Những gì đã rơi và sekam trên TV. PAL hoặc NTSC - cái nào tốt hơn, sự khác biệt là gì? Tiêu chuẩn phát sóng truyền hình

Hệ thống NTSC, PAL, SECAM

Như bạn đã biết, những người có quốc tịch khác nhau nói những ngôn ngữ khác nhau. Vì vậy, với sự ra đời của truyền hình màu, “ngôn ngữ truyền hình” đã xuất hiện, tức là các hệ thống truyền hình màu. Chỉ có ba trong số đó là NTSC, PAL và SECAM. Hệ thống NTSC đã trở nên phổ biến ở các quốc gia có tần số dòng điện xoay chiều 60 Hz (Mỹ, Nhật Bản), hệ thống PAL và SECAM - ở các quốc gia có tần số dòng điện xoay chiều 50 Hz. Theo đó, tần số quét dọc (tần số trường) đã được chọn sao cho giảm khả năng nhận thấy nhiễu từ hệ thống dây điện của mạng chính: đối với NTSC - 60 Hz, đối với PAL và SECAM - 50 Hz.

Ngay sau khi các hệ thống truyền hình màu khác nhau được phát triển, nhu cầu chuyển tài liệu video từ hệ thống này sang hệ thống khác - chuyển mã, và nếu chúng ta nói về chuyển mã từ hệ thống 50 Hz sang 60 Hz hoặc ngược lại - chuyển đổi tiêu chuẩn.

Cơ sở của truyền hình màu analog là PCTS - tín hiệu truyền hình đủ màu (hoặc tín hiệu video tổng hợp), chứa thông tin về độ sáng và màu sắc. Trong tài liệu tiếng Anh, các chữ viết tắt CCVBS và CCVS được sử dụng để chỉ định nó (mỗi công ty gọi tín hiệu theo cách riêng của mình và mỗi công ty đều tin rằng điều đó đúng).

Được biết, bất kỳ màu nào cũng có thể thu được bằng cách “bật” các nguồn sáng đỏ (Red), xanh lá cây (Green) và xanh lam (Blue) (hay gọi tắt là RGB) theo tỷ lệ yêu cầu. Chúng được gọi là màu cơ bản để tổng hợp màu phụ. Màn hình tivi được tạo thành từ các phần tử RGB nhỏ. Nhưng tín hiệu RGB không được chọn để truyền truyền hình màu. Thay vào đó, tất cả các hệ thống đều dựa trên việc truyền tín hiệu độ sáng Y và tín hiệu chênh lệch màu U và V. Nói đúng ra, đối với mỗi tín hiệu chênh lệch màu sắc của mỗi hệ thống đều có ký hiệu chữ cái riêng, ví dụ: đối với PAL - V và U, đối với NTSC - I và Q, cho SECAM - Dr và Db. Tuy nhiên, theo quy định, tất cả các bài viết gốc về thiết bị truyền hình, vi mạch, v.v. sử dụng thuật ngữ RGB để chỉ các tín hiệu màu cơ bản và YUV để chỉ các tín hiệu khác biệt về màu sắc. Tín hiệu RGB và YUV được kết nối với nhau bằng một mối quan hệ duy nhất (hệ phương trình), được gọi là ma trận. Nó trông như thế này:

Hơn nữa, hệ số nhân (hệ số chuẩn hóa) cho U và V trong mỗi hệ thống là khác nhau:
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).

Vậy tại sao không bất kỳ nhà phát triển hệ thống truyền hình nào đi theo con đường có vẻ tự nhiên và bắt đầu truyền tín hiệu màu cơ bản RGB? Có nhiều lý do cho việc này, nhưng có lẽ có hai lý do chính:

Đầu tiên, hệ thống truyền hình màu phải duy trì khả năng tương thích với hệ thống truyền hình đen trắng ban đầu để các chương trình màu có thể được xem bình thường (hoặc gần như vậy) trên tivi đen trắng;

Thứ hai, hệ thống truyền hình màu không nên yêu cầu băng thông truyền tải rộng hơn hệ thống truyền hình đen trắng ban đầu.

Bạn đã làm cách nào để truyền tải thông tin màu bổ sung mà không cần mở rộng băng thông tín hiệu video (nghĩa là không làm tăng lượng thông tin được truyền đi)? Có thể được không? Nói đúng ra thì không. Mỗi hệ thống truyền hình màu là một ví dụ về sự thỏa hiệp ít nhiều thành công giữa sự đánh đổi giữa chất lượng truyền tín hiệu độ chói và lợi ích từ việc sử dụng khéo léo băng thông thu được để truyền tín hiệu màu. Rõ ràng, PCTS phải mang thông tin về độ sáng và màu sắc. Nhưng nếu bạn chỉ thêm Y, U và V để tạo ra các tín hiệu khác biệt về màu sắc thì sau này sẽ không thể tách chúng ra được. Nhiệm vụ chính là trộn các tín hiệu độ sáng và màu sắc mà không bị nhiễu lẫn nhau và tách chúng ra mà không có lỗi. Nhưng bạn có thể phân biệt độ sáng với màu sắc trong tín hiệu video theo tiêu chí nào?

Sự đặc biệt của tầm nhìn của con người đã giúp giải quyết vấn đề này. Hóa ra thông tin về độ sáng được cảm nhận bởi một số cơ quan cảm quang của mắt - tế bào hình que và về màu sắc bởi những tế bào khác - hình nón (theo thuật ngữ truyền hình, ở định dạng YUV). Hơn nữa, độ phân giải của hình que cao hơn nhiều so với hình nón. Nghĩa là, nếu trong ảnh các đường viền độ sáng được đánh dấu rõ ràng nhưng màu sắc lại bị “bẩn”, thì mắt người được hướng dẫn bởi thành phần độ sáng mà không nhận thấy “bẩn”. Ví dụ, các nhân vật hoạt hình trong sách tô màu dành cho trẻ em, thậm chí được vẽ lên bởi bàn tay trẻ không vững, trông khá gọn gàng và làm hài lòng mắt cha mẹ. Nhưng đường viền typographic màu đen mang lại sự gọn gàng cho bản vẽ!

Vì vậy, tín hiệu độ sáng Y phải được truyền đi rõ ràng, tín hiệu chênh lệch màu sắc UV có thể được truyền đi phần nào “bị nhòe” (trong dải tần số nhỏ hơn) - hình ảnh sẽ không bị hiện tượng này (hay nói đúng hơn là mắt người sẽ không nhận thấy điều đó) . Để ít gây hại cho độ rõ của hình ảnh truyền đi, người ta quyết định sử dụng một phần phổ tần số cao của tín hiệu độ sáng để truyền tín hiệu chênh lệch màu sắc. Một bộ lọc đặc biệt làm suy giảm tín hiệu độ sáng ở tần số đã chọn và tạo thành một “khoảng trống” trong đáp ứng tần số của nó. Thông thường trong các tài liệu chuyên ngành, bộ lọc như vậy được gọi là notch, dịch từ tiếng Anh có nghĩa là " notch". Và các tín hiệu chênh lệch màu sẽ chuyển đến bộ lọc thông thấp, giới hạn phổ của chúng, sau đó đến bộ điều biến, chuyển chúng đến một vùng nhất định của dải tần số (kết quả điều chế được gọi là “sóng mang phụ sắc độ”), và sau đó đến bộ trộn, nơi sóng mang phụ vừa với “khe” được chuẩn bị cho nó " trong phổ của tín hiệu độ sáng. Phương pháp được mô tả về loại bỏ tín hiệu độ chói, lọc thông thấp và điều chế tín hiệu chênh lệch màu cũng như bổ sung tín hiệu độ chói và sắc độ là giống nhau đối với tất cả các hệ thống truyền hình màu. Tuy nhiên, đây là nơi kết thúc những điểm tương đồng và hơn nữa, mỗi tiêu chuẩn cũng như những ưu điểm và nhược điểm cố hữu của chúng sẽ được xem xét riêng biệt.

Hệ thống NTSC

Tiêu chuẩn NTSC được thiết kế cho tốc độ khung hình 60 Hz (chính xác hơn là 59,94005994 Hz), 525 dòng. Để truyền sắc độ, người ta sử dụng điều chế cầu phương với triệt tiêu sóng mang phụ (nghĩa là không có sóng mang phụ sắc độ ở các vùng không được tô màu). Để điều chế, tần số sóng mang phụ màu 3579545,5 Hz được sử dụng, cho phép bạn “đặt” 455 (số lẻ) nửa chu kỳ của tần số sóng mang phụ trong một đường truyền hình. Do đó, trong hai đường NTSC liền kề, các sóng mang phụ sắc độ ngược pha và trên màn hình TV, nhiễu từ sóng mang phụ trông giống như một bàn cờ nhỏ và tương đối vô hình. Cần lưu ý rằng nếu đường truyền hình có số nửa chu kỳ sóng mang con chẵn thì nhiễu sẽ trông giống như một lưới đứng cố định và khả năng hiển thị của nó sẽ cao hơn nhiều. Phương pháp được áp dụng để giảm khả năng nhận biết nhiễu (mỗi điểm “sáng” trên màn hình được bao quanh bởi các điểm “tối” và ngược lại) cũng dựa trên đặc tính của thị giác con người: từ một khoảng cách nhất định, mắt sẽ ngừng nhận biết từng điểm, nhưng nhìn thấy một màn hình sáng đồng đều - đây được gọi là "trung bình" hoặc "lọc". Vì mỗi điểm được bao quanh bởi các điểm khác không chỉ từ các phía mà còn từ trên xuống dưới, nên quá trình lọc như vậy được gọi là "hai chiều". Lưu ý rằng bộ lọc notch (chọn " notch") hoặc bộ lọc thông thấp (loại bỏ tất cả các tần số trên tần số cắt), thường được sử dụng để phân tách tín hiệu độ chói và sắc độ, chỉ thực hiện lọc một chiều (ngang) . Một đặc điểm của hệ thống NTSC là thông tin màu sắc được truyền không phải trong hệ tọa độ (R-Y), (B-Y), mà trong hệ thống I, Q, được quay tương ứng với (R-Y), (B-Y) 33°. Ngoài ra, băng thông cho tín hiệu I và Q được chọn khác nhau - các kỹ sư Mỹ tính đến việc mắt người phân biệt các chi tiết nhỏ màu xanh lam kém hơn các chi tiết màu đỏ và quyết định tiết kiệm hơn nữa về màu sắc và tăng độ sáng.

Bây giờ - về điều chế cầu phương: nó tốt và cái gì xấu? Như đã đề cập, chúng ta không thể chỉ cộng các tín hiệu Y, U và V - sau này chúng ta sẽ không thể tách chúng ra. Do đó, trước tiên cần thu được sóng mang con sắc độ bằng cách điều chỉnh tín hiệu hình sin sao cho biên độ của nó phụ thuộc vào giá trị của tín hiệu U và V, và pha (so với hình sin ban đầu) phụ thuộc vào tỷ lệ của các giá trị U và V với nhau. Tín hiệu như vậy có thể đã được thêm vào tín hiệu độ sáng và sau đó được tách lại. Để làm điều này, các tần số gần với tần số của hình sin ban đầu trước tiên phải được làm giảm tín hiệu độ sáng bằng bộ lọc notch.

Việc phân tách độ chói/sắc độ trong hệ thống NTSC đáng được quan tâm đặc biệt. Cần lưu ý rằng trong một đường truyền hình NTSC có một số lẻ nửa chu kỳ của sóng mang phụ màu sắc và do đó, ở hai đường dây liền kề, sóng mang phụ ở trạng thái ngược pha. Bây giờ, giả sử rằng hình ảnh không có ranh giới ngang rõ ràng, nghĩa là hai đường liền kề không khác nhau lắm. Trên thực tế, đây là một giả định rất lỏng lẻo và không phải lúc nào cũng đúng. Sau đó, do sự tổng hợp của hai đường liền kề, sự triệt tiêu lẫn nhau của các sóng mang con sắc độ sẽ xảy ra và kết quả là chỉ còn lại tín hiệu độ chói có biên độ gấp đôi. Bằng cách trừ đi hai đường liền kề, tín hiệu độ sáng sẽ bị triệt tiêu (trước đây chúng tôi giả định rằng các đường liền kề là "gần giống nhau") và sẽ tạo ra sóng mang phụ sắc độ biên độ gấp đôi. Do đó, nhờ các phép tính cộng và trừ, có thể trích xuất hoàn toàn chính xác tín hiệu độ sáng và màu sắc từ tín hiệu NTSC hoàn chỉnh. Phương pháp tách độ sáng/sắc độ này được gọi là lọc lược. Bộ lọc lược cho phép bạn thu được tín hiệu độ sáng ở dải tần đầy đủ, nghĩa là nó không yêu cầu loại bỏ tín hiệu độ sáng trong quá trình mã hóa! Tuy nhiên, cần lưu ý rằng độ phân giải dọc của hình ảnh giảm đi theo hệ số hai (!), vì tín hiệu độ sáng/màu sắc trong mỗi dòng được thay thế bằng giá trị trung bình trên hai dòng liền kề. Ngoài ra, nếu có các ranh giới theo chiều ngang trong hình ảnh, phương pháp phân tách độ sáng/sắc độ được mô tả sẽ ngừng hoạt động, dẫn đến mất độ rõ nét theo chiều dọc, kèm theo sự xuất hiện nhiễu từ sóng mang con sắc độ không được lọc (cái gọi là “ chấm treo”). Việc lọc hiệu quả chỉ có thể thực hiện được với các đặc tính thời gian lý tưởng của tín hiệu video (các đường liền kề phải được đặt chính xác ở vị trí bên dưới đường kia mà không bị dội ngược theo chiều ngang, được gọi là “jitter”) và có sự phụ thuộc lý tưởng của tần số và pha của sóng mang con màu vào tần số và pha của xung đồng bộ ngang. Bộ lọc lược hoàn toàn không thể áp dụng để lọc các bản ghi được phát lại từ VCR (Bảng dữ liệu Philips Thông số kỹ thuật sản phẩm Bộ lọc kết hợp video kỹ thuật số SAA7152 (DCF) tháng 8 năm 1996) và thậm chí các yêu cầu của tiêu chuẩn phát sóng của Nga cũng không đủ cho nó. Do đó, không thể sử dụng bộ lọc lược ở dạng thuần túy để xử lý tín hiệu thực và có thể quan sát đáp ứng tần số phẳng lý tưởng của tín hiệu độ sáng mà nó tạo ra chỉ bằng cách kết nối nó với bộ tạo tín hiệu truyền hình. Thông thường, bộ lọc lược luôn được bổ sung bộ lọc notch và thiết bị thông minh để chọn phương pháp lọc, tùy thuộc vào chất lượng tín hiệu video và tính năng hình ảnh. Bộ lọc notch cho hệ thống NTSC (cũng như cho hệ thống PAL, cũng sử dụng điều chế pha) có thể có dải tần tương đối hẹp, vì với tín hiệu U và V không đổi, tần số của sóng mang phụ màu bằng với tần số của sóng mang phụ không điều chế. sóng mang phụ và khác biệt đáng kể so với nó chỉ ở những chuyển đổi sắc độ sắc nét.

Cần nói đôi lời về sự phát triển của bộ lọc lược. Ở trên chúng tôi đã xem xét bộ lọc lược hai chiều (hoạt động trong một trường truyền hình). Hai thập kỷ trước, thiết bị trì hoãn đường truyền truyền hình băng thông rộng (cụ thể là nó là cơ sở của bộ lọc lược) dường như là đỉnh cao của tư tưởng khoa học và kỹ thuật. Và giờ đây, các khối bộ nhớ khung hiện có và sự xen kẽ pha sóng mang con được cung cấp trong NTSC không chỉ ở các đường liền kề mà còn ở các khung liền kề, giúp lọc hình ảnh theo cả chiều dọc và chiều ngang và theo thời gian. Lưu ý rằng bộ lọc thời gian có khả năng chống lại các ranh giới sắc nét trong hình ảnh nhưng nhạy cảm với sự chuyển động của các ranh giới trong các khung liền kề (chuyển động).

Hãy chuyển sang giải mã. Sóng mang con sắc độ, được tách khỏi tín hiệu hoàn chỉnh, được gửi đến bộ giải mã để khôi phục các giá trị của U và V. Chúng ta hãy tưởng tượng một phương pháp điều chế cầu phương với việc triệt tiêu sóng mang phụ dưới dạng một “thiết bị” nào đó có mũi tên, chiều dài của nó phụ thuộc vào tổng các bình phương của U và V, còn góc lệch phụ thuộc vào tỉ số giữa các giá trị U và V với nhau. Trong trường hợp đặc biệt khi U=0 và V=0, độ dài của mũi tên cũng bằng 0 - điều này được gọi là “triệt tiêu sóng mang phụ”. Cả “thiết bị” và con trỏ của nó đều quay theo tần số của sóng mang phụ và ở dạng quay này, chúng đến bộ giải mã. Thang đo xác định độ lệch và độ dài mũi tên (U và V) được đặt trong chính bộ giải mã. Để tốc độ quay của thang đo trùng với tốc độ quay của “thiết bị”, một chùm xung tham chiếu đặc biệt được truyền ở đầu mỗi dòng - một “cụm”. Bằng cách này, bộ giải mã sẽ điều chỉnh tốc độ quay và góc bắt đầu của thang đo trong khi nhấp nháy và đọc các giá trị cho U và V trong phần hoạt động của dòng.

Điều gì là tốt và điều gì là xấu về điều chế cầu phương? Điều đáng mừng là ở những vùng sáng và có màu nhạt của hình ảnh (nơi mắt kén chọn nhất), nhiễu từ sóng mang phụ màu sắc là nhỏ, vì khoảng cách của nó nhỏ (độ dài của mũi tên ngắn). Điều tệ hại là đường truyền của tín hiệu tivi ảnh hưởng đến tốc độ quay của “thiết bị” và ở các phần khác nhau của đường truyền theo những cách khác nhau. Kết quả là, sự tương ứng (pha) ban đầu giữa góc lệch của kim “thiết bị” và tín hiệu “thời gian chính xác” bị gián đoạn, dẫn đến vi phạm tông màu của các mảnh hình ảnh được truyền đi (ví dụ: những mảnh sáng có màu đỏ và những mảnh tối trở thành màu xanh lục). Ngoài ra, toàn bộ hình ảnh có thể bị ám màu. Về vấn đề này, NTSC được cho là nhạy cảm với hiện tượng méo pha vi sai. Đây là những biến dạng xảy ra trong quá trình truyền tín hiệu truyền hình. Ngoài ra, tông màu còn được xác định bởi góc lệch của kim “thiết bị” so với mặt số quay cùng với “thiết bị” và được điều chỉnh một lần ở đầu dòng tivi. Nếu quay số chậm hoặc gấp, lỗi sẽ tích tụ ở cuối dòng, khiến phía bên phải màn hình tivi chuyển sang màu đỏ hoặc xanh. Dưới đây là những ưu điểm và nhược điểm chính của NTSC - một hệ thống được xây dựng dựa trên các phép tính toán học chính xác, hóa ra lại dễ bị tổn thương nhất trong điều kiện thực tế.

Hệ thống PAL.

Phương pháp truyền màu trong hệ thống PAL không khác nhiều so với NTSC và về cơ bản là sự điều chỉnh của NTSC cho định dạng khung trường 625 dòng/50. Sự khác biệt chính (và cải tiến đáng kể) trong hệ thống PAL là Đường dây xoay pha. Để giải mã sắc độ trong hệ thống PAL, bộ giải mã sắc độ với đường trễ một dòng đã được phát triển. Điểm đặc biệt của bộ giải mã có đường trễ là tín hiệu màu được tái tạo từ tổng và chênh lệch của các sóng mang con nhận được ở đường hiện tại và đường trước đó. Trong trường hợp này, sai số tích lũy trên đường dây hiện tại có độ lớn bằng nhau và ngược dấu với sai số tích lũy trên đường dây bị trễ. Nhược điểm của bộ giải mã như vậy là tín hiệu sắc độ tụt lại phía sau tín hiệu độ chói theo chiều dọc (độ leo sắc độ). Ngoài ra, phổ sắc độ trong PAL phức tạp hơn nhiều so với NTSC, khiến bộ lọc lược PAL phức tạp hơn nhiều. Thông thường, bộ lọc notch/bandpass được sử dụng để phân tách độ chói/sắc độ trong hệ thống PAL. Hệ thống PAL không nhạy cảm với hiện tượng méo pha vi sai.

Mong muốn cải thiện chất lượng của hệ thống PAL và NTSC đã dẫn đến sự phát triển của thiết bị trong đó tín hiệu độ chói và sóng mang phụ sắc độ được truyền qua hai dây riêng biệt, không bị trộn lẫn ở bất kỳ đâu và không cần tách biệt. Phương pháp truyền tín hiệu video hai dây này được gọi là S-Video hoặc Y/C. S-Video cho phép bạn sử dụng toàn bộ dải tần số độ chói (cung cấp độ phân giải ngang cao) và loại bỏ tính năng lọc không thể tránh khỏi đối với tín hiệu tổng hợp khi tách độ chói/sắc độ. Do đó, phương pháp truyền hai dây giúp loại bỏ các biến dạng tần số và pha tích lũy trong quá trình lọc. Tín hiệu S-Video không có khả năng phát sóng qua mạng. Đây là tiêu chuẩn trong phòng thu với phương thức kết nối có dây. Nó chứa hầu hết các studio sử dụng thiết bị S-VHS. Chúng tôi sẽ xem xét riêng các tính năng chuyển mã tín hiệu S-Video bên dưới.

Hệ thống SEAML.

Hệ thống truyền hình màu SECAM về cơ bản khác với hệ thống NTSC và PAL. Giống như trong NTSC và PAL, thông tin về sắc độ được truyền đến sóng mang phụ, sóng mang này “khớp” vào một “khe” trong tín hiệu độ chói. Nhưng để truyền thông tin màu sắc, người ta sử dụng điều chế tần số của sóng mang phụ. Điều này có nghĩa là mỗi cặp giá trị U và V tương ứng với một cặp tần số sóng mang con. Nhưng nếu trộn (tổng) hai sóng mang con thì sau này sẽ không thể tách chúng ra được. Do đó, giả sử rằng màu ở hai đường liền kề gần giống nhau, các sóng mang con lần lượt được truyền: ở đường hiện tại - U, ở đường tiếp theo - V, sau đó lại là U, v.v. Bộ giải mã sắc độ chứa một đường trễ - một thiết bị làm trễ sóng mang phụ một dòng và trong quá trình giải mã, hai sóng mang phụ được nhận ở bộ phân biệt tần số: một sóng mang liên quan trực tiếp đến đường hiện tại và đường thứ hai từ đường trước đó qua đường trễ . Do đó, tên của hệ thống - SECAM (Sequence de Couleur A Memoire), nghĩa là xen kẽ các màu với bộ nhớ. Hậu quả của cơ chế truyền màu này (với số thập phân) là một nửa độ phân giải màu dọc và sự dịch chuyển màu đi xuống so với độ sáng. Ngoài ra, ở các ranh giới màu sắc nét theo chiều ngang (chuyển đổi từ màu “a” sang màu “b”), các màu “sai” xuất hiện, do các giá trị của U và V không được tính trung bình trong quá trình truyền mà bị giảm đi. Lý do của hiệu ứng này như sau: khi truyền màu “a”, các giá trị RaGaBa ​​được khôi phục từ các giá trị YaUaVa, tương ứng, khi truyền màu “b”, các giá trị RbGbBb ​​được khôi phục từ các giá trị YbUbVb. Ở viền màu (chính xác hơn là trên dòng đầu tiên của màu khác), do độ trễ của một trong các thành phần sắc độ trong bộ giải mã, các giá trị RGB được khôi phục từ bộ ba YbUaVb - cho một trường và (do sự xen kẽ của U và V trong các trường) từ bộ ba YbUbVa - cho một trường khác. Lưu ý rằng màu UaVb và UbVa không có ở cả màu "a" và màu "b". Trên màn hình điều khiển, những biến dạng này có thể thấy rõ khi kiểm tra các sọc màu ngang, còn trên các chương trình phát sóng truyền hình, chúng thường được nhìn thấy trong đồ họa máy tính, tiêu đề, v.v. và có dạng các đường riêng lẻ nhấp nháy ở tần số 25 Hz. Để cải thiện việc truyền các chi tiết màu nhỏ, người ta áp dụng sự phân biệt (làm sắc nét) các cạnh của tín hiệu U và V (gọi là hiệu chỉnh tần số thấp SECAM) và để tránh sự mở rộng quá mức của dải tần số thấp. -tần số sóng mang con, các tín hiệu sai lệch màu được hiệu chỉnh sẽ đi qua bộ giới hạn. Do đó, hệ thống SECAM về cơ bản không thể truyền tải chính xác các chuyển đổi màu sắc sắc nét. Trên tín hiệu kiểm tra "thanh màu dọc", hiệu ứng này xuất hiện dưới dạng "khoảng trống" giữa các thanh và đặc biệt dễ nhận thấy giữa thanh màu xanh lá cây và màu đỏ tươi. Để cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của tín hiệu sắc độ và tối ưu hóa xuyên âm sắc độ/độ sáng, sóng mang phụ SECAM đã điều chế được truyền qua một mạch phụ thuộc tần số (được gọi là cân bằng SECAM RF hoặc "chuông"). Trong tín hiệu được điều chỉnh bằng RF, các cạnh sắc độ (thay đổi màu sắc) được truyền đi với nhiều năng lượng hơn và do đó tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt hơn. Tuy nhiên, điều này làm tăng khả năng hiển thị của sóng mang phụ sắc độ, xuất hiện dưới dạng “sôi” đặc trưng trong ảnh ngay sau các ranh giới màu dọc. Bạn nên chú ý tới tính năng tách độ sáng/sắc độ của hệ thống SECAM. Trong NTSC và PAL đã thảo luận ở trên, sóng mang phụ sắc độ được truyền ở cùng tần số (đối với NTSC - 3,58 MHz, đối với PAL - 4,43 MHz). Chỉ cần cài đặt một bộ lọc được điều chỉnh theo tần số này để phân tách độ sáng và màu sắc là đủ. Hơn nữa, ở những vùng không có màu của hình ảnh (nơi mắt nhạy cảm nhất với nhiễu), sóng mang phụ bị triệt tiêu và về cơ bản, nhiễu bị loại bỏ. Tình hình trong hệ thống SECAM phức tạp hơn nhiều. Thứ nhất, không có sự triệt tiêu sóng mang phụ, tức là luôn có nhiễu từ sóng mang phụ và nó luôn cần được lọc. Thứ hai, không có cách nào để tự tách mình khỏi nhiễu ở bất kỳ tần số nào: điều chế tần số SECAM chiếm một dải từ 3,9 đến 4,75 MHz và tần số sóng mang phụ trong một đường của đoạn hình ảnh chỉ phụ thuộc vào màu của đoạn này. Ngoài ra, cái gọi là "tần số 0" cho đường U và V là khác nhau: lần lượt là 4,250 và 4,406 MHz. Do đó, để lọc tín hiệu độ sáng một cách đáng tin cậy, cần phải cắt bỏ một dải tần từ ít nhất 3,9 đến 4,75 MHz khỏi tín hiệu hoàn chỉnh và trên thực tế, có tính đến độ dốc hữu hạn của các bộ lọc, nó sẽ rộng hơn nhiều . Với cách tiếp cận này, cần phải từ bỏ khả năng truyền tải các chi tiết hình ảnh đẹp trong tín hiệu SECAM hoàn chỉnh. Như một sự thỏa hiệp và cũng tính đến các tần số null khác nhau trong bộ giải mã SECAM, một bộ lọc có thể điều chỉnh đã được sử dụng để chuyển tần số khía giữa 4,250 và 4,406 MHz từ dòng này sang dòng khác và do đó xóa các vùng không màu (quan trọng nhất) của hình ảnh từ sóng mang con sắc độ. Người ta giả định rằng trong các vùng còn lại của hình ảnh, sóng mang con không bị triệt tiêu sẽ bị che bởi màu sắc đậm. Ngoài ra, các chi tiết “độ sáng” của hình ảnh rơi vào dải trễ của bộ lọc điều chỉnh trong một dòng sẽ bị bộ lọc ở dòng tiếp theo bỏ qua và do đó, người xem sẽ nhìn thấy chúng trên màn hình TV.

Trong quá trình mã hóa/giải mã tín hiệu video, chắc chắn sẽ phát sinh hiện tượng méo và mất mát vốn có ở một trong các hệ thống. Ngay cả việc chuyển mã đơn lẻ và thậm chí trong cùng một hệ thống cũng đã yêu cầu hai lần mã hóa và hai lần giải mã - sự biến dạng và tổn thất tích lũy. Khi chuyển mã từ hệ thống này sang hệ thống khác, những tác động thuộc loại thứ hai bắt đầu xuất hiện: những ưu điểm mà hệ thống này mang lại không thể được chuyển giao và sử dụng trong hệ thống khác. Ví dụ đơn giản nhất là tạo một bộ chuyển đổi PAL-YUV-PAL tổng hợp thành các tiêu đề chồng lên nhau. Nếu bạn trích xuất thông tin về pha sóng mang phụ của tín hiệu gốc và sử dụng nó trong mã hóa thứ cấp, thì việc chuyển mã đó (cả về mặt lý thuyết và thực tế) có thể được thực hiện mà không bị mất.

Để thu hẹp phạm vi nhiệm vụ đang được xem xét và gần gũi hơn với thực tế, hãy xem xét những gì cần được chuyển mã ở Nga.

Chuyển đổi từ/sang NTSC.

Các nguồn tín hiệu NTSC là: đĩa video, truyền hình vệ tinh, phát sóng tại Nhật Bản (ở Viễn Đông). Thực tế không có người tiêu dùng NTSC ở Nga. Lượng video được chuyển mã (hoặc có lẽ chính xác hơn là "được chuẩn hóa") từ/sang NTSC sang/từ PAL và SECAM là nhỏ. Chuyển đổi chuẩn 60 hertz sang chuẩn 50 hertz và ngược lại là một công việc phức tạp, khó khăn nằm ở việc cần phải thay đổi chuẩn phân rã. Tín hiệu truyền hình mới nhận được phải chứa hình ảnh ở những vị trí đó trên khung hình truyền hình và tại những thời điểm mà tín hiệu ban đầu bị bỏ sót. Giải pháp đơn giản nhất là mượn đường raster gần nhất của tín hiệu gốc, nhưng điều này dẫn đến ranh giới đối tượng bị “gấp khúc” và chuyển động “giật”. Một giải pháp khác là nội suy liên dòng (hai chiều) và liên khung (ba chiều, thời gian). Nó không bị "gấp khúc" và "giật", nhưng dẫn đến làm mờ ranh giới của các vật thể chuyển động nhanh. Cách tiếp cận mới nhất là sử dụng đầu dò có cảm biến chuyển động. Các thiết bị thông minh như vậy sử dụng thuật toán để chọn các vùng trong khung hình và liên kết chúng với các vật thể. Từ một chuỗi các khung, hướng, vận tốc và gia tốc của một vật thể được tính toán và phép nội suy hoặc ngoại suy dự đoán được áp dụng cho các vectơ vận tốc và gia tốc. Tuy nhiên, các thuật toán bù chuyển động được mô tả chỉ hoạt động trong các trường hợp khá đơn giản, ví dụ như với chuyển động tuyến tính đều. Và chúng sẽ xử lý như thế nào khi xử lý cảnh “quả bóng đập vào tường” (độ lớn và hướng vận tốc của vật, gia tốc của vật thay đổi đột ngột và tại thời điểm va chạm do biến dạng, hình dạng của vật sẽ thay đổi như thế nào). đồ vật thay đổi) hay cảnh “quả bóng trẻ em bay và quay” (một nửa màu xanh lá cây, nửa còn lại màu đỏ)?

Chuyển mã SECAM sang PAL và PAL sang SECAM..

Trong trường hợp này, không cần phải thay đổi tiêu chuẩn phân rã và nhiệm vụ đảm bảo băng thông rộng nhất trong các kênh độ chói và sắc độ, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt nhất và nhiễu xuyên âm độ chói/sắc độ ít nhất sẽ được đặt lên hàng đầu. Nhiệm vụ phụ bao gồm bù đắp cho những biến dạng do hệ thống trước đó gây ra và xử lý nhằm cải thiện nhận thức thị giác một cách chủ quan.

Theo quy định, cần phải chuyển mã SECAM sang PAL để xử lý và chỉnh sửa các tài liệu lưu trữ được ghi trong hệ thống SECAM trên thiết bị tiêu chuẩn PAL. Có những studio sử dụng chuyển đổi SECAM sang PAL, xử lý PAL và chuyển đổi PAL sang SECAM để tích hợp chương trình địa phương vào các chương trình phát sóng quốc gia, mặc dù đây không phải là giải pháp thành công. Như đã lưu ý ở trên, khi giải mã SECAM trong máy thu truyền hình, bộ lọc notch “tần số 0” có thể điều chỉnh được sử dụng SECAM. Bộ lọc này có thể chấp nhận được đối với TV, nhưng đối với bộ chuyển mã thì nó hoàn toàn không đủ. Thực tế là mắt không nhận thấy trên màn hình TV lưới dư hỗn loạn mịn của sóng mang con SECAM không bị ức chế, nhưng nếu tín hiệu độ sáng ở “mức độ tinh lọc” như vậy được áp dụng cho bộ mã hóa PAL, thì đó là kết quả của việc đập Phần còn lại của sóng mang con SECAM và sóng mang con PAL “mới” trong các vùng màu của hình ảnh sẽ thấy rõ sự giao thoa ở dạng lưới chéo. Đáng chú ý là bằng cách xây dựng lại bộ lọc notch SECAM theo cách thủ công, bạn có thể chọn xóa màu này hoặc màu khác trong hình ảnh được chuyển mã khỏi bị nhiễu. Có thể lọc tín hiệu độ sáng SECAM (độ suy giảm sóng mang phụ cần thiết trong quá trình chuyển mã phải ít nhất là 40-42 dB) bằng các bộ lọc LC truyền thống chỉ bằng cách sử dụng bộ lọc thông thấp có tần số cắt không cao hơn 3,2 MHz và mức cao dốc. Tuy nhiên, với băng thông như vậy, chi tiết hình ảnh đẹp sẽ bị mất đi vĩnh viễn. Các công nghệ xử lý tín hiệu số đã giúp tạo ra bộ lọc có thể điều chỉnh để loại bỏ sóng mang phụ sắc độ một cách hiệu quả trong SECAM. Bộ lọc như vậy không chỉ loại bỏ “tần số 0” mà còn liên tục theo dõi sự phân bố năng lượng trong dải sóng mang phụ và cắt bỏ tần số ở đó năng lượng tối đa, tức là sóng mang phụ sắc độ. Cần lưu ý rằng kỹ thuật xác định băng thông của bộ giải mã SECAM bằng bộ lọc theo dõi kỹ thuật số sử dụng bộ tạo quét không được áp dụng. Khi tần số của bộ tạo quét nằm trong phạm vi dự kiến ​​của sóng mang con SECAM sẽ bị triệt tiêu hoàn toàn và khi rời khỏi phạm vi này, bộ lọc sẽ được điều chỉnh liên tục trong băng tần 3,9-4,75 MHz. Tín hiệu độ sáng thu được sau khi lọc kỹ thuật số phù hợp cho việc mã hóa tiếp theo trong PAL. Trong trường hợp này, không cần phải loại bỏ thêm tín hiệu độ sáng bằng bộ lọc notch, vì tần số "phụ" trong tín hiệu thu được do giải mã đã bị suy giảm.

Cần phải chuyển mã PAL sang SECAM trong các trường hợp sau: khi phát lại tín hiệu PAL tổng hợp nhận được từ vệ tinh; khi phát tín hiệu tổng hợp chất lượng VHS từ phòng thu PAL; khi phát tín hiệu chất lượng S-VHS từ studio PAL (trong hai trường hợp đầu tiên, tín hiệu tổng hợp PAL được giải mã, trong trường hợp thứ ba - S-Video. Trong trường hợp thứ nhất và thứ hai, cần đặc biệt chú ý đến phương pháp tách độ sáng/sắc độ của tín hiệu tổng hợp và bộ lọc bổ sung của nó, trong phần thứ ba - để loại bỏ tín hiệu màu trong quá trình mã hóa.

Để tách độ sáng/sắc độ của tín hiệu PAL nhận được từ vệ tinh, có thể sử dụng bộ lọc lược. Trong trường hợp này, có thể thu được dải tần số rộng nhất của tín hiệu độ sáng. Tuy nhiên, bộ lọc như vậy rất nhạy cảm với sự mất ổn định tạm thời của tín hiệu video. Ví dụ: với sự khác biệt có thể chấp nhận được về thời lượng của các đường liền kề khi phát sóng là 32 nano giây và khoảng thời gian 225 nano giây của sóng mang phụ màu PAL, sai số pha ở hai đường liền kề sẽ là 360°/225x32=51°. Do đó, thay vì triệt tiêu các sóng mang con dự kiến ​​trong nghịch pha sin(a)+sin(a+180°)Ї0, phần còn lại của sóng mang con không bị ức chế sẽ bằng sin(a)+sin(a+180°+51°) . Nói cách khác, bộ lọc lược sẽ mất chức năng của nó. Bộ lọc notch truyền thống hoạt động ổn định cả khi xử lý khả năng thu sóng trực tuyến có độ ổn định cao và khi lọc tín hiệu video “được tăng cường” nhận được từ máy quay video VHS, đồng thời dễ dàng cung cấp khả năng triệt tiêu sóng mang phụ sắc độ không tệ hơn 40-42 dB. Tốt nhất là bộ chuyển mã cung cấp khả năng chọn phương pháp lọc tùy thuộc vào chất lượng (đặc điểm thời gian) của tín hiệu PAL được chuyển mã. Theo quy định, tín hiệu độ chói thu được sau khi lọc đã bị suy giảm ở vùng lân cận tần số 4,4 MHz và khi mã hóa SECAM, có thể cần phải có thêm notch. Khi chuyển mã tín hiệu S-Video thành phần, bạn không phải lo lắng về nhiễu do sự xâm nhập của sóng mang phụ, nhưng bạn cần hết sức chú ý đến việc hình thành đáp ứng tần số chính xác của tín hiệu luma SECAM trước khi tổng hợp nó với sóng mang phụ sắc độ trong bộ mã hóa. Cần chú ý tương tự đến đáp ứng tần số độ sáng khi chuyển mã tín hiệu PAL tổng hợp nếu tiêu đề, logo, v.v. được chèn vào bộ chuyển mã. trong các thành phần YUV hoặc RGB, cũng như nếu sử dụng cơ chế nâng cao/khôi phục hình ảnh. Các yêu cầu về đáp ứng tần số của kênh độ sáng của bộ mã hóa SECAM được quy định trong OST 58-18-96 và một mặt nhằm mục đích làm suy giảm các thành phần độ sáng tần số cao để chúng không “che khuất” sắc độ mặt khác, sóng mang phụ mang lại những chi tiết đẹp cho hình ảnh trên màn hình, ngay cả ở dạng yếu đi.

Ngoài các đặc tính và chất lượng cần thiết được mô tả ở trên, bộ chuyển mã có thể thực hiện một số chức năng bổ sung, ví dụ:

Điều khiển khuếch đại riêng biệt trong các thành phần RGB hoặc YUV để hiệu chỉnh màu sắc;

Hiệu chỉnh khẩu độ một hoặc hai chiều của tín hiệu độ sáng và sắc độ để làm sắc nét các ranh giới dọc và/hoặc ngang của độ sáng và sắc độ;

Điều chỉnh sự kết hợp giữa độ sáng và tín hiệu màu sắc theo chiều ngang và chiều dọc, điều này sẽ cho phép bạn “đặt đúng vị trí” màu đã “bị loại bỏ” do chuyển mã nhiều lần;

Giảm nhiễu: bộ lọc trung vị - để loại bỏ "tia lửa" vệ tinh, đệ quy - để triệt tiêu nhiễu màng từ, v.v.

Thị trường Nga cung cấp các bộ chuyển mã và bộ chuyển đổi tiêu chuẩn có nguồn gốc trong và ngoài nước. Trong số các công ty chuyên phát triển và sản xuất không thể không nhắc đến: Snell&Wilcox, FOR.A, Vistek, CTCP VNIITR, Profitt, ITM. Bộ chuyển mã khác nhau đáng kể cả về giá cả và khả năng mà chúng cung cấp. Nhìn chung có một mối quan hệ rõ ràng: giá càng cao thì càng có nhiều cơ hội. Nhưng không thể đưa ra lời khuyên chung về việc nên chọn bộ chuyển mã nào “sao nó phù hợp với tất cả chúng ta” như một trong những quảng cáo đã nói. Với từng trường hợp cụ thể, bạn nên chọn bộ chuyển mã dựa trên ngân sách và nguyên tắc dự phòng tối thiểu.

PAL, SECAM và NTSC. Đây là tên của các tiêu chuẩn truyền hình, tức là các định dạng. Tiêu chuẩn SECAM là một định dạng truyền hình đã được sử dụng ở Nga. Nhưng không chỉ. Nó cũng được sử dụng ở các nước Đông Âu và Pháp. Tên của nó xuất phát từ “Sequential Couleur Avec Memoire” của Pháp.

SECAM cung cấp khả năng phân tách khung hình tivi thành 625 dòng, tần số khung hình 50 Hz. Vì tốc độ khung hình và số dòng tương ứng với tiêu chuẩn PAL nên không có gì ngăn cản bạn xem video ở định dạng SECAM trên trình phát video tiêu chuẩn PAL ở chế độ đơn sắc và ngược lại.

Tiêu chuẩn truyền hình chính ở châu Âu là PAL. Nó cũng được sử dụng ở Anh, Úc và Nam Phi. Tên này xuất phát từ "Đường thay thế pha".

Tiêu chuẩn PAL sử dụng phương pháp thêm màu vào tín hiệu tivi đen trắng. Nó tạo ra 625 dòng trên màn hình với tốc độ 25 khung hình mỗi giây. Tương tự như hệ thống NTSC, nó sử dụng chức năng quét xen kẽ.

Tiêu chuẩn NTSC là tiêu chuẩn để ghi video và phát sóng truyền hình. Tìm thấy ứng dụng ở Mỹ, Nhật Bản và các nước khác. Thông số kỹ thuật cho tiêu chuẩn NTSC được xác định vào năm 1952 bởi Ủy ban Tiêu chuẩn Truyền hình Quốc gia, đây chính là nguồn gốc của cái tên này.

Tiêu chuẩn xác định phương pháp mã hóa thông tin thành tín hiệu video tổng hợp. Hỗ trợ 16 triệu màu khác nhau. Ngày nay, các giống mới theo tiêu chuẩn NTSC “Super NTSC” và “16x9” đã được phát triển. Chúng sẽ là một phần của tiêu chuẩn MPEG và tiêu chuẩn phát triển DVD.

Hệ thống SECAM ngày nay, như đã đề cập, là hệ thống truyền hình analog màu chính ở Nga. Các thông số chính của truyền hình trong nước theo tiêu chuẩn này được xác định trong khuôn khổ GOST 7845-92. Sau sự sụp đổ của Liên Xô ở Đông Âu, hệ thống SECAM dần bắt đầu thay thế hệ thống PAL.

Trên thực tế, thiết bị video theo tiêu chuẩn SECAM ngày nay không được sản xuất ở bất kỳ đâu trên hành tinh. Tất cả quá trình sản xuất video đều hoạt động trong hệ thống PAL theo tiêu chuẩn phân rã của Châu Âu và sau khi chuyển mã, tín hiệu SECAM sẽ được phát sóng.

Khi nào đài truyền hình Nga sẽ chuyển sang hệ thống PAL? Vấn đề này đã được các chuyên gia nhiều lần nêu ra nhưng cả nước vẫn còn đầy rẫy các đầu thu truyền hình hỗ trợ chuẩn SECAM duy nhất.

Hiện nay ở Nga, việc phát sóng các kênh truyền hình tương tự trực tuyến được thực hiện trong hệ thống SECAM. Đồng thời, mạng truyền hình cáp có phần lớn các kênh truyền hình analog. Trong số đó có những thứ được trình bày ngoài trời. Chúng được truyền đi trong hệ thống PAL, có nghĩa là chúng không thể xem được màu sắc trên các tivi cũ của Liên Xô.