PAL vai NTSC - kumpi on parempi, mitä eroa on? Televisiolähetysstandardit. Mitä eroa on PAL- ja NTSC-formaatilla?

PAL, SECAM ja NTSC. Tämä on televisiostandardien eli formaattien nimi. SECAM-standardi on televisiomuoto, joka on löytänyt käyttöä Venäjällä. Mutta ei vain. Sitä käytetään myös Itä-Euroopan maissa ja Ranskassa. Se on peräisin ranskalaisesta "SEquential Couleur Avec Memoire" -nimestä.

SECAM mahdollistaa television kehyksen hajotuksen 625 juovaksi, kehystaajuus 50 Hz. Koska kuvataajuus ja rivien määrä vastaavat PAL-standardia, mikään ei estä sinua katsomasta videota SECAM-muodossa PAL-standardin videosoittimella mustavalkoisena ja päinvastoin.

Euroopan tärkein televisiostandardi on PAL. Sitä käytetään myös Isossa-Britanniassa, Australiassa ja Etelä-Afrikassa. Nimi tulee sanoista "Phase Alternate Line".

PAL-standardi käyttää menetelmää, jolla mustavalkoiseen televisiosignaaliin lisätään väriä. Se tuottaa 625 juovaa näytölle nopeudella 25 kuvaa sekunnissa. Kuten NTSC-järjestelmä, se käyttää lomitettua skannausta.

NTSC-standardi on videotallennus- ja televisiolähetysten standardi. Löytyi sovellus Yhdysvalloista, Japanista ja muista maista. NTSC-standardin spesifikaatiot määritteli vuonna 1952 National Television Standards Committee, josta nimi tuli.

Standardi määrittelee menetelmän informaation koodaamiseksi komposiittivideosignaaliksi. Tukee 16 miljoonaa eri väriä. Nykyään kehitetään jo uusia NTSC-standardin "Super NTSC" ja "16x9" lajikkeita. Ne ovat osa MPEG-standardia ja DVD-kehitysstandardia.

SECAM-järjestelmä on nykyään, kuten jo mainittiin, tärkein analoginen väritelevisiojärjestelmä Venäjällä. Tämän standardin kotimaisen television pääparametrit määritetään GOST 7845-92:n puitteissa. Neuvostoliiton romahtamisen jälkeen Itä-Euroopassa SECAM-järjestelmä alkoi vähitellen syrjäyttää PAL-järjestelmän.

Nykyään SECAM-standardin videolaitteita ei itse asiassa tuoteta missään planeetalla. Kaikki videotuotanto toimii PAL-järjestelmässä eurooppalaisen dekompositiostandardin mukaisesti, ja transkoodauksen jälkeen lähetetään SECAM-signaali.

Milloin venäläinen lähetys siirtyy PAL-järjestelmään? Asiantuntijat ovat toistuvasti ottaneet tämän asian esille, mutta maa on edelleen täynnä televisiovastaanottimia, jotka tukevat ainoaa SECAM-standardia.

Nyt Venäjällä televisiokanavien analoginen lähetys tapahtuu SECAM-järjestelmässä. Samaan aikaan valtaosa analogisista televisiokanavista kaapelilähetysverkoissa. Niiden joukossa on niitä, jotka esitetään ulkoilmassa. Ne lähetetään PAL-järjestelmässä, mikä tarkoittaa, että niitä ei voi katsella värillisinä vanhoissa Neuvostoliiton televisioissa.

Järjestelmät NTSC, PAL, SECAM

Kuten tiedät, eri kansallisuuksia edustavat ihmiset puhuvat eri kieliä. Joten väritelevision myötä syntyi "televisiokielet", toisin sanoen väritelevisiojärjestelmät. Niitä on vain kolme NTSC, PAL ja SECAM. NTSC-järjestelmä on yleistynyt maissa, joissa vaihtovirtataajuus on 60 Hz (USA, Japani), PAL- ja SECAM-järjestelmät - maissa, joissa vaihtovirtataajuus on 50 Hz. Vastaavasti pystysuuntainen pyyhkäisytaajuus (kenttätaajuus) valittiin siten, että se vähentää ensisijaisen verkon sähköjohdotuksen aiheuttamien häiriöiden havaittavuutta: NTSC:lle - 60 Hz, PAL:lle ja SECAM:lle - 50 Hz.

Heti kun erilaisia ​​väritelevisiojärjestelmiä kehitettiin, syntyi tarve siirtää videomateriaalia järjestelmästä toiseen - transkoodaus, ja jos puhumme transkoodauksesta 50 Hz:stä 60 Hz:iin tai päinvastoin - standardimuunnos.

Analogisen väritelevision perusta on PCTS - täysvärinen televisiosignaali (tai komposiittivideosignaali), joka sisältää tietoa kirkkaudesta ja väreistä. Englanninkielisessä kirjallisuudessa käytetään lyhenteitä CCVBS ja CCVS (jokainen yritys kutsuu signaalia omalla tavallaan ja kumpikin uskoo sen olevan oikein).

Tiedetään, että mikä tahansa väri voidaan saada "kytkemällä päälle" punainen (punainen), vihreä (vihreä) ja sininen (Blue) valonlähde (tai lyhennettynä RGB) vaaditussa suhteessa. Niitä kutsutaan lisävärisynteesin pääväreiksi. Televisioruutu koostuu pienistä RGB-elementeistä. Mutta RGB-signaaleja ei valittu väritelevisiolähetykseen. Sen sijaan kaikki järjestelmät perustuvat kirkkaussignaalien Y ja värierosignaalien U ja V siirtoon. Tarkkaan ottaen kunkin järjestelmän värierosignaaleilla on oma kirjainmerkintä, esimerkiksi PAL - V ja U, NTSC - I ja Q, SECAM - Dr ja Db. Mutta yleensä kaikki alkuperäiset artikkelit televisiolaitteista, mikropiireistä jne. käytä termiä RGB viittaamaan päävärisignaaleihin ja YUV viittaamaan värierosignaaleihin. RGB- ja YUV-signaalit on liitetty toisiinsa ainutlaatuisella suhteella (yhtälöjärjestelmä), jota kutsutaan matriisiksi. Se näyttää tältä:

Lisäksi U:n ja V:n kertoimet (normalisointikertoimet) kussakin järjestelmässä ovat erilaiset:
PAL: V = 0,877 (R-Y), U = 0,493 (B-Y);
NTSC: I = V cos 33° - U sin 33°, Q = V sin 33° + U cos 33°;
SECAM: Dr = -1,9 x (R-Y), Db = 1,5 x (B-Y).

Joten miksi kukaan televisiojärjestelmien kehittäjistä ei seurannut näennäisesti luonnollista polkua ja alkanut lähettää RGB-päävärisignaaleja? Tähän on useita syitä, mutta ehkä kaksi tärkeintä:

Ensinnäkin väritelevisiojärjestelmien on pysyttävä yhteensopivina alkuperäisten mustavalkotelevisiojärjestelmien kanssa, jotta väriohjelmia voidaan katsoa normaalisti (tai lähes niin) mustavalkotelevisiossa;

Toiseksi väritelevisiojärjestelmän ei olisi pitänyt vaatia laajempaa kaistanleveyttä lähetykseen kuin alkuperäinen mustavalkotelevisiojärjestelmä.

Kuinka onnistuit välittämään lisäväriinformaatiota videosignaalin kaistanleveyttä laajentamatta (eli siirtämättä lähetettävän tiedon määrää)? Onko se mahdollista? Tarkkaan ottaen ei. Jokainen väritelevisiojärjestelmä on esimerkki enemmän tai vähemmän onnistuneesta kompromissista luminanssisignaalin lähetyksen laadun kompromissien ja tuloksena olevan kaistanleveyden taitavasta käytöstä värisignaalin siirtoon liittyvien hyötyjen välillä. On selvää, että PCTS:n tulee sisältää tietoa kirkkaudesta ja väreistä. Mutta jos lisäät vain Y, U ja V värierosignaalien käyttöön ottamiseksi, on mahdotonta erottaa niitä tulevaisuudessa. Päätehtävänä on sekoittaa kirkkaus- ja värisignaalit ilman keskinäisiä häiriöitä ja erottaa ne virheettömästi. Mutta millä kriteereillä voit erottaa videosignaalin kirkkauden väristä?

Ihmisen näön erikoisuus mahdollisti tämän ongelman ratkaisemisen. Kävi ilmi, että jotkut silmän fotoreseptorit - sauvat - havaitsevat tietoa kirkkaudesta ja toiset - kartiot (televisioterminologiassa YUV-muodossa). Lisäksi sauvojen resoluutio on paljon suurempi kuin kartioiden. Eli jos kuvassa kirkkauden ääriviivat on merkitty selvästi, mutta värit ovat "tahrat", niin ihmissilmää ohjaa kirkkauskomponentti huomaamatta "tahroja". Esimerkiksi lasten värityskirjojen sarjakuvahahmot, jopa epävarmalla lapsen kädellä maalatut, näyttävät melko siisteiltä ja ilahduttavat vanhemman silmää. Mutta typografinen musta ääriviiva antaa piirustukselle tämän siisteyden!

Joten kirkkaussignaali Y on lähetettävä selkeästi, värierosignaalit UV voidaan lähettää jonkin verran "tahreina" (pienemmällä taajuuskaistalla) - kuva ei kärsi tästä (tai pikemminkin ihmissilmä ei huomaa sitä) . Lähetetyn kuvan selkeyden vähentämiseksi päätettiin käyttää osaa kirkkaussignaalin suurtaajuisesta spektristä värierosignaalien välittämiseen. Erityinen lovisuodatin vaimentaa kirkkaussignaalia valitulla taajuudella ja muodostaa "raon" sen taajuusvasteeseen. Usein erikoiskirjallisuudessa tällaista suodatinta kutsutaan loveksi, joka englannista käännettynä tarkoittaa "lovea". Ja värierosignaalit menevät alipäästösuotimeen, joka rajoittaa niiden spektriä, sitten modulaattoriin, joka siirtää ne tietylle taajuusalueen alueelle (modulaatiotulosta kutsutaan "krominanssialikantoaaltoksi"), ja sitten mikseriin, jossa apukantoaalto sopii sille valmistettuun "paikkaan" kirkkaussignaalin spektrissä. Kuvattu menetelmä luminanssisignaalin hylkäämiseksi, alipäästösuodattamiseksi ja värierosignaalien moduloimiseksi sekä luminanssi- ja krominanssisignaalien lisäämiseksi on sama kaikissa väritelevisiojärjestelmissä. Tähän kuitenkin yhtäläisyydet päättyvät, ja edelleen kutakin standardia ja niiden luontaisia ​​etuja ja haittoja tarkastellaan erikseen.

NTSC-järjestelmä

NTSC-standardi on suunniteltu 60 Hz:n (tarkemmin 59,94005994 Hz) kehystaajuudelle, 525 juovalle. Krominanssin lähettämiseen käytetään kvadratuurimodulaatiota apukantoaallon vaimennuksen kanssa (eli värittämättömillä alueilla ei ole krominanssialikantoaaltoa). Modulaatioon käytetään väriapukantoaallon taajuutta 3579545,5 Hz, mikä mahdollistaa 455 (pariton määrä) apukantoaallon puolijakson "sijoittamisen" yhdelle televisiolinjalle. Siten kahdella vierekkäisellä NTSC-linjalla värikkyyden apukantoaallot ovat vastavaiheessa, ja TV-ruudulla apukantoaallon aiheuttama häiriö näyttää pieneltä shakkilaudalta ja on suhteellisen näkymätön. On huomattava, että jos televisiolinjalla olisi parillinen määrä apukantoaallon puolijaksoja, häiriö näyttäisi kiinteältä pystyverkolta ja sen näkyvyys olisi paljon suurempi. Käytetty menetelmä häiriön havaittavuuden vähentämiseksi (joista näytön "kirkasta" pistettä ympäröi "tumma" ja päinvastoin) perustuu myös ihmisen näön ominaisuuksiin: tietyltä etäisyydeltä silmä lakkaa havaitsemasta jokaista pistettä, mutta näkee tasaisesti valaisevan näytön - tätä kutsutaan "keskiarvoiseksi" tai "suodatukseksi". Koska jokaista pistettä ympäröivät muut paitsi sivuilta, myös ylhäältä ja alhaalta, tällaista suodatusta kutsutaan "kaksiulotteiseksi". Huomaa, että lovisuodatin (joka valitsee "loven") tai alipäästösuodatin (joka hylkää kaikki rajataajuuden yläpuolella olevat taajuudet), jota tyypillisesti käytetään luminanssi- ja krominanssisignaalien erottamiseen, suorittaa vain yksiulotteisen (vaakasuuntaisen) suodatuksen. . NTSC-järjestelmän ominaisuus on, että väriinformaatiota ei lähetetä koordinaattijärjestelmässä (R-Y), (B-Y), vaan I, Q-järjestelmässä, kierrettynä suhteessa (R-Y), (B-Y) 33°. Lisäksi I- ja Q-signaalien kaistanleveydet valittiin eri tavalla - amerikkalaiset insinöörit ottivat huomioon, että ihmissilmä erottaa pienet sinivihreät yksityiskohdat huonommin kuin punaiset, ja päättivät säästää edelleen värissä ja lisätä kirkkautta.

Nyt - kvadratuurimodulaatiosta: mikä se on hyvää ja mikä huonoa? Kuten jo mainittiin, emme voi yksinkertaisesti lisätä signaaleja Y, U ja V - emme voi erottaa niitä myöhemmin. Siksi on ensin tarpeen saada krominanssialikantoaalto moduloimalla sinimuotoista signaalia siten, että sen amplitudi riippuu signaalien U ja V arvoista ja vaihe (suhteessa alkuperäiseen sinimuotoon) riippuu suhteesta U:n ja V:n arvoista toisiinsa. Tällainen signaali voidaan jo lisätä kirkkaussignaaliin ja erottaa sitten uudelleen. Tätä varten kirkkaussignaalissa täytyy ensin vaimentaa taajuudet, jotka ovat lähellä alkuperäisen siniaallon taajuutta lovisuodattimen avulla.

NTSC-järjestelmän luminanssin ja värikkyyden erottelu ansaitsee erityistä huomiota. On huomattava, että yhdessä NTSC-televisiolinjassa on pariton määrä kromaattisuuden apukantoaallon puolijaksoja ja siksi kahdella vierekkäisellä linjalla apukantoaalto on vastavaiheessa. Oletetaan nyt, että kuva ei sisällä selkeitä vaakasuuntaisia ​​rajoja, eli kaksi vierekkäistä viivaa eivät eroa kovinkaan paljon toisistaan. Todellisuudessa tämä on hyvin väljä oletus, joka ei aina pidä paikkaansa. Sitten kahden vierekkäisen juovan summauksen seurauksena tapahtuu krominanssialikantoaaltojen keskinäinen vaimennus ja sen seurauksena vain kaksinkertaisen amplitudin luminanssisignaali jää jäljelle. Vähentämällä kaksi vierekkäistä juovaa valosignaali vaimenee (oletimme aiemmin, että vierekkäiset juovat ovat "melkein samat") ja tuloksena on kaksinkertaisen amplitudin krominanssialikantoaalto. Näin ollen yhteen- ja vähennysoperaatioiden tuloksena oli mahdollista erottaa kirkkaus- ja värisignaalit täysin oikein koko NTSC-signaalista. Tätä menetelmää kirkkauden/värkkyyden erottamiseksi kutsutaan kampasuodatukseksi. Kampasuodattimen avulla voit saada kirkkaussignaalin koko taajuuskaistalla, eli se ei vaadi kirkkaussignaalin hylkäämistä koodauksen aikana! On kuitenkin huomattava, että kuvan pystyresoluutio heikkenee kertoimella kaksi (!), koska kunkin rivin kirkkaus/värisignaalit korvataan kahden vierekkäisen juovan keskiarvolla. Lisäksi, jos kuvassa on vaakasuuntaisia ​​rajoja, kuvattu menetelmä kirkkauden/värkkyyden erottamiseksi lakkaa yksinkertaisesti toimimasta, mikä johtaa pystysuoran selkeyden menettämiseen, johon liittyy häiriöitä suodattamattomasta krominanssiaukantoaaltoaltaasta (ns. riippuvat pisteet”). Tehokas suodatus on mahdollista vain videosignaalin ihanteellisilla ajoitusominaisuuksilla (viereisten linjojen on sijaittava täsmälleen toistensa alapuolella ilman vaakasuoraa pomppimista, jota kutsutaan "värinää") ja niillä on ihanteellinen värin apukantoaallon taajuuden ja vaiheen riippuvuus taajuudesta. ja vaakasuuntaisen tahdistuspulssin vaihe. Kampasuodatin on täysin soveltumaton kuvanauhurista toistettujen tallenteiden suodattamiseen (Philips Data sheet Tuotespesifikaatio SAA7152 Digital Video Comb Filter (DCF) elokuu 1996), ja edes venäläisen yleisradiostandardin vaatimukset eivät riitä siihen. Siksi on mahdotonta käyttää kampasuodatinta puhtaassa muodossaan todellisten signaalien käsittelyyn, ja sen tuottaman kirkkaussignaalin ihanteellisen tasainen taajuusvaste on mahdollista havaita vain kytkemällä se televisiosignaaligeneraattoriin. Tyypillisesti kampasuodatinta täydentää aina lovisuodatin ja älykäs laite suodatustavan valintaa varten videosignaalin laadusta ja kuvan ominaisuuksista riippuen. Lovisuodatin NTSC-järjestelmään (sekä PAL-järjestelmään, joka myös käyttää vaihemodulaatiota) voi olla suhteellisen kapeakaistainen, koska vakioilla U- ja V-signaaleilla kromaattisuuden apukantoaallon taajuus on yhtä suuri kuin moduloimattoman taajuus. apukantoaalto ja eroaa siitä merkittävästi vain terävissä värimuutoksissa.

Muutama sana on sanottava kampasuodattimien kehittämisestä. Yllä tarkastelimme kaksiulotteista (yhdessä televisiokentässä toimivaa) kampasuodatinta. Kaksi vuosikymmentä sitten laajakaistatelevisiolinjan viivelaite (eli kampasuodattimen perustana) näytti olevan tieteellisen ja teknisen ajattelun kruunu. Ja nyt olemassa olevat kehysmuistilohkot ja NTSC:n tarjoama apukantoaallon vaihevaihto ei vain vierekkäisissä riveissä, vaan myös vierekkäisissä kehyksissä mahdollistavat kuvan suodattamisen sekä pysty- että vaakasuunnassa ja ajallisesti. Huomaa, että aikasuodatus kestää kuvan teräviä rajoja, mutta on herkkä vierekkäisten kehysten rajojen liikkeelle (liike).

Siirrytään dekoodaukseen. Täydestä signaalista erotettu värikkyysalikantoaalto lähetetään dekooderille palauttamaan U:n ja V:n arvot. Kuvittelemme kvadratuurimodulaatiomenetelmää apukantoaallon vaimennuksen kanssa jonkin "laitteen" muodossa, jossa on nuoli, jonka pituus riippuu U:n ja V:n neliöiden summasta ja poikkeamakulma riippuu arvojen U ja V suhteesta toisiinsa. Erikoistapauksessa, kun U=0 ja V=0, nuolen pituus on myös nolla - tätä kutsutaan "alikantoaallon vaimennukseksi". Sekä "laite" että sen osoitin pyörivät apukantoaallon taajuudella, ja tässä pyörivässä muodossa ne saapuvat dekooderille. Asteikko, jolla poikkeama ja nuolen pituus (U ja V) määritetään, sijaitsee itse dekooderissa. Jotta asteikon pyörimisnopeus olisi sama kuin "laitteen" pyörimisnopeus, kunkin rivin alussa lähetetään erityinen referenssipulssipurske - "purske". Tällä tavalla dekooderi säätää asteikon pyörimisnopeutta ja aloituskulmaa salaman aikana ja lukee U:n ja V:n arvot linjan aktiivisen osan aikana.

Mikä kvadratuurimodulaatiossa on hyvää ja mikä huonoa? Hyvä asia on, että kuvan kirkkailla ja vaalean värisillä alueilla (missä silmä on nirsoin) värikkyyden apukantoaallon aiheuttama häiriö on pieni, koska sen jänneväli on pieni (nuolen pituus on lyhyt). Huono puoli on se, että televisiosignaalin siirtopolku vaikuttaa ”laitteen” pyörimisnopeuteen ja linjan eri osissa eri tavoin. Tämän seurauksena alkuperäinen vastaavuus (vaihe) "laitteen" neulan taipumakulman ja "tarkan ajan" signaalien välillä häiriintyy, mikä johtaa lähetetyn kuvan fragmenttien värisävyn rikkomiseen (esim. kirkkaat palaset saavat punertavan sävyn ja tummat muuttuvat vihertäväksi). Lisäksi kuva kokonaisuutena saattaa saada sävyn. Tässä suhteessa NTSC:n sanotaan olevan herkkä differentiaaliselle vaihesärölle. Nämä ovat vääristymiä, joita esiintyy televisiosignaalin lähetyksen aikana. Lisäksi värisävy määräytyy "laitteen" neulan poikkeaman kulmalla suhteessa kellotauluun, joka pyörii "laitteen" mukana ja säädetään kerran televisiolinjan alussa. Jos valitsin viivästyy tai kiirehtii, virhe kerääntyy linjan loppuun, jolloin television oikea puoli muuttuu punaiseksi tai siniseksi. Tässä ovat NTSC:n tärkeimmät edut ja haitat - täsmällisiin matemaattisiin laskelmiin rakennetun järjestelmän, joka osoittautui haavoittuvimmaksi tosielämän olosuhteissa.

PAL-järjestelmä.

Värinsiirtomenetelmä PAL-järjestelmässä ei juurikaan eroa NTSC:stä, ja se on olennaisesti NTSC:n sovitus 625 rivin/50 kenttäkehysmuotoon. Suurin ero (ja merkittävä parannus) PAL-järjestelmässä on Phase Alternating Lines. Krominanssin dekoodaamiseksi PAL-järjestelmässä kehitettiin krominanssidekooderi, jossa on yksirivinen viivelinja. Viivelinjalla varustetun dekooderin erikoisuus on, että värisignaalit rekonstruoidaan nykyisellä ja edellisellä rivillä vastaanotettujen apukantoaaltojen summasta ja erotuksesta. Tässä tapauksessa nykyiseen linjaan kertynyt virhe on suuruudeltaan yhtä suuri ja etumerkillisesti päinvastainen kuin viivästettyyn linjaan kertynyt virhe. Tällaisen dekooderin haittana on, että värikkyyssignaali jää pystysuunnassa luminanssisignaalin taakse (krominanssiviruminen). Lisäksi PAL:n krominanssispektri on paljon monimutkaisempi kuin NTSC:ssä, mikä tekee PAL-kampasuodattimesta paljon monimutkaisemman. Tyypillisesti lovi/kaistanpäästösuodatinta käytetään erottamaan luminanssi/värkkyys PAL-järjestelmässä. PAL-järjestelmä ei ole herkkä differentiaaliselle vaihesärölle.

Halu parantaa PAL- ja NTSC-järjestelmien laatua johti sellaisten laitteiden kehittämiseen, joissa luminanssisignaali ja krominanssiaukantoaalto välitetään kahdella erillisellä johdolla, joita ei sekoiteta missään eivätkä ne vaadi erotusta. Tätä kaksijohtimista menetelmää videosignaalin lähettämiseksi kutsutaan S-Videoksi tai Y/C:ksi. S-Video antaa sinun käyttää koko luminanssitaajuuskaistaa (tarjoaa korkean vaakasuuntaisen resoluution) ja luopua suodatuksesta, joka on väistämätön komposiittisignaalille erotettaessa luminanssi/värikkyys. Siten kaksijohtiminen siirtomenetelmä eliminoi suodatuksen aikana kertyvät taajuus- ja vaihevääristymät. S-Video-signaalit eivät pysty lähettämään ilmassa. Tämä on studiostandardi, jossa on langallinen liitäntätapa. Siinä on suurin osa studioista, jotka käyttävät S-VHS-laitteita. Tarkastellaan alla erikseen S-Video-signaalien transkoodauksen ominaisuuksia.

SECAML-järjestelmä.

SECAM-väritelevisiojärjestelmä eroaa olennaisesti NTSC- ja PAL-järjestelmistä. Aivan kuten NTSC:ssä ja PAL:ssa, värikkyysinformaatio välitetään apukantoaaltolle, joka "sopii" luminanssisignaalin "aukkoon". Mutta väritietojen välittämiseen käytetään apukantoaallon taajuusmodulaatiota. Tämä tarkoittaa, että jokainen U- ja V-arvopari vastaa apukantoaaltojen taajuuksien paria. Mutta jos sekoitat (summaat) kaksi apukantoaaltoa, on mahdotonta erottaa niitä myöhemmin. Siksi olettaen, että kahden vierekkäisen rivin väri on suunnilleen sama, alikantoaaltoja lähetetään vuorotellen: nykyisellä rivillä - U, seuraavalla rivillä - V, sitten jälleen U ja niin edelleen. Krominanssidekooderi sisältää viivelinjan - laitteen, joka viivästyttää apukantoaaltoa yhden juovan verran, ja dekoodauksen aikana taajuusdiskriminaattoriin vastaanotetaan kaksi apukantoaaltoa: toinen liittyy suoraan nykyiseen linjaan ja toinen edelliseltä riviltä viivelinjan kautta. . Tästä syystä järjestelmän nimi - SECAM (Sequence de Couleur A Memoire), toisin sanoen värien vaihto muistin kanssa. Tämän värinsiirtomekanismin (desimoinnin kanssa) seurauksena on puolet pystysuorasta väriresoluutiosta ja värin siirtyminen alaspäin suhteessa kirkkauteen. Lisäksi terävillä vaakasuuntaisilla värirajoilla (siirtymät väristä "a" väriin "b") ilmestyvät "väärät" värit, koska U:n ja V:n arvoja ei lasketa keskiarvoa lähetyksen aikana, vaan ne ohenevat. Syy tähän vaikutukseen on seuraava: lähetettäessä väriä "a" RaGaBa-arvot palautetaan YaUaVa-arvoista, vastaavasti, kun väriä "b" lähetetään, RbGbBb-arvot palautetaan YbUbVb-arvoista. Värien rajalla (tarkemmin toisen värin ensimmäisellä rivillä) dekooderin yhden värikomponentin viiveen vuoksi RGB-arvot palautetaan kolminkertaisesta YbUaVb:stä - yhdelle kentälle ja (johtuen U:n ja V:n vuorottelu kentissä) kolminkertaisesta YbUbVasta - toiselle kentälle. Huomaa, että värit UaVb ja UbVa puuttuvat sekä väristä "a" että väristä "b". Näytön näytöllä nämä vääristymät näkyvät selvästi vaakasuuntaisia ​​väriraitoja tarkasteltaessa, ja televisiolähetyksissä ne näkyvät usein tietokonegrafiikassa, nimikkeissä jne. ja ne ovat muodoltaan yksittäisiä viivoja, jotka välkkyvät 25 Hz:n taajuudella. Pienten väriyksityiskohtien siirron parantamiseksi käytetään U- ja V-signaalien reunojen erottelua (terävöintiä) (ns. SECAM-matalien taajuuksien korjaus) ja matalien taajuuskaistan liiallisen laajenemisen välttämiseksi. -taajuuden apukantoaallon, korjatut värierosignaalit kulkevat rajoittimen läpi. Siten SECAM-järjestelmä ei periaatteessa pysty välittämään oikein teräviä värisiirtymiä. "Pystysuuntaisten väripalkkien" testisignaalissa tämä vaikutus näkyy "rakoina" palkkien välillä ja on erityisen havaittavissa vihreiden ja magentapalkkien välillä. Värisignaalin signaali-kohinasuhteen parantamiseksi ja krominanssin/luminanssin ylikuulumisen optimoimiseksi moduloitu SECAM-alikantoaalto johdetaan taajuudesta riippuvan piirin läpi (kutsutaan SECAM RF -taajuuskorjaukseksi tai "kelloksi"). RF-korjatussa signaalissa kromareunat (värinmuutokset) siirretään enemmän energiaa ja siten paremmalla signaali-kohinasuhteella. Tämä kuitenkin lisää krominanssialikantoaallon näkyvyyttä, joka näkyy kuvassa ominaisena "kiehumisena" välittömästi pystysuorien värirajojen jälkeen. Sinun tulee kiinnittää huomiota SECAM-järjestelmän kirkkaus/värivärierottelun ominaisuuksiin. Edellä käsitellyissä NTSC:ssä ja PAL:ssa värikkyysalikantoaalto lähetetään samalla taajuudella (NTSC:lle - 3,58 MHz, PAL:lle - 4,43 MHz). Riittää, kun asennetaan tälle taajuudelle viritetty suodatin kirkkauden ja värin erottamiseksi. Lisäksi kuvan värittämättömillä alueilla (joissa silmä on herkin häiriöille) apukantoaalto vaimenee ja häiriöt eliminoidaan pohjimmiltaan. SECAM-järjestelmän tilanne on paljon monimutkaisempi. Ensinnäkin apukantoaallon vaimennusta ei ole, toisin sanoen apukantoaalto aiheuttaa aina häiriöitä ja se on aina suodatettava. Toiseksi, ei ole mitään keinoa eristää itseään häiriöistä yhdellä taajuudella: SECAM-taajuusmodulaatio vie kaistan 3,9 - 4,75 MHz, ja apukantoaallon taajuus kuvafragmentin rivissä riippuu vain tämän fragmentin väristä. Lisäksi U- ja V-linjojen niin sanotut "nollataajuudet" ovat erilaisia: 4,250 ja 4,406 MHz, vastaavasti. Näin ollen kirkkaussignaalin luotettavaa suodatusta varten koko signaalista olisi tarpeen leikata kaista vähintään 3,9-4,75 MHz, ja itse asiassa suodattimien äärellinen jyrkkyys huomioon ottaen se olisi paljon leveämpi. . Tällä lähestymistavalla olisi välttämätöntä luopua kyvystä lähettää hienoja kuvan yksityiskohtia koko SECAM-signaalissa. Kompromissina ja ottaen huomioon myös SECAM-dekooderin erilaiset nollataajuudet, käytettiin viritettävää suodatinta, joka vaihtoi 4,250 ja 4,406 MHz:n välitaajuuden riviltä toiselle ja näin tyhjensi kuvan värittömät (kriittisimmät) alueet. värikkyysalikantoaallon kautta. Oletettiin, että kuvan muilla alueilla vaimentamaton apukantoaalto peittyisi voimakkaalla värityksellä. Lisäksi yhden rivin viritettävän suodattimen viivealueelle osuvat kuvan ”kirkkaus”-yksityiskohdat jäävät huomaamatta seuraavan rivin suodattimelta, ja siksi katsoja näkee ne television kuvaruudulla.

Videosignaalin koodaus/dekoodausprosessissa syntyy väistämättä jollekin järjestelmälle ominaisia ​​vääristymiä ja häviöitä. Jopa yksittäinen transkoodaus ja jopa samaan järjestelmään vaatii jo kaksi koodausta ja kaksi dekoodausta - vääristymiä ja häviöitä kertyy. Transkoodattaessa järjestelmästä toiseen alkaa ilmetä toisenlaisia ​​vaikutuksia: yhden järjestelmän tarjoamia etuja ei voida siirtää ja käyttää toisessa. Yksinkertaisin esimerkki on tehdä komposiitti PAL-YUV-PAL-muunnin peittämään otsikot. Jos poimit tietoa alkuperäisen signaalin apukantoaaltovaiheesta ja käytät sitä toissijaisessa koodauksessa, niin tällainen transkoodaus (sekä teoreettisesti että käytännössä) voidaan tehdä ilman häviötä.

Tarkasteltavien tehtävien kaventamiseksi ja lähempänä käytäntöä pohditaan, mitä Venäjällä on transkoodattava.

Muunnos NTSC:stä/NTSC:ksi.

NTSC-signaalilähteitä ovat: videolevyt, satelliittilähetykset, lähetykset Japanissa (Kaukoidässä). Venäjällä ei käytännössä ole NTSC-kuluttajia. NTSC:stä/NTSC:stä PAL- ja SECAM-muunnoksi (tai kenties oikeammin "standardisoiduksi") PAL:iin ja SECAM:iin tai sieltä pois koodatun videon määrä on pieni. Kuudenkymmenen hertsin standardin muuntaminen 50 hertsin standardiksi ja päinvastoin on monimutkainen tehtävä, jonka vaikeus piilee tarpeessa muuttaa hajotusstandardia. Vasta vastaanotetun televisiosignaalin on sisällettävä kuva niissä televisiokehyksen paikoissa ja sellaisina ajankohtina, jotka puuttuivat alkuperäisestä signaalista. Yksinkertaisin ratkaisu on lainata alkuperäisen signaalin lähin rasteriviiva, mutta tämä johtaa objektien rajojen "kiertymiin" ja "nykiviin" liikkeisiin. Toinen ratkaisu on interline (kaksiulotteinen) ja interframe (kolmiulotteinen, aika) interpolointi. Siinä ei ole "kiertymiä" ja "nykimistä", mutta se johtaa nopeasti liikkuvien kohteiden rajojen hämärtymiseen. Uusin lähestymistapa on liiketunnistimilla varustettujen muuntimien käyttö. Tällaiset älylaitteet valitsevat kehyksen alueet algoritmien avulla ja yhdistävät ne objekteihin. Kehyssarjasta lasketaan kohteen suunta, nopeus ja kiihtyvyys, ja interpolointia tai ennakoivaa ekstrapolaatiota sovelletaan nopeus- ja kiihtyvyysvektoreihin. Kuvatut liikkeenkompensointialgoritmit toimivat kuitenkin vain melko yksinkertaisissa tapauksissa, esimerkiksi tasaisella lineaarisella liikkeellä. Ja miten ne käyttäytyvät käsitellessään kohtausta "pallo osuu seinään" (kohteen nopeuden suuruus ja suunta, kohteen kiihtyvyys muuttuvat äkillisesti ja törmäyshetkellä muodonmuutosten seurauksena muodonmuutos). esine muuttuu) tai kohtaus "lasten pallon lento ja pyöriminen" (josta toinen puolikas on maalattu vihreäksi ja toinen punaiseksi)?

Muunnetaan SECAM PAL:ksi ja PAL SECAMiksi..

Tässä tapauksessa hajoamisstandardin muutosta ei vaadita ja etusijalle tulevat tehtävät varmistaa luminanssi- ja krominanssikanavien laajin kaistanleveys, paras signaali-kohinasuhde ja pienin luminanssi/värikuuluvuus. Toissijaisia ​​tehtäviä ovat aiemman järjestelmän aiheuttamien vääristymien kompensointi ja visuaalista havaintoa subjektiivisesti parantava käsittely.

SECAM:n muuntamista PAL-muotoon vaaditaan pääsääntöisesti SECAM-järjestelmään tallennettujen arkistojen käsittelyyn ja muokkaamiseen PAL-standardin laitteilla. Jotkut studiot käyttävät SECAM-PAL-muunnoksia, PAL-prosessointia ja PAL-SECAM-muunnoksia paikallisten ohjelmien integroimiseksi kansallisiin lähetyksiin, vaikka tämä ei olekaan onnistunut ratkaisu. Kuten edellä todettiin, kun dekoodataan SECAM televisiovastaanottimissa, käytetään viritettävää "nollataajuista" lovisuodatinta SECAM. Tämä suodatus on hyväksyttävä televisiolle, mutta transkooderille se on täysin riittämätön. Tosiasia on, että silmä ei huomaa televisioruudulla vaimentamattoman SECAM-alikantoaallon hienoa kaoottista jäännösverkkoa, mutta jos PAL-kooderille kohdistetaan tällaisen "puhdistusasteen" kirkkaussignaali, niin lyönnin seurauksena SECAM-alikantoaallon ja "uuden" PAL-alikantoaallon jäänteistä kuvan värillisillä alueilla häiriöt ovat selvästi nähtävissä diagonaalisen ruudukon muodossa. On huomionarvoista, että rakentamalla manuaalisesti uudelleen SECAM-lovisuodattimen, voit poistaa yhden tai toisen värin transkoodatusta kuvasta häiriöistä. SECAM-kirkkaussignaali (transkoodauksen aikana vaadittavan apukantoaallon vaimennuksen tulee olla vähintään 40-42 dB) on mahdollista suodattaa perinteisillä LC-suodattimilla vain käyttämällä alipäästösuodatinta, jonka rajataajuus on enintään 3,2 MHz ja korkea. kaltevuus. Tällaisella kaistanleveydellä hienot kuvan yksityiskohdat katoavat kuitenkin lopullisesti. Digitaaliset signaalinkäsittelytekniikat ovat tehneet mahdolliseksi luoda viritettävän suodattimen, joka hylkää tehokkaasti värikkyysalikantoaallon SECAMissa. Tällainen suodatin katkaisee paitsi "nollataajuudet", vaan myös tarkkailee jatkuvasti energian jakautumista apukantoaaltokaistalla ja katkaisee taajuuden, jossa energia on maksimi, eli krominanssialikantoaallon. On huomattava, että tekniikka SECAM-dekooderin kaistanleveyden määrittämiseksi digitaalisella seurantasuodattimella käyttämällä pyyhkäisygeneraattoria ei ole sovellettavissa. Kun pyyhkäisygeneraattorin taajuus osuu SECAM-alikantoaaltojen odotettuun alueeseen, se vaimenee kokonaan, ja tältä alueelta poistuttaessa suodatin viritetään jatkuvasti 3,9-4,75 MHz:n kaistalle. Digitaalisen suodatuksen jälkeen saatu kirkkaussignaali soveltuu myöhempään PAL-koodaukseen. Tässä tapauksessa kirkkaussignaalin ylimääräistä hylkäämistä lovisuodattimella ei tarvita, koska dekoodauksen tuloksena saadun signaalin "ylimääräiset" taajuudet ovat jo vaimentuneet.

PAL-muunnos SECAM-muotoon vaaditaan seuraavissa tapauksissa: lähetettäessä uudelleen satelliitista vastaanotettua yhdistettyä PAL-signaalia; lähetettäessä VHS-laatuista komposiittisignaalia PAL-studiosta; lähetettäessä S-VHS-laatuista signaalia PAL-studiosta (kahdessa ensimmäisessä tapauksessa PAL-komposiittisignaali dekoodataan, kolmannessa - S-Video. Ensimmäisessä ja toisessa tapauksessa menetelmään tulee kiinnittää erityistä huomiota yhdistelmäsignaalin kirkkauden/värikkyyden erottaminen ja sen lisäsuodatus, kolmannessa - värisignaalin hylkäämiseksi koodauksen aikana.

Satelliitista vastaanotetun PAL-signaalin kirkkauden/värikkyyden erottamiseksi voi olla perusteltua käyttää kampasuodatinta. Tässä tapauksessa voidaan saada kirkkaussignaalin levein taajuuskaista. Tällainen suodatin on kuitenkin erittäin herkkä videosignaalin ajalliselle epävakaudelle. Esimerkiksi, jos lähetyksen vierekkäisten juovien keston hyväksyttävä ero on 32 nanosekuntia ja PAL-väriapukantoaallon 225 nanosekuntia, vaihevirhe kahdella vierekkäisellä juovalla on 360°/225x32=51°. Siten odotetun apukantoaaltojen vaimennuksen sijasta antifaasissa sin(a)+sin(a+180°)Ї0, vaimentamattoman apukantoaallon loppuosa on yhtä suuri kuin sin(a)+sin(a+180°+51°). . Toisin sanoen kampasuodatin menettää toimintakykynsä. Perinteinen notch-suodatin toimii vakaasti sekä käsiteltäessä erittäin vakaata lähetysvastaanottoa että suodatettaessa VHS-videonauhurilta vastaanotettua "tehostettua" videosignaalia ja tarjoaa helposti krominanssin apukantoaallon vaimennuksen, joka ei ole huonompi kuin 40-42 dB. On parasta, jos transkooderi tarjoaa mahdollisuuden valita suodatusmenetelmä transkoodatun PAL-signaalin laadun (aikaominaisuuksien) mukaan. Suodatuksen jälkeen saadussa luminanssisignaalissa on pääsääntöisesti jo vaimennusta 4,4 MHz:n taajuuden läheisyydessä ja SECAM-koodauksen yhteydessä voidaan tarvita lisälovi. Komponentti-S-Video-signaalia transkoodattaessa sinun ei tarvitse huolehtia apukantoaallon tunkeutumisesta aiheutuvista häiriöistä, mutta sinun on kiinnitettävä erityistä huomiota luma SECAM -signaalin oikean taajuusvasteen muodostamiseen ennen sen summaamista kooderin krominanssialikantoaallon kanssa. Samaa huomiota tulee kiinnittää kirkkaustaajuusvasteeseen komposiitti PAL-signaalin transkoodauksessa, jos transkooderiin laitetaan otsikoita, logoja jne. YUV- tai RGB-komponenteissa sekä jos käytetään kuvanparannus-/palautusmekanismeja. Vaatimukset SECAM-kooderin kirkkauskanavan taajuusvasteelle on esitetty standardissa OST 58-18-96, ja ne on toisaalta tarkoitettu vaimentamaan korkeataajuisia kirkkauskomponentteja, jotta ne eivät "hämärtä" värikkyyttä. apukantoaalto toisaalta tuomaan hienoja yksityiskohtia näyttökuviin, jopa heikennetyssä muodossa.

Edellä kuvattujen tarpeellisten ominaisuuksien ja ominaisuuksien lisäksi transkooderi voi suorittaa joitain lisätoimintoja, esimerkiksi:

Erillinen vahvistuksen säätö RGB- tai YUV-komponenteissa värinkorjausta varten;

Aukon yksi- tai kaksiulotteinen kirkkaus- ja krominanssisignaalien korjaus kirkkauden ja krominanssin pysty- ja/tai vaakasuuntaisten rajojen terävöittämiseksi;

Kirkkauden ja värisignaalien yhdistelmän säätäminen vaaka- ja pystysuunnassa, jolloin voit "asettaa paikoilleen" värin, joka on "siirtynyt" useiden transkoodausten seurauksena;

Kohinanvaimennus: mediaanisuodatin - poistaa satelliittien "kipinät", rekursiivinen - vaimentaa magneettisen elokuvan kohinaa jne.

Venäjän markkinoilla on sekä kotimaisia ​​että ulkomaisia ​​transkoodeja ja vakiomuuntimia. Niiden kehittämiseen ja tuotantoon erikoistuneiden yritysten joukossa ei voi olla mainitsematta: Snell&Wilcox, FOR.A, Vistek, JSC VNIITR, Profitt, ITM. Transkooderit eroavat huomattavasti sekä hinnaltaan että tarjoamiltaan ominaisuuksiltaan. Yleensä on selvä suhde: mitä korkeampi hinta, sitä enemmän mahdollisuuksia. Mutta on mahdotonta antaa yleisiä neuvoja siitä, mikä transkooderi valita "jotta se sopisi meille kaikille", kuten yksi mainoksista sanoo. Jokaista erityistapausta varten sinun tulee valita transkooderi budjetin ja minimaalisen redundanssin periaatteen perusteella.