вона дуже близька.


система NTSС

1. КОДУВАННЯ

Принцип передачі кольорів в системі NTSC вельми наочно видно на графіку кольоровості, який можна порівняти з діаграмою Френеля (рис. 48).



Мал. 48. Графік кольоровості, на якому наочно показані: осі модуляції I і Q системи NTSC; пачка імпульсів фазової синхронізації; точки, що характеризують основні і додаткові кольори; показано також, як знайти для точки Р амплітуду і фазу відповідної їй синусоїди.


Це означає, що якийсь вектор, що виходить із початку координат, є синусоїдою, амплітуда якої пропорційна його модулю (або довжині), а фаза дорівнює аргументу, або алгебраическому кутку, утвореному вектором і горизонтальною віссю.

Отже, можна наближено сказати, що в системі NTSC фаза висловлює колірної тон переданого кольору і що амплітуда представляє насиченість цього кольору (див. Теореми III і IV в гл. 4). Зокрема, поднесущая зникає при передачі ахроматичні (білого, сірого або чорного) ділянки зображення.

Використовуваний для здійснення цієї подвійної модуляції метод теж стає зрозумілим при розгляді графіка кольоровості.

Синусоїдальна хвиля, частоту якої ми зараз визначимо, модулюється по амплітуді з придушенням несучої сигналом (В - Y). Отже, на діаграмі Френеля вона збігається з горизонтальною віссю графіка кольоровості. Інша синусоїдальна хвиля такої ж частоти, але зрушена по фазі на + 90 ° по відношенню до першої, модулюється по амплітуді з придушенням несучої сигналом (R - Y). На графіку кольоровості її зображення збігається з вертикальною віссю. Додавання цих двох модульованих хвиль дає нам шукану поднесущую. Завдяки придушення несучої чорно-біле зображення за умови R - Y = B - Y = 0 ніколи не містить піднесе; цього не могло б бути, якби користувалися звичайною амплітудною модуляцією. Отже, придушення несучої забезпечує правильну передачу шкали сірого без кольорової домінанти і знижує видность піднесе в чорно-білих сумісних зображеннях Такий тип модуляції називається квадратурної модуляцією; походження цієї назви цілком зрозуміло.

Насправді ж в кодує пристрої системи NTSC використовуються не безпосередньо сигнали (R - Y) і (В - Y), а дві лінійні комбінації:

I = 0.877 ∙ (R - Y) ∙ cos 33 ° - 0.493 ∙ (B - Y) ∙ cos 57 °

B = 0.877 ∙ (R - Y) ∙ cos 57 ° + 0.493 ∙ (B - Y) ∙ cos 33 °

На графіку кольоровості ці комбінації зображуються двома взаємно перпендикулярними осями I і Q (I від англійського In phase - в фазі; Q від англійського Quadrature - квадратура, т. Е. Із зсувом на 90 °); ці комбінації обчислюються з попередніх обертанням на + 33 ° і зміною масштабу.

На графіку кольоровості вісь I проходить від оранжевого кольору до синьо-зеленого, т. Е. Через такі кольори, до яких око найбільш чутливе. Через кілька хвилин ми побачимо, яку користь отримує система NTSC зі зміни роздільної здатності ока в залежності від колірного тону. Але перш нам належить встановити частоту піднесе. Вона, очевидно, повинна розташовуватися у верхній частині спектра відеосигналу, де енергія складових сигналу яскравості статистично мала, щоб звести до мінімуму взаємовплив інформації про яскравість і колірність, які повинні залишатися незалежними. Отже, на зображенні, що отримується на екрані чорно-білого телевізора при прийомі кольорового передачі, повинні з'явитися пунктирні лінії, які будуть тим більш помітні, чим вищою буде насиченість переданих квітів (бо підвищення насиченості викликає збільшення амплітуди піднесе). Якщо частота піднесе довільна, то лінії безперервно переміщаються точок створюють на екрані дуже неприємні муарові смуги (рис. 49).



Мал. 49. Прийом кольоровий передачі на чорно-білий телевізор.

а - точки на екрані від піднесе, частота якої дорівнює добутку рядкової частоти на ціле число;

б - розташовані на екрані «в шаховому порядку» точки від піднесе, частота якої дорівнює добутку половини рядкової частоти на ціле непарне число.


Отже, перша умова полягає в досягненні нерухомості заважає малюнка, для чого співвідношення піднесе і рядкової частот має виражатися раціональним числом (числом, яке можна представити у вигляді дробу, у якій і знаменник, і чисельник цілі числа).

Якщо співвідношення виражено цілим числом, то точки будуть розташовані у вигляді вертикальних ліній, що створює на екрані вельми помітну сітку.

Найкраще рішення полягає в розміщенні цих точок на екрані під кутом 45 ° один до одного, т. Е. В шаховому порядку, як на друкарському растре. У телебаченні це досягається за рахунок зв'язку двох частот: частота піднесе f під вибирається рівної половині малої частоти f стр, помноженої на непарне число:

f під = (2 n + 1) f стр / 2,

де n - ціле число.

В американському телевізійному стандарті (525 рядків і 30 повних кадрів в секунду) f стр = 15 750 гц. Якщо прийняти n = 227, то отримаємо частоту піднесе f під = 3,58 МГц; саме ця частота прийнята в системі NTSC. Вона володіє ще однією перевагою.

Як відомо, частотний спектр одного телевізійного кадру нерівномірний: енергія концентрується уздовж ліній, що проходять через f стр, 2 f стр, 3 f стр і т. Д .; f стр, як завжди, позначає малу частоту. Отже, поднесущая розташовується точно між двома такими лініями (227-й і 228-й), а її власні бічні лінії вклинюються між лініями сигналу яскравості. Це забезпечує хорошу незалежність обох інформації під час передачі. Дійсно, яркостная складова з близькою до піднесе частотою могла б демодулювати декодувальним пристроєм, як якщо б це була складова кольоровості.

Ці спотворення, викликані проходженням складових сигналу яскравості в канал кольоровості, в літературі називаються «перехресними спотвореннями кольору», а перемежение спектрів яскравості і кольоровості в одному складному сигналі знижує цей недолік (рис. 50).



Мал. 50. Спектральні лінії сигналу яскравості «переплетені» із спектральними лініями піднесе.


Тепер повернемося до обох синусоїда, модульованим по амплітуді сигналами I і Q з придушенням несучої (рис. 51).



Мал. 51. Спектри піднесуть, модульованих сигналами Q і I.


Перед складанням для освіти однієї піднесе спектри цих обох модульованих синусоїд ретельно фільтрують. На вищих частотах поблизу несучої звуку (яка в американському стандарті відстоїть всього лише на 4,5 Мгц від головної несучої) необхідно як слід послабити верхні бокові смуги. Тому залишають лише одну бічну смугу шириною 0,6 МГц, взяту за рівнем - 6 дб.

Сигнал I, який, як ми сказали, повинен передавати більш дрібні, ніж сигнал Q, деталі, повинен мати більш широкий спектр. І якщо сигнал Q передається з двома бічними смугами шириною 0,6 МГц, то сигнал I має нижню бічну смугу шириною 1,3 МГц (що вимірюється також за рівнем - 6 дб).

Відповідно до загальної теорії ланцюгів сигнал Q, що передається з більш вузькою смугою пропускання (і, отже, контуром з меншим загасанням), отримує більшу, ніж сигнал I, затримку. Щоб узгодити фази сигналів перед їх складанням, досить уповільнити (за допомогою лінії затримки) прихід сигналу I на різницю часу їх проходження.

При вивченні характеристик системи NTSC ми побачимо, що така асиметрія бічних смуг зазвичай викликає спотворення, відоме під назвою квадратурного дефекту, і характеризується взаємними перешкодами між сигналами кольоровості, що можна порівнювати з перехресними перешкодами на звукових частотах; в цьому ж конкретному випадку асиметрія усувається в самому приймальнику, і ми побачимо, як це здійснюється (рис. 52).



Мал. 52. Спрощена блок-схема кодує пристрої системи NTSC.


Тепер наші синусоїди накладаються одна на іншу і формують поднесущую. До останньої слід підмішати сигнал, що позначає початок фаз. Як ми вже відзначали, модуляція за амплітудою проводиться з придушенням несучої. Тому для демодуляції переданих бічних смуг необхідно в приймальнику відновити несучу; так як амплітудна модуляція ускладнюється фазовою модуляцією, приймача необхідно також дати інформацію про початок фаз. Для цього було вирішено під час зворотного ходу по рядках на рівні чорного (між імпульсом синхронізації і початком рядка) передавати пакет з восьми періодів піднесе, що дають інформацію про фазу - (В - Y). У технічній літературі цей сигнал ідентифікації фази називається «спалахом».

Перед тим як модулированная поднесущая накладається на яскравості сигнал для отримання повного телевізійного сигналу, слід знову зрівняти час передачі сигналів. Для цього достатньо створити для сигналу Y штучну затримку (за допомогою лінії затримки), що дорівнює різниці в часі проходження сигналів Q і Y. Таким чином на виході кодує пристрої отримують три надзвичайно синхронні інформації.


2. ДЕКОДУВАННЯ

У приймальнику смуговий фільтр виділяє поднесущую з сигналу яскравості (рис. 53).



Мал. 53. Спрощена блок-схема декодирующего пристрою системи NTSC.


Пакети сигналів для розпізнавання фази піднесе виділяються і використовуються для синхронізації відновленої несучої, яка необхідна для демодуляції.

Для цієї мети використовують генератор, стабілізований кварцом, фаза якого за допомогою кільцевого модулятора, зібраного за схемою фазового дискримінатора, порівнюється з фазою сигналів синхронізації. Відповідним чином відфільтрований і посилений сигнал помилки використовується для управління каскадом з реактивним опором в колі зворотного зв'язку, щоб узгодити фазу генератора з фазою сигналів синхронізації.

Таким чином, відновлена несуча має бути присутня з двома різними фазами, що відрізняються одна від одної на 90 ° (наприклад, на первинній та вторинній обмотках трансформатора), а синхронна демодуляція піднесе цими двома хвилями відновлює сигнали I і Q.

Фільтри нижніх частот з пропускною здатністю відповідно 1,3 і 0,6 Мгц пропускають від сигналів I і Q лише потрібну частину. Після цього час проходження обох сигналів зрівнюється за допомогою лінії затримки в каналі I. Матриця (нагадаємо, що цим терміном позначають сукупність схем, службовців для лінійного змішування декількох електричних сигналів, інакше кажучи, для додавання або віднімання цих сигналів) здійснює такі операції, які дозволяють отримати всі три початкові складові кольоровості:


Сигнал Y звільняється від піднесе режекторним фільтром, і лінія затримки поєднує його в часі з сигналами I і Q. Тепер для отримання трьох первинних колірних сигналів досить зробити в матрицях, що складаються з резисторів, такі операції:


3. Технічні характеристики СИСТЕМИ

Система NTSC може служити пам'ятником, які уособлюють винахідливість і винахідливість. У 1953 р, коли були опубліковані перші описи системи, технічні фахівці всього світу визнали її видатним досягненням. На жаль, в результаті поспіху, яка, здається, була викликана лише кон'юнктурними вимогами ринку, цій системі не дали достатньо часу, щоб визріти в лабораторії і пройти фундаментальні випробування до остаточного затвердження в якості стандарту.

В результаті цього обладнання для передачі сигналів по кабелю, передавачі, магнітні записуючі пристрої і інша відеоапаратура, а також і телевізори мають у верхній частині спектра кілька фазових і амплітудних спотворень, якими, без сумніву, можна без шкоди для якості знехтувати в чорно-білому телебаченні , але які фатальним чином позначаються на передачу кольорів по системі NTSC. Розглянемо дуже стисло ці спотворення.


а) Диференціальне посилення

Потужний підсилювач неминуче має деяку нелинейностью. За своєю природою нелінійність може бути трьох різних видів: спотворення в результаті насичення, перекручення внаслідок зрізу і S-образне викривлення; отже, поданий на вхід підсилювача пилкоподібний сигнал правильної форми вийде на виході спотвореним.

Такий тип спотворень не породжує особливих неприємностей в чорно-білому телебаченні; він вносить деяку помилку градації тону, але не більше. Само собою зрозуміло, що при передачі кольорового телевізійного сигналу по системі NTSC це призведе до небажаного зміни амплітуди піднесе.

Припустимо, наприклад, що синусоїда малої, але постійної амплітуди накладена на названий пилкоподібний сигнал; на виході підсилювача амплітуда цієї піднесе перестане бути постійною, а буде залежати від миттєвого значення рівня сигналу яскравості (рис. 54).

Це явище, коли коефіцієнт посилення піднесе є функцією миттєвого значення яскравості, відоме під назвою диференціального посилення; як ми пам'ятаємо, амплітуда піднесе передає інформацію про насиченість кольорів, отже, неминуча нелінійність викликає спотворення насиченості.




Мал. 54. Спотворення сигналу пилкоподібної форми.

а - внаслідок недостатньої лінійності потужного підсилювача пилкоподібний сигнал може зазнати різні спотворення: насичення, зріз, S-образне викривлення;

б - цей же сигнал, модульований синусоїдальною напругою, зазнає такі ж спотворення. В результаті змінюється амплітуда синусоїди.


б) Диференціальна фаза

Вхідні і вихідні реактивні опору активних елементів (ламп або транзисторів), як відомо, дещо змінюються в залежності від місця робочої точки на динамічній характеристиці. Отже, виникає деякий паразитний зсув фази, який визначається місцем знаходження робочої точки.

Якщо вплив цього зсуву фази на яскравості сигнал мізерно мало, то на графіку кольоровості він зміщує точки, що символізують кольори, на різні кути в залежності від відповідного значення сигналу яскравості, а отже, викликає спотворення у відтворенні колірних тонів (рис. 55).



Мал. 55. Вплив диференціальної фази на телевізійний сигнал системи NTSC.


Це явище виникає у всіх активних елементах, але воно може ускладнитися іншим явищем. В апаратурі, де для передачі відеосигналу використовується частотна модуляція (радіорелейні лінії, супутники, магнітофони для запису зображення), модулированная несуча фільтрується смуговими схемами, фазочастотная характеристика яких не може бути лінійної (так як є прикордонні частоти). Отже, після демодуляції з'являється непостійний зрушення фази, який залежить від миттєвого значення частоти несучої, т. Е. Від сигналу яскравості.

На закінчення можна сказати, що в системі NTSC кожному нелінійного спотворення відповідає спотворення колірного тону (фази) або насиченості (амплітуди) або ж обидва види спотворень. Досвід показав, що в системі NTSC відхилення фази порядку ± 5 ° вже помітно для ока.


в) Магнітна запис

При відтворенні записаної на магнітній стрічці телевізійної програми відносна точність відтворення фази φ, що прочитується відеомагнітофоном піднесе, дорівнює відносній точності витримування швидкості відтворення V:

Δφ / φ = ΔV / V,

де Δφ і ΔV позначають зміни фази і швидкості. Якщо здійснювати синхронізацію відеомагнітофона в кінці кожного рядка, допускаючи, що відхилення швидкості залишається постійним, то фаза піднесе в кінці кожного рядка (точно перед установкою синхронізації) матиме наступне відхилення:

Δφ = φ макс ΔV / V

де φ макс = 227,5 ∙ 360 ° = 163 800 °.

При нормальному відносному догляді швидкості ΔV / V = 0,3% Δφ = 491 ° 24 ', т. Е. За час проходження одного рядка графік кольоровості зробив обертання на ціле коло і ще третю частину (!), І, отже, колірний тон безперервно спотворюється в напрямку зліва направо.

Студійні відеомагнітофони зазвичай мають по чотири обертові головки, кожна з яких записує або відтворює два десятка рядків.

Само собою зрозуміло, що складні передавальні функції цих чотирьох головок, т. Е. Їх фазові і амплітудні характеристики, не можуть бути ідентичними. Отже, комутація сигналу з однієї головки на іншу викликає різку зміну фази і амплітуди і кварц приймача через перевантаження не зможе їх компенсувати. Тому на кольоровому зображенні глядач помітить появу горизонтальних смуг різних колірних тонів і насиченості.

Третє явище виникає при відтворенні записаного на магнітній стрічці телевізійного сигналу системи NTSC. Відомо, що відеомагнітофони працюють з частотною модуляцією і що запис проводиться з низькою несучою. Синусоидальному сигналу в області видеочастот (наприклад, піднесе) в ЧС-спектрі відповідає не одна бічна як при амплітудної модуляції, а кілька бічних складових смуг. Перша нижня смуга потрапляє в спектр модулюючого сигналу, а друга повинна знаходитися в області негативних частот; отже, вона «відбивається» і інтерферує з першої і відеонесущей. Інтерференція створює неприємні для очей муарові смуги, помітність яких зростає в кубі від амплітуди піднесе.

Ці недоліки, про які не можна було підозрювати, бо відеомагнітофони з'явилися через кілька років після затвердження системи NTSC як американського стандарту, спонукали американських інженерів розробити високочастотний стандарт запису і додаткову апаратуру, як, наприклад, «Колортек», яку через її складності ми тут розглядати не будемо. Тільки такий ускладнений відеомагнітофон дозволяє проводити запис кольорового телевізійного зображення по системі NTSC з високою якістю.


г) Вплив смуги пропускання. квадратурні спотворення

Принцип передачі в системі NTSC заснований на модуляції несучої сигналами кольоровості зі зрушенням фаз на 90 °. Тому проникнення модуляції I на вісь Q і, навпаки, дорівнює нулю, і взаємні перешкоди цих двох інформації не виникають.

На ділі неполадки в передачі, як, наприклад, зріз смуги пропускання, можуть порушити цю квадратуру (зрушення фаз на 90 °). Справді, амплітудну модуляцію можна зобразити на діаграмі Френеля комбінацією двох симетричних рівних, але обертаються в протилежних напрямках векторів. Ці два вектори зображають бічні лінії модуляції, яка, зрозуміло, передбачається синусоїдальної. Якщо частоту несучої позначити F, а модулирующую частоту f, то ці бічні смуги будуть відповідно F + f і F - f. Само собою зрозуміло, що випадковий зріз смуги пропускання в більшій чи меншій мірі послабить верхню смугу; в цих умовах бічні смуги будуть вже не рівними, а вектори, що зображують I і Q, більше не будуть перпендикулярними. Проекції I на Q і Q на I перестануть бути рівними нулю і між цими двома інформаціями про колір виникнуть взаємні перешкоди.

Уявімо для прикладу випадок переходу по осі Q (від зеленого до фіолетового), коли величина I дорівнює нулю. При повному або частковому придушення верхньої бічної смуги Q призводить до того, що вектор перестає бути перпендикулярним осі I і обертається. Демодулювати складова I вже не може бути рівною нулю, і зображення замість того, щоб прямо перейти від зеленого до фіолетового, перейде між цими квітами по еліпсу на графіку кольоровості (рис. 56).



Мал. 56. квадратурного дефект, викликаний зрізом смуги.


Можна було б думати, що передача сигналу I з несиметричними двома бічними смугами систематично викликає таке квадратурного спотворення, але, на щастя, це не так. Насправді таке спотворення може виникнути тільки для нижніх бічних смуг I, розташованих більш ніж на 0,6 Мгц від несучої (бо до 0,6 МГц смуги симетричні); тоді сигнал взаємної перешкоди в інформації Q виявляється за межами смуги пропускання (обмеженою до 0,6 Мгц). Отже, фільтри в декодер повинні бути зроблені особливо ретельно.

Як правило, випадковий зріз смуги призводить до появи неприємних забарвлених обкантовок на переходах.


д) Відбитий сигнал

Добре відоме в чорно-білому телебаченні явище, коли на екрані видно накладені один на одного прямий і відбитий зображення, в кольоровому телебаченні ускладнюється неприємним хроматичним спотворенням. Справді, призначений для відновлення піднесе в декодер кварцовий генератор синхронізується за першим сигналом кольоровий синхронізації, але весь графік кольоровості (для великих кольорових ділянок зображення) повернуть на кут β, який одночасно залежить від запізнювання і від ослаблення відбитого сигналу в порівнянні з прямим сигналом. Таким чином, неминуче виникає і спотворення передачі кольору. Втім, між прямими і повторними переходами утворюється поєднання старої і нової фаз, через що таке зображення в значно меншому ступені, ніж у чорно-білому телебаченні, прийнятно для практичного використання.


4. ВИСНОВОК ПРО СИСТЕМУ NTSC

Розглянутий метод не завжди здатний забезпечити вірну передачу кольору в реальних умовах експлуатації (які дуже далекі від ідеальних умов відтворення кольорового зображення в лабораторії), тому американські і японські фірми встановлюють на що випускаються ними телевізорах дві додаткові ручки для регулювання колірного тону і насиченості, якими повинен користуватися телеглядач .

Однак середній телеглядач як в Сполучених Штатах, так і в будь-який іншій країні з надзвичайних працею спіткає таємницю регулювання яскравості і контрастності в чорно-білому телебаченні. Я уявляю моїм слухачам можливість подумати про какофонії кольорів, яка може з'явитися на екрані в результаті невмілого користування телеглядачами занадто численними ручками регулювання ...

Однак це зовсім не заважає мільйонам американців і японців вже протягом ряду років завдяки системі NTSC користуватися задовольняє їх вимогам кольоровим телевізійним зображенням. Не слід також забувати, що ця система лежить в основі всіх створених пізніше систем кольорового телебачення.


система PAL

Беручи до уваги, що найбільш істотний недолік системи NTSC полягає в дуже велику чутливість до фазовим спотворенням, автори системи PAL придумали метод компенсації цих спотворень в декодер.

Основна ідея винахідника системи PAL доктора Вальтера Бруха - перевернути на 180 ° напрямок осі (R - Y) на одному рядку з кожних двох (звідси походить і сама назва системи Phase Alternation Line - рядок зі змінною фазою).

Для цієї мети в кодує пристрої передавача передбачений інвертор.

На приймальній стороні подібний інвертор дозволяє отримати сигнал (R - Y) в правильній фазі. Але головна «хитрість» полягає в тому, що за допомогою лінії затримки, що представляє собою «пам'ять», сигнали двох наступних одна за іншу рядків складаються таким чином, що їх фазові спотворення виявляються в протифазі і взаємно знищуються.

Висуваючи цей принцип, Вальтер Брух грунтувався на фундаментальному законі, сформульованому Анрі де Франсом; за цим законом колірне зміст двох сусідніх рядків досить ідентично.


1. КОДУВАННЯ

На основі системи NTSC введений один варіант: у одній з двох рядків змінена полярність несучої (R - Y), що несе (В - Y) не береться ніяким змінам (стор. 57).



Мал. 57. В системі PAL дві передаються одна за одною рядки мають різні графіки кольоровості (на лівому малюнку сигнал + I знаходиться вгорі, а на правому малюнку сигнал + I знаходиться внизу, вісь Q у обох рядків займає на графіку одне і те ж місце).


Далі в ході лекції заради простоти викладу ми будемо користуватися позначеннями: I = R - Y і Q = B - Y. Слід пам'ятати, що сигнали I і Q системи PAL не збігаються з сигналами I і Q системи NTSC. Зокрема, в системі PAL обидва сигналу передаються з однаковою шириною смуги пропускання (рис. 58).



Мал. 58. Спрощена блок-схема кодує пристрої системи PAL.


Як ми побачимо, декодер має розрізняти полярність несучої I (90 або 270 °); для цього передають сигнал синхронізації з чергується фазою 180 - 45 ° і 180 + 45 ° (чергується сигнал синхронізації).


2. ДЕКОДУВАННЯ

а) Стандартна система PAL

Уявімо, що ми одночасно маємо в своєму розпорядженні дві діаграми піднесе, відповідні графіками кольоровості парних і непарних рядків. Для досягнення цього використовують лінію затримки з часом, рівним часу передачі одного рядка (в європейському стандарті з розкладанням зображення на 625 рядків - 64 мксек); ця лінія затримки зберігає поднесущую і відновлює її із запізненням на одну сторону (рис. 59).



Мал. 59. Спрощена блок-схема декодирующего пристрою стандартної системи PAL.


Цілком ясно, що сума вектора V 1 представляє один рядок, і вектора V 2, що представляє наступний рядок, дорівнює 2 Q ', різниця по черзі дорівнює 2 I' і -2 I '(рис. 60). (Різниця векторів отримують складанням одного вектора з іншим, у якого попередньо змінили знак на протилежний).



Мал. 60. Додавання і віднімання сигналів Q і I в двох переданих одна за одною рядках.


Тепер припустимо, що вектор V 1, що характеризує колір одного елемента з першого рядка, має в якості аргументу кут φ. Але при наявності фазового спотворення, відповідного деякому куті а, він зміститься в положення V 2 (рис. 61, а).

На наступному рядку (рис. 61, б) напрямок осі I змінюється на протилежне. Вектор V 1 відчуває таке ж фазовий спотворення α, переміщається в положення V 2.

У приймальнику інверсія осі I призведе вектор в симетричне по відношенню до осі Q положення (рис. 61, в). Цей сигнал складається (рис. 61, г) з сигналом попереднього рядка, який протягом 64 мксек зберігався в лінії затримки.



Мал. 61. Якщо при передачі першого рядка (а) вектор V 1 через фазового спотворення зміщується на кут α і займає положення V 2, то таке ж явище відбувається і при передачі другого рядка (б), у якій вісь спрямована в протилежний бік. У декодер приймача сигнал другого рядка ще раз проходить через фазоинвертор (в) і складається з сигналом першого рядка (г).


Що дає це додавання? Фазові помилки обох векторів виявляються рівними за величиною, але мають протилежні знаки. У цих умовах вони взаємно знищуються.

У цьому полягає найбільша перевага системи PAL в порівнянні з системою NTSC. Ця система дозволяє правильно відтворювати в приймальнику колірної тон переданого зображення.

А насиченість? Ми можемо сказати, що внаслідок фазового спотворення насиченість зазнає невелика зміна. Справді, як показано на рис. 61, г, результуючий вектор замість того, щоб бути рівним подвоєному V 1, виявляється трохи коротше, так як він утворює діагональ рівностороннього паралелограма. Однак при допустимих значеннях фазового зсуву а отримувані відмінності в насиченості S практично непомітні для ока.

Для детектування необхідно, як і в системі NTSC, відновити поднесущую. Демодулірованіе сигналу проводиться синхронно, а постійна полярність сигналу I досягається за рахунок використання електронного інвертора, синхронізованого чергуються сигналами синхронізації.


б) Спрощена система PAL

В даному випадку (рис. 62) використовується декодер системи NTSC, до якого додається інвертор полярності детектированного сигналу I; інвертор синхронізований чергуються сигналами синхронізації. Принагідно зауважимо, що стандартна система PAL, яка спочатку в літературі фігурувала під назвою PAL - DL (Delay - Line - лінія затримки), тепер часто неправильно називається PAL - люкс (PAL de luxe).



Мал. 62. Принципова блок-схема декодирующего пристрої спрощеної системи PAL.


3. Технічні характеристики СИСТЕМИ PAL

а) Диференціальне посилення

У зв'язку з тим, що амплітуда модуляція піднесе проводиться так само, як в системі NTSC, характеристики системи PAL з точки зору амплітудних спотворень точно такі ж, як і у системи NTSC.


б) Диференціальна фаза

1. Стандартна система PAL.Як ми бачили при розгляді принципу системи PAL, фазовий спотворення а анулюється самою природою системи за умови, що його величина для двох сусідніх рядків не змінюється. За винятком випадків технічних неполадок, ця величина в передавальної ланцюга залишається незмінною або змінюється повільно. Тому можна стверджувати, що система PAL, як правило, дозволяє вірно відтворювати колірні тони зображення.

2. Спрощена система PAL (в даний час використовується рідко, так як ціна ультразвукової лінії затримки значно впала. Прим. Ред .).

Викликається зсувом фази спотворення кольорів проявляється в обертанні графіка кольоровості в протилежні сторони у двох сусідніх рядків внаслідок періодичної зміни полярності сигналу I . При невеликих спотвореннях око здатне інтегрувати ці чергуються і симетричні помилки передачі кольору; але при значних викривлення, коли в системі NTSC спостерігається порушення кольору, в системі PAL можна помітити горизонтальні смуги різних кольорів, що переміщаються від низу до верху; причина цього явища полягає в використанні черезрядковості (ефект жалюзі).


в) Магнітна запис

Починаючи з цього моменту ми будемо розглядати тільки стандартне декодування, бо спрощена система PAL дає результати такі ж або навіть гірше, ніж система NTSC.

У тих же умовах, в яких ми розглядали характеристики системи NTSC, т. Е. У разі використання синхронізованого по частоті рядків відеомагнітофона, фазові спотворення, викликані нерівномірною швидкістю відтворення, дадуть такий же результат, як і при диференціальної фазі; справді, ми не сформулювали іншої гіпотези, крім тієї, яка стверджує, що фазовий спотворення для двох сусідніх рядків однаково. А в цих умовах викликаються диференціальної фазою спотворення взаємно нейтралізуються.

Комутація сигналу з однієї головки на наступну може викликати спотворення насиченості і колірного тону, але так як в декодер для відновлення піднесе використовується не кварц, а керований контур, то вони незначні.

Однак муарові смуги, породжувані виключно великими размахами амплітуди піднесе, існують в системі PAL точно так же, як в системі NTSC.

Для запису кольорового телевізійного сигналу по системі PAL зазвичай використовуються відеомагнітофони з високочастотним стандартом і допоміжними пристроями типу «Колортек». Це дає хороші результати.


г) Обмеження смуги

Той факт, що для одного рядка з двох передається сигнал I , а для іншої з цієї пари рядків сигнал - I (симетричний відносно початку координат), робить також симетричними і бічні смуги I . Верхня і нижня смуги впливають одна на іншу. Квадратурного спотворення β , що збільшує кут між осями I і Q до величини 90 ° + β , на наступному рядку перетворюється в суму і різницю обох піднесуть, завдяки чому спотворення β знищується. Отже, в стандартній системі PAL при зрізі смуги не відбувається взаємних перешкод між двома сигналами кольоровості; можна помітити лише деяке зниження насиченості при частково пригніченою смузі, т. е. зниження хроматичної чіткості переданого кольорового зображення.


д) Повторні сигнали

Відоме для системи NTSC явище повторного сигналу в системі PAL відсутній - причина та ж, що і в викладеному випадку; заміна кварцу в декодер керованим резонатором.


е) Особливості системи PAL

Таким чином, стандартна система PAL істотно краще системи NTSC за такими показниками, як спотворення, пов'язані з поширенням або передачею сигналів.

Системі PAL ставили в докір зниження хроматичної роздільної здатності по вертикалі (це залежить від того, що інформація про кольоровості використовується двічі на двох сусідніх рядках); цей закид не має ніякого сенсу, якщо згадати, що хроматична чіткість по горизонталі в 4-5 разів нижче яркостной чіткості. В ході подальшого викладу ми побачимо, що в системі SECAM значно раніше вирішили використовувати це надмірність чіткості для підвищення завадостійкості інформації про колір.

Одночасно необхідно відзначити, що в приймачі для стандартної системи PAL, який в принципі усуває вплив фазового спотворення (за умови, що воно незначно змінюється від рядка до рядка), є ризик виникнення перекручень, скорегувати які неможливо.

Дійсно, час проходження сигналу по лінії затримки, яка служить для зберігання піднесе на час розгортки одного рядка, має бути точним і постійним з тим, щоб фази прямої несучої Q і затриманої несучої Q строго збігалися. Зсув фази викликає таке ж спотворення передачі кольору, що і в системі NTSC (в даний час ці спотворення малоймовірні внаслідок підвищення якості ультразвукових ліній затримки. Прим. Ред .).



Мал. 63. Усунення квадратурного спотворення в системі PAL .


4. ВИСНОВОК ПРО СИСТЕМУ PAL

Система PAL зручніша в експлуатації, ніж система NTSC (легкість магнітного запису, можливість використання апаратури з небездоганними фазовими характеристиками), зазвичай вона дає зображення кращої якості, але її приймач складніший.

В системі PAL в порівнянні зі звичайним чорно-білим телевізором телеглядачеві доводиться користуватися тільки однією додатковим регулюванням: регулюванням насиченості кольорів.

На закінчення зазначимо, що назва PAL застосовується для дуже різних категорій телевізорів: стандартна система PAL, яка володіє всіма перерахованими перевагами, і спрощена система PAL, яка дає такі ж або навіть гірші, ніж система NTSC, результати (в даний час винайдено декодер по системі PAL N , в якому проводиться безперервна підстроювання фази опорної піднесе, що виключає спотворення, викликані відеомагнітофонами. Прим. ред .).


система SECAM

1. КОДУВАННЯ

Система SECAM повністю відкидає подвійну квадратурну модуляцію. Її принципи можна коротко викласти так: при бажанні уникнути взаємовпливу сигналів кольоровості їх не слід передавати одночасно; при бажанні уникнути взаємовпливу сигналів яскравості і кольоровості потрібно, щоб сигнал яскравості модулював головну несучу по амплітуді, а цветоразностниє сигнали модулювали поднесущую по частоті.

Поднесущая в кожен окремо взятий момент передає один із сигналів кольоровості; наприклад, ( R - Y ); в наступний момент вона передає іншій сигнал: ( В - Y ). Комутація проводиться під час зворотного ходу променя (щоб перешкоди з'являлися на екрані). Втім, для передачі максимальної кількості інформації періоди повторення відрізків ( R - Y ) і ( B - Y ) повинні бути, як можна коротше. Тому модулирующий поднесущую сигнал змінюється на кожному рядку. Вибір частоти для піднесе визначається зовсім іншими, ніж в системі NTSC, критеріями. Дійсно, використання частотної модуляції руйнує сітку з нерухомих точок.

Компроміс був знайдений в результаті тривалої експериментальної роботи (рис. 64).



Мал. 64. Спрощена блок-схема кодує пристрої системи SECAM .


Обрана для піднесе частота дорівнює добутку рядкової частоти на ціле число (282 для сигналу R - Y і 272 для сигналу В - Y ); при відсутності модуляції точки встановлюються в вертикальні смуги і тому дуже помітні на екрані. Тоді вдаються до штучного «зміщення», інвертуємо фазу піднесе на одному рядку з трьох і в кожному напівкадрі. При будь-якій глибині частотної модуляції видимість цього переплетення точок мінімальна (рис. 65).



Мал. 65. чергуються розташування точок, що викликаються на екрані телевізора піднесе системи SECAM .


Сигнали кольоровості піддаються предискаженіем і амплітуда піднесе визначається фільтром, форма частотної характеристики якого нагадує перевернутий дзвін (фільтр «антіклеш»); функції цього фільтра ми розглянемо трохи пізніше.

Відзначимо також, що сигнали ( R - Y ) і ( В - Y ) передаються з протилежного полярністю , т. Е. Викликається сигналом ( R - Y ) відхилення направлено в протилежну сторону в порівнянні з відхиленням частоти, що викликається сигналом ( В - Y ) з тим же знаком. Підтверджені експериментами теоретичні дослідження показують, що таким чином знижується видимість піднесе в сумісному (чорно-білому) зображенні і при цьому підвищується перешкодозахищеність сигналу кольоровості.

Ми бачимо, що в системі SEGAM декодер, як і в системі PAL, має «знати», яка інформація в даний момент передається; R - Y або В - Y . Тому для впізнання квітів передається додаткова інформація, яка складається з піднесе, модульованої сигналами:

R - Y <0;

В - Y <0,

Ця інформація, що представляє собою чергуються пачки сигналів, передається на дев'яти рядках, розміщених в інтервалі кадрового імпульсу, що гасить. У цей час передаються такі сигнали кольоровості:

C R > 0;

C B <0,

тому що, як вже зазначалося, ці сигнали передаються з протилежного полярністю.


2. ДЕКОДУВАННЯ

У блоці кольоровості декодирующего пристрої (рис. 66) перш за все ми бачимо фільтр з колоколообразной характеристикою (кльош-фільтр), який за амплітудою і по фазі компенсує вплив стоїть в кодує пристрої антіклеш-фільтра; інакше кажучи, дія обох фільтрів взаємно анулюється. Але тоді виникає питання, навіщо ж їх поставили? Якщо між двома фільтрами, наприклад, на шляху проходження телевізійного сигналу по ефіру ввести який-небудь сторонній сигнал (різного роду перешкоди), то смугою пропускання приймача для цього сигналу буде вузька смуга кльош-фільтра, тоді як для предискаженіем антіклеш-фільтром сигналу вона має максимальну ширину. Таким чином, підвищують захищеність цветоразностних сигналів від сторонніх перешкод. Вплив кльош-фільтра завершує корекцію предискажающіх.



Мал. 66. Спрощена блок-схема декодирующего пристрою системи SECAM .


Потім поднесущая направляється на лінію затримки, час проходження сигналу по якій дорівнює часу розгорнення одного рядка, т. Е. 64 мксек для телевізійного стандарту з розкладанням на 625 рядків. Відомо, що назва SECAM означає «Послідовна передача кольорів з запам'ятовуючим пристроєм» ( SEquences de Couleurs Avec Mémoire ), і ми вже бачили, що сигнали кольоровості передаються послідовно, а не одночасно; лінія затримки служить запам'ятовуючим пристроєм. Отже, якщо виходить з лінії затримки поднесущая модулювати сигналом С r , то прямо на вхід надходить поднесущая, модулированная сигналом С b , і навпаки. Електронний інвертор (комутатор), керований імпульсами зворотного ходу електронного променя по рядках, по черзі підключає вхід і вихід лінії затримки до демодулятора ( R - Y ) і ( В - Y ), що складається з обмежувачів, дискримінаторів і осередків фільтра корекції предискаженій.

Само собою зрозуміло, що декодер має «знати», яка інформація про кольоровості передається в даний момент (в іншому випадку виникає ризик систематично плутати сигнали С r і С b ); воно повинно також «знати», приймає телевізор чорно-білу або кольорову програму; справді, при відсутності піднесе обмежувачі, розраховані на видачу постійною і не залежить від вхідного сигналу потужності, подадуть на дискримінатори шум.

Саме в цей момент на сцену виступають сигнали впізнання квітів, про які ми вже згадували. Ці сигнали демодулюються і використовуються для формування сигналу колірної синхронізації S = ( С r - З b ), який інтегрується в часі. Сигнал колірної синхронізації має позитивний знак, якщо інвертор працює правильно, дорівнює нулю при відсутності сигналів кольоровості і має негативний знак, якщо інвертор плутає порядок проходження сигналів С r і С b . Полярність сигналу S дозволяє синхронізувати інвертор, а за відсутності сигналу замкнути блок кольоровості декодирующего пристрою.


3. ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМИ SECAM

а) Диференціальне посилення

Амплітуда піднесе не несе інформації про колір, вона обмежується в декодер, і спотворення внаслідок диференціального посилення в певних межах не роблять ніякого впливу на правильність відтворення кольорів.


б) Диференціальна фаза

Інформація про кольоровості передається за допомогою частотної модуляції. Зсув фази у всій передавальної ланцюга під впливом диференціальної фази за час Δt збільшується з φ до φ + Δφ . Отже, з'являється шкідливий відхилення частоти:


Це відхилення не повністю демодулируется декодувальним пристроєм, але піддається подвійному впливу кльош-фільтра і фільтра корекції предискаженій. В системі SECAM спотворення, яке викликається диференціальної фазою, впливає лише на переходи, а не на широкі одноколірні ділянки зображення. Зазвичай вважають, що відхилення ± 15 ° допустимо (т. Е. Допуск в 3 рази більше, ніж в системі NTSC, а крім того, це явище менш помітно, так як в системі SECAM воно впливає


в) Магнітна запис

Завдяки використанню частотної, модуляції SECAM являє собою систему, зручну для магнітного запису.

Справді, коливання середньої швидкості запису ΔV викликає паразитний догляд частоти ΔF :


В цьому випадку накопичення помилки не відбувається і паразитний догляд частоти демодулируется в повному обсязі. Звичайною стабільності швидкості порядку 0,3% цілком достатньо. Точно так само і перемикання сигналу з однієї головки на іншу не супроводжується значними спотвореннями, тому що передаються з частотною модуляцією сигнали кольоровості не чутливі як до нерівномірності фази, так і до нерівномірності амплітуди. Амплітуда піднесе має менший розмах, ніж в NTSC, що призводить до меншого рівня муару.

Для запису телевізійних сигналів по системі SECAM користуються звичайними «чорно-білими» студійними відеомагнітофонами без яких би то не було переробок і без додаткових пристроїв [1] . Можна використовувати навіть напівпрофесійні переносні магнітофони не з такими високими характеристиками; ця апаратура дає хороші кольорові зображення [2] .


г) Недоліки смуги пропускання

В системі SECAM ні за яких обставин не може виникати перехресних перешкод між сигналами кольоровості. Недостатня смуга пропускання, зрозуміло, викликає зниження чіткості зображення, а й в цьому випадку немає необхідності в більш строгому обмеженні, ніж те, яким в обов'язковому порядку повинен піддаватися сигнал під впливом кльош-фільтра. При звичайних неполадки ( «втомлений» передавач, погано налаштований телевізор) вада зображення буде ледь помітний.


д) Повторні сигнали

Повторні сигнали впливають на кольорове зображення, яке передається по системі SECAM, кілька більшою мірою, ніж на чорно-біле зображення.


е) Чутливість до шумів

Той факт, що девіація частоти в порівнянні з максимальною частотою модуляції невелика, знижує перешкодозахищеність. Для усунення цього недоліку піднесе в передавачі надають особливу форму (див. Про антіклеш-фільтрі). Відносно низька перешкодозахищеність сигналів цветності- один з основних недоліків системи SECAM. Прим. ред .)

Це означає, що в тих випадках, коли телевізор доводиться встановлювати на краях зони дії телепередавача, доцільно застосовувати антени з великим коефіцієнтом посилення.


4. ВИСНОВОК ПРО СИСТЕМУ SECAM

Система SECAM має низку позитивних якостей; слід визнати, що обслуговування професійної апаратури не викликає особливих проблем у порівнянні з аналогічною апаратурою для чорно-білого телебачення (виняток, природно, в тому, що кольоровий апаратури більше) і що специфічні для системи SECAM блоки телевізорів (т. е. блоки кольоровості декодирующего пристрою) вимагають менше ремонту, тому що ці блоки простіше, ніж в телевізорах інших систем.

Система SECAM дуже довго розроблялася, і такі фахівці, як Анрі де Франс, Кассані і Мелиііор, постійно вносили в неї удосконалення; ця система з'явилася в 1956 р, і за час її існування було створено кілька дедалі досконаліших варіантів. Описана нами система називається SECAM III, no визначенням професора Фагота, який також вніс свій внесок в її створення, це один з найкращих варіантів. Система SECAM пройшла тривалу перевірку в реальних умовах експлуатації та офіційно прийнята в деяких країнах в якості державного стандарту.

Причина успіху також і в тому (а це неодмінно потрібно відзначити), що система SECAM вельми проста. Простота системи являє собою основний фактор економічності і стабільності. Але, як казав Христофор Колумб, «про це потрібно було подумати».

Жодна з трьох систем не бездоганна, так як досконалість не характерно для нашого світу. У нормальних умовах експлуатації всі ці три системи забезпечують приблизно однакову відтворення зображень. Характеристики систем розрізняються лише тоді, коли сигнали проходять канал зв'язку або піддаються консервації, де на них впливають перешкоди. Все це не повинно перешкодити нам захоплюватися дивами винахідливості творців NTSC, SECAM і PAL - в даному випадку ми називаємо системи в хронологічній послідовності їх появи.

Глава 10
АНАЛІЗ ТЕЛЕВІЗІЙНОГО ПРИЙМАЧА СИСТЕМИ SECAM

Завдяки придбаним в результаті засвоєння попередніх глав знань наші молоді друзі можуть приступити до препарування кольорового телевізора. Вивчаючи пристрій телевізора, вони по черзі розглянуть наступні питання:

Підсилювач проміжної частоти. Лінії затримки. Тригер. Обмежувачі. Генератори. Відеопідсилювачі. Пристрій для замикання каналів кольоровості. Транзісторізація.


Специфіка починається з проміжної частоти


Незнайкин. - Мій любий друже, лекція професора радіоли мене дуже зацікавила. Але на мій погляд, в ній дечого не вистачає.

Любознайкін. - Мені здається, я здогадуюся, чого саме, але спочатку закінчи свою думку.

Н. - Ну добре, я отримав багато теоретичних відомостей про різні сумісних системах кольорового телебачення і про їх властивості, а тепер мені хотілося б, щоб ми ближче зайнялися пристроєм найбільш цікавого для нас телевізора, т. Е. Приймачем системи SECAM (рис. 67 ).



Мал. 67. Блок-схема телевізора системи SECAM .

Блоки, яких немає в чорно-білому телевізорі і які, отже найбільш характерні для кольорового телевізора, позначені жирними лініями.


Л. - Зрозумій гарненько, що вчорашня лекція переслідувала інформаційні цілі і була призначена для дуже широкої аудиторії і тому професор радіоли не міг вдаватися в подробиці.

Н. - Зрозуміло. Але повернемося до нашого телевізору; якщо не говорити про кінескопі, то кольоровий телевізор відрізняється від класичного тільки своїми блоками відеоканалу.

Л. - Ти одночасно прав і неправий.

Н. - ???

Л. - Зрозуміло, з точки зору теорії до детектора в цих двох телевізорах немає ніякої різниці. І тим не менше на практиці розробники повинні прийняти деякі запобіжні заходи, наприклад вже в підсилювачі проміжної частоти.

Н. - Поясни, що ти маєш на увазі.

Л. - Із задоволенням. У чорно-білому телебаченні форма частотної характеристики ППЧ на верхніх частотах не надто критична: важливо лише, щоб несуча звуку була добре подавлена або, як часто говорять, «режектірована». А в кольоровому телебаченні саме в цій зоні спектра телевізійного сигналу знаходиться поднесущая; отже, частотна характеристика ППЧ не повинна різко падати; бажано мати в усій смузі кольоровості однаковий коефіцієнт посилення.

Н. - Я думаю, що такий ППЧ важко зробити.

Л. - Не зовсім так. Адже несуча звуку відстоїть від несучої зображення на 6,5 Мгц, а завдяки дії кльош-фільтра максимум енергії колірної піднесе розташований близько частоти 4,43 Мгц. Таким чином, в спектрі телевізійного сигналу є достатній простір, щоб можна було правильно придушити несучу звуку, не порушуючи при цьому смуги кольоровості. Я просто хотів сказати, що потрібно свідомо враховувати цю різницю, така ж вимога пред'являється і до автоматичного регулювання посилення.

Н. - Інакше кажучи, до АРУ.



Л. - Так. Необхідно пам'ятати, що піднесе в декодер обмежується, і якщо детектувати відеосигнал виявиться через недостатньо ефективної АРУ занадто слабким, то ставлення яскравість / кольоровість буде теж дуже мало.

Н. - І, отже, насиченість вийде занадто великий. Значить, коли говорять, що система SECAM вірно передає насиченість кольорів ...

Л. - ... виходять із припущення, що АРУ працює досить ефективно.

Н. - І навіть ефективніше, ніж в чорно-білому телевізорі?


Декодер = інтенсивність + кольоровість

Л. - Так. А тепер, якщо ти не заперечуєш, повернемося до декодер (рис. 68).



Мал. 68. декодер телевізорах SECAM .

За схемою видно, що це досить складний пристрій.


Н. - Які функції вона виконує, я вже зрозумів. Чи можеш ти тепер пояснити мені, як воно працює?

Л. - Така проблема, як схемне рішення тієї чи іншої функції, відноситься до загальної радіотехніки. Якщо ти згоден, ми детально і послідовно проаналізуємо схему декодирующего пристрою. У найзагальнішому вигляді воно складається з двох частин: блоку яскравості і блоку кольоровості.

Н. - Це цілком зрозуміло, і ми можемо не розглядати блок яскравості, так як це самий звичайний видеоусилитель.

Л. - Ти помиляєшся, мій любий друже; блок яскравості не зовсім звичайний видеоусилитель, так як він виконує нові завдання, а зокрема, він повинен затримати інформацію про яскравість приблизно на 0,7 мксек, щоб вона потрапила на екран телевізора одночасно з переданої вузькою смугою інформації про кольоровості.

Н. - Прости, але цю затримку вносить кодує пристрій при передачі, а не декодер телевізора.

Л. - Ти не помиляєшся: кодує пристрій теж має лінію затримки в каналі яскравості. І на виході цього кодує пристрої інформація про яскравість і колірність знаходиться в фазі. Однак це не звільняє від необхідності мати лінію затримки лише для сигналу яскравості і в декодер телевізійного приймача.

Н. - А чи не можна поставити в кодує пристрій лінію затримки вдвічі більшої тривалості, щоб заощадити лінію затримки в телевізорі?

Л. - Ця ідея настільки очевидна, мій любий друже, що про це подумали задовго до тебе.

Н. - І, як зазвичай, досвід показав, що це абсолютно ідіотська ідея.

Л. - Не гнівайся, Незнайко. Я можу сказати тобі, що цією ідеєю займалися видатні технічні фахівці.

Н. - Ну ладно, починай громити мою ідею.

Л. - Цей метод був би цілком придатним, якщо б поднесущая була модулювати по амплітуді. Хроматичний перехід часто (майже завжди) супроводжується яркостное переходом. Якщо ти затримаєш на 0,7 мксек яскравості сигнал, в кольоровому телевізорі все піде нормально, але не можна забувати про нещасний власника чорно-білого телевізора Що він побачить?

Н. - Розумію. При прийомі на чорно-білий телевізор яскравості сигнал приходить одночасно з сигналом кольоровості (бо в такому телевізорі немає декодирующего пристрої). І «попередньо затримана» при кодуванні інформація про яскравість зміститься вправо по екрану з ной 40 см по горизонталі приблизно на 0,7 мксек / 64 мксек · 40 см, або приблизно на 4 мм.

Л. - Якби поднесущая була модулювати по амплітуді, то це не мало б ніякого значення. Але комбінація предискаженія відеосигналу з впливом фільтра з колоколообразной характеристикою породжує амплітудну модуляцію, і глядач ясно побачить на чорно-білому екрані два контури, зміщених на 4 мм один щодо іншого.

Н. - Приблизно як повторний відбитий сигнал.

Л. - Вірніше, картина вийде прямо зворотного нагоди прийому відбитого сигналу, так як основний сигнал (яскравості) знаходиться праворуч від побаченого зображення, створюваного колірної піднесе. Але підсилювач сигналу яскравості повинен виконувати ще одну задачу. Він повинен поглинати поднесущую, так як її присутність вносить спотворення в кольорове зображення.



Хитрощі в каналі яскравості


Н. - Професор радіоли згадав про це, але я погано зрозумів. Справді, він сказав, що система сумісна, т. Е. Поднесущая мало помітна на екрані телевізора.

Л. - Це справедливо для чорно-білих телевізорів, у яких У ПЧ має у певний завал на частоті піднесе. У кольоровому ж телевізорі ППЧ має рівну характеристику в смузі відеосигналу кольоровості. А так як підсилювач має спеціальну конструкцію, то нічого не варто передбачити для піднесе режекторний фільтр, щоб зробити зображення більш досконалим.

Н. - Значить, підсилювач сигналу яскравості являє собою видеоусилитель, в який додатково включили лінію затримки на 0,7 мксек і фільтр, що загороджує, службовець «пасткою» для піднесе.

Л. - Майже так. Подивимося схему на рис. 69.



Мал. 69. Підсилювач сигналу яскравості.


Після детектування складний сигнал попередньо посилюється пентодом Л 1 . Знятий з анода сигнал направляється на лінію затримки і на коливальний контур, налаштований на середню частоту піднесе, цей контур виділяє поднесущую і при цьому виконує відому функцію кльош-фільтра. Попутно я хочу звернути твою увагу на те, що нечутливість системи SECAM до диференціальних амплітудним спотворень дозволяє виділити поднесущую при високому рівні сигналу, т е. Дає можливість заощадити один каскад посилення. У системах з амплітудною модуляцією піднесе виділяти поднесущую з повного телевізійного сигналу потрібно відразу ж після детектування.

Частотна характеристика лінії затримки скоригована невеликий котушкою індуктивності, і затриманий сигнал подається на сітку пентода Л 2 , який працює одночасно як підсилювач (його анод з'єднаний з роздільником) і як катодний повторювач: до катода в якості навантаження підключені коливальний контур (який пригнічує поднесущую) і потенціометр (який служить регулятором контрастності). Сигнал, амплітуду якого можна таким чином регулювати, подається на сітку пентода Л 3 ; змінний резистор служить регулятором яскравості і на ньому проводиться відновлення постійної складової. Селективна ланцюг, що виконує роль негативного зворотного зв'язку в ланцюзі катода, завершує звільнення сигналу від слідів піднесе; анод цієї лампи з'єднаний з трьома катодами кінескопа через потенціометри, які служать для регулювання струму променя електронних гармат, що дозволяє компенсувати різницю світіння люмінофорів.

Н. - А для чого потрібен триод Л 4 ?

Л. - Він видає поднесущую (форма якої відновлена кльош-фільтром) при постійній амплітуді і при низькому опорі в блок кольоровості декодирующего пристрої

Н. - Мабуть, цей блок диявольськи складний ...




Анатомія і фізіологія ліній затримки

Л. - Цей блок виконує наступні функції: посилення і попереднє обмеження піднесе, затримка сигналу на 64 мксек і поворот фази (фазоинвертор з керуючим тригером), обмеження, частотне детектування, корекція предискаженій, матрицювання сигналу ( G - Y ), синхронізація і замикання каналу кольоровості. Розглянемо по черзі, як здійснюються ці функції.

Зображений на рис. 70 пентод підсилює поднесущую, яка до цього отримала належну форму в результаті впливу кльош-фільтра і обмежена по амплітуді двома діодами, послідовно включеними в ланцюг сітки. Анод з'єднаний через согласующее опір трансформатора з лінією затримки на 64 мксек, а крім того, з одним із входів електронного інвертора, що представляє собою місток з чотирьох діодів.



Мал. 70. Перш ніж потрапити на пентод, поднесущая обмежується по амплітуді двома зустрічно включеними діодами.


Н. - Як зробити таку лінію затримки? Якщо пам'ять мені не зраджує, кількість індуктивно-ємнісних елементів лінії визначається твором смуги пропускання на потрібний час затримки, але ж в нашому випадку треба було б колосальна кількість таких елементів.

Л. - Ти маєш рацію, якщо думаєш, що наша лінія затримки зроблена на таких елементах. Насправді ж в цьому випадку використовується абсолютно інша техніка. Електромагнітні хвилі затримати дуже важко, так як вони мають дуже велику швидкість.

Н. - Дійсно, ніщо не може бути швидше - адже вони поширюються зі швидкістю світла 300 000 км / сек.



Л. - У вакуумі. У системах затримки вдається знизити їх швидкість. Але можна працювати зі значно повільнішими хвилями, які поширюються, наприклад, зі швидкістю всього лише в кілька кілометрів в секунду.

Н. - Ось це так! Серйозна різниця. Але як досягти такого результату?

Л. - А хіба ти сам, Незнайкин, не знаєш повільні хвилі?

Н. - Звичайно, наприклад, звукові хвилі.

Л. - Абсолютно правильно, або, кажучи в більш загальному вигляді, механічні хвилі. Як відомо, існують певні матеріали, іменовані п'єзоелектричними, які змінюють свою форму під впливом електрики.

Н. - Ти натякаєш на дифузори динаміків?

Л. - Вони дійсно відповідають наведеним визначенням, але це не матеріали, а зроблені предмети Я ж думав про кварці і про серію керамічних матеріалів, як, наприклад, деякі поляризовані титанати. Втім, те, що відбувається в них явище можна зупинити: при механічному впливі ці матеріали стають електричними генераторами.

Н. - Я повинен був про них подумати. Саме з цієї причини роблять генератори з кварцовою стабілізацією, так як в механічних кристалічних системах втрати значно менші, ніж в електричних системах; отже, можна отримати дуже високу добротність схеми.

Л. - Тут ми не шукаємо добротності заради самої добротності, і п'єзоелектричні матеріали використовуються лише для перетворення електричної хвилі в механічну. На частоті піднесе механічні коливання являють собою абсолютно нечутний ультразвук; ультразвук пропускають по сталевому стрижні довжиною 20 см, на кінцях якого припаяні абсолютно ідентичні п'єзоелектричні пластинки.



Н. - А хіба можна припаяти кварц на сталь?

Л. - Для цієї мети використовують титанат свинцю, який має високу точку Кюрі.

Н. - О! Ти хочеш помістити в телевізор радіоактивні речовини. Але ж це ж дуже небезпечно !!!

Л. - Знаменитий фізик П'єр Кюрі (який якраз вивчав п'єзоелектрику) займався не тільки радіоактивністю. Він провів дослідження по Феромагнетизм і ферроелектрічеству. Він відкрив, що якщо нагріти п'єзоелектричний матеріал вище певної для нього температури (точки Кюрі), він втрачає свої властивості. Але користуючись спеціальним припоєм, який плавиться при більш низькій температурі, ніж олово, можна легко припаяти титанат свинцю до стали і тим самим забезпечити між ними хорошу механічну зв'язок.




Мал. 71. Схематичне зображення лінії затримки.


Н. - Таким чином, лінія затримки являє собою сталевий стрижень довжиною 20 см, до обох кінців якого припаяні пластинки з титанату свинцю.

Л. - А 20 см - це якраз той шлях, який ультразвукова хвиля проходить за 64 мксек. А для створення такої ж затримки при проходженні електромагнітної хвилі в вакуумі потрібна була б лінія довжиною в 20 км.

Н. - Але наша лінія не має ніякого сенсу!

Л. - Чому ж?

Н. - У неї немає ні входу, ні виходу; нею можна користуватися в обох напрямках.

Л. - Це властивість притаманне будь-якому пасивному лінійному елементу

Н. - Спробуємо розрахувати довжину лінії затримки для сигналу яскравості


Так тут і паяти щось ніде!

Л. - Та ні ж! Лінія затримки для каналу яскравості повинна бути зовсім іншого типу: це електрична лінія з розподіленими постійними. Вона повинна бути широкосмугового, а не тільки пропускати вузьку смугу, сконцентровану на частоті піднесе. І ти вільно можеш припаяти до неї висновки, так як вона має в довжину добрий десяток сантиметрів.

Що ж стосується електронного інвертора ...


Тригер, генератор, обмежувачі і дискримінатори

Н. - Думаю, що за схемою на рис. 72 я зрозумів, як він працює. Коли напруга на обох входах позитивне, горизонтальні діоди пропускають струм, а розташовані навхрест діоди замкнені. Коли напруга негативне, все відбувається навпаки. Отже, на вхідні сигнали інвертора потрібно накласти чергуються позитивні і негативні селектірующіе імпульси, бо полярність сигналів змінюється від рядка до рядка. Ці селектірующіе імпульси міг би видавати тригер з двома стійкими станами, натхнений малими імпульсами; але я не бачу нічого підходящого.




Мал. 72. Схема інвертора і форма прямого і затриманого сигналів.


Л. - Тригер з двома стійкими станами існує; проте зробити його можна і на одній лампі - на гептода, включеному за схемою фантастрона .



Н. - Що це за нова «фантазія»?

Л. - Це лампа, яка періодично замикається негативними малими імпульсами великої амплітуди, доданими до першої сітці; завдяки використанню негативного зворотного зв'язку між анодом і другий і третій сітками створюється тригер з двома стійкими станами (рис. 73).




Мал. 73. Фантастрон - тригер з двома стійкими станами.


Н. - Що стосується виходу лінії затримки, він з'єднаний з другим входом інвертора за допомогою трансформатора. Чи виникає тут питання узгодження опорів?

Л. - Опір лінії затримки комплексне (т. Е. Не чисто омічний) і невелике; при включенні в ланцюг лінії затримки створює затухання близько 20 дб, яке компенсується підвищує трансформатором.

Н. - Дві речі в схемі мене турбують.

Л. - Що ж саме?

Н. - Перш за все я бачу на виході інвертора два діодних обмежувача, т. Е. В цілому три обмежувача. Скажи, тут нічого не наплутали?

Л. - Зовсім ні. Обмежувач на вході блоку кольоровості декодирующего пристрої фактично виконує роль «попереднього обмежувача» (рис. 74).



Мал. 74. Схема одного з обмежувачів на виході інвертора.


Після електронного інвертора ще можуть бути невеликі відмінності в рівнях затриманого і прямого сигналів. Втім, регулюючи струм, смещающий діоди, можна з- змінювати амплітуду піднесе на виході обмежувачів і, таким чином, здійснювати регулювання насиченості. Справді, амплітуда сигналів кольоровості повинна змінюватися як амплітуда сигналу яскравості. Ось тому регулятор контрастності і змінює обмеження, регулюючи величину зміщення діодів.

Втім, в цьому місці схеми передбачена підстроювання відносини яскравість / кольоровість, яку повинен проводити фахівець.

Н. - Я бачу, що в якості частотних детекторів використовуються дискримінатори з «фазовращающей ланцюгом», які в радіоприймачах застосовуються не так часто, як «дробові» дискримінатори. І тим не менше два моменти мене заінтригували.

Л. - Давай розберемося з цим питанням.

Н. - Мені здається, що в класичній схемі середня точка здійснюється висновком з вторинної обмотки трансформатора.

Л. - І ти маєш рацію. Тут же ми маємо справу з дискримінатором (рис. 75), який повинен бути дуже стабільним на частоті настройки і при цьому мати значно ширшу смугу пропускання, ніж використовувані в радіомовної апаратури дискримінатори.



Мал. 75. дискримінатори.

а - ( В - Y ); б - ( R - Y ).

Ці дискримінатори ідентичні за своїм устроєм (за винятком полярності діодів), але розраховані на частоти, трохи розрізняються між собою.


Висока стабільність частоти настройки необхідна через те, що, як ти вже міг переконатися, постійна складова сигналу кольоровості потім передається повністю аж до керуючих електродів кінескопа. Виявилося, що біфілярного третя обмотка для цієї мети невигідна, і тому вважали за краще створити штучну середню точку за допомогою містка з конденсаторів; зв'язок здійснюється через загальну індуктивність котушки L (а не за допомогою магнітної індукції). Таким чином, можливий відхід частоти від температури (внаслідок зміни характеристик діодів та інших компонентів) зведений до мінімуму.


У царстві відеосигналів

Н. - Я зрозумів. Чи можеш ти пояснити тепер, чому діоди дискриминатора ( R - Y ) мають зворотну в порівнянні з діодами дискриминатора ( В - Y ) полярність?

Л. - Дуже просто. Хіба професор радіоли не сказав, що сигнали кольоровості мають протилежні знаки?

Н. - Зрозуміло, таким чином відновлюють правильну полярність. Я дізнався на схемі (рис. 76) матрицю з резисторів, яка виробляє операцію


а потім триод змінює знак «-» на знак «+». Але чому все три видеоусилителя зібрані по таким різним між собою схемами?

Л. - Ти, безсумнівно, маєш на увазі, що резистивної-ємнісний негативний зворотний зв'язок є тільки в підсилювачах ( R - Y ) і ( В - Y ).

Н. - Абсолютно вірно. Чому в підсилювачі ( G - Y ) немає цієї виборчої негативного зворотного зв'язку?

Л. - Дуже просто, тому що необхідно відновити форму предискаженіем сигналів ( R - Y ) і ( В - Y ), а сигнал ( G - Y ) формується з уже пройшли корекцію предискаженій сигналів ( В - Y ) і R - Y ) і тому в такій корекції не потребує.

Н. - На схемі дечого не вистачає.

Л. - Ти хочеш сказати про колірної синхронізації і замиканні каналу кольоровості; але наберися терпіння, ми підійдемо до цього питання.

Н. - Я зовсім не про те. Між яркостное сигналом і сигналом кольоровості не вистачає матриці, що дозволяє відновити початкові сигнали, які подаються на керуючі електроди.

Л. - У цій матриці немає необхідності. Яскравості сигнал подається на всі три катода і сигнали кольоровості - на три відповідних керуючих електрода кінескопа. Отже, електронні промені модулюються різницею між цветоразностнимі сигналами і яскравість сигналом, т. Е. Трьома початковими сигналами.



Мал. 76. Матриця з резисторів дозволяє отримати зелений різницевий сигнал з червоного і синього різницевих сигналів.


Н. - Але це ж історія для божевільних! Заради економії трьох резисторів ти використовуєш чотири лампи замість трьох.



Л. - Будь уважніше. Для посилення первинних сигналів тобі знадобилося б три підсилювача з шириною смуги 5 Мгц. При використовуваному ж нами рішенні потрібен лише один підсилювач на 5 Мгц (для сигналу яскравості) і три підсилювача на 1,5 Мгц (для сигналів кольоровості). Підрахуй, і ти побачиш, що ми залишилися у виграші.

Н. - Я не врахував аспекту «смуги пропускання» в цьому питанні. Для завершення ознайомлення з декодувальним пристроєм нам залишається лише розглянути кольорову синхронізацію і замикання каналів кольоровості (рис. 77). Я добре пам'ятаю викладений професором радіоли принцип, але як виконують це завдання?



Мал. 77. Синхронізація і замикання каналу кольоровості тригером Шмітта .


Як вбити колір

Л. - Забудь на хвилину про те, що зображений на рис. 70 пентод виконує роль підсилювача піднесе, і скажи мені, як з'єднані пентод і тріод в схемі на рис. 70.

Н. - Катоди цих ламп з'єднані між собою. Частина анодного напруги тріода подається на сітку пентода. Це своєрідний тригер.

Л. - Вірно, це тригер з двома стійкими станами з катодного зв'язком. Це пристрій називають тригером Шмітта (рис. 78).



Мал. 78. Дія тригера Шмітта .

а - чорно-біла програма . Продиференціювали кадровий гасить імпульс;

б - кольорова програма . Продиференціювали кадровий гасить імпульс. Проинтегрировал сигнали впізнання кольору з правильною фазою в Продиференціювали кадровий гасить імпульс. Проинтегрировал сигнали впізнання кольору з неправильною фазою.


Тригер Шмітта має наступну властивість: поки керуючу напругу, прикладена до однієї з сіток, залишається менше заданого порогу, тригер залишається в одному стійкому стані, т. Е. Одна з ламп пропускає струм, а інша замкнені; якщо керуюча напруга перевищує названий поріг, то тригер переходить в інший стійкий стан, т. е. спочатку замкнена лампа починає пропускати струм, і навпаки, коли керуюча напруга знову знижується, тригер повертається до свого початкового стану, але при меншій величині порога; кажуть, що в цьому випадку має місце явище гістерезису.

Доданий до сітці тріода сигнал складається з Продиференціювали кадрових гасять імпульсів, підмішати до сигналу колірної синхронізації, т. Е. Є проинтегрировал суму продетектірованних рядків впізнання. Фронт Продиференціювали гасить кадрового імпульсу має велику негативну величину і призводить тригер Шмітта в таке стійкий стан, коли струм проводить пентод; спад імпульсу має велику позитивну величину і призводить керуючий тригер в таке стійкий стан, коли пентод замкнений - в цей час замкнений весь блок кольоровості декодирующего пристрою, так як цей пентод виконує також роль першого каскаду підсилювача сигналів кольоровості Отже, за відсутності рядків впізнання (чорно біла передача) блок кольоровості декодирующего пристрої автоматично закривається. Таким способом реалізовано пристрій, який в англійській літературі називається collour killer (вбивцею кольору).



Н. - А замикання каналів кольоровості необхідно, так як при відсутності піднесе обмежувачі, які повинні видавати постійну потужність, стали б посилювати шуми, хіба не так?

Л. - Абсолютно вірно. А тепер подивимося, як ця схема замикання каналів кольоровості може служити для синхронізації інвертора декодирующего пристрою, якщо його ритм не збігається з ритмом роботи інвертора кодує пристрої.

Коли все йде нормально, сигнал колірної синхронізації, накладений на задній фронт Продиференціювали гасить кадрового імпульсу, має, велику негативну величину і опускає цей позитивний імпульс. У такому положенні він не може, привести тригер в стан «колір замкнений».

Якщо інвертор працює не в фазі, то сигнали ( R - Y ) і ( В - Y ) підуть не в свої канали і сигнал колірної синхронізації матиме позитивну полярність. Канал кольоровості закривається, як В разі прийому чорно-білої передачі, а фантастрон отримує додатковий керуючий імпульс (в момент, коли тригер Шмітта закривається), який повертає йому правильний ритм.

Н. - І, отже, починаючи з наступного полукадра, коли передній фронт імпульсу, що гасить включить пентод в робочий стан, інвертор буде працювати з правильною фазою і все піде на краще в кращому з кольорових телевізорів ... Але вся ця техніка представляється мені вельми відсталою.


Напівпровідникові прилади замість вакуумних

Л. - Що ти маєш на увазі? Мені здається, що ти не визнаєш впровадження кольору в телебачення великим технічним прогресом.

Н. - Колір, безсумнівно, прогрес, але погодься, що в наш час новий телевізор, зібраний на одних лампах, виглядає не дуже сучасним.

Л. - Зрозумій, що схеми, які я тобі показував, всього лише приклади можливих рішень. А тепер, коли ти зрозумів, як реалізуються на лампах різні функції декодирующего пристрої, ти будеш знати, як роблять декодер на транзисторах.

Н. - Замінюючи для цього кожну лампу транзистором?

Л. - І перераховуючи схеми відповідно до нових напруженнями і опорами - це може бути першим етапом. Але використання транзисторів може вплинути і на саму конструкторську думку.

Н. - Яким чином?

Л. - Ну ось хоча б зараз твоє зауваження про чотирьох відеопідсилювачах виявляється повністю виправданим, так як звичайні транзистори для відеоканалів, легко пропускають 6 Мгц, стоять нітрохи не дорожче транзисторів з пропускною здатністю тільки на 1,5 Мгц. У цих умовах перевагу слід віддати матриці на резисторах, формує початкові сигнали, і трьом відеопідсилювачів (рис. 79).



Мал. 79. Транзисторний варіант схеми, зображений на рис. 76.


Беручи до уваги можливий відхід характеристик напівпровідникових приладів від зміни температури, безсумнівно, бажано не передавати постійну складову, а передбачити в останньому каскаді пристрій для її відновлення. Але знай, що повна транзісторізація кольорового телевізора в наші дні є досить складною проблему, принаймні для моделей з великим екраном.

Н. - Чому?

Л. - Перш за все через блоків малої розгорнення, які вимагають значно більшої потужності, ніж в чорно-білих телевізорах. Точно так само і значний струм високої напруги вимагає регулювання, яке можна здійснити тільки за допомогою потужної лампи.

Н. - Але навіщо, чорт забирай, ти хочеш регулювати високу напругу?

Л. - Ти добре зрозумів, що траєкторія електронних променів в кінескопі повинна бути дуже стабільною, щоб електрони помилково не потрапляли не на той люмінофор.

Н. - І якщо висока напруга змінюється в залежності від струму катода (т. Е. В залежності від вмісту зображення), є ризик виникнення спотворень в чистоті зображення.

Л. - Саме так!

Н. - Інакше кажучи, з точки зору техніки використовуваних компонентів кольорове телебачення все ж є кроком назад.

Л. - І так і ні. Транзистори з кожним днем удосконалюються, а крім того, все, що я тобі сказав, відноситься лише до масочного кінескопу. Поява нових типів кінескопів дозволить найближчим часом повністю транзісторізіровать кольоровий телевізор.

Н. - Ти, певно, маєш на увазі розробки, про які говорив демонстратор в Міжнародному музеї електронно-променевої трубки. Будемо сподіватися, що це відбудеться дуже скоро, так як компроміс між такою передовою технікою, як кольорове телебачення, і технікою електронних ламп, які довели свої можливості, але тепер прийшли в занепад, мене дуже бентежить.



глава 11
ВСТАНОВЛЕННЯ І РЕГУЛЮВАННЯ ТЕЛЕВІЗОРА. СПЕЦІАЛЬНА КОНТРОЛЬНО-ВИМІРЮВАЛЬНА АПАРАТУРА

Складне пристрій кольорового телевізора цілком природно вимагає специфічної регулювання. В ході бесіди Любознайкін намагається показати своєму молодому другу, що, маючи в своєму розпорядженні відповідним генератором сигналів і користуючись в роботі певною системою, можна налагодити телевізор приблизно за 20 хв. Отже, в цьому розділі мова піде про наступне:

Регулювання чистоти. Статична збіжність. Динамічна збіжність. Тон фону. Випробувальна таблиця з кольорових смуг. Регулювання дискриминатора. Кльош-фільтр і корекція предискаженій. Матриця. Прилад «Сервохром». Чи можна сказати, що це «майже просто»!


Незнайкин боїться ускладнень


Любознайкін. - Здрастуй, Незнайкин У тебе в квартирі дуже мило!

Незнайкин.- Добрий день, Любознайкін! Ти хіба перший раз потрапив в мою печеру?

Л. - Так, і я дуже щасливий бачити, що після бесід про радіо і телебаченні ти прийняв нашу віру.

Н. - Мій любий друже, ти вселив мені пристрасть до радіотехніки, і я став радіотехніком в основному через задоволення майструвати. Я продаю і ремонтую радіоприймачі і телевізори, але по правді сказати, мені все рідше доводиться брати в руки паяльник, так. як сучасна апаратура не так вже й часто виходить з ладу.

Л. - Технічний прогрес, мій любий друже ...

Н. - В результаті цього годинник мого дозвілля я присвячую самоосвіті. Але скажи, у мене складається враження, що кольорові телевізійні приймачі незмірно складніше класичних телевізорів. І я боюся, що скоро мене завалять роботою, тому що, як мені здається, доведеться робити безліч складних регулювань.

Л. - Не треба перебільшувати! Налагодження кольорового телевізора, безсумнівно, вимагає великої кількості більш складних операцій, ніж налагодження чорно-білого телевізора, але абсолютно немає необхідності бути великим фахівцем, щоб впоратися з цим завданням. Добре знає свою справу радіотехнік дуже швидко освоїть цю нову техніку, тим більше що існують спеціальні випробувальні таблиці для кольорових телевізорів, а крім того, як ти знаєш, кольоровий телевізор в основному складається з чорно-білого телевізора, в якому відеоблок і кінескоп замінили дещо ніж новим.

Отже, все, що відноситься до антен, блокам перемикання телевізійних каналів, ППЧ, детекторів і каналах звуку, тобі вже досить знайоме. Найбільші труднощі тобі може доставити кінескоп і безпосередньо пов'язані з ним вузли та схеми.


У пошуках чистоти

Н. - Чи можеш ти, наприклад, дати мені інструкції щодо регулювання чистоти?

Л. - Немає нічого простішого. Тобі потрібно забезпечити, щоб вихідні з електронної гармати електрони потрапляли тільки на відповідні їм точки люмінофора (для прикладу ми візьмемо «червоний» електронний промінь, тому що спотворення колірного тону цього кольору найбільш помітні для ока). Отже, нам потрібно відключити дві інші електронні гармати. (На телевізорах, як правило, бувають призначені для цієї мети вимикачі. Ми можемо досягти такого ж результату іншим шляхом, наприклад, встановивши на керуючих електродах дуже низька напруга). Щоб добре спостерігати явище, на екрані не повинно бути зображення, т. Е. Що подається на телевізор сигнал повинен містити тільки сигнали синхронізації, що дуже легко зробити за допомогою твого генератора тест-таблиці для чорно-білого телебачення. Що ти тоді побачиш?



Н. - Зовсім нічого!

Л. - Добре! А якщо тепер ти побачиш напруга на керуючих електродах червоною електронної гармати вище його нормального рівня?

Н. - Тоді екран стане рівномірно червоним.

Л. - Цього і потрібно бажати, так як в цьому випадку колір буде виключно чистим. Але якщо в одному кутку ти помітиш жовта пляма, що це означає?

Н. - Якщо я добре пам'ятаю трикутник Максвелла і демонструвалися в Палаці відкриттів досліди, жовтий колір виходить в результаті змішування червоного і зеленого кольорів.



Л. - Абсолютно вірно! А отже, поява жовтої плями означає, що виходять з «червоною» електронної гармати електрони потрапляють також на зелений люмінофор.

Н. - Що ж потрібно зробити?

Л. - Перш за все ретельно розмагнітити телевізор за допомогою котушки індуктивності, підключеної до мережі змінного струму. Переконайся, що центр екрану чистий, т. Е. Що електронний промінь в центрі екрану потрапляє точно на таблетку червоного люмінофора.

Н. - А якщо цього не буде?

Л. - Таке може трапитися і означає, що відхиляє встановлена неправильно; вона могла зрушити при перевезенні телевізора.

Н. - І тоді досить встановити і закріпити відхиляє систему в потрібному положенні. Зрозуміло, але для виконання такої роботи необхідні дві людини.

Л. - А навіщо? Я вважаю, що ця робота не така важка!

Н. - А як я дізнаюся, що знайшов потрібне положення для котушки, якщо я не бачу на екрані центрального червоної плями? Потрібно працювати удвох: один дивиться на екран, а другий стоїть позаду телевізора і переміщує відхиляє систему.

Л. - Якщо ти в змозі оплачувати помічника, то будь ласка; в іншому випадку я рекомендую тобі скористатися дзеркалом.

Н. - Але це ж очевидно; до чого ж я дурний! Це регулювання виконати дуже просто, і тепер мій екран бездоганно чистий.

Л. - Годі! Як ти поспішаєш ... Твій екран бездоганно чистий в центрі, але по краях ще можуть бути плями.

Н. - Цікаво! Чи не зігнути чи котушки?

Л. - Я не раджу тобі робити цього, тим більше що кінескопи оснащені кільцем чистоти - невеликим магнітом, який потрібно обертати до тих пір, поки весь екран не стане рівномірно червоним і без плям. Насправді ж є два намагнічених кільця; коли обертають їх одна щодо іншої, змінюють напруженість магнітного поля, а коли обертають одночасно обидва кільця, змінюють напрямок магнітного поля.

Н. - Добре.Тепер зрозумів. Спочатку я регулюю чистоту в центрі екрана, потім по краях, а потім ставлю телевізор в магазин в очікуванні покупця.

Л. - Не роби цього, не регулює телевізори перед відправкою їх на склад!

Н. - Ти хочеш, щоб я займався всім цим чаклунством під глузливим поглядом покупця?

Л. - А чому б і ні? Згодом покупець буде тобі за це вдячний; кольоровий кінескоп також чутливий, як буссоль; якщо ти відрегулюєш його для даної величини і напрямки земного магнітного поля, то твоя регулювання втрачає будь-який сенс, якщо ти хоч трохи повернеш свій телевізор.

Н. - Та від цього можна втратити голову! Я думаю, що мені варто продати свою лавочку.



Збіжність і ще раз збіжність

Л. - Чи не впадай у відчай, Незнайкин; за двадцять хвилин будинку у покупця ти зможеш відрегулювати все, що ново і специфічно, все, що відноситься до «цвіту» в кольоровому телевізорі. Я відвів тобі п'ять хвилин для регулювання чистоти; а тепер я даю тобі ще п'ять хвилин на регулювання збіжності.

Н. - Тобто для правильного геометричного накладення одна на одну трьох первинних зображень. Як же це роблять?

Л. - До телевізору підключають генератор тест-таблиці з квадратів чи краще з квадратних точок (білих на чорному тлі). Регулювальник розглядає перетин білих смуг (або ж білу точку) в центрі екрану; найчастіше, коли збіжність не відрегульоване, видно три квадрата (червоний, зелений і синій), які можуть частково перекривати один одного (рис. 80).




Мал. 80. Вада статичної збіжності видно в центрі екрана. Замість одного білого квадрата ми бачимо три кольорових, які в більшій чи меншій мірі знаходять один на одного.


Н. - Таке явище можна іноді бачити на погано надрукованих кольорових картинках в журналах.

Л. - Тільки видавництво не постачає свій журнал трьома магнітами для коригування стрільби.

Н. - А що ж роблять з цими магнітами?

Л. - Їх розташовують навколо горловини між електронними гарматами і відхиляє.

Н. - Так це дзеркало з повторним відображенням!

Л. - Як вдало ти сказав! У нас чотири магніти: перший повертає червоний квадрат на 60 °; другий впливає на зелений квадрат, але в зворотному напрямку (отже, теж повертає на 60 °); третій піднімає або опускає синій квадрат; четвертий і останній переміщує той же синій квадрат по горизонталі: зліва направо.

Н. - Одним словом, це так само складно, як гра в шахи. А ти добре знаєш, що я вмію грати лише в шашки.



Л. - Не турбуйся, це не так уже й складно. Спочатку відключи «синю» електронну гармату, і, впливаючи на два перших магніту, ти можеш отримати в центрі чіткий маленький жовтий квадрат без червоної і зеленої обкантовок. Потім ти знову запалиш «синю» електронну гармату і за допомогою двох останніх магнітів накладеш синій квадрат на жовтий, щоб отримати білий квадрат без кольорових окантовок.

Н. - І ось збіжність досягнута!

Л. - Ти забув одне слово.

Н. - Ти що хочеш тепер зайнятися вправами по стилістиці?

Л. - Ні, телебаченням і кольоровим ... Ти повинен був сказати: ми відрегулювали статичну збіжність (рис. 81). Бо ніщо не доводить, що цей маленький білий квадратик не розходиться до країв екрану на червону, зелену і синю смуги.



Мал. 81. Вада динамічної збіжності видно на краях екрану. У центрі збіжність відрегульована правильно.


Н. - І, отже, є ще один регулятор збіжності ...

Л. - Так, але збіжності динамічної.

Н. - Я думаю, що дійсно доведеться продати мою лавочку!

Л. - Повір мені, зараз невідповідний момент, тим більше що регулювання динамічної збіжності теж не дуже складна, і так як вона проводиться шляхом дозування струму в маленьких котушках, що виправляють траєкторію електронних променів, це регулювання проводиться за допомогою потенціометрів, доступних з лицьового боку телевізора , але тільки для техніка. Тепер ти можеш відкинути своє дзеркало і сліпо слідувати інструкції, виданої заводом, які зробили цей телевізор


П'ять хвилин на регулювання колірного тону тла


Н. - Ти виділив мені двадцять хвилин на регулювання телевізора. Десять з них уже минули, і залишається ще десять.

Л. - Добре розраховане, Незнайкин, але само собою зрозуміло, що перш, ніж приступити до описаних регулювань, ти зробив те, що зазвичай потрібно зробити на чорно-білому телевізорі: підстроювання частоти рядкової і кадрової розгорток і лінійності рядків. Я ще раз підкреслюю до, так як ці регулювання впливають одна на іншу. З десяти залишилися нам хвилин ми виділяємо п'ять на регулювання колірного тону тла.

Н. - Стривай, я більше нічого не розумію. Я всюди читав, що в сучасних системах кольорового телебачення, наприклад SECAM і PAL, немає потреби регулювати колірної тон.

Л. - Ти абсолютно правий, але ти ще знову забув одне слово. Адже я сказав «регулювати колірної тон фону».

Н. - Я дійсно упустив це слово; але в чому полягає цей нюанс?

Л. - Ти знаєш що в кольоровому кінескопі є три електронні гармати. Однак ти згоден, що, коли на кінескоп не подається відеосигнал, екран повинен бути абсолютно чорним, а це означає, що електричний струм повинен зникати одночасно у всіх трьох гарматах.

Н. - Це здається мені абсолютно ясним, хоча мова і йде про «чорному».

Л. - Точно так само і в тому випадку, якщо на все три електронні гармати подається однаковий відеосигнал, т. Е. Якщо R = G = B , то екран повинен мати абсолютно нейтральний сірий колір і навіть білий, якщо однаковий для всіх трьох гармат відеосигнал має максимальну величину.

Н. - Це здається закон Ньютона, який говорить, що поєднання трьох первинних квітів в однаковій пропорції дає нейтральний сірий колір.

Л. - Так, якщо ти хочеш назвати закон, але це відбувається перш за все тому, що наші три первинні кольори були спеціально підібрані для цієї мети. Для нашого кінескопа це означає, що відносини ток / світло всіх трьох електронних гармат повинні бути ідентичними у всіх точках характеристики, що забезпечує всю шкалу сірих тонів без небажаного колірного відтінку

Н. - А як в цьому переконатися?

Л. - Дуже просто. Перш за все вимкни кадрову розгортку, щоб отримати посередині екрану дуже яскраву горизонтальну смугу, потім підвищуй напруга на екранують сітках ( G 2 ). щоб вийти на точку характеристики, відповідну майже повного потухання променів електронних гармат. Потім знову включи кадрову розгортку і підвищуй напруга на циліндрах Венельта з тим, щоб білий колір був абсолютно чистим без непотрібного колірного відтінку.

Цю операцію можна спростити, якщо твій генератор сигналів може видавати пилкоподібний сигнал, синхронізований маленької чи кадровою частотою. У цьому випадку ти можеш побачити, яка з трьох гармат «піднімається» швидше або повільніше, ніж дві інші, і вирівняти ток її променя.

Існує спеціальний генератор для налагодження кольорових телевізорів, що отримав назву «Сервохром», який крім іншого видає сигнал тест-таблиці з квадратів і сигнал ступінчастою шкали сірих тонів.

Н. - І тим не менше я можу проводити регулювання чистоти, збіжність і колірного тону тла за допомогою вже наявної у мене вимірювальної апаратури.


На стороні кодує пристрої


Л. - А також беручи випробувальну таблицю, передану Національним центром телевізійного мовлення. Але, як ти згодом переконаєшся, ти можеш полегшити свою роботу, купивши генератор сигналів на кшталт «Сервохрома», принципи роботи якого я тобі поясню, або генератор тест-таблиці у вигляді кольорових смуг на зразок тієї, що передається Національним центром телевізійного мовлення.

Н. - Що являє собою ця тест-таблиця?

Л. - Вона складається з восьми вертикальних смуг, розташованих зліва направо в наступному порядку: Білий, Жовтий, Синьо-зелений, Зелений, Пурпурний, Червоний, Синій і Чорний.

Ти бачиш, що кольори розташовані в порядку убування яскравості. Всі вони мають 100% -ву насиченість (зрозуміло, крім білого і чорного); первинні кольори отримують за допомогою простих відеосигналів (рис. 82).

Амплітуда первинних може становити 75 або 30% від номінального рівня (т. Е. Білий в цьому випадку представляє собою сірий на 75 або 30%, хоча іноді білий подається на рівні 100%, а амплітуда інших семи смуг встановлюється на рівні 75 або 30% ).



Мал. 82 . Форма первинних сигналів при рівні модуляції 75%. Додавання цих сигналів дозволяє отримати на екрані кольорові смуги.


Н. - А для чого потрібні ці смуги?

Л. - Тепер, коли за чверть години ти відрегулював блоки кінескопа, тобі залишається п'ять хвилин для перевірки правильності роботи декодирующего пристрою.

Н. - То чи не будемо втрачати часу!

Л. - Необхідності поспішати немає. Чи пам'ятаєш ти основні вузли декодирующего пристрої?

Н. - Я перерахую їх по ходу сигналу зверху вниз і постараюся при цьому нічого не забути:

• кльош-фільтр;

• лінії затримки сигналу кольоровості;

• електронний інвертор і схеми синхронізації;

• демодулятори, які складаються з обмежувачів, дискримінаторів і фільтрів корекції предискаженій;

• матриця, що формує «зелений» сигнал;

• лінія затримки сигналу яскравості і режекторний фільтр для придушення піднесе.



Л. - Чорт візьми! Незнайкин, ти скоро будеш знати стільки ж, скільки і я.

Н. - О, якби це було так! І ти хочеш переконати мене, що всі названі вузли можна відрегулювати за п'ять хвилин?

Л. - Тут мова йде не про регулювання: регулювання проводиться на заводі. Але ж такий добросовісний радіотехнік, як ти, повинен мати генератор кольорових смуг або «Сервохром», щоб перевірити, що все працює так, як потрібно. Перш за все ти повинен перевірити, чи правильно налаштовані дискримінатори.

Н. - А навіщо? Я продав уже чимало радіоприймачів з блоком частотної модуляції, але ніколи не перевіряв цю настройку.

Л. - І ти правильно робив. - Але, як ти знаєш, в кольорових телевізорах постійна складова кольоровості зазвичай проходить від дискримінаторів до кінескопа. Тому, в тих випадках, коли діскрімінатор засмучений, т. Е. Якщо, сприймаючи немодульованих поднесущую, він буде видавати не рівне нулю напруга, ти отримаєш на екрані небажаний відтінок кольору.

Н. - Але ж це не має скільки-небудь істотного значення; якщо таке трапиться, мені достатньо відрегулювати відповідним чином колірної тон фону і непотрібний відтінок зникне (рис. 83).



Мал. 83. Знятий з екрану осцилографа реальний точний сигнал з амплітудою на рівні 75%.


Л. - Ти неправий. Чи знаєш ти, що відбудеться в цьому випадку при прийомі чорно-білої програми?

Н. - Зрозуміло! Відсутність сигналів розпізнавання кольору заборона канали кольоровості декодирующего пристрою, і на всі три гармати кінескопа буде подаватися тільки сигнал яскравості.

Л. - Ти, безумовно, добре вивчив свій урок. Але ж ти порушив регулювання колірного тону тла, так що ж станеться?

Н. - Чорно-біле зображення придбає небажаний відтінок кольору, який буде додатковим до того, який був на колірному зображенні перед тим, як ми розрегульований колірної тон фону.

Л. - Тепер ти можеш дуже легко зрозуміти, яким методом регулюють дискримінатори. Якщо ти маєш генератором кольорових смуг, то ти можеш прибрати модуляцію піднесе; тоді отримаєш на екрані чорно-біле зображення, хоча декодер і не буде замкнено. Потрібно, щоб колірної тон фону був один і той же як при немодулированной піднесе, так і взагалі без піднесе (або без рядків впізнання), інакше кажучи, як при працюючому, так і при відключеному декодер. Для підстроювання потрібно повернути сердечник котушки дискриминатора (але не помилися сердечником: інший сердечник впливає на лінійність!); червоний і синій дискримінатори підлаштовуються окремо при відключеною інший гарматі кінескопа.



Н. - А це регулювання дуже примхлива?

Л. - Ні, зробити її досить легко, так як допуск досить великий: +14 кГц. Втім, коли я поясню тобі принцип роботи «Сервохрома», ти сам побачиш, що таку регулювання може зробити і дитина. Цією операцією ти скористаєшся, щоб перевірити, що система замикання декодирующего пристрої правильно працює за відсутності сигналів розпізнавання кольору; одночасно слід перевірити і правильність роботи схем синхронізації електронного інвертора. Якщо виявиш несправність, то подивися, чи правильно «розташований» в часі кадровий гасить імпульс щодо сигналів розпізнавання кольору; якщо і в цьому випадку блок працює погано, потрібно впливати на поріг спрацьовування тригера Шмітта.


Останні три хвилини


Н. - А скільки часу мені тепер залишається?

Л. - Три хвилини, це більше, ніж потрібно! Перевіримо кльош-фільтр і фільтри корекції предискаженій. Неправильне регулювання цих фільтрів малоймовірна і могла б викликати подив, так як і тут допуски великі (± 80 кГц для кльош-фільтра). Фільтри корекції предискаженій зазвичай взагалі не регулюються, і тому ризик, що вони разрегуліруются, виключається. Потім ти зменшиш модуляцію кольорових смуг до 30%, щоб краще розгледіти переходи. Це необхідно, тому що при кодуванні після певного порогу вершини предискаженіем сигналів зрізаються.

Н. - Це я знаю. Це робиться для того, щоб запобігти перемодуляціі на частотному модуляторі.

Л. - Абсолютно вірно. Само собою зрозуміло, що в цьому випадку відбувається деяка втрата хроматичної роздільної здатності. Отже, ти будеш розглядати переходи з малою амплітудою; хорошою регулюванням кльош-фільтра вважається така, яка дає мінімальну тривалість фронту без перехідних коливань. На екрані осцилографа ти можеш бачити поднесущую після кльош-фільтра. Вона повинна мати постійну амплітуду. Але необхідно вжити заходів обережності і вимкнути на твоєму генераторі сигнал Y , так як в присутності цього сигналу іноді (якщо перший підсилювач декодирующего пристрою вносить перешкоду типу «диференціальне посилення») поднесущая здається модульованої навіть в тому випадку, коли кльош-фільтр налаштований бездоганно.

Н. - Що ж залишається зробити?

Л. - Майже нічого. Ти перевіриш правильність роботи матриці, формує зелений сигнал, і точність відносини яскравість / кольоровість (т. Е. Точність відтворення насиченості). Для цього тобі досить подивитися зелену складову зображення кольорових смуг. Ти знаєш, що чотири перші шпальти мають однакову амплітуду зеленого.



Мал. 84. Зелений сигнал.

а - що пройшов через розбалансовану матрицю (червоного більше, ніж синього);

б - занадто мала насиченість (сигнал Y занадто великий)


Н. - А чотири останні смуги - однакову амплітуду чорного.

Л. - Саме так. А що буде означати, якщо ти все ж побачиш вісім смуг (замість двох: одного зеленої і однією чорною) і кожна друга буде більш яскравою?

Н. - Я зрозумів би так, що частина синього сигналу потрапила в зелений, тому що поява чотирьох зелених смуг, що чергуються з чотирма чорними смугами, означало б виникнення перехресних впливів зеленого і синього ...

Л. - Абсолютно вірно; в цьому випадку досить зменшити кількість синього, що надходить в матрицю для формування зеленого сигналу. А якщо яскравість зеленого ділянки екрану рівномірно убуває зліва направо, то це означає, що в зеленому сигналі міститься занадто багато сигналу Y . Ти виправиш це шляхом зменшення ступеня обмеження ... і на цьому закінчиш регулювання телевізора. Після цього ти можеш виписати покупцеві рахунок.

Н. - Але ... а лінії затримки?

Л. - З ними нічого не треба робити: вони пасивні компоненти. Адже ти ж не регуліруешь резистори ...

Н. - І справді! А я-то чекав більш складного.

Л. - Чи не тіште себе ілюзією. Регулювання першого телевізора, безсумнівно, займе у тебе більше години; але ти дуже швидко освоїшся, особливо якщо заведеш собі «Сервохром».



Дійсно універсальний генератор


Н. - Уже кілька разів я чую це варварське слово, а ти обіцяв пояснити мені принцип роботи цього нового приладу.

Л. - «Сервохром» - генератор, який видає всі сигнали, які можуть знадобитися тобі для обслуговування (тому «серво» від слова «сервіс» - обслуговування) кольорових телевізорів (звідси «хром») без будь-якої іншої вимірювальної апаратури, т. е. перевірка проводиться безпосередньо по зображенню на екрані телевізора. Отже, цей апарат дуже зручний для роботи на дому у покупця, тому що він повністю незалежний. Крім того, він дає чорно-білі сигнали:

для регулювання чистоти: імпульси синхронізації;

для регулювання збіжності: тест-таблиця з квадратів;

для регулювання колірного тону: вертикальна шкала сірих тонів.

Він видає також складні сигнали для регулювання декодирующего пристрою. Тобі залишається лише спостерігати на своєму екрані за двома ділянками і переконатися, що вони ідентичні.

Н. - ???

Л. - Розглянемо як приклад регулювання червоного дискриминатора. Ти відключаєш синю і зелену гармати. У «Сервохроме» є два генератора з кварцовою стабілізацією, налаштовані на середні частоти червоного і синього. Екран забарвлений в червоний колір. Ти вмикаєш сигнали «генератор». Що відбувається?

Н. - Екран стає чорним.

Л. - Незнайкин, мій день не втрачений: сьогодні ти тільки в перший раз проявляєш невігластво.

Н. - Але ж немає сигналу.

Л. - Подумаємо. Що видає діскрімінатор, якщо на вхід докласти синусоидальную хвилю з частотою, рівній його частоті настройки?

Н. - Нічого.

Л. - Добре. А якщо на вхід взагалі нічого не подавати?

Н. - Дискримінатор і в цьому випадку нічого не, видасть ...

Л. - Ти диви! Отже, коли я відключаю сигнал-генератор, сигнал на виході не повинен змінюватися і екран повинен зберегти ту ж яскравість. У фізиці це називають методом нуля . Це найточніший метод; його, зокрема, застосовують з мерії схемою або з мостом Уитстона. І тим не менше вимірювальний прилад (тут очей) може давати помилку; від нього вимагається лише бути чутливим, тому що йому належить лише визначити, що два швидко чергуються в часі світяться ділянки екрану не розрізняються між собою по яскравості.

Н. - Точно так само, як і в мосту Уитстона, гальванометр повинен лише позначити нуль.

Л. - Точно так само, як і перед повторним зважуванням, стрілка вагів повинна лише повернутися в своє початкове положення.



Н. - Що ж, «Сервохром» видається мені виключно розумним приладом. А як бути з іншими регулюваннями?

Л. - Вони засновані на цьому ж принципі.

Н. - Рішуче у мене ^ тепер складається враження, що кольорове телебачення ... це майже просто.

Л. - Незнайкин, друже. Мені часто доводилося чути від тебе: «Це по-диявольському складно». Але знай, що багато років технічні фахівці всіляко прагнули полегшити твою роботу.

Н. - І я дякую їм, а також і тебе, мого дорогого друга, за терпіння, з яким може зрівнятися лише наука.

Л. - Ти починаєш римувати, чи не хочеш ти стати поетом?

Н. - Без сумніву. Втім, чи не є введення кольору в телебачення тріумфом поезії в дорогий нам радіотехніці? ..

ЯК УКЛАДАННЯ

Чудо кольорового телебачення

Можливість передачі кольорових зображень на крилах електромагнітних хвиль межує майже з дивом До такого висновку неминуче приходить читач, старанно засвоїв зміст попередніх сторінок.

У телебаченні, точно так само як і в кіно, використовується одне з недосконалостей нашого зору: його недостатня роздільна здатність за часом; інакше кажучи, збереження зорового відчуття, через якого ми сприймаємо все зображення цілком, хоча в кожен момент на екрані кінескопа знаходиться лише частина цього зображення.

Недолік просторової роздільної здатності дозволяє передавати кольорові зображення без якого б то не було розширення смуги частот сигналу: око не розрізняє кольори дрібних елементів зображення, і тому цілком достатньо невеликої кількості інформації про кольоровості, для передачі якій в телевізійному сигналі виділяється лише вузька смуга.

* * *

Сходження на престол кольорового телебачення було значно полегшено багатющим досвідом, накопиченим в чорно-білому телебаченні Як на, що передає, так і на приймальній стороні для передачі кольору використовується значна частина апаратури, розробленої для чорно-білого телебачення.

Найбільші відмінності введені до складу відеосигналу (як в схемах кодування, так і в схемах декодування) і особливо в методах і апаратурі перетворення світлового зображення в електричні сигнали (телевізійні камери) і зворотного перетворення електричних сигналів в світлове зображення (кінескопи).

Ніщо в наші дні не витримує натиску радіоелектроніки. Для проблеми будь-якої складності на сьогодні вирішення ... якщо тільки не кілька, як, наприклад (на жаль!), У випадку з кольоровим телебаченням. Але на додаток до дуже спритно придуманим схемами належить ще знайти засіб для відтворення кольорових зображень на екрані кінескопа.

Проект масочной трубки при першому опублікуванні представлявся утопією, оскільки передбачав немислиму точність в геометрії всіх її елементів: електронних гармат, маски і триколірного екрану. Однак і це також відноситься до числа сучасних чудес, трубка була зроблена і чудово працює!

* * *

Масочний кінескоп абсолютно не є кінцевої мети проводяться в цій області досліджень - це всього лише етап на шляху розвитку кольорового телебачення. Масочний кінескоп, безсумнівно, буде витіснений іншими, більш досконалими моделями.

Еволюція техніки має на меті підвищити енергетичну ефективність трубок (збільшити яскравість зображення при менших витратах енергії), зробити екрани плоскими і прямокутними і зменшити довжину колб. Рано чи пізно прогрес техніки призведе до появи пристрою, яке вже не можна буде називати «трубкою», тому що все воно буде складатися з плоского екрану, повішеного як картина на стіну. Прогрес побутового відеозапису дозволяє не тільки один раз подивитися вдома цікаву програму, а й записати її на магнітну стрічку разом зі звуковим супроводом. Компактні касетні побутові відеомагнітофони дадуть можливість зібрати на книжкових полицях всі цікаві кольорові передачі і насолоджуватися ними в будь-який зручний для телеглядача час.

Уже в наші дні мрія стала дійсністю: на сотні кілометрів в окрузі передаються повні життя зображення у всьому розмаїтті барв і зі своїми звуками. Людина переміг простір і час. Хвилі веселим хороводом оточують земну кулю.

І нехай це чудо збудить у всіх людей планети почуття єдності!

Примітки

1

Затвердження помилкове. У чорно-білих професійних відеомагнітофонах необхідно повністю переробляти систему обробки відеосигналу, покращувати характеристики відеоголовок, каналів запису-відтворення і замінювати систему компенсації випадінь. ( Прим. Ред .)

( Назад )

2

В даний час кольорові зображення записуються навіть побутовими відеомагнітофонами, однак, останні забезпечуються спеціальними блоками кольоровості, які перетворять стандартний сигнал SECAM в вузькосмугові сигнали, зручні для запису. ( Прим. Ред .)

( Назад )

Зміст

  • Передмова до другого російського видання
  • Від автора
  • Глава 1 сходження КОЛЬОРУ на престол
  • Глава 2 ВЗГЛЯД НА-ВІЧ
  • Глава 3 У ПАЛАЦІ ВІДКРИТТІВ
  • Глава 4 ДЕЩО ПРО колориметрами
  • Глава 5 передає СИСТЕМИ
  • Глава 6 У МУЗЕЇ ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОЇ ТРУБКИ
  • Глава 7 НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕЛЕВІЗІЙНИЙ ЦЕНТР
  • Глава 8 ЩО ПОТРІБНО ЗНАТИ ПРО вектор
  • Глава 9 РІЗНІ СУМІСНІ СИСТЕМИ
  • Глава 10 АНАЛІЗ ТЕЛЕВІЗІЙНОГО ПРИЙМАЧА СИСТЕМИ SECAM
  • Глава 11 ВСТАНОВЛЕННЯ ТА РЕГУЛЮВАННЯ ТЕЛЕВІЗОРА. СПЕЦІАЛЬНА КОНТРОЛЬНО-ВИМІРЮВАЛЬНА АПАРАТУРА
  • ЯК УКЛАДАННЯ
  • Мировая и отечественная история любительской радиосвязи

    Радиоцензура

    Антенны

    Шпионские штучки

    Металлоискатели

    Как освоить радиоэлектронику с нуля

    Самоучитель по радиоэлектронике

    Ваш радиоприемник

    Усилители и радиоузлы

    Телеграф и телефон

    А. С. Попов и советская радиотехника

    Радиоэлектроника в нашей жизни

    Магнитные карты и ПК

    Цветное телевидение?.. Это почти просто!

    Видеокамеры и видеорегистраторы для дома и автомобиля

  • Обновлено 03.01.2017 07:55
     
    Для тебя
    Читай
    Товарищи
    Друзья