Аналоговое телевидение: Цветовое кодирование

Первоначально телевизионный сигнал был только черно-белым; с более поздним расширением до цветного, необходимо было поддерживать обратную совместимость, чтобы старые черно-белые приемники не нуждались в немедленной замене. Система передачи качественного цвета, также называемая системой передачи информации о цвете, должна иметь дело со следующими трудностями для обеспечения обратной совместимости:

  • добавленный цветовой сигнал не должен заметно влиять на качество черно-белого изображения,
  • цветовой сигнал не должен увеличивать требования к частотному спектру всего телевизионного сигнала,
  • цветной сигнал должен легко фильтроваться и минимально зависеть от черно-белого сигнала,
  • передаваемая информация о цвете должна быть достаточно устойчивой к изменениям, происходящим во время обработки и передачи радиоволнами.

Было создано несколько систем кодирования цветовой информации, каждая из которых используется в разных частях света, и каждая из них имеет собственную обратную совместимость. Географическое распределение отдельных систем передачи цвета во многих случаях связано с системой передачи, используемой крупным и, таким образом, экономически влиятельным соседним государством. Таким образом, в мире мы находим области, где господствует стандарт NTSC с множеством незначительных модификаций, затем области, в которых используется стандарт PAL, и, наконец, области, где используется стандарт SECAM . Для полноты картины уместно упомянуть систему MAC, которая не имеет обратной совместимости.

По сути, принцип передачи цвета одинаков для всех систем: вам нужно передать цветовую информацию о трех цветах: красном, зеленом и синем, сокращенно RGB . Эти три цвета можно найти, посмотрев на экран цветного телевизора. Создатели систем передачи воспользовались тем, что три сигнала отдельных цветов, помимо результирующего цвета, также несут информацию об общей яркости пикселя. Итак, если мы добавим вклады R + G + B (или преобразованные Y + U + V), мы получим значение яркости. Но мы знаем яркость, это на самом деле хорошо известное черно-белое изображение. Если мы должным образом стандартизируем отдельные сигналы, мы можем рассчитать значение третьего цветового сигнала из значения яркости и значений двухцветных сигналов. Вместо передачи информации о трех цветах мы передаем информацию о яркости, то есть о сигнале яркости, и о двух цветах, то есть о сигнале цветности. Таким образом, задача передачи цвета была значительно упрощена с точки зрения обратной совместимости. Таким образом, черно-белый сигнал является важной частью всей системы передачи сигнала цветного телевидения. Информация о цвете сохраняется с использованием квадратурной амплитудной модуляции ( NTSC и PAL ) или частотной модуляции ( SECAM ) в спектре сигнала яркости. Спектрцветовой сигнал узкий, что связано с тем, что цветовое разрешение не такое высокое, как разрешение черно-белого изображения. Кроме того, некоторые цвета имеют более низкое разрешение, чем другие, что напрямую связано с физиологией человеческого зрения. В результате большинство зрителей не воспринимают низкое цветовое разрешение как тревожное.

В стандарте PAL цветовое пространство RGB преобразуется в YUV , сигнал яркости передается традиционно (это обеспечивает обратную совместимость), затем двум цветовым компонентам U и V присваивается ширина полосы 1,3 МГц и они модулируются ( квадратурной амплитудной модуляцией ) на поднесущей. (смещение этой несущей составляет 4,43361875 МГц для PAL-B, D, G, H, I, N, 3,58205625 МГц для PAL-NC и 3,57561149 МГц для PAL-M), каждая другая линия имеет полярность фаза компонента Vобратный, что устраняет незначительные ошибки передачи фазы. Ошибка цвета, которую глаз воспринимает очень тревожно, преобразуется в ошибку насыщенности, которую глаз больше не воспринимает как мешающую или вообще не воспринимающую. В начале каждой строки добавляется опорный сигнал (так называемая цветовая вспышка ), который синхронизирует опорный уровень амплитуды и фазы. PAL имеет наиболее сбалансированные свойства передачи, недостаток – необходимость более сложного приемника.

Стандарт NTSC очень похож на стандарт PAL , на самом деле он является предшественником системы PAL и отличается главным образом тем, что NTSC не меняет полярность фазы. NTSC также использует немного другое цветовое пространство YIQ , при этом компоненту I выделяется полоса пропускания 1,5 МГц, а компоненту Q , к которому человеческий глаз менее чувствителен, составляет всего 0,5 МГц. Цветовой носитель находится на частоте 3,58 МГц. Недостатком NTSC является искажение цветопередачи, вызванное ошибками передачи, преимуществом является простота приемника.

Стандарт SECAM использует аналогичное цветовое пространство YDbDr (очень похоже на пространство YUV), но в отличие от предыдущих, оба цветовых компонента не передаются одновременно, а всегда только один из них, в то время как другой компонент сохраняется из предыдущей строки (поэтому приемнику нужна линия задержки, действующая как объем памяти). Для передачи этой информации о цвете используется частотная модуляция , цветовой сигнал имеет полосу пропускания 1,4 МГц и смещен на 4,25 МГц для Db и 4,40625 МГц для Dr. Преимущество перед NTSC – частичное устранение искажения цвета, недостатком – некоторое искажение цвета, учитывая, что половина сигнала берется из предыдущей строки.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
pohozhie-programmy.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: