Ce este cazut si sekam la televizor. PAL sau NTSC - care este mai bine, care este diferența? Standarde de difuzare a televiziunii

Sisteme NTSC, PAL, SECAM

După cum știți, oamenii de naționalități diferite vorbesc limbi diferite. Așadar, odată cu apariția televiziunii color, au apărut „limbajele de televiziune”, adică sistemele de televiziune color. Există doar trei dintre ele NTSC, PAL și SECAM. Sistemul NTSC a devenit larg răspândit în țările cu o frecvență de curent alternativ de 60 Hz (SUA, Japonia), sistemele PAL și SECAM - în țările cu o frecvență de curent alternativ de 50 Hz. În consecință, frecvența de scanare verticală (frecvența câmpului) a fost aleasă astfel încât să reducă vizibilitatea interferențelor din cablajul electric al rețelei primare: pentru NTSC - 60 Hz, pentru PAL și SECAM - 50 Hz.

Imediat ce au fost dezvoltate diverse sisteme de televiziune color, a apărut nevoia de a transfera materiale video de la un sistem la altul - transcodare, iar dacă vorbim de transcodare dintr-un sistem de 50 Hz la 60 Hz sau invers - conversie standard.

Baza televiziunii color analogice este PCTS - un semnal de televiziune full color (sau semnal video compozit), care conține informații despre luminozitate și culoare. În literatura de limba engleză, abrevierile CCVBS și CCVS sunt folosite pentru a-l desemna (fiecare companie apelează semnalul în felul său și fiecare crede că are dreptate).

Se știe că orice culoare poate fi obținută prin „pornirea” surselor de lumină roșu (roșu), verde (verde) și albastru (albastru) (sau RGB pe scurt) în proporția necesară. Ele sunt numite culori primare pentru sinteza aditivă a culorilor. Un ecran de televizor este format din elemente RGB mici. Dar semnalele RGB nu au fost alese pentru transmisia televiziunii color. În schimb, toate sistemele se bazează pe transmiterea semnalelor de luminozitate Y și a semnalelor de diferență de culoare U și V. Strict vorbind, pentru fiecare sistem, semnalele de diferență de culoare au propriile denumiri de litere, de exemplu, pentru PAL - V și U, pentru NTSC - I și Q, pentru SECAM - Dr și Db. Dar, de regulă, toate articolele originale despre echipamentele de televiziune, microcircuite etc. utilizați termenul RGB pentru a vă referi la semnalele de culoare primară și YUV pentru a vă referi la semnalele de diferență de culoare. Semnalele RGB și YUV sunt interconectate printr-o relație unică (sistem de ecuații), care se numește matrice. Arata cam asa:

În plus, multiplicatorii (coeficienții de normalizare) pentru U și V în fiecare sistem sunt diferiți:
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).

Deci, de ce niciunul dintre dezvoltatorii de sisteme de televiziune nu a urmat calea aparent naturală și nu a început să transmită semnale de culoare primară RGB? Există mai multe motive pentru aceasta, dar poate cele două principale:

În primul rând, sistemele de televiziune color trebuie să rămână compatibile cu sistemele originale de televiziune alb-negru, astfel încât programele color să poată fi vizionate în mod normal (sau aproape) pe un televizor alb-negru;

În al doilea rând, sistemul de televiziune color nu ar fi trebuit să necesite o lățime de bandă mai mare pentru transmisie decât sistemul original de televiziune alb-negru.

Cum ați reușit să transmiteți informații suplimentare de culoare fără a extinde lățimea de bandă a semnalului video (adică fără a crește cantitatea de informații transmise)? Este posibil? Strict vorbind, nu. Fiecare sistem de televiziune color este un exemplu de compromis mai mult sau mai puțin reușit între compromisurile în calitatea transmisiei semnalului de luminanță și câștigurile din utilizarea cu pricepere a lățimii de bandă rezultată pentru transmisia semnalului color. Evident, PCTS trebuie să transporte informații despre luminozitate și culoare. Dar dacă adăugați pur și simplu Y, U și V pentru a introduce semnale de diferență de culoare, atunci va fi imposibil să le separați în viitor. Sarcina principală este să amestecați semnalele de luminozitate și culoare fără interferențe reciproce și să le separați fără eroare. Dar după ce criterii puteți distinge luminozitatea de culoare într-un semnal video?

Particularitatea viziunii umane a făcut posibilă rezolvarea acestei probleme. S-a dovedit că informațiile despre luminozitate sunt percepute de unii fotoreceptori ai ochiului - tije, iar despre culoare de către alții - conuri (în terminologia televiziunii, în format YUV). Mai mult, rezoluția tijelor este mult mai mare decât cea a conurilor. Adică, dacă în imagine contururile de luminozitate sunt marcate clar, dar culorile sunt „pătate”, atunci ochiul uman este ghidat de componenta de luminozitate, fără a observa „petele”. De exemplu, personajele de desene animate din cărțile de colorat pentru copii, chiar pictate de mâna unui copil nesigur, arată destul de îngrijite și încântă privirea părintelui. Însă conturul negru tipografic dă această curățenie desenului!

Deci, semnalul de luminozitate Y trebuie transmis clar, semnalele de diferență de culoare UV pot fi transmise oarecum „pătat” (într-o bandă de frecvență mai mică) - imaginea nu va suferi de acest lucru (sau mai degrabă, ochiul uman nu o va observa) . Pentru a dăuna mai puțin clarității imaginii transmise, s-a decis să se utilizeze o parte din spectrul de înaltă frecvență al semnalului de luminozitate pentru a transmite semnale de diferență de culoare. Un filtru special de crestătură atenuează semnalul de luminozitate la o frecvență selectată și formează un „decalaj” în răspunsul său în frecvență. Adesea, în literatura de specialitate, un astfel de filtru se numește notch, care tradus din engleză înseamnă „notch”. Și semnalele de diferență de culoare merg la un filtru trece-jos, care limitează spectrul lor, apoi la un modulator, care le mută la o anumită zonă a intervalului de frecvență (rezultatul modulației se numește „subpurtător de crominanță”), și apoi la mixer, unde subpurtătorul se încadrează în „slot” pregătit pentru acesta „ în spectrul semnalului de luminozitate. Metoda descrisă de respingere a semnalului de luminanță, filtrare trece-jos și modulare a semnalelor de diferență de culoare și adăugare de semnale de luminanță și crominanță este aceeași pentru toate sistemele de televiziune color. Cu toate acestea, aici se termină asemănările și, în continuare, fiecare dintre standarde și avantajele și dezavantajele lor inerente vor fi luate în considerare separat.

sistem NTSC

Standardul NTSC a fost conceput pentru o rată de cadre de 60 Hz (mai precis 59,94005994 Hz), 525 de linii. Pentru a transmite crominanța, se folosește modularea în cuadratura cu suprimare a subpurtătorului (adică nu există subpurtător de crominanță în zonele necolorate). Pentru modulare, se utilizează o frecvență subpurtătoare de culoare de 3579545,5 Hz, care vă permite să „plasați” 455 (număr impar) semicicluri ale frecvenței subpurtătoarei într-o linie de televiziune. Astfel, în două linii NTSC adiacente, subpurtătorii de crominanță sunt în antifază, iar pe ecranul televizorului, interferența de la subpurtător arată ca o mică tablă de șah și este relativ invizibilă. Trebuie remarcat faptul că, dacă linia de televiziune ar avea un număr par de semicicluri subpurtătoare, interferența ar arăta ca o grilă verticală staționară și vizibilitatea acesteia ar fi mult mai mare. Metoda aplicată de reducere a vizibilității interferenței (fiecare punct „luminos” de pe ecran este înconjurat de puncte „întunecate” și invers) se bazează, de asemenea, pe proprietățile vederii umane: de la o anumită distanță, ochiul încetează să mai perceapă fiecare punct, dar vede un ecran uniform luminos - aceasta se numește „medie” sau „filtrare””. Deoarece fiecare punct este înconjurat de altele nu numai din lateral, ci și de sus și de jos, o astfel de filtrare se numește „bidimensională”. Rețineți că un filtru notch (care selectează o „crestătură”) sau un filtru low-pass (care respinge toate frecvențele peste frecvența de tăiere), care este de obicei folosit pentru a separa semnalele de luminanță și crominanță, efectuează doar filtrare unidimensională (orizontală). . O caracteristică a sistemului NTSC este că informațiile de culoare sunt transmise nu în sistemul de coordonate (R-Y), (B-Y), ci în sistemul I, Q, rotit față de (R-Y), (B-Y) cu 33°. În plus, lățimile de bandă pentru semnalele I și Q au fost alese diferit - inginerii americani au luat în considerare faptul că ochiul uman distinge micile detalii albastru-verde mai rău decât cele roșii și au decis să economisească în continuare culoare și să câștige luminozitate.

Acum - despre modularea în cuadratura: ce este bine și ce este rău? După cum am menționat deja, nu putem adăuga pur și simplu semnalele Y, U și V - nu le vom putea separa mai târziu. Prin urmare, este necesar să se obțină mai întâi o subpurtătoare de crominanță prin modularea semnalului sinusoidal în așa fel încât amplitudinea acestuia să depindă de valorile semnalelor U și V, iar faza (față de sinusoida originală) să depindă de raport. a valorilor U și V unul față de celălalt. Un astfel de semnal poate fi deja adăugat la semnalul de luminozitate și apoi separat din nou. Pentru a face acest lucru, frecvențele apropiate de frecvența sinusoidei originale trebuie mai întâi atenuate în semnalul de luminozitate folosind un filtru de crestătură.

Separarea luminanță/crominanță în sistemul NTSC merită o atenție specială. Se observă că într-o linie de televiziune NTSC există un număr impar de semicicluri ale subpurtătorului de cromaticitate și, prin urmare, în două linii adiacente subpurtătorul este în antifază. Acum să presupunem că imaginea nu conține limite orizontale clare, adică două linii adiacente nu sunt foarte diferite una de cealaltă. În realitate, aceasta este o presupunere foarte vagă, ceea ce nu este întotdeauna adevărat. Apoi, ca urmare a însumării a două linii adiacente, va avea loc suprimarea reciprocă a subpurtătorilor de crominanță și, ca urmare, va rămâne doar un semnal de luminanță de amplitudine dublă. Prin scăderea a două linii adiacente, semnalul lumina va fi suprimat (am presupus anterior că liniile adiacente sunt „aproape aceleași”) și va avea ca rezultat o subpurtătoare de crominanță cu amplitudine dublă. Astfel, ca urmare a operațiilor de adunare și scădere, a fost posibilă extragerea absolut corectă a semnalelor de luminozitate și culoare din semnalul NTSC complet. Această metodă de separare a luminozității/crominanței se numește filtrare cu pieptene. Filtrul pieptene vă permite să obțineți un semnal de luminozitate în banda de frecvență completă, adică nu necesită respingerea semnalului de luminozitate în timpul codificării! Trebuie remarcat, totuși, că rezoluția verticală a imaginii se deteriorează cu un factor de doi (!), deoarece semnalele de luminozitate/culoare din fiecare linie sunt înlocuite cu valoarea medie pe două linii adiacente. În plus, dacă există limite orizontale în imagine, metoda descrisă de separare a luminozității/crominanței pur și simplu încetează să funcționeze, ceea ce duce la o pierdere a clarității verticale, însoțită de apariția interferenței din partea subpurtătorului de crominanță nefiltrat (așa-numitul „ puncte suspendate”). Filtrarea eficientă este posibilă numai cu caracteristici de sincronizare ideale ale semnalului video (liniile adiacente trebuie să fie situate exact una sub cealaltă fără săritura orizontală, numită „jitter”) și să aibă o dependență ideală a frecvenței și fazei subpurtătorului de culoare de frecvență. și faza impulsului de sincronizare orizontală. Filtrul pieptene este complet inaplicabil pentru filtrarea înregistrărilor redate de la un VCR (Fișă de date Philips Specificația produsului SAA7152 Digital Video Comb Filter (DCF) august 1996) și chiar și cerințele standardului rus de radiodifuziune sunt insuficiente pentru acesta. Prin urmare, este imposibil să utilizați un filtru pieptene în forma sa pură pentru procesarea semnalelor reale și va fi posibil să observați răspunsul în frecvență ideal plat al semnalului de luminozitate pe care îl produce numai prin conectarea acestuia la un generator de semnal de televiziune. De obicei, un filtru pieptene este întotdeauna completat cu un filtru crestătură și un dispozitiv inteligent pentru selectarea metodei de filtrare, în funcție de calitatea semnalului video și a caracteristicilor imaginii. Un filtru notch pentru sistemul NTSC (precum și pentru sistemul PAL, care utilizează și modulația de fază) poate fi de bandă relativ îngustă, deoarece cu semnale U și V constante frecvența subpurtătoarei de cromaticitate este egală cu frecvența nemodulată. subpurtător și diferă semnificativ de acesta numai la tranziții ascuțite de cromaticitate.

Câteva cuvinte ar trebui spuse despre dezvoltarea filtrelor pieptene. Mai sus am considerat un filtru pieptene bidimensional (care funcționează într-un singur câmp de televiziune). În urmă cu două decenii, un dispozitiv de întârziere a liniei de televiziune în bandă largă (și anume, este baza filtrului pieptene) părea a fi coroana gândirii științifice și tehnice. Și acum blocurile existente de memorie a cadrelor și alternanța fazelor subpurtătoarelor furnizate în NTSC nu numai în linii adiacente, ci și în cadre adiacente, fac posibilă filtrarea imaginii atât pe verticală, cât și pe orizontală și în timp. Rețineți că filtrarea timpului este rezistentă la limitele clare din imagine, dar este sensibilă la mișcarea limitelor din cadrele adiacente (mișcare).

Să trecem la decodare. Subpurtatorul de crominanță, separat de semnalul complet, este trimis la decodor pentru a restabili valorile U și V. Să ne imaginăm o metodă de modulare în cuadratura cu suprimare a subpurtătorului sub forma unui „dispozitiv” cu o săgeată, a cărui lungime depinde de suma pătratelor lui U și V, iar unghiul de abatere depinde de raportul dintre valorile U și V între ele. În cazul special când U=0 și V=0, lungimea săgeții este, de asemenea, zero - aceasta se numește „suprimare subpurtătoare”. Atât „dispozitivul”, cât și indicatorul său se rotesc cu frecvența subpurtătoarei, iar în această formă rotativă ajung la decodor. Scara cu care sunt determinate abaterea și lungimea săgeții (U și V) este situată în decodor însuși. Pentru ca viteza de rotație a scalei să coincidă cu viteza de rotație a „dispozitivului”, la începutul fiecărei linii este transmisă o explozie de referință specială de impulsuri - o „explozie”. În acest fel, decodorul ajustează viteza de rotație și unghiul de pornire al scalei în timpul blițului și citește valorile pentru U și V în timpul părții active a liniei.

Ce este bun și ce este rău la modularea în cuadratura? Lucrul bun este că în zonele luminoase și ușor colorate ale imaginii (unde ochiul este cel mai pretențios), interferența din partea subpurtătorului de cromaticitate este mică, deoarece distanța sa este mică (lungimea săgeții este scurtă). Lucrul rău este că calea de transmisie a semnalului de televiziune afectează viteza de rotație a „dispozitivului” și în diferite părți ale liniei - în moduri diferite. Ca urmare, corespondența inițială (fază) dintre unghiul de deviere al acului „dispozitiv” și semnalele „timp precis” este întreruptă, ceea ce duce la o încălcare a tonului de culoare a fragmentelor din imaginea transmisă (de exemplu, fragmentele luminoase capătă o nuanță roșiatică, iar cele închise devin verzui). În plus, imaginea în ansamblu poate lua o nuanță. În această privință, se spune că NTSC este sensibil la distorsiunea de fază diferențială. Acestea sunt distorsiuni care apar în timpul transmiterii unui semnal de televiziune. În plus, tonul de culoare este determinat de unghiul de abatere al acului „dispozitiv” față de cadran, care se rotește împreună cu „dispozitivul” și este ajustat o dată la începutul liniei de televiziune. Dacă cadranul întârzie sau se grăbește, eroarea se acumulează spre sfârșitul liniei, ceea ce face ca partea dreaptă a ecranului televizorului să devină roșie sau albastră. Iată principalele avantaje și dezavantaje ale NTSC - un sistem construit pe calcule matematice precise, care s-a dovedit a fi cel mai vulnerabil în condiții de viață reală.

sistem PAL.

Metoda de transmitere a culorii în sistemul PAL nu este mult diferită de NTSC și este în esență o adaptare a NTSC pentru formatul de cadru de 625 linii/50 de câmpuri. Principala diferență (și îmbunătățirea semnificativă) în sistemul PAL este liniile alternante de fază. Pentru a decoda crominanța în sistemul PAL, a fost dezvoltat un decodor de crominanță cu o linie de întârziere de o linie. Particularitatea unui decodor cu o linie de întârziere este că semnalele de culoare sunt reconstruite din suma și diferența subpurtătorilor recepționați în liniile curente și anterioare. În acest caz, eroarea acumulată în linia curentă este egală ca mărime și semn opus erorii acumulate în linia întârziată. Dezavantajul unui astfel de decodor este că semnalul de crominanță rămâne pe verticală în urma semnalului de luminanță (crep de crominanță). În plus, spectrul de crominanță în PAL este mult mai complex decât în ​​NTSC, făcând filtrul de pieptene PAL mult mai complex. De obicei, un filtru notch/bandpass este folosit pentru a separa luminanța/crominanța în sistemul PAL. Sistemul PAL este insensibil la distorsiunea diferenţială de fază.

Dorința de îmbunătățire a calității sistemelor PAL și NTSC a condus la dezvoltarea unor echipamente în care semnalul de luminanță și subpurtătorul de crominanță sunt transmise prin două fire separate, nu sunt amestecate nicăieri și nu necesită separare. Această metodă cu două fire de transmitere a unui semnal video se numește S-Video sau Y/C. S-Video vă permite să utilizați întreaga bandă de frecvență de luminanță (oferă rezoluție orizontală ridicată) și să renunțați la filtrarea care este inevitabil pentru un semnal compozit atunci când separă luminanță/crominanță. Astfel, metoda de transmisie cu două fire elimină distorsiunile de frecvență și fază care se acumulează în timpul filtrării. Semnalele S-Video nu pot fi transmise prin aer. Acesta este un standard în studio cu o metodă de conectare prin cablu. Acesta găzduiește majoritatea studiourilor care folosesc echipamente S-VHS. Vom lua în considerare caracteristicile transcodării semnalelor S-Video separat mai jos.

Sistemul SECAML.

Sistemul de televiziune color SECAM este fundamental diferit de sistemele NTSC și PAL. La fel ca în NTSC și PAL, informațiile de crominanță sunt transmise unui subpurtător, care „se încadrează” într-un „slot” din semnalul de luminanță. Dar pentru a transmite informații de culoare, se folosește modularea în frecvență a subpurtătorului. Aceasta înseamnă că fiecare pereche de valori U și V corespunde unei perechi de frecvențe subpurtătoare. Dar dacă amestecați (sumați) doi subpurtători, va fi imposibil să le separați mai târziu. Prin urmare, presupunând că culoarea în două linii adiacente este aproximativ aceeași, subpurtătoarele sunt transmise pe rând: în linia curentă - U, în linia următoare - V, apoi din nou U și așa mai departe. Decodorul de crominanță conține o linie de întârziere - un dispozitiv care întârzie subpurtătoarea cu o linie, iar în timpul decodării sunt recepționate două subpurtătoare la discriminatorul de frecvență: unul legat de linia curentă direct, iar al doilea de la linia anterioară prin linia de întârziere. . De aici și numele sistemului - SECAM (Sequence de Couleur A Memoire), adică alternarea culorilor cu memoria. Consecința acestui mecanism de transmisie a culorii (cu decimare) este jumătate din rezoluția verticală a culorii și o schimbare în jos a culorii în raport cu luminozitatea. În plus, la granițele orizontale ascuțite de culoare (tranziții de la culoarea „a” la culoarea „b”) apar culori „false”, deoarece valorile U și V nu sunt mediate în timpul transmisiei, ci mai degrabă sunt subțiate. Motivul acestui efect este următorul: la transmiterea culorii „a”, valorile RaGaBa sunt restaurate din valorile YaUaVa, respectiv, la transmiterea culorii „b”, valorile RbGbBb sunt restaurate din valorile YbUbVb. La marginea culorilor (mai precis, pe prima linie a altei culori), din cauza întârzierii uneia dintre componentele cromatice din decodor, valorile RGB sunt restaurate din triplul YbUaVb - pentru un câmp și (datorită alternanţa lui U şi V în câmpuri) din triplul YbUbVa - pentru un alt câmp. Rețineți că culorile UaVb și UbVa sunt absente atât în ​​culoarea „a” cât și în culoarea „b”. Pe un ecran de monitor, aceste distorsiuni sunt clar vizibile atunci când se examinează dungile de culoare orizontale, iar la emisiunile de televiziune sunt adesea vizibile în grafica computerizată, titluri etc. și au forma unor linii individuale care pâlpâie la o frecvență de 25 Hz. Pentru a îmbunătăți transmisia micilor detalii de culoare, se aplică diferențierea (ascuțirea) marginilor semnalelor U și V (așa-numita corecție de joasă frecvență SECAM) și pentru a evita extinderea excesivă a benzii de frecvență a joasă. -subpurtătoarea de frecvență, semnalele de diferență de culoare corectate trec printr-un limitator. Astfel, sistemul SECAM este în principiu incapabil să transmită corect tranziții clare de culoare. Pe semnalul de testare „barele de culoare verticale”, acest efect apare ca „goluri” între bare și este vizibil în special între barele verzi și magenta. Pentru a îmbunătăți raportul semnal-zgomot al semnalului cromatic și pentru a optimiza diafonia crominanță/luminanță, subpurtătoarea SECAM modulată este trecută printr-un circuit dependent de frecvență (numit egalizare RF SECAM sau „clopot”). Într-un semnal corectat RF, marginile cromatice (schimbările de culoare) sunt transmise cu mai multă energie și, prin urmare, cu un raport semnal-zgomot mai bun. Cu toate acestea, acest lucru crește vizibilitatea subpurtătorului de crominanță, care apare ca o „fierbe” caracteristică în imagine imediat după limitele verticale de culoare. Ar trebui să acordați atenție caracteristicilor separării luminozitate/crominanță pentru sistemul SECAM. În NTSC și PAL discutate mai sus, subpurtătoarea de crominanță este transmisă la aceeași frecvență (pentru NTSC - 3,58 MHz, pentru PAL - 4,43 MHz). Este suficient să instalați un filtru reglat la această frecvență pentru a separa luminozitatea și culoarea. Mai mult, în zonele necolorate ale imaginii (unde ochiul este cel mai sensibil la interferență), subpurtătorul este suprimat și interferențele sunt eliminate în mod fundamental. Situația în sistemul SECAM este mult mai complicată. În primul rând, nu există o suprimare a subpurtătorului, adică există întotdeauna interferență din partea subpurtatorului și trebuie întotdeauna filtrată. În al doilea rând, nu există nicio modalitate de a vă izola de interferența la orice frecvență: modulația de frecvență SECAM ocupă o bandă de la 3,9 la 4,75 MHz, iar frecvența subpurtătoare într-o linie a unui fragment de imagine depinde doar de culoarea acestui fragment. În plus, așa-numitele „frecvențe zero” pentru liniile U și V sunt diferite: 4,250 și, respectiv, 4,406 MHz. Astfel, pentru o filtrare fiabilă a semnalului de luminozitate, ar fi necesar să tăiați o bandă de la cel puțin 3,9 până la 4,75 MHz din semnalul complet și, de fapt, ținând cont de abruptitatea finită a filtrelor, aceasta ar fi mult mai largă. . Cu această abordare, ar fi necesar să renunțăm la capacitatea de a transmite detalii fine ale imaginii în semnalul SECAM complet. Ca un compromis și, de asemenea, ținând cont de diferitele frecvențe nule din decodorul SECAM, a fost folosit un filtru reglabil care a comutat frecvența notch între 4,250 și 4,406 MHz de la linie la linie și, prin urmare, a șters zonele necolorate (cele mai critice) ale imaginii. de la subpurtătorul de crominanță. S-a presupus că în zonele rămase ale imaginii subpurtătorul nesuprimat va fi mascat de o colorare intensă. În plus, detaliile de „luminozitate” ale imaginii care se încadrează în banda de întârziere a filtrului reglabil într-o linie vor fi omise de filtrul din rândul următor și, prin urmare, privitorul le va vedea pe ecranul televizorului.

În procesul de codificare/decodare a unui semnal video, apar inevitabil distorsiuni și pierderi inerente unuia dintre sisteme. Chiar și o singură transcodare, și chiar și în același sistem, necesită deja două codificări și două decodări - se acumulează distorsiuni și pierderi. La transcodarea de la un sistem la altul, încep să apară efecte de al doilea fel: avantajele pe care le oferă un sistem nu pot fi transferate și utilizate în altul. Cel mai simplu exemplu este să faci un convertor compozit PAL-YUV-PAL pentru a suprapune titluri. Dacă extrageți informații despre faza subpurtătoare a semnalului original și le utilizați în codificarea secundară, atunci o astfel de transcodare (atât teoretic, cât și practic) se poate face fără pierderi.

Pentru a restrânge gama de sarcini luate în considerare și a fi mai aproape de practică, să luăm în considerare ceea ce trebuie transcodat în Rusia.

Conversie din/în NTSC.

Sursele de semnal NTSC sunt: ​​discuri video, transmisii prin satelit, difuzare în Japonia (în Orientul Îndepărtat). Practic nu există consumatori NTSC în Rusia. Cantitatea de video care este transcodificată (sau poate mai corect „standardizat”) de la/la NTSC la/de la PAL și SECAM este mică. Convertirea unui standard de șaizeci de herți într-un standard de cincizeci de herți și invers este o sarcină complexă, a cărei dificultate constă în necesitatea de a schimba standardul de descompunere. Semnalul de televiziune nou recepționat trebuie să conțină o imagine în acele locuri ale cadrului de televiziune și în acele momente din timp care au fost omise în semnalul original. Cea mai simplă soluție este să împrumuți cea mai apropiată linie raster a semnalului inițial, dar acest lucru duce la „întorsături” granițelor obiectelor și mișcări „sacadate”. O altă soluție este interpolarea interlinie (bidimensională) și intercadru (tridimensională, în timp). Este lipsit de „îndoiri” și „smucituri”, dar duce la estomparea limitelor obiectelor care se mișcă rapid. Cea mai nouă abordare este utilizarea traductoarelor cu detectoare de mișcare. Astfel de dispozitive inteligente folosesc algoritmi pentru a selecta zonele din cadru și pentru a le asocia cu obiecte. Dintr-o succesiune de cadre, direcția, viteza și accelerația unui obiect sunt calculate, iar interpolarea sau extrapolarea predictivă este aplicată vectorilor viteză și accelerație. Cu toate acestea, algoritmii de compensare a mișcării descriși funcționează numai în cazuri destul de simple, de exemplu, cu mișcare liniară uniformă. Și cum se vor comporta atunci când procesează scena „o minge lovind un perete” (mărimea și direcția vitezei obiectului, accelerația obiectului se schimbă brusc, iar în momentul impactului, ca urmare a deformării, forma modificări de obiect) sau scena „zborul și rotirea unei mingi pentru copii” (o jumătate a cărei culoare este verde și cealaltă roșie)?

Transcodarea SECAM în PAL și PAL în SECAM..

În acest caz, nu este necesară o modificare a standardului de descompunere, iar sarcinile de asigurare a celei mai largi lățimi de bandă în canalele de luminanță și crominanță, cel mai bun raport semnal-zgomot și cea mai mică diafonie luminanță/crominanță vin în prim-plan. Sarcinile secundare includ compensarea distorsiunilor introduse de sistemul anterior și procesarea care îmbunătățește subiectiv percepția vizuală.

Transcodarea SECAM în PAL este necesară, de regulă, pentru procesarea și editarea arhivelor înregistrate în sistemul SECAM pe echipamente standard PAL. Există studiouri care utilizează conversia SECAM în PAL, procesarea PAL și conversia PAL în SECAM pentru a integra programarea locală în emisiunile naționale, deși aceasta nu este o soluție de succes. După cum s-a menționat mai sus, atunci când se decodifică SECAM în receptoarele de televiziune, se folosește un filtru de crestătură reglabil cu „frecvență zero” SECAM. Această filtrare este acceptabilă pentru un televizor, dar pentru un transcoder este complet insuficientă. Faptul este că ochiul nu observă pe ecranul televizorului grila reziduală haotică fină a subpurtătorului SECAM nesuprimat, dar dacă un semnal de luminozitate cu un astfel de „grad de purificare” este aplicat codificatorului PAL, atunci ca urmare a bătăii. dintre rămășițele subpurtătoarei SECAM și „noul” subpurtător PAL în zonele colorate ale imaginii interferența sub forma unei grile diagonale va fi clar vizibilă. Este de remarcat faptul că, reconstruind manual filtrul de crestătură SECAM, puteți alege să ștergeți una sau alta culoare din imaginea transcodificată de interferențe. Este posibilă filtrarea semnalului de luminozitate SECAM (atenuarea subpurtătorului necesară în timpul transcodării trebuie să fie de cel puțin 40-42 dB) cu filtre LC tradiționale numai folosind un filtru trece-jos cu o frecvență de tăiere nu mai mare de 3,2 MHz și o frecvență înaltă. pantă. Cu toate acestea, cu o astfel de lățime de bandă, detaliile fine ale imaginii se pierd pentru totdeauna. Tehnologiile de procesare a semnalului digital au făcut posibilă crearea unui filtru reglabil care respinge în mod eficient subpurtătorul de crominanță în SECAM. Un astfel de filtru elimină nu numai „frecvențele zero”, ci și monitorizează constant distribuția energiei în banda subpurtătoare și elimină frecvența unde energia este maximă, adică subpurtătoarea de crominanță. Trebuie remarcat faptul că tehnica de determinare a lățimii de bandă a unui decodor SECAM cu un filtru de urmărire digital folosind un generator de baleiaj nu este aplicabilă. Când frecvența generatorului de baleiaj se încadrează în intervalul așteptat al subpurtătorilor SECAM, ea va fi complet suprimată, iar la părăsirea acestui interval, filtrul va fi reglat continuu în banda de 3,9-4,75 MHz. Semnalul de luminozitate obținut după filtrarea digitală este potrivit pentru codificarea ulterioară în PAL. În acest caz, respingerea suplimentară a semnalului de luminozitate de către un filtru notch nu este necesară, deoarece frecvențele „extra” din semnalul obținut ca urmare a decodării sunt deja atenuate.

Transcodarea PAL în SECAM este necesară în următoarele cazuri: la redifuzarea unui semnal PAL compus primit de la un satelit; la difuzarea unui semnal compozit de calitate VHS de la un studio PAL; la difuzarea unui semnal de calitate S-VHS dintr-un studio PAL (în primele două cazuri, semnalul compozit PAL este decodat, în al treilea - S-Video. În primul și al doilea caz, o atenție deosebită trebuie acordată metodei de separare a luminozității/crominanței semnalului compozit și filtrarea suplimentară a acestuia, în a treia - pentru a respinge semnalul de culoare în timpul codificării.

Pentru a separa luminozitatea/crominanța unui semnal PAL primit de la un satelit, poate fi justificată utilizarea unui filtru pieptene. În acest caz, puteți obține cea mai largă bandă de frecvență a semnalului de luminozitate. Cu toate acestea, un astfel de filtru este foarte sensibil la instabilitatea temporală a semnalului video. De exemplu, cu o diferență acceptabilă în durata liniilor adiacente în difuzare de 32 de nanosecunde și o perioadă de 225 de nanosecunde a subpurtătorului de culoare PAL, eroarea de fază în două linii adiacente va fi 360°/225x32=51°. Astfel, în loc de suprimarea așteptată a subpurtătorilor în antifaza sin(a)+sin(a+180°)Ї0, restul subpurtătorului nesuprimat va fi egal cu sin(a)+sin(a+180°+51°) . Cu alte cuvinte, filtrul pieptene își va pierde funcționalitatea. Un filtru de crestătură tradițional funcționează stabil atât atunci când procesează o recepție în aer foarte stabilă, cât și când filtrează un semnal video „amplificat” primit de la un video recorder VHS și oferă cu ușurință o suprimare a subpurtătorului de crominanță de nu mai puțin de 40-42 dB. Cel mai bine este dacă transcoderul oferă posibilitatea de a selecta o metodă de filtrare în funcție de calitatea (caracteristicile de timp) a semnalului PAL transcodat. De regulă, semnalul de luminanță obținut după filtrare are deja o atenuare în apropierea frecvenței de 4,4 MHz, iar atunci când codificarea SECAM poate fi necesară o crestătură suplimentară. Când transcodați un semnal S-Video component, nu trebuie să vă faceți griji cu privire la interferența de la penetrarea subpurtătorului, dar trebuie să acordați o atenție deosebită formării răspunsului corect în frecvență al semnalului luma SECAM înainte de a-l însuma cu subpurtătorul de crominanță din encoder. Aceeași atenție trebuie acordată răspunsului în frecvență de luminozitate atunci când se transcodează un semnal PAL compozit dacă în transcoder sunt introduse titluri, logo-uri etc. în componente YUV sau RGB, precum și dacă sunt utilizate mecanisme de îmbunătățire/restaurare a imaginii. Cerințele pentru răspunsul în frecvență al canalului de luminozitate al codificatorului SECAM sunt stabilite în OST 58-18-96 și sunt destinate, pe de o parte, să atenueze componentele de luminozitate de înaltă frecvență, astfel încât acestea să nu „ascundă” crominanța. subcarrier, pe de altă parte, pentru a aduce detalii fine imaginilor de pe ecran, chiar și într-o formă slăbită.

Pe lângă proprietățile și calitățile necesare descrise mai sus, transcoderul poate îndeplini câteva funcții suplimentare, de exemplu:

Control separat al câștigului în componentele RGB sau YUV pentru corectarea culorii;

Corectarea deschiderii uni sau bidimensionale a semnalelor de luminozitate și crominanță pentru a ascuți granițele verticale și/sau orizontale ale luminozității și crominanței;

Reglarea combinației de semnale de luminozitate și culoare pe orizontală și verticală, ceea ce vă va permite să „puneți la loc” culoarea care s-a „mutat” ca urmare a transcodării multiple;

Reducerea zgomotului: filtru median - pentru a elimina „scânteile” satelitului, recursiv - pentru a suprima zgomotul filmului magnetic etc.

Piața rusă oferă transcodificatoare și convertoare standard de origine națională și străină. Dintre companiile specializate in dezvoltarea si productia lor, nu pot fi mentionate: Snell&Wilcox, FOR.A, Vistek, JSC VNIITR, Profitt, ITM. Transcodificatoarele diferă semnificativ atât prin preț, cât și prin capabilitățile pe care le oferă. În general, există o relație clară: cu cât prețul este mai mare, cu atât mai multe oportunități. Dar este imposibil să oferim sfaturi universale cu privire la transcoder să alegeți „în așa fel încât să ni se potrivească tuturor”, așa cum spune una dintre reclame. Pentru fiecare caz specific, ar trebui să alegeți un transcoder pe baza bugetului și a principiului redundanței minime.

PAL, SECAM și NTSC. Acesta este numele standardelor de televiziune, adică formatelor. Standardul SECAM este un format de televiziune care și-a găsit uz în Rusia. Dar nu numai. Este folosit și în țările din Europa de Est și Franța. Din franceză „SEquential Couleur Avec Memoire” provine numele său.

SECAM asigură descompunerea unui cadru de televiziune în 625 de linii, frecvența cadrului 50 Hz. Deoarece rata de cadre și numărul de linii corespund standardului PAL, nimic nu vă împiedică să vizionați video în format SECAM pe un player video standard PAL în monocrom și invers.

Principalul standard de televiziune din Europa este PAL. Este folosit și în Marea Britanie, Australia și Africa de Sud. Numele provine de la "Phase Alternate Line".

Standardul PAL folosește o metodă prin care culoarea este adăugată semnalului de televiziune alb-negru. Produce 625 de linii pe ecran la 25 de cadre pe secundă. Similar cu sistemul NTSC, folosește scanarea intercalată.

Standardul NTSC este un standard pentru înregistrarea video și difuzarea de televiziune. Aplicație găsită în SUA, Japonia și alte țări. Specificația pentru standardul NTSC a fost definită în 1952 de către National Television Standards Committee, de unde provine numele.

Standardul definește o metodă de codificare a informațiilor într-un semnal video compozit. Suportă 16 milioane de culori diferite. Astăzi, noi soiuri ale standardului NTSC „Super NTSC” și „16x9” sunt deja dezvoltate. Acestea vor face parte din standardul MPEG și standardul de dezvoltare DVD.

Sistemul SECAM este astăzi, după cum sa menționat deja, principalul sistem de televiziune analogică color din Rusia. Principalii parametri ai televiziunii interne ai acestui standard sunt determinați în cadrul GOST 7845-92. După prăbușirea URSS în Europa de Est, sistemul SECAM a început treptat să înlocuiască sistemul PAL.

Echipamentele video ale standardului SECAM astăzi, de fapt, nu sunt produse nicăieri pe planetă. Toată producția video funcționează în sistemul PAL în standardul european de descompunere, iar după transcodare semnalul SECAM este difuzat.

Când va trece radiodifuziunea rusă la sistemul PAL? Această problemă a fost ridicată în mod repetat de experți, dar țara este încă plină de receptoare de televiziune care acceptă singurul standard SECAM.

Acum, în Rusia, difuzarea analogică în direct a canalelor de televiziune se realizează în sistemul SECAM. În același timp, rețelele de transmisie prin cablu au marea majoritate a canalelor de televiziune analogice. Printre acestea se numără și cele care sunt prezentate în aer liber. Sunt transmise în sistemul PAL, ceea ce înseamnă că nu pot fi vizionate color la televizoarele sovietice vechi.