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Im weltweiten Fernsehen gibt es eine Reihe von Standards für die Farbkodierung und die Organisation der Übertragung von Audio- und Synchronisationssignalen. Sie sind eine Kombination aus drei Farbcodierungssystemen (NTSC, PAL, SECAM) und zehn Signalübertragungs- und Scanstandards: B, G, D, K, H, I, KI, N, M, L.

Notiz: Standards B und G; D und K unterscheiden sich in den Werten der Frequenzen der Fernsehkanäle (MV bzw. UHF). Die Polarität der Videosignalmodulation ist „-“ negativ, „+“ positiv. Da beim "Zeichnen" des Bildes Interlaced-Scannen verwendet wird, ist die wahre Bildrate die Hälfte der Bildrate - die Häufigkeit des Wechsels von Halbbildern (Halbbildern). * Um genau zu sein, beträgt die Feldfrequenz 58.94 Hz.

Derzeit sind drei kompatible Farbfernsehsysteme in Betrieb - SECAM, NTSC und PAL. Unabhängig von der Art des Systems bilden Signalsensoren (Fernsehkameras) Signale in drei Grundfarben: Er – Rot, Eg – Grün und Ed – Blau. Dieselben Signale steuern die Strahlströme in den elektronischen Projektoren der Bildröhre im Fernseher. Durch Ändern des Signalverhältnisses an den Kathoden der Bildröhre können Sie jeden Farbton innerhalb des Farbdreiecks erhalten, das durch die Farbkoordinaten der verwendeten Leuchtstoffe bestimmt wird. Die Unterschiede zwischen Farbfernsehsystemen (CT) liegen in den Verfahren zur Gewinnung des sogenannten Gesamtfarbvideosignals (PCTS) aus den Primärfarbsignalen, das die Trägerfrequenz im Fernsehsender moduliert. Eine solche Transformation ist notwendig, um Informationen über ein Farbbild in das Frequenzband eines Schwarz-Weiß-Signals zu legen. Im Zentrum einer solchen Verdichtung der Signalspektren steht eine Eigenschaft des menschlichen Sehsystems, die darin besteht, dass kleine Details des Bildes als ungefärbt wahrgenommen werden. 

Primärfarbsignale werden in ein Breitband-Luminanzsignal Ey umgewandelt, das einem Schwarz-Weiß-Fernsehvideosignal entspricht, und in drei Schmalbandsignale, die Farbinformationen tragen. Dies sind die sogenannten Farbdifferenzsignale. Sie werden durch Subtrahieren des Luminanzsignals von dem entsprechenden Grundfarbsignal erhalten. Das Leuchtdichtesignal wird durch Hinzufügen eines bestimmten Anteils der drei Grundfarbsignale erhalten:

Ey=rEr+gEg+bEb (*)

Bei allen Farbfernsehsystemen werden nur die Leuchtdichtesignale Eu und zwei Farbdifferenzsignale Er-y und Eb-y übertragen. Das Signal Eg-y wird im Empfänger aus dem Ausdruck (*) wiederhergestellt. (Es sei darauf hingewiesen, dass die Primärfarbsignale vor dem Mischen Gamma-Korrekturschaltungen durchlaufen, die Verzerrungen kompensieren, die durch die nichtlineare Abhängigkeit der Leuchtschirmhelligkeit von der Amplitude des Modulationssignals verursacht werden).

NTSC-System

Das NTSC-System ist das erste DH-System, das praktische Anwendung gefunden hat. In den USA entwickelt und 1953 zur Ausstrahlung angenommen. Bei der Erstellung des NTSC-Systems wurden die Grundprinzipien der Farbbildübertragung entwickelt, die mehr oder weniger in allen nachfolgenden Systemen verwendet wurden.

Beim HTSC-System enthält das PTTS in jeder Zeile eine Luminanzkomponente und ein Chrominanzsignal, das von einem Hilfsträger übertragen wird, der in der Luminanzsignalbandbreite liegt. Der Hilfsträger wird in jeder Zeile mit zwei Chromatizitätssignalen Er-y und Eb-y moduliert. Um zu verhindern, dass Farbsignale gegenseitige Interferenzen erzeugen, wird im HTSC-System eine quadratursymmetrische Modulation verwendet. 

Es gibt zwei Haupt-HTSC-Chrominanz-Hilfsträgerwerte: 3.579545 und 4.43361875 MHz. Der zweite Wert ist kleiner und wird hauptsächlich bei der Videoaufzeichnung verwendet, um den gemeinsamen Aufnahme-Wiedergabe-Kanal mit dem PAL-System zu verwenden. Das NTSC-System hat eine Reihe von Vorteilen: -- hohe Farbklarheit mit einem relativ schmalbandigen Übertragungskanal; Die Struktur der Signalspektren ermöglicht eine effektive Informationstrennung mit digitalen Kammfiltern. Der HTSC-Decoder ist relativ einfach und enthält keine Verzögerungsleitungen. Gleichzeitig hat das HTSC-System auch einige Nachteile, deren Hauptsache seine hohe Empfindlichkeit gegenüber Signalverzerrungen im Übertragungskanal ist. 

Signalverzerrung in Form von Amplitudenmodulation (AM) wird als differentielle Verzerrung bezeichnet. Als Folge solcher Verzerrungen ist die Farbsättigung heller und dunkler Bereiche unterschiedlich. Diese Verzerrungen können mit der automatischen Verstärkungsregelung (AGC) des Chrominanzsignals nicht beseitigt werden, da Unterschiede in der Amplitude des Farbhilfsträgers innerhalb derselben Zeile auftreten. Verzerrungen in Form einer Phasenmodulation eines Farbhilfsträgers durch ein Luminanzsignal werden als differenzielle Phasenverzerrungen bezeichnet. Sie verursachen Farbtonänderungen in Abhängigkeit von der Helligkeit eines bestimmten Bildbereichs. 

Beispielsweise werden menschliche Gesichter in Schatten rötlich und in Lichtern grünlich gemalt. Um die Sichtbarkeit von d-f-Verzerrungen zu verringern, sind NTSC-Fernseher mit einer betriebsbereiten Farbtonsteuerung ausgestattet, mit der Sie Teile mit derselben Helligkeit natürlicher färben können. Allerdings nimmt die Farbtonverzerrung in helleren oder dunkleren Bereichen zu. Hohe Anforderungen an die Parameter des Übertragungskanals führen zur Komplexität und Kosten von NTSC-Geräten oder, wenn diese Anforderungen nicht erfüllt werden, zu einer Verschlechterung der Bildqualität. Das Hauptziel bei der Entwicklung der PAL- und SECAM-Systeme war es, die Mängel des NTSC-Systems zu beseitigen.

PAL-System

Das PAL-System zur Eliminierung des Hauptsignals wurde 1963 von der Firma "Telefunken" entwickelt. Der Zweck seiner Erstellung war ein Nachteil, der später herausgefunden wurde, HTSC - Empfindlichkeit gegenüber differentieller - Phasenverzerrung. In was das PAL-System offensichtlich hat. eine Reihe von Vorteilen, die zunächst nicht auftauchten Im PAL-System wird wie im NTSC eine Quadraturmodulation des Farbhilfsträgers durch Chrominanzsignale verwendet. Ist aber im NTSC-System der Winkel zwischen dem Gesamtvektor und der BY-Vektorachse, die bei der Übertragung eines Farbfeldes den Farbton bestimmt, konstant, so wechselt im PAL-System sein Vorzeichen jede Zeile. Daher der Name des Systems – Phase Alternation Line. Die Verringerung der Empfindlichkeit gegenüber differentiellen Phasenverzerrungen wird durch Mittelung der Farbsignale in zwei benachbarten Zeilen erreicht, was zu einer Verringerung der vertikalen Farbklarheit um den Faktor zwei im Vergleich zu HTSC führt. Dieses Merkmal ist ein Nachteil des PAL-Systems. Vorteile: geringe Empfindlichkeit gegenüber diff - Phasenverzerrungen und Asymmetrie des Farbkanal-Durchlassbereichs. (Letzteres Merkmal ist besonders wertvoll in Ländern, die den G-Standard mit einem Video-/Audio-Trägerabstand von 5.5 MHz übernehmen, was immer zu einer Beschneidung des oberen Chrominanz-Seitenbands führt.) Das PAL-System hat auch eine Signal-Rausch-Verstärkung von 3 dB gegenüber HTSC . PAL60 ist ein HTSC-Videowiedergabesystem. In diesem Fall wird das HTSC-Signal einfach in PAL umcodiert, aber die Anzahl der Halbbilder bleibt gleich (also 60). Das TV-Gerät muss diesen Bildratenwert unterstützen.

SECAM-System

Das SEKAM-System in seiner ursprünglichen Form wurde 1954 vorgeschlagen. Der französische Erfinder Henri de France. Das Hauptmerkmal des Systems ist die sequentielle Übertragung von Farbdifferenzsignalen über eine Leitung mit weiterer Wiederherstellung des fehlenden Signals im Empfänger unter Verwendung einer Verzögerungsleitung für die Zeit des Zeilenintervalls. Der Name des Systems setzt sich aus den Anfangsbuchstaben der französischen Wörter SEquentiel Couleur A Memoire (alternative Farben und Gedächtnis) zusammen. 1967 begann die Ausstrahlung auf diesem System in der UdSSR und in Frankreich. 

Farbinformationen im SECAM-System werden unter Verwendung von Frequenzmodulation des Farbhilfsträgers übertragen. Die Ruhefrequenzen der Hilfsträger in den Zeilen R und B sind unterschiedlich und betragen Fob = 4250 kHz und For = 4406.25 kHz. Da im SECAM-System die Farbsignale sequentiell über die Leitung übertragen und im Empfänger unter Verwendung der Verzögerungsleitung wiederhergestellt werden, d.h. Wiederholt sich die Information der vorherigen Zeile, so halbiert sich die vertikale Farbschärfe wie im PAL-System. Die Verwendung von FM bietet eine geringe Empfindlichkeit gegenüber der Wirkung von Verzerrungen des Typs "Differenzverstärkung".

 Die Empfindlichkeit von SECAM gegenüber Diff-Phasen-Verzerrungen ist ebenfalls gering. Auf Farbfeldern, wo die Helligkeit konstant ist, treten diese Verzerrungen in keiner Weise auf. Bei den Farbübergängen tritt eine störende Erhöhung der Hilfsträgerfrequenz auf, was deren Verzögerung verursacht. Wenn die Übergangsdauer jedoch weniger als 2 µs beträgt, verringern die Korrekturschaltungen im Empfänger die Auswirkung dieser Verzerrungen. Typischerweise ist der Saum nach hellen Bereichen des Bildes blau und nach dunklen Bereichen gelb. Die Toleranz für Verzerrungen vom Typ "Differenzphase" beträgt etwa 30 Grad, d.h. 6 mal breiter als bei HTSC.

D2-MAC-System

In den späten 70er Jahren wurden verbesserte Farbfernsehsysteme entwickelt, die eine Zeitteilung mit Komprimierung der Luminanz- und Chrominanzkomponenten verwendeten. Diese Systeme sind die Grundlage für hochauflösende Fernsehsysteme (HDTV) und haben den Namen MAK (MAS) - "Multiplexed Analog Components" erhalten. 1985 einigten sich Frankreich und Deutschland darauf, eine der Modifikationen des MAC-Systems, nämlich D2-MAC / Paket, für den Satellitenrundfunk zu verwenden. Hauptmerkmale: Das anfängliche Zeilenintervall von 10 μs ist für die Übertragung digitaler Informationen reserviert: Zeilentakt, Ton und Teletext. Im digitalen Paket wird eine Knüppelcodierung mit einem dreistufigen Signal verwendet, was die erforderliche Bandbreite des Kommunikationskanals um den Faktor zwei reduziert. Dieses Kodierungsprinzip spiegelt sich im Namen wider - D2. Zwei Stereo-Audiokanäle können gleichzeitig übertragen werden. Der Rest der Leitung wird von analogen Videosignalen belegt. Zuerst wird eine Kompressionsfolge eines der Farbdifferenzsignale (17 µs) übertragen, dann eine Luminanzfolge (34.5 µs). Das Prinzip der Farbcodierung ist ungefähr dasselbe wie in SEKAM. Zur Übertragung eines komplexen D2-MAC-Signals wird ein Kanal mit einer Bandbreite von 8.4 MHz benötigt. Das D2-MAC-System bietet eine wesentlich bessere Farbbildqualität als alle anderen Systeme. Es gibt keine Interferenzen von Farbhilfsträgern im Bild, kein Übersprechen zwischen Luminanz- und Chrominanzsignalen, und die Bildschärfe wird merklich verbessert.

Veröffentlichung: radioman.ru

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