ЦВЕТНОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ

ЦВЕТНОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ телевидение,
в
к-ром осуществляется передача цветных изображений. Донося до зрителя богатство
красок окружающего мира, Ц. т. позволяет сделать восприятие изображения
более полным.

Принцип передачи цветных изображений в
телевидении основан на теории трёхкомпонентности цветового зрения. Многообразие
природных цветов можно воспроизвести оптически с помощью 3 основных
цветов (см. Цветовые измерения). В соответствии с этим принципом
в цветной телевизионной передающей камере с помощью 3 светофильтров
-красного, зелёного и синего - создают на светочувствительных мишенях передающей
телевизионной трубки 3 одноцветных оптич. изображения объекта передачи,
к-рые затем преобразуют в 3 линейных видеосигнала EЕпропорциональных соответственно красной (R), зелёной
(G)и синей (В) составляющим цвета, считываемого в процессе развёртки
изображения.
Для формирования телевизионного сигнала и передачи его в канал
связи в системах Ц. т. применяют специальные методы кодирования цветовой
информации. В цветном телевизоре видеосигналы выделяются (путём
декодирования) из телевизионного сигнала; поступая на
кинескоп, они
управляют яркостью свечения его люминофоров. Так, в наиболее распространённом
трёхцветном трёхлучевом кинескопе с теневой маской видеосигналы подаются
одновременно на управляющие электроды (модуляторы) трех электронных прожекторов.
В результате ток электронных лучей изменяется в соответствии с изменением
амплитуды видеосигналов. Люминофоры на экране цветного кинескопа наносятся
обычно в виде мозаики из небольших кружков (люминофорных пятен ), сгруппированных
в триады (рис. 1). Триада содержит

Рис. 1. Принцип получения цветного изображения
в кинескопе; прожекторы; ЭЛ,, ЭЛмаска; Э -экран кинескопа; R, G, В - люмино-форные пятна с цветами
свечения соответственно красным, зелёным и синим.

три кружка люминофоров, каждый из к-рых
под действием электронных лучей начинает светиться определённым (присущим
ему) цветом: красным (R(ВБлагодаря
экранирующему действию маски лучи возбуждают в триадах люминофоры только
"своего" цвета. Т. о., каждый из лучей порознь позволяет получить на экране
красный, зелёный или синий цвет, а вместе эти лучи создают изображение,
цвет к-рого определяется соотношением яркостей красного, зелёного и синего
цветов свечения. Путём аддитивного сложения последних получают любой цвет
в пределах треугольника осн. цветов приёмника на хроматич. диаграмме (рис.
2).
Для правильного цветовоспроизведения в канал передачи при необходимости
вводится преобразователь линейных видеосигналов в видеосигналы осн. цветов
приёмника-матричный цветокорректор. В целях компенсации нелинейности
характеристик передающей и приёмной телевизионных трубок линейные видеосигналы
ЕЕа, Ев, кроме линейной матричной коррекции, подвергаются
нелинейной коррекции (т. н. гамма-коррекции), в результате к-рой формируются
нелинейные видеосигналы Eсогласно
формулам:

ной характеристики кинескопа. Сигналы E'Е'широкополосные, спектр каждого из
них занимает полосу частот до 6 Мгц.

Рис, 2. Хроматическая диаграмма
X
Y
Z с указанием треугольника основных цветов приёмника - красного
R(с
координатами: х = 0,640; у = 0,330), зелёного Gn (0,290;
0,600) и синего Вп (0,150; 0,060); D6500 - опорный (равносигналь-ный)
белый цвет (с координатами: х = 0,313; V =
0,329).



Формирование н передача сигналов Ц.
т. Видеосигналы E'могут
быть переданы в приёмник последовательно (поочерёдно) один за другим либо
одновременно. Известна система Ц. т. с п о-следовательной передачей цветовых
полей, при этом частота полей составляет 150 гц. Этой системе присущ
ряд недостатков, гл. из к-рых -неэкономичность, т. к. при такой передаче
требуется канал связи с полосой пропускания, втрое превышающей полосу частот
стандартной системы чёрно-белого телевидения; цветной ореол (окаймление)
изображений при быстром перемещении объектов передачи; "разрывы" цветов,
возникающие при перемещении взгляда по экрану. По этим причинам такая система
не используется для телевизионного вещания, она применяется (благодаря
её простоте) для нек-рых прикладных целей (напр., для передачи изображений
полостных органов тела; см. Эндоскопия). В системах Ц. т. с одновременной
передачей в общем случае также требуется 3 стандартных телевизионных канала
или 1 широкополосный канал с полосой пропускания 3-6 = 18 Мгц. По
этой причине трёхканальная система Ц. т. с одновременной передачей несовместима
со стандартной системой чёрно-белого телевидения. Поскольку совместимость
- одно из осн. технико-экономических требований, предъявляемых к вещательным
системам Ц. т., для его удовлетворения применяют различные методы уплотнения
спектра передаваемого сигнала (см. Линии связи уплотнение) с тем,
чтобы телевизионный сигнал одной программы Ц. т. имел спектр частот до
6 Мгц. Один из таких методов, используемый во всех стандартных системах
Ц. т., заключается в том, что вместо широкополосных сигналов E'Е'с помощью спец. кодирующих матричных
устройств (КУ; см, рис. 3,а) формируются след, сигналы: 1) сигнал яркости
E'равный
Е'+ B, E'E'_{только о распределении яркости передаваемой сцены (коэфф.
а
= 0,30;
Р = 0,59; 6 = = 0,11, определены на основе колори-метрич. расчётов);
он характеризуется полосой частот 6 Мгц; 2) цветораз-ностные сигналы
E'=
Е'Е'И
E'- E'содержащие информацию о цветности передаваемой сцены;
характеризуются полосой частот от 0,5 до 1,5 Мгц
и передаются на
подне-сущих частотах, размещаемых в спектре сигнала яркости.}

Рис. 3. Упрощённая структурная схема совместимой
системы цветного телевидения с передачей сигналов яркости и цветности в
одном (уплотнённом) спектре частот (а) и условное изображение спектра полного
телевизионного сигнала, формируемого в такой системе (б): ПС - объект передачи
(передаваемая сцена); СДО - светоделительная оптическая система; ПТТ -
передающие телевизионные трубки; ГК - цветовые Гамма-корректоры; КУ - кодирующее
устройство; ДКУ -декодирующее устройство; К - кинескоп; ER, Ее, Ев-
видеосигналы
на выходе ПТТ; Е'в, Е'с, Е'в - видеосигналы на входе КУ и входе
К; E'Y - сигнал яркости; С/ц - сигнал цветности;
f - частота
колебаний.

В КУ осуществляется также амплитудная или
частотная модуляция колебаний поднесущей частоты цветоразностны-ми
сигналами, в результате образуется сигнал цветности Uц. Сигналы E'Uсинхроимпульсы Uс и импульсы цветовой синхронизации
Uцс, складываясь, образуют на его выходе полный цветовой телевизионный
сигнал еп (рис. 3,6). При передаче опорного белого цвета
(в качестве такого в Ц. т. принято излучение стандартного источника Д65оо,
где индекс 6500 обозначает цветовую темп-ру в К) видеосигналы, подаваемые
на вход КУ, удовлетворяют условию: E'=
Е'=
1; для опорного белого цвета E'= 1 и E'= = E'0.

Получение цветного изображения в приёмнике.
В цветном телевизоре полный сигнал еп с выхода видеодетектора подаётся
на декодирующее устройство, состоящее из полосового электрического фильтра
(ПЭФ),
детекторов колебаний поднесущей частоты (ДПК) и декодирующей матрицы (ДМ).
С помощью ПЭФ из сигнала евыделяется сигнал Uц +
Uцс,
поступающий на вход ДПК, на выходе к-рых получают цветоразностные сигналы
E'и
E'Из
этих сигналов и сигнала яркости E'Y
образуются видеосигналы осн.
цветов приёмника
E'к-рые
подаются на трёхлучевой кинескоп. Иногда цветоразностные сигналы
E'E'(второй получают, складывая в определённых
пропорциях первый и третий) подают непосредственно на управляющие электроды
(модуляторы) кинескопа, а сигнал яркости - на его катоды. В этом случае
матрицирование осуществляется в прожекторах кинескопа, и в конечном итоге
электронные лучи также модулируются сигналами E'Е'При
воспроизведении опорного белого цвета на экране кинескопа создается эталонный
(равносигнальный) цвет Дезоо.

Историческая справка. В 1907-08 рус. инж.
И. А. Адамиан предложил метод одновременной передачи цветовых кадров, а
в 1925- систему трёхцветного телевидения с последовательной передачей цветовых
полей с помощью развёртывающего диска П. Нипкова (технически реализована
англ, изобретателем Дж. Бэрдом в 1928). В 1929 в лаборатории "Америкам
телефон энд телеграф ком-пани" (США) демонстрировалась одновременная
система Ц. т. с механич. развёрткой; в ней для передачи сигналов пользовались
тремя независимыми каналами. В 1929 сов. инж. Ю. С. Волков предложил применять
в приёмнике Ц. т. электроннолучевую трубку с тремя экранами; оптич. совмещение
трёх цветоде-лённых изображений (в основных цветах R, G и В)
осуществлялось
с помощью полупрозрачных зеркал. В 1938-50 в США радиовещат. компанией
Колам-бия
бродкастинг систем (CBS) была разработана последоват. система Ц. т.
электронного типа; с 1951 по 1953 она использовалась в США в качестве стандартной
системы телевизионного вещания. Аналогичная система была разработана в
СССР в 1948-53 (в 1954-56 в Москве по этой системе проводилось опытное
вещание). В 1953 в США было начато цветное телевизионное вещание по системе
NTSC, принятой в качестве стандартной в США (1954), Канаде (1964) и ряде
др. стран Амер. континента, а также в Японии (1960). В 1958 в СССР была
создана система Ц. т. с т. н. квадратурной модуляцией цветовой поднесущей,
совместимая с системой чёрно-белого телевидения, к-рая использовалась с
1959 для опытного телевизионного вещания. В 1966 была создана советско-французская
система "SECAM = III", введённая в эксплуатацию одновременно в СССР и Франции
в октябре 1967 (см. СЕКАМ). С 1967 началось цветное телевизионное
вещание в ФРГ, Великобритании, Нидерландах и др. странах Западной Европы,
а также в Австралии по системе PAL, разработанной в 1962-66 в ФРГ.

Краткое описание стандартных систем Ц.
т. Известны (1978)3 стандартные системы Ц. т.: СЕКАМ, NTSC и PAL. Они различаются
между собой гл. обр. методами образования телевизионного сигнала.

Система СЕКАМ принята в СССР и большинстве
социалистич.
стран, а также во Франции и ряде стран Африки. В СЕКАМ сигнал С/ц образуется
поочерёдной частотной модуляцией поднесу-щих колебаний сигналами
Д'= -a-E'и Д'(а1,9; ателевизионного кадра (напр., чётных) модуляцию производят сигналом Д'я
(центральная
частота f колебаний поднесущей частоты при этом равна
4,406250 Мгц), в других - сигналом
Д'в (центральная частота
f4,250000
Мгц). В результате в канале передачи в каждой строке имеется
сигнал яркости E'и один из цветовых сигналов
Д'Д'в.
В приёмнике для формирования цветоразностных сигналов необходимо одновременное
присутствие обоих сигналов Д'Д'.
Для
их совпадения во времени используется ультразвуковая линия задержки
(УЛЗ):
задержка производится на время развёртки одной строки (64 мксек).
Благодаря
используемой в СЕКАМ частотной модуляции сигнал цветности Uц относительно
мало подвержен амплитудно-частотным и фазовым искажениям.

Система NTSC (от нач. букв англ, слов National
Television System Committee - Национальный комитет по телевизионным системам).
В системе NTSC сигнал С/ц образуется методом амплитудной балансной модуляции
двух поднесущих колебаний с одинаковыми частотами f=
= 3,579545 Мгц видеосигналами Е'= 0,877Eи Е'0,493EE'= 0,7355EЕ'о = 0,4776E+ 0,4133E'по фазе относительно друг друга на 90° (находятся в квадратуре).
Сумма этих колебаний на выходе КУ даёт сигнал Uц, в спектре к-рого благодаря
балансной модуляции отсутствуют колебания поднесущей частоты (присутствуют
только боковые полосы). Сигнал Uц модулирован по амплитуде и фазе (подобная
модуляция наз. квадратурной), причём амплитуда определяется насыщенностью
передаваемого цвета, а фаза - цветовым тоном. Для детектирования сигнала
Uц в приёмнике используются 2 синхронных детектора, на к-рые подают сигнал
Uцс и колебания поднесущей частоты от местного генератора, управляемого
по фазе и частоте сигналами цветовой синхронизации Uцс. Последний передаётся
в полном телевизионном сигнале в виде цветовых вспышек (пакетов), размещаемых
на заднем уступе строчного гасящего импульса. Достоинства системы NTSC:
высокая помехоустойчивость, относит, простота кодирования и декодирования,
высокая цветовая чёткость и др., осн. недостаток -большая чувствительность
сигнала Uцс к амплитудно-частотным и фазовым искажениям .

Система PAL (от нач. букв англ, слов Phase
Alternation Line - перемена фазы по строкам). Подобна системе NTSC; осн.
отличие состоит в том, что в PAL колебания поднесущей частоты, модулируемые
сигналом Е'Я-Y, изменяют фазу от строки к строке на 180°. В приёмнике
для разделения сигнала цветности на квадратурные составляющие применяется
УЛЗ на 64 мксек и электронный коммутатор. Система PAL малочувствительна
к фазовым искажениям, что является осн. её достоинством по сравнению с
системой NTSC.



Использование Ц. т.; перспективы развития.
В
телевизионном вещании Ц. т. приходит на смену чёрно-белому. Ведутся разработки
систем цветного стереоскопического телевидения. Технич. средства
Ц. т. всё шире используются в промышленном телевидении практически
во всех областях его применения. Так, при космич. исследованиях с помощью
Ц. т. наблюдают за состоянием космонавтов, процессом стыковки космич. кораблей
(в частности, это имело место в июле 1975 при стыковке сов. и амер. кораблей
"Союз" и "Аполлон"), передают из космоса цветные изображения поверхности
Земли и др. космич. объектов; в медицине Ц. т. используют, напр., при эндоскопии,
а также для демонстрации хирургич. операций; перспективно применение Ц.
т. в металлургии, физике, химии и т. д. Всё большее распространение получает
профессиональная и любительская цветная видеозапись на магнитные
носители (ленту, диск, карту); организуются выпуск массовым тиражом цветных
видеозаписей на поливинилхлоридных дисках и производство сравнительно недорогих
приставок к цветному телевизору для воспроизведения этих записей.

В количеств, отношении сов. телевидение
развивается в направлении полного перехода на Ц. т. С этой целью организуется
во всё более широких масштабах выпуск студийного и внестудийного оборудования
для передачи цветных программ; с помощью синхронных спутников связи системы
"Экран" и сети наземных ретрансляторов расширяется территория, охваченная
цветным телевизионным вещанием. В СССР, в Москве, строится передающий телевизионный
комплекс Ц. т., рассчитанный на передачу 20 программ. Перспективно создание
системы передачи различных справочных данных в виде страниц, воспроизводимых
на экране телевизора (система "телетекст").

В качественном отношении актуальными в
Ц. т. являются такие проблемы, как переход на однотрубочную передающую
камеру в сочетании с однолучевьш кинескопом на приёмной стороне и др.,
в стереоцветном телевидении - изыскание методов сужения полосы частот,
разработка систем передачи изображений с неск. (более двух) позиций (многопозиционных
систем), поиски и разработка методов голографич. телевидения. Лит.:
Телевидение,
под ред. П. В. Шмакова, 3 изд., М., 1970; Новаковский С. В., Цветное телевидение,
М., 1975; его же, Стандартные системы цветного телевидения, М., 1976; Техника
цветного телевидения, под ред. С. В. Новаковского, М., 1976. С. В. Новаковский.