"Спектралл" - спутниковый интернет и телевидение

Воспроизводимый сигнал после демодуляции не всегда может быть подан на выход видеомагнитофона, так как он содержит большое количество искажений, вызываемых шумами, импульсными помехами, разбросом характеристик магнитных головок и нарушениями временного масштаба. В результате на цветном изображении возникает полосатость, цветовые тянучки после переходов, искривление и качание вертикальных линий, нарушение и даже сбои в работе декодирующего устройства телевизора.

В замкнутых системах цветной телевизор может быть подстроен под сигнал и часть искажений станет незаметна. С целью удешевления в бытовых видеомагнитофонах не применяют компенсаторы временных искажений и системы обработки, ограничиваясь коррекцией разброса частотных характеристик головок и компенсацией нестабильности поднесущей при переносе сигнала цветности. Поэтому телевизионные сигналы с бытовых видеомагнитофонов в эфир обычно не передаются.

Профессиональные видеомагнитофоны имеют в своем составе системы, которые позволяют не только скомпенсировать вручную или автоматически разброс параметров головок, скорректировать дифференциальное усиление по каналам, но и полностью убрать из сигнала временные искажения и регенерировать его импульсную часть [16]. Принцип коррекции искажений состоит в том, что по выделяемым из воспроизводимого сигнала синхроимпульсам или сигналам цветовой синхронизации определяется временная ошибка и по ней в противофазе регулируется задержка видеосигнала. Ошибка определяется относительно внешнего опорного сигнала или сигнала, выделяемого системой обработки видеомагнитофона, регенерирующего импульсную часть воспроизводимого телевизионного сигнала

На рис. 69 приведена классификация временных корректоров, используемых в современных видеомагнитофонах. По форме сигнала, с которым производится коррекция, различают аналоговые и цифровые корректоры, В качестве задерживающих элементов используют различного типа линии задержки с распределенными и сосредоточенными параметрами, а также запоминающие устройства.

На рис. 70 изображена структурная схема широко распространенного аналогового компенсатора временных искажений профессионального видеомагнитофона с управляемой линией задержки. Она выполняется в виде набора LC-ячеек, в которых в зависимости от потенциала смещения варикапа меняется время задержки каждой ячейки и линии в целом. Входной сигнал параллельно подается в линию 2 ив амплитудный селектор I, в котором отделяются синхроимпульсы и вспышка, поступающие на фазовый детектор 3. На второй вход детектора приходит опорный сигнал. Сигнал ошибки формируется формирователем 4 в управляющее напряжение. В зависимости от смещения меняется емкость варикапов и в противофазе изменяется время задержки компенсирующей линии. Поскольку в процессе работы линии изменяется ее сопротивление, то возникают искажения формы выходных сигналов. Поэтому управляемая линия с центральной задержкой 3 мкс обеспечивает компенсацию ошибок в пределах только ±0,5 мкс. Недостатком компенсаторов с управляемыми линиями является их зависимость от питающих напряжений, температуры и разброса параметров варикапов.

Рнс. 70. Структурная схема аналогового компенсатора с управляемой линией задержки.

Рнс. 71. Компенсатор временных искажений с дискретными линиями задержки.
Для получения широкого диапазона регулирования применяются компенсаторы на дискретных линиях задержки.

В компенсаторе, изображенном на рис. 71, используется набор УЛЗ с задержкой от 32 до 1 мкс (с убыванием по геометрической прогрессии) и восьмисекционная линия с задержкой каждой секции на '/в мкс, которые переключаются электронными ключами П,—П7. Из воспроизводимого видеосигнала селектором 4 выделяются синхроимпульсы и подаются в фазовый детектор 5, где вырабатывается сигнал ошибки относительно опорного сигнала. Сигнал ошибки кодируется цифровым кодом и подается в счетчик 6, управляющий электронными ключами.

Из-за использования УЛЗ на выходе набора линий 2 устанавливается амплитудный модулятор 1, а на выходе линий — демодулятор 3 с шириной полосы пропускания в несколько десятков мегагерц. Характеристики линий должны быть тщательно согласованы, что значительно усложняет корректор. Так как остаточная ошибка корректора составляет '/в мкс, то после него обычно включается плавный корректор с управляемой линией задержки, понижающий остаточную ошибку до нескольких наносекунд.

Описанные корректоры обеспечивают снижение до минимума временных искажений относительно внешнего опорного сигнала. Если ошибка выделяется по переднему фронту синхроимпульсов, то остаточная ошибка в значительной мере обусловливается точностью выделения и составляет 5—10 не в зависимости от отношения сигнал/шум воспроизводимого сигнала. Значительно большая точность достигается в том случае, когда временная ошибка определяется путем сравнения фазы воспроизводимого и опорного сигналов цветовой синхронизации во время передачи строчных гасящих импульсов. В этом случае остаточная временная ошибка может быть снижена до 2,5 не.

При рассмотрении структурных схем компенсаторов предполагалось, что временная ошибка не изменяется в течение длительности одной строки или меняется незначительно. Такое предположение допустимо при работе с сигналами системы СЕКАМ, на которые временные искажения влияют мало. В то же время для систем НТСЦ я ПАЛ временная ошибка за время передачи одной строки будет недопустимой. Подобные временные дифференциальные искажения возникают из-за несовпадения относительной скорости движения головок по ленте при записи и воспроизведении, т. е. из-за скоростной ошибки.

Предложено несколько способов выделения скоростных ошибок. Один из них основан на предположении, что в пределах строчного интервала временные ошибки либо монотонно возрастают, либо убывают. Поэтому если бы можно было выделить сокращение или увеличение строчного интервала в воспроизводимом сигнале, то можно было бы воссоздать форму кривой скоростной ошибки в предположении, что она изменяется линейно. Эту скоростную ошибку можно считать первым приближением к истинной. Если эту ошибку просуммировать с временной ошибкой, выделенной через каждый строчный интервал, то результирующая ошибка совсем близка к истинной. На рис. 72 изображена структурная схема компенсатора, основанная на этом способе.

Входной видеосигнал параллельно поступает в линию задержки на одну строку / и в селектор синхросигналов и вспышки 4. Задержанный видеосигнал также параллельно подается во второй селектор

Рис. 72. Компенсатор временных искажений с коррекцией скоростной ошибки.

3 и в блок компенсации временных искажений 2 (управляемую линию или управляемый фазовый модулятор). Выделение скоростной ошибки достигается сравнением в фазовом детекторе 5 сигналов вспышки на входе и на выходе линии. Обычная временная ошибка выделяется в фазовом детекторе 7 путем сравнения задержанного сигнала с опорным. Сигналы, пропорциональные временной ошибке, снимаются с выхода обоих фазовых детекторов и подаются в сумматор 6. Суммарный сигнал преобразуется в напряжение, управляющее работой блока компенсации. Поскольку выделение временной ошибки производится путем сравнения с сигналом, задержанным на

Рис. 73. Структурная схема видеомагнитофона с коррекцией ошибок по пилот-сигналу.

одну строку, приходится задерживать и телевизионный сигнал, подаваемый на выход видеомагнитофона.

На рис. 73 представлена структурная схема видеомагнитофона, в котором коррекция временных искажений производится с помощью специального пилот-сигиала. Одновременно пилот-сигнал используется для коррекции насыщенности воспроизводимых цветовых сигналов с целью ликвидации полосатости цветного изображения.

Пилот-сигнал формируется из входного видеосигнала путем выделения сигнала синхронизации цветности в сигнале НТСЦ в блоке-б и умножения его в 1,5 раза в блоке 7. Ои смешивается с видеосигналом в блоке 1 и записывается обычным путем на ленгу, проходя блоки 2, 3, 19. Запись производится с применением стандарта СВЧ. При воспроизведении после усиления усилителем 4 и демодуляции

в блоке 5 пилот-снгнал выделяется полосовым фильтром 12, а видеосигнал фильтром 8, далее они подаются в предварительный корректор временных искажений 9. Затем воспроизводимый пилот-сигнал формируется в блоке 13 и поступает ьа фазовый дискриминатор 18, на второй вход которого приходит пилот-сигнал, формированный в блоках 16 и 17 из опорной поднесущей цветности Сигнал ошибки, выделяемый в- фазовом дискриминаторе, управляет точным корректором временных искажений 10. Параллельно воспроизводимый пилот-сигнал детектируется в блоке 15 и подается на схему сравнения 11, на второй вход которой приходит постоянный потенциал, устанавливаемый вручную или автоматически, через схему фиксации 14 (П?). Выходной сигнал схемы сравнения используется в качестве управляющего для автоматической коррекции частотных характеристик каналов воспроизведения. Коррекция временных и частотных искажений с помощью пилот-сигиала необходима при записи цветовых телевизионных сигналов с квадратурной модуляцией цветовой поднесущей.

При записи сигналов СЕКАМ в пилот-сигнале нет необходимости. Следует отметить, что при записи но ВЧ стандарту могут возникнуть биения спектральных составляющих частотно-модулированного сигнала и пилот-сигиала, приводящие к муару на изображении. По этой причине применение пилот-сигнала обычно сопровождается переходом на запись по СВЧ стандарту, при котором несущая переносится в область более высоких частот и биений не возникает.

В последнее время аналоговые компенсаторы временных искажений вытесняются цифровыми, которые имеют более широкий диапазон коррекции и стабильнее в работе. Они различаются типом применяемых запоминающих устройств. На рис. 74 изображена упрощенная структурная схема цифрового корректора на запоминающих устройствах (ЗУ) с произвольной выборкой. Запоминающее устройство с произвольной выборкой обычно строится в виде матрицы из запоминающих элементов. Элементы матрицы кодируются Но вертикали и горизонтали. Ввод цифр в элементы памяти и вывод их производится по специальным командам в произвольных точках матрицы.

Принцип работы компенсатора состоит в том, что воспроизводимый телевизионный сигнал, преобразованный в цифровую форму тактовыми импульсами, синхронизированными синхроимпульсами, вводится в ЗУ, а затем выводится из него тактовыми импульсами, синхронизированными от внешней опоры. При этом выводимый из ЗУ телевизионный сигнал, вновь преобразованный в аналоговую форму, не содержит временных искажений.

Рассматриваемый цифровой компенсатор четырехголовочного видеомагнитофона (рис. 74) корректирует временные искажения и скоростные ошибки. Воспроизводимый видеосигнал параллельно поступает в аналого-цифровой преобразователь 1 ив селектор синхроимпульсов и сигналов цветовой синхронизации 6. Синхроимпуль-. сы запускают генератор тактовых импульсов 9, которые подаются в АЦП и определяют шаг квантования. Тактовые импульсы синхронизируют генератор импульсов записи 10, подключаемых через переключатель /7| к ЗУ в режиме запоминания. Одновременно от АЦП в ЗУ 2 емкостью на одну строку подаются цифры, несущие информацию о видеосигнале. Они в соответствии с принятым кодом запоминаются ячейками ЗУ в тот момент, когда на ячейки приходят записывающие импульсы.

В режиме считывания переключатель П\ подключает к ЗУ генератор импульсов считывания 11. Этот генератор запускается тактовыми импульсами от генератора 12, который синхронизируется синхроимпульсами и вспышкой от внешней опоры. Считанный сигнал в цифровой форме поступает в буферное ЗУ 3, с произвольной выборкой емкостью на одну строку и управляемое импульсами записи и считывания от генератора 7, который также синхронизируется внешним опорным сигналом. Цифровой сигнал из ЗУ 3 далее приходит в буферное ЗУ 4, предназначенное для компенсации скоростной ошибки. Его емкость выбирается около 280 не в соответствии с

Рис. 74. Цифровой компенсатор временных искажений с коррекцией скоростной ошибки и ЗУ с произвольной выборкой.

периодом поднесущей цветности системы НТСЦ. Буферное ЗУ 4 управляется сигналами, формируемыми в фазовом модуляторе 8, на который подаются импульсы, синхронные с частотой опорной поднесущей цветности.

Выделение скоростной ошибки происходит следующим образом: из воспроизводимого сигнала цветовой синхронизации в блоке 13 формируются импульсы. Линией 14 они задерживаются иа строку и сравниваются с незадержанными в фазовом детекторе 15. Сигнал с детектора поступает в фазовый модулятор 8, что позволяет в ЗУ 4 скомпенсировать скоростную ошибку. Считанный с ЗУ 4 цифровой сигнал в цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП) 5 преобразуется в аналоговый видеосигнал и подается на выход.

Для нормальной работы компенсатора временных ошибок, имеющего диапазон коррекции ±30 мке, достаточно иметь в его составе ЗУ емкостью на одну строку. При этом видеомагнитофон синхронизируется опорным сигналом, имеющим отставание по фазе от воспроизводимого сигнала на 30 мне. Воспроизводимые сигналы вводятся в ЗУ с произвольной выборкой с опережением на 30 мке, а считывание производится тактовыми импульсами, синхронными с опорным сигналом. В этом случае даже резкие колебания фазы воспроизводимого сигнала, связанные с коммутацией головок в четырехголовочном видеомагнитофоне, не будут искажать изображение, если их величина лежит в пределах диапазона коррекции.

Следует отметить, что цифровые компенсаторы, имеющие ЗУ с произвольной выборкой, могут одновременно являться компенсаторами выпадений, если они имеют память на одну строку. Дело в том, "то в матрицу ЗУ при нормальной работе все время вводятся сигналы строки п. Если из-за выпадения подача информации прекращается, то в соответствующих элементах матрицы остаются сигналы, введенные во время передачи предыдущей строки п—1. Следовательно, при считывании сигнал во время выпадения замещается сигналом предыдущей строки, что достаточно для компенсации сигналов НТСЦ. Для сигналов СЕКАМ и ПАЛ компенсация выпадений может быть осуществлена, если емкость ЗУ будет составлять две телевизионные строки.

Рис. 75. Скоростной компенсатор временных искажений с ЗУ на сдвигающих регистрах.
Основным недостатком описанных цифровых компенсаторов является сложность ЗУ с произвольной выборкой. Компенсатор временных искажений с ЗУ на сдвигающих регистрах имеет несколько больший объем памяти, но значительно проще. Сдвигающий регистр представляет собой запоминающее устройство с последовательным соединением запоминающих элементов. Тактовые импульсы смещают входной сигнал последовательно от одного элемента к Другому до тех пор, пока он не достигнет последнего выходного элемента. Если число элементов будет равно числу тактовых интервалов, на которые разбита строка, то время перемещения информации по регистру будет равно длительности строки.

Заполнение регистра происходит с тактовыми интервалами, синхронными с воспроизводимыми синхроимпульсами, а считывание с тактовыми интервалами, синхронными с внешним опорным сигналом. Поэтому считываемый сигнал не будет содержать временных искажений. На рис. 75 изображена структурная схема подобного компенсатора.

Входной видеосигнал параллельно подается в АЦП 1 ив селектор 3, выделяющий строчные синхроимпульсы, которыми синхронизируется генератор тактовых записывающих импульсов в и коммутатор сдвигающих регистров 9. Тактовые импульсы подакЭтся в АЦП и через переключатель /73 в сдвигающие рет истры 2, 4, 7. Вндеосиг-нал в цифровой форме с выхода АЦП через переключатель П\ поступает на вход регистров, причем, первая строка записывается в регистр 2, вторая строка — в регистр 4, третья строка — в регистр 7 и т. д. Информация с регистров считывается со средней фазовой задержкой на 1,5 строки тактовыми импульсами, подаваемыми через переключатель от генератора 8, который синхронизируется внешней опорой. Цифровая информация о видеосигнале через переключатель /72 поступает в ЦАП 5, где снова перекодируется в аналоговый видеосигнал. Следует отметить, что даже при резких изменениях фазы на ±0,5 строки нет необходимости в одновременном вводе и выводе информации из регистра, что значительно упрощает адресные цепи. В то же время при считывании данных информация удаляется из элементов памяти и для компенсации выпадений или скоростных ошибок требуются дополнительные запоминающие схемы.

Компенсаторы на сдвигающих регистрах удобны для видеомагнитофонов с наклонно-строчной записью. В этих видеомагнитофонах изменение временной ошибки на активной части изображения происходит плавно, без скачков, а переход головки с одной магнитной строки на другую производится во время кадрового гасящего импульса. Поэтому быстродействие схем выделения временных ошибок может быть значительно снижено и время нх отработки в компенсаторе увеличено.

Принципы аналоговой и цифровой коррекции временных искажений наиболее близко соприкасаются в новых компенсаторах временных искажений, построенных на основе элементов последовательной аналоговой памяти. Эти элементы способны запомнить аналоговый телевизионный сигнал, разбитый на дискретные последовательные интервалы, который затем считывается сигналом, синхронным с внешней опорой. Хотя подобные компенсаторы не имеют в своем составе таких сложных узлов, как АЦП и ЦАП, устройства синхронизации в них отличаются высокой сложностью. В настоящее время компенсаторы с аналоговой последовательной памятью не получили широкого распространения.

В профессиональных видеомагнитофонах импульсная часть воспроизводимого сигнала обычно регенерируется с целью ликвидации различного рода помех. При работе с черно-белым сигналом воспроизводимый видеосигнал обычно ограничивается по уровню черного и в него вводятся новые гасящие и синхроимпульсы кадровой и строчной частоты. Новые гасящие и синхроимпульсы подаются либо от специального синхрогенератора, либо от блока обработки, содержащего селектор и помехоустойчивую АПЧиФ инерционных импульсов двойной строчной частоты и специальные формирователи строчных и кадровых гасящих и синхроимпульсов.

Регенерация импульсной части воспроизводимого цветового сигнала затрудняется из-за наличия сигнала цветности на строчных и кадровых гасящих импульсах. Существуют два различных способа обработки цветовых сигналов. При первом способе сигнала цветности отделяются и подвергаются обработке только во время гасящих интервалов. При втором способе сигнал яркости отделяется от сигнала цветности, регенерируется так же, как при работе с черно-белыми сигналами, и затем снова суммируется с сигналом цветности.

Упрощенная структурная схема блока обработки без полного разделения сигналов яркости и цветности приведена на рис. 76. Входной видеосигнал поступает на схему управляемой фиксации по уровню гасящих /, на которую подаются импульсы фиксации, сформированные схемой формирования 7 нз строчных синхроимпульсов атем сигнал параллельно подается на ограничитель 2 по минимуму и на ключевой каскад 8 После 01 раннчеиия сигнал приходит в смеситель 3, где в него замешиваются новые гасящие импульсы, а затем в ограничитель 4 по максимуму К чючевой каскад пропускает сигнал цветности в усититель 10 в тот момент, когда па него поступают импутьсы. сформированные усилителем 9 из СС. Видеосигнал суммируется в сумматоре 5 с сигналом цветности, затем в сумматоре 5 в него замешиваются СС Далее полный телевизионный Сигнал усиливается усилителем 11 и подается на выход видеомагнитофона.

Рис. 76. Структурная схема блока обработки без полного разделения сигналов яркости и цветности.

Рассматрнваемый способ обработки не вносит никаких искажений в активную часть телевизионного изображения, что является его преимуществом, однако временные искажения могут внести помехи в работу ключевого каскада, что исключается при втором способе обраоотки.

Упрощенная структурная схема блока обработки с полным разделением сип.алов яркости и цветности приведена на рис. 77. Воспроизводимый видеосигнал с выхода усилителя 1 параллельно поступает в селектор 12 а ФНЧ 2 и линию задержки 5, вместе с вычитающим каскадом 7 образующих схему разделения сигналов яркости и цветности. Сигнал яркости проходит устройство управляемой фиксации 3, смеситель 4, где в него замешиваются новые гасящие импульсы, и попадает после ограничения по уровню черного в ограничитель 5 и в сумматор 10. Сигнал цветности с выхода вычитающего устройства 7 через схему антисовпадений 9 подается на второй вход сумматора 10. В сигнал, полученный юсле суммирование сигналов яркости и цветности в смесителе 11, замешизаются регенерированные СС, сформированные схемой формирования 14, ослс чего полный телевизионный сигнал подается на выход видеомагнитофона.

В состав селектора входят управляемая схема фиксации и схема выделения синхроимпульсов с управляемым порогом срабатывания, чем обеспечивается точность фиксации их временного положения ±20 не. На выходе селектора образуются строчные и кадровые синхроимпульсы, фиксирующие синхроимпульс.! I и сложный сигнал. Р сгенерированные импульсы двойной строчной частоты формируются схемо!. ФЛПЧ 13, которая подстраивается сигналами от селектора. С помощью этих импу 1ьс0в схемой 14 формируется регенерированный СС и гасящие импульсы, подаваемые в смесители 4 и 11. Из строчных импульсов схемой 8 формируются стробпрующие импульсы, запирающие каскад антисовпадений во время отсутствия в сигнале цветгвой поцнесущей, чем повышается помехоустойчивость калала цветное™ В состав блока обработки входгт устройство 15, определяющее наличие в сигнале цветовой поднесущей и порядок чередования сигналов и Ев в сигналах системы СЕКАМ.

Рнс 77. Упрощенная структурная схема блока обработки с разделением сигналов яркости и цветности
Рассмотренный блок обработки цветовых сигналов применяется в профессиональных видеомагнитофонах типа «Кадр-ЗП». В состав профессионального видеомагнитофона типа «Кадр-5» включается специальный синхрогенератор. с помощью которого формируются все необходимые для регенерации импульсные сигналы и осуществляется их фазировка [17].

Слегует отметите, что применение цифровых компенсаторов временных искажений позволяет исключить из состава профессиональных видеомагнитофонов блоки обработки импульсной части телевизионных сигналов. При преобразовании воспроизводимого аналогового сигнала в цифровой и обратно происходит полное формиро вание нового видеосигнала, что гсключает его дополнительную обработку.