"Спектралл" - спутниковый интернет и телевидение

Для правильного декодирования цветовых сигналов телевизионных систем с квадратурной модуляцией цветовой поднесущей необходимо обеспечить воспроизведение с магнитной ленты стабильной по фазе поднесущсй цветности. Выполнить это требование только путем улучшения ЛПМ и САР бытовых видеомагнитофонов невозможно. Для декодирования цвета без искажений в системе НТСЦ точность фазы цветовой поднесущей в воспроизводимом сигнале должна быть не хуже ±5°, а в системе ПАЛ ±20°. Это соответствует временному сдвигу ±1,75 не для системы НТСЦ и ±6,4 не для системы ПАЛ.

Нестабильность временного масштаба воспроизводимого с ленты сигнала намного превосходит эти нормы. Поэтому при записи сигналов, кодированных по системам НТСЦ и ПАЛ, применяется электронная компенсация временной нестабильности видеомагнитофона, хотя сигналы обеих этих систем записываются обычно тем же способом ПЧМ, что и сигналы системы СЕКАМ. В ряде случаев для компенсации временной нестабильности используют пилот-сигнал, который записывают в области низких частот ЧМ капала видеомагнитофона.

Компенсация временной нестабильности состоит в том, что на ленту одновременно записываются перенесенная в область низких частот поднесу-щая цветности и пилот-сигиал, фазовый сдвиг между которыми поддерживается строго постоянным. При воспроизведении нестабильность скорости ленты и частоты вращения головок одинаково воздействует на пилот-сигнал и на перенесенную поднесущую цветности. Путем сравнения фазы пилот-сигнал с фазой стабильного кварцевого генератора выделяется сигнал ошибки, которым подстраивается фаза воспроизводимой поднесущей. Тем самым компенсируются возникающие в процессе воспроизведения фазовые ошибки.

Структурная схема канала изображения для записи сигналов НТСЦ способом ПЧМ с пилот-сигналом приведена на рис. 53. Из входного сигнала в канале записи (рис. 53, а) выделяется сигнал вспышки, который подстраивает по фазе генератор 1. Сигнал частотой 3,58 МГц от генератора поступает в делитель 2, где делится до частоты пилот-сигнала (обычно эта частота составляет от 70 до 240 кГц) Полученный пилот-сигиал записывается вместе с перенесенной поднесущей цветности на ленту. Для устранения интермоду-ляцнонных искажений уровень тока записи выбирается на 6 дБ ниже оптимального, а уровень записи пилот-сигнала на 16—18 дБ ниже уровня ЧМ сигнала яркости. Подобное снижение уровня записи пилот-сигнала допустимо из-за того, что низкие частоты воспроизводятся головкой с большим уровнем, так как на частоте пилот-сигна-ля отсутствуют многие виды потерь, сопровождающие процесс записи и воспроизведения на высоких частотах.

Рис. 53. Структурная схема канала изображения для записи сигналов НТСЦ способом ПЧМ с пилот-сигналом.

При воспроизведении (рис. 53, б) сигнал от головки разделяется на три канала. Фильтром верхних частот 1 отделяется ЧМ сигнал яркости, который демодулируется демодулятором 2 и подается в сумматор 3. Полосовым фильтром 4 выделяется нилот-сигнал, подаваемый в умножитель 5. Полосовым фильтром 6 отфильтровывается поднесушая цветности, которая демодулируется в демодуляторе цветности 7 с помощью умноженной частоты пилот-сигнала. Сигналы цветности подаются в модулятор 8, в котором они подвергают квадратурной модуляции поднесущую 3,58 МГц, вырабатываемую кварцевым генератором 9. С выхода модулятора поднесущая цветности подается на второй вход сумматора 3, иа выходе которого образуется полный сигнал НТСЦ, не содержащий временных искажений.

Рис. 54. Структурная схема канала изображения для записи сигналов НТСЦ способом ПЧМ с выделением вспышки
Основным недостатком описанного способа записи является потенциальная возможность появления перекрестных помех в виде муара. Онн вызываются проникновением пилот-сигнала в канал воспроизведения изображения. С целью исключения этого недостатка были разработаны два других способа компенсации временных искажений — способ с выделением сигнала вспышки и подстройкой ге-теродинирования [5].

Структурная схема канала изображения видеомагнитофона, предусматривающего запись сигналов НТСЦ способом ПЧМ выделением вспышки, приведена на рис. 54, а. Сигнал яркости выцеля ется фильтром / н поступает в модулятор 2 В сигнал яркости перед модуляцией вводятся предыскажения. Частотно-модулирован ный сигнал яркости подается на фильтр 3, затем усиливается усилителем записи 4 и поступает в головку. Сигнал цветности выделяется полосовым фильтром 5 приходит в смеситель 6, на который подается сигнал гетеродина 5, стабилизированного кьарцем. С помощью гетеродина поднесущая цветности с частоты 3,579545 МГц±10 Гц переносится на частоту 767,04537±0,2 кГц, усиливается усилителем записи сигнала цветности 7 и поступает в головку.

Структурная схема канала воспроизведения видеомагнитофона с выделением вспышки, декодированием сигналов цветности и коррекцией временных искажений изображена на рис. 54, б. Сигнал от видеомагнитофона параллельно подается на фильтры 1, 3, 7 ив селектор синхроимпульсов 11 с формирователем стробимпульсов вспышки. Фильтром нижних частот / выделяется сигнал яркости, который поступает на одни из входов сумматора 2. Полосовой фильтр 3 выделяет сигнал цветности, который демодулируется на сигналы / и 13 с помощью синхродетекторов 4. Опорный сигнал для синхродетекторов вырабатывается управляемым генератором 10.

Подстройка управляемого генератора осуществляется сигналом цветности, который проходит полосовой фильтр 7. Вспышка, выделенная ключевым каскадом 8, подается на фазовый дискриминатор 9, в котором фаза вспышки сравнивается с фазой опорного генератора 12. Сигнал ошибки с фазового дискриминатора 9 подстраивает управляемый генератор 10 таким образом, чтобы при синхронном детектировании происходила компенсация фазовых искажений воспроизводимого сигнала цветности. Если нз за нестабильности временного масштаба воспроизводимого сигнала фаза поднееущей сигнала цветности изменяется, то в ту же сторону изменяется фаза управляемого генератора. Таким образом, сигналы цветности после синхронного детектирования не будут содержать фазовых" ошибок. Сигналы цветности подаются на кодирующее устройство 5, в которое также приходит сигнал от кварцевого генератора 6 новой поднееущей цветности. Кодированная поднссущая цветности поступает на второй вход сумматора 2, на выходе которого образуется полный сигнал НТСЦ не содержащий фазовых искажений.

Структурная схема аналогичного канала воспроизведения, рассчитанного на работу с цветовыми сигналами ПАЛ, приведена на рис. 55. Воспроизводимый видеомагнитофоном сигнал подается параллельно на полосовые фильтры 1 и 11 поднееущей цветности, ФНЧ 19 (3,5 МГц), выделяющий сигнал яркости, н селектор синхроимпульсов 15. Фазомодулированная поднесущая сигналов цветности с выхода фильтра 1 поступает в два канала, на входе которых включены фазовые демодуляторы 2 и 8.

Для демодулнровання поднееущей, содержащей фазовые ошибки из-за временной нестабильности видеомагнитофона, на фазовые демодуляторы подается специально сформулированный опорный сигнал. Он формируется с помощью управляемого генератора 14, фаза колебаний которого подстраивается сигналом вспышки, выделяемым нз воспроизводимой поднееущей цветности, прошедшей фильтр 11 и ключевой каскад 12. Ключевые импульсы нз воспроизводимого сигнала формируются путем выделения с помощью амплнтудною селектора 15 строчных синхроимпульсов, запускающих генератор ключевых импульсов вспышки 16, которые управляют ключевым каскадом. Сигнал вспышкп с выхода ключевого каскада подастся на фазовый детектор 13, на второй вход которого поступает сигнал от управляемого генератора 14.

Сигнал ошибки с фазового детектора через цепь обратной связи 17 подстраивает фазу управляемого генератора. Опорная частота от генератора подается на демодулятор 8 непосредственно, а на демодулятор 2 через цепь 5, сдвигающую фазу на 90°. Так как сигнал вспышки имеет такую же временную нестабильность, как и поднесущая цветности, то демодулированные сигналы цветности не имеют фазовых искажений. Прейдя ФНЧ (1 МГц) 3 и 9, сигналы цветности поступают в соответствующие балансные фазовые модуляторы 4 и 10.

Рис. 55. Структурная схема канала воспроизведения сигналов ПАЛ с выделением сигналов цветовой синхронизации.

Сигнал поднесущей цветностн подается от кварцевого генератора 18 на фазовый модулятор 10 непосредственно, а на фазовый модулятор 4 через цепь 6, сдвигающую фазу поднесущей на 90°. Сигналы с выходов балансных модуляторов складываются в сумматоре 7 и подаются на сумматор 20, где происходит их суммирование с сигналом яркости, прошедшим ФНЧ. Полный цветовой сигнал ПАЛ усиливается видеоусилителем 21 и поступает на выход схемы.

Основным недостатком рассмотренных устройств коррекции фазы поднесущей цветности являются цветовые искажения, возникающие в процессе декодирования и повторного кодирования сигналов. Кроме того, кодирующие и декодирующие устройства значительно повышают стоимость бытовых видеомагнитофонов, так как содержат дорогостоящие детали. По мере развития интегральной техники преимущественное применение получит способ гетеродиро-вания [5].

Структурная схема канала воспроизведения, построенного по способу коррекции временных искажений видеомагнитофона методом гетеродинирования, приведена на рис. 56. Поднесущую цветности £цв, воспроизводимую с ленты, обычно получают или методом управления фазой генератора опорной частоты сигналом вспышки, выделяемой из воспроизводимого цветового сигнала, или методом пилот-сигнала (см. стр. 78—80). Опорную поднесущую цветности £„„ вырабатывает генератор, стабилизированный кварцем.

Входной сигнал от видеомагнитофона поступает на ФНЧ 1, выделяющий сигнал яркости, который затем подается на один из входов сумматора 2. Полосовым фильтром 3 из полного телевизионного сигнала выделяется кодированная поднесущая цветности £цв к , содержащая фазовые искажения. Схема содержит умножитель частоты 7 и четыре смесителя 4, 5, 6, 8. Опорная поднесущая поступает на вход смесителя 8, на второй вход которого подается та же опорная поднесущая, но умноженная в п раз. На выходе смесителя 8 образуются сигналы. Нижняя боковая частота подавляется. На смеситель 6 подаются частота «дцв и поднесущая цветности, воспроизводимая с ленты. На выходе смесителя 6 образуются сигналы. Нижняя боковая частота подавляется. Верхняя боковая частота подается на смеситель 5.

Кодированная поднесущая цветности £цв к, воспроизводимая с ленты н прошедшая фильтр 3, приходит на вход смесителя 4. На второй его вход подается частота п£цв+£цв. Таким образом, на выходе смесителя 4 образуются сигналы п/^цп+^цвЧ-/7цвк и цв + +£пв—£цвк. Нижняя боковая частота подавляется, а верхняя поступает на второй вход смесителя 5. На выходе этого смесителя получаются сигналы

Для иллюстрации применения рассмотренных способов записи сигналов НТСЦ и ПЛЛ в бытовых видеомагнитофонах проследим за преобразованием сигналов цветности в видеомагнитофоне N1500 «Филипс» (ФРГ).

Рис. 56. Структурная схема канала поспронзведения с коррекцией временных искажений методом гетеродинирования.

Структурные схемы преобразования поднесущей цветности при записи и воспроизведении приведены на рис. 57, а. В режиме записи на вход поступает полный телевизионный сигнал, кодированный по системе ПАЛ. Полосовым фильтром 2 выделяется поднесущая цветности, усиливается усилителем 9 и подается в преобразователь частоты 10, на который также поступает частота гетеродина от преобразователя 4. Нижняя боковая отделяется ФНЧ 1 и поступает на запись. Частота и фаза гетеродина формируются из частоты и фазы строк сигнала яркости и частоты кварцевого генератора цветовой

Рис. 57. Структурная схема канала изображения видеомагнитофона N1500 (для сигналов ПАЛ).

поднесущей 3. Для этого из яркостного сигнала амплитудным селектором 5 выделяются строчные синхроимпульсы и подаются в фазовый дискриминатор Є. На второй вход дискриминатора поступает частота управляемого генератора 7, поделенная делителем 8. Сигнал ошибки, выделенный фазовым дискриминатором, подстраивает фазу управляемого генератора. Сигнал ошибки подается в преоб разователь 4, в который также поступает сигнал от генератора цветовой поднесушей 3. Верхняя боковая частота преобразователя 4 подается в качестве частоты гетеродина в преобразователь 10.

В режиме воспроизведения с ленты воспроизводятся два сигнала — перенесенная поднесущая цветности Е в и ЧМ сигнал яркости. На рис. 57, б приведена схема преобразования сигнала двет-ностн Блоки 3—8 канала воспроизведения по своему назначению и параметрам полностью совпадают с аналогичными блоками канала записи (они обычно коммутируются при изменении режимов видеомагнитофонов).

Поднесущая проходит ФНЧ 1 и попадает в преобразователь частоты //, на который подается частота гетеродина, сформированная совершенно таким же образом, как и при записи. После обратного переноса сигнал цветности отфильтровывается фильтром 2.

Принципиальной разницей является лишь то обстоятельство, что фаза гетеродина теперь подстраивается строчными синхроимпульсами, полученными из воспроизводимого сигнала яркости, т. е. имеющими такие же фазовые ошибки, как и воспроизводимая поднесущая цветности. Таким образом, преобразования сигнала цветовой подне-сущей в видеомагнитофоне N 1500 соответствуют способу записи ПЧМ с компенсацией временных ошибок путем гетеродинирования, однако коррекция фазы гетеродина в отличие от ранее рассмотренных методов осуществляется с помощью воспроизводимого яркост-ного сигнала. Подобный способ коррекции является менее точным, чем коррекция по сигналу вспышки или пилот-сигналу, так как строчная частота для коррекции с точностью ±2,5 не слишком мала. Поэтому последний способ пригоден только для сигналов, кодиро-ваьных по системе ПАЛ, менее чувствительных (по сравнению с НТСЦ) к фазовым ошибкам.

Рис. 58. Структурная схема канала записи и воспроизведения сигна-юв НТСЦ по способу двойной модуляции несущей видеомагнитофона.
Структурная схема канала изображения видеомагнитофона, построенного по способу двойной модуляции несущей, изображена на рис. 58. Для передачи информации о цветовом телевизионном сигнале несущую видеомагнитофона модулируют по частоте, а для коррекции временных искажений — пилот-сигналом по амплитуде. При воспроизведении пилот-сигнал отделяют от ЧМ сигнала и с его помощью корректируют фазу воспроизводимой подиесущей цветности.

При записи (рис. 58, о) сигнал НТСЦ поступает в ЧМ модулятор I, где модулируется несущая частотой 5,5 МГц, которая затем подается в АМ модулятор 2. Параллельно сигнал НТСЦ идет на схему выделения сигнала вспышки 3. Сигнал вспышки подстраивает фазу генератора цветовой поднесущей 4, частота которого 3.58 МГц делится делителем 5 до частоты пилот-сигнала 0,895 МГц. Пройдя фильтр 6, пнлот-сш нал поступает в АМ модулятор 2, в котором модулирует по амплитуде ЧМ несущую видеомагнитофона, подаваемую в усилитель записи.

При воспроизведении АМ ЧМ (рис. 58, б) сигнал с ленты ограничивается ограничителем 7 и демодулируется демодулятором 8. После регенерации импульсной части в системе обработки Р из воспроизводимого сигнала ФНЧ 10 выделяется сигнал яркости, а полосовым фильтром 13 сигнал цветности, который поступает в синхронные детекторы 14 сигналов 1 и Опорная частота для синхронного детектирования сигналов цветности формируется из воспроизводимого АМ ЧМ сигнала. Амплитудно-модулированный сигнал, выделенный фильтром 11, детектируется детектором 12 и подается на резонансную цепь с высокой добротностью 15, на которой выделяется пилот-сигнал, несущий информацию о временных искажениях воспроизводимого сигнала. Пилот-сигнал умножается в умножителе 16 до частоты поднесущей цветности 3,58 МГц и подается в качестве опоры в синхронный детектор 14. Так как опорная частота и поднесушая цветности имеют одинаковые фазовые искажения, то при синхронном детектировании сигналы / и С восстанавливаются без цвето >ых искажений.

Рассмотренный способ записи с двойной модуляцией несущей видеомагнитофона довольно прост, но имеет существенный недостаток: процесс магнитной записи сопровождается значительными нелинейными искажениями. Из-за них воспроизводимый АМ ЧМ сигнал может получить дополнительные искажения, которые приводят к ошибкам при компенсации временных искажений в воспроизводимом сигнале.