Sistem de culoare Pal secam. Ce este acceptat ca standard în Rusia: PAL, SECAM, NTSC? Ce înseamnă

Sisteme NTSC, PAL, SECAM

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

De îndată ce au fost dezvoltate diverse sisteme de televiziune color, a devenit necesar să se transfere materiale video de la un sistem la altul - transcodare, iar dacă vorbim despre transcodarea 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 denumește 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 non-RGB au fost alese pentru transmisia televiziunii color. În schimb, toate sistemele s-au bazat pe transmiterea semnalelor de luminanță 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 semnalele de culoare primară și YUV pentru semnalele de diferență de culoare. Semnalele RGB și YUV sunt interconectate printr-o relație cu o singură valoare (un 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 a început să transmită semnalele principalelor Culori RGB? Există mai multe motive pentru aceasta, dar poate două principale:

În primul rând, sistemele de televiziune color trebuie să rămână compatibile cu sistemele originale de televiziune alb-negru, astfel încât televiziunea alb-negru să poată viziona în mod normal (sau aproape normal) programele difuzate în culoare;

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

Cum a reușit să transmită 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 model de compromis mai mult sau mai puțin reușit între concesiile în calitatea transmisiei semnalului de luminanță și câștigul din utilizarea cu pricepere a lățimii de bandă recepționate pentru transmisia semnalului de crominanță. Evident, PTsTS ar trebui să conțină 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- amestecați semnalele de luminanță și crominanță fără interferențe reciproce și separați-le fără eroare. Dar care este baza pentru a distinge luminanța de crominanța într-un semnal video?

Particularitatea vederii umane a permis 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 TV, în format YUV). Mai mult, puterea de rezoluție a tijelor este mult mai mare decât cea a conurilor. Adică, dacă contururile de luminozitate sunt marcate clar pe imagine, iar culorile sunt „pătate”, atunci ochiul uman este ghidat de componenta de luminozitate, neobservând „pătarea”. 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. Dar această curățenie este dată desenului de un contur negru tipografic!

Așadar, 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 va observa acest lucru) . Pentru a reduce daunele de claritate imaginea transmisă, sa decis să se utilizeze o parte din spectrul de înaltă frecvență al semnalului de luminanță pentru a transmite semnale de diferență de culoare. Un filtru special cu crestătură atenuează semnalul de luminanță la frecvența selectată și formează un „decalaj” în răspuns în frecvență. Adesea, în literatura de specialitate, un astfel de filtru se numește notch, ceea ce înseamnă „notch” în engleză. Iar semnalele de diferență de culoare merg către un filtru trece-jos, care le limitează spectrul, apoi către un modulator, care le deplasează într-o zonă dată. gama de frecvente(rezultatul modulației se numește „subpurtător de crominanță”) și apoi la mixer, unde subpurtătorul se încadrează în „slot” pregătit pentru acesta în spectrul semnalului de luminanță. 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 similitudinea 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 frecvență de cadre de 60 Hz (59,94005994 Hz mai exact), 525 de linii. Pentru crominanță se folosește modularea în cuadratură cu suprimare a subpurtătorului (adică nu există subpurtător de crominanță în zonele necolorate). Pentru modulare, se folosește frecvența subpurtătoarei de crominanță de 3579545,5 Hz, ceea ce permite ca 455 de semicicluri (număr impar) ale frecvenței subpurtătoarei să fie „plasate” într-o linie TV. Astfel, în două linii NTSC adiacente, subpurtătoarele de crominanță sunt în antifază, iar pe ecranul unui receptor de televiziune, interferența de la subpurtător arată ca o mică tablă de șah și este relativ imperceptibilă. Trebuie remarcat faptul că dacă ar exista un număr par de semicicluri de subpurtător în linia TV, interferența ar arăta ca o grilă verticală fixă ​​și vizibilitatea acesteia ar fi mult mai mare. Metoda folosită pentru a reduce vizibilitatea interferenței (fiecare punct „luminos” de pe ecran este înconjurat de puncte „întunecate” și invers) se bazează și pe proprietățile vederii umane: de la o anumită distanță, ochiul încetează să mai perceapă fiecare punct, dar vede uniform ecran strălucitor- aceasta se numește „mediare” 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 (înlăturarea „decalajului”) sau un filtru trece-jos (suprimând toate frecvențele peste frecvența de tăiere), care este folosit în mod obișnuit pentru a separa semnalele de luma și de 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, desfășurat în raport cu (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 culoarea și să câștige în luminozitate.

Acum - oh modulație în cuadratura: ce este bine si ce este rau? După cum am menționat deja, este imposibil să adăugați 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 unui semnal 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 luminanță 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.

Pe împărțirea luminozității/culorii în sistemul NTSC trebuie subliniat. Se observă că un număr impar de semicicluri ale subpurtătorului de crominanță se potrivește într-o linie de televiziune NTSC și, prin urmare, subpurtătorul este în antifază în două linii adiacente. Acum să presupunem că imaginea nu conține margini orizontale clare, adică două rânduri adiacente nu diferă prea mult unul de celălalt. De fapt, aceasta este o presupunere foarte vagă, care este departe de a fi întotdeauna adevărată. Apoi, ca urmare a însumării a două rânduri adiacente, va avea loc suprimarea reciprocă a subpurtătorilor de crominanță și, ca urmare, va rămâne doar un semnal de luminanță cu amplitudine dublă. Prin scăderea a două rânduri adiacente, semnalul de luminanță va fi suprimat (mai devreme am presupus că rândurile adiacente sunt „aproape la fel”) și rezultatul va fi un subpurtător de crominanță cu amplitudine dublă. Astfel, ca urmare a operațiilor de adunare și scădere, a fost posibilă extragerea absolut corectă a semnalelor de luminanță și crominanță din semnalul complet NTSC. Acest mod de separare a luminozității/crominanței se numește filtrare cu pieptene. Filtrul pieptene vă permite să obțineți un semnal de luminanță în banda de frecvență completă, adică nu necesită respingerea semnalului de luminanță în timpul codificării! Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că rezoluția verticală a imaginii se deteriorează cu un factor de doi (!), deoarece semnalele de luminanță/croma din fiecare linie sunt înlocuite cu valoarea medie pe două linii adiacente. În plus, dacă în imagine există margini orizontale, metoda de separare a luminanță/crominanță descrisă încetează pur și simplu să funcționeze, ceea ce duce la o pierdere a clarității pe verticală, însoțită de apariția zgomotului de la subpurtătorul de crominanță nefiltrat (așa-numitul „atârnat”. puncte"). Filtrarea eficientă este posibilă numai cu sincronizarea ideală a semnalului video (liniile învecinate trebuie să fie situate exact una sub alta, fără săritura orizontală numită „jitter”) și să aibă o dependență ideală a frecvenței și fazei subpurtătorului de crominanță de frecvența și faza puls de sincronizare orizontală. Filtrul pieptene este complet inaplicabil pentru filtrarea unei înregistrări redate de la un VCR (Fișă de date Philips Specificația produsului SAA7152 Filtrul pieptene video digital (DCF) august 1996) și chiar și cerințele standardului de radiodifuziune rusesc sunt insuficiente pentru acesta. Prin urmare, filtrul pieptene în forma sa cea mai pură pentru procesare semnale reale Este imposibil de aplicat și va fi posibil să se observe răspunsul în frecvență ideal plat al semnalului de luminanță alocat de acesta 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 de selectare a metodei de filtrare, în funcție de calitatea semnalului video și a caracteristicilor imaginii. Filtrul notch pentru sistemul NTSC (precum și pentru sistemul PAL, care folosește și modulația de fază) poate fi de bandă relativ îngustă, deoarece cu semnale U și V constante, frecvența subpurtătorului de crominanță este egală cu frecvența subpurtător nemodulat și diferă semnificativ de acesta doar la tranziții clare de culoare.

Ar trebui spuse câteva cuvinte despre dezvoltarea filtrelor cu pieptene. Mai sus, a fost luat în considerare 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 unui filtru pieptene) părea a fi încununarea gândirii științifice și tehnice. Și acum blocurile existente de memorie a cadrelor și intercalarea fazei subpurtătoare prevăzute în NTSC nu numai în linii adiacente, ci și în cadre adiacente, vă permit să filtrați imaginea atât pe verticală, cât și pe orizontală și în timp. Rețineți că filtrarea timpului este rezistentă la marginile ascuțite din imagine, dar este sensibilă la mișcarea marginilor pe cadrele adiacente (mișcare).

Să trecem la decodare. Subpurtatorul de crominanță extras din semnalul total este alimentat decodorului 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 cărei lungime depinde de suma pătratele lui U și V , iar unghiul de abatere depinde de raportul dintre valorile U și V între ele. În cazul particular în care U=0 și V=0, lungimea săgeții este, de asemenea, zero - aceasta se numește „suprimare subpurtătoare”. Atât „dispozitivul”, cât și săgeata sa se rotesc cu frecvența subpurtătoarei, iar în această formă rotativă intră în decodor. Scara pe care se determină abaterea și lungimea săgeții (U și V) se află 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 - un „fulger” (explozie). Astfel, decodorul corectează viteza de rotație și unghiul de scară inițial în timpul blițului și citește valorile pentru U și V în timpul părții active a liniei.

Ce este bun și ce este rău modularea în cuadratura? Lucrul bun este că în zonele luminoase și slab colorate ale imaginii (unde ochiul este cel mai pretențios), interferența de la subpurtătorul de crominanță este mică, deoarece intervalul său este mic (lungimea săgeții este mică). Și 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 abatere al săgeții „instrument” și semnalele „timpul exact” este încălcată, ceea ce duce la o încălcare a tonului de culoare a fragmentelor imaginii transmise (de exemplu , fragmentele luminoase capătă o nuanță roșiatică, iar fragmentele închise devin verzui). În plus, imaginea în ansamblu poate lua o nuanță. În acest sens, se spune că NTSC este sensibil la distorsiunea „fază diferențială”. Acestea sunt distorsiuni care apar în timpul transmiterii unui semnal de televiziune. In afara de asta, Nuanta de culoare este determinat de unghiul de abatere al săgeții „dispozitivului” față de cadran, care se rotește cu „dispozitivul” și este corectat o dată la începutul liniei de televiziune. Dacă cadranul întârzie sau se grăbește, o eroare 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 un calcul matematic precis, care s-a dovedit a fi cel mai vulnerabil în utilizare reală.

sistem PAL.

Modul în care este transmisă culoarea în sistemul PAL nu diferă mult de NTSC și, de fapt, este o adaptare a NTSC pentru un format de cadru de 625 de linii / 50 de câmpuri. Principala diferență (și îmbunătățirea semnificativă) în sistemul PAL este alternanța de fază (Phase Alternating Lines). Pentru decodarea de crominanță în sistemul PAL, a fost dezvoltat un decodor de crominanță cu o linie de întârziere cu o linie. O caracteristică a decodorului cu o linie de întârziere este că semnalele de crominanță sunt restaurate din suma și diferența subpurtătorilor care au venit 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 decalajul vertical al semnalului de crominanță față de semnalul de luminanță (croma fluaj). În plus, spectrul de culori în PAL este mult mai complex decât în ​​NTSC, ceea ce face ca filtrul de pieptene PAL să fie mult mai complex. De regulă, un filtru notch/band trece este utilizat în sistemul PAL pentru separarea lumina/crominanța. Sistemul PAL este insensibil la distorsiunile de tip „fază diferențială”.

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 pe două fire separate, nu se amestecă nicăieri și nu necesită separare. Această metodă de transmisie video cu două fire se numește S-Video sau Y/C. S-Video vă permite să utilizați bandă plină frecvențele de luminanță (oferă rezoluție orizontală ridicată) și refuză filtrarea inevitabilă 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. 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 transportate de un subpurtător care „se potrivește” într-o „fătură” a semnalului de luminanță. Dar modularea frecvenței subpurtătoare este folosită pentru a transmite informații de culoare. Aceasta înseamnă că fiecare pereche de valori U și V corespunde unei perechi de frecvențe subpurtătoare. Dar dacă amestecați (sumați) doi subpurtători, atunci va fi imposibil să le separați mai târziu. Prin urmare, presupunând că cromaticitatea 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 o subpurtătoare cu o linie, iar la decodare, la discriminatorul de frecvență ajung două subpurtători: unul legat de linia curentă - direct, iar al doilea - de la linia anterioară prin linia de întârziere. De aici și denumirea sistemului - SECAM (Sequence de Couleur A Memoire), adică alternarea culorilor cu memoria. Consecința acestui mecanism de transfer al cromaticității (cu decimare) este jumătate din rezoluția verticală a culorii, iar culoarea alunecă în jos în raport cu luminozitatea. În plus, culorile „false” apar pe granițele orizontale clare de culoare (tranziții de la culoarea „a” la culoarea „b”), deoarece valorile U și V nu sunt mediate în timpul transmisiei, ci sunt subțiate. Motivul acestui efect este următorul: atunci când culoarea „a” este transmisă, valorile RaGaBa sunt restaurate din valorile YaUaVa, respectiv, atunci când culoarea „b” este transmisă, valorile RbGbBb sunt restaurate din Valorile YbUbVb. La marginea culorilor (mai precis, pe prima linie a altei culori), din cauza întârzierii uneia dintre componentele de crominanță din decodor, valorile RGB sunt restaurate din triplul YbUaVb - pentru un câmp și (datorită la alternarea lui U şi V în câmpuri) din triplul YbUbVa - pentru un alt câmp. Rețineți că culorile UaVb și UbVa lipsesc atât în ​​culoarea „a” cât și în culoarea „b”. Pe ecranul monitorului, aceste distorsiuni sunt clar vizibile la vizualizarea barelor de culoare orizontale, iar în emisiunile de televiziune sunt adesea vizibile în grafica computerizată, titluri etc. și arată ca linii separate care pâlpâie la o frecvență de 25 Hz. Pentru a îmbunătăți transmisia micilor detalii de culoare, s-a folosit diferențierea (ascuțirea) fronturilor semnalelor U și V (așa-numita corecție SECAM LF), iar pentru a evita extinderea excesivă a lățimii de bandă a subpurtătorului LF, culoarea corectată semnalele de diferență trec prin limitator. Astfel, sistemul SECAM este fundamental incapabil să reproducă corect tranzițiile clare de culoare. Pe semnalul de testare „benzi colorate verticale”, acest efect apare ca „fante” între dungi și este vizibil în special între dungile verzi și magenta. Pentru a îmbunătăți raportul semnal-zgomot al semnalului de crominanță și pentru a optimiza diafonia crominanță/luminanță, subpurtătoarea SECAM modulată este trecută printr-un circuit dependent de frecvență (așa-numita egalizare RF SECAM sau „clopot”). Într-un semnal corectat RF, marginile de culoare (schimbările de culoare) sunt transmise cu mai multă energie și, în consecință, cu un raport semnal-zgomot mai bun. Totuși, acest lucru crește vizibilitatea subpurtătorului cromaticității, care se manifestă sub forma unei „fierbe” caracteristice în imagine imediat după limitele verticale de culoare. Trebuie acordată atenție caracteristicilor separării lumina/croma 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 puneți 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 fundamental excluse. Situația în sistemul SECAM este mult mai complicată. În primul rând, nu există o suprimare a subpurtătorului, adică există întotdeauna interferență subpurtătoare și trebuie întotdeauna filtrată. În al doilea rând, nu există nicio modalitate de a împiedica interferența la o singură frecvență: modulația de frecvență SECAM ocupă o bandă de la 3,9 la 4,75 MHz, iar frecvența subpurtătoarei în linia unui fragment de imagine depinde doar de culoarea acestui fragment. În plus, așa-numitele „frecvențe zero” pentru șirurile U și V sunt diferite: 4,250 și, respectiv, 4,406 MHz. Astfel, pentru o filtrare fiabilă a semnalului de luminanță, o bandă de cel puțin 3,9 până la 4,75 MHz ar trebui tăiată din semnalul total, dar de fapt, având în vedere abruptitatea finită a filtrelor, aceasta este mult mai largă. Cu această abordare, ar trebui să renunți la capacitatea de a te transfera la semnal complet Detalii mici ale imaginii SECAM. Ca un compromis și, de asemenea, ținând cont de diferitele frecvențe zero din decodorul SECAM, a fost aplicat un filtru reglabil, care a comutat frecvența notch între 4,250 și 4,406 MHz de la linie la linie și, prin urmare, a curățat zonele necolorate (cele mai critice) ale imagine de la subpurtătorul de crominanță. S-a presupus că subpurtătorul nesuprimat din restul imaginii va fi mascat de o colorare intensă. În plus, detaliile de „luminozitate” ale imaginii care au căzut în banda de întârziere a filtrului reglabil într-o linie vor fi ratate 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 în același sistem implică 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, trebuie să faceți un convertor compozit PAL-YUV-PAL pentru suprapunerea titlurilor. Dacă informațiile despre faza subpurtătoarei semnalului original sunt extrase și utilizate 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 să fie transcodat în Rusia.

Convertiți din/în NTSC.

Sursele de semnal NTSC sunt: ​​discuri video, transmise de la sateliți, de difuzare Japonia (în Orientul Îndepărtat). Practic nu există consumatori NTSC în Rusia. Volumul de videoclip care este transcodat (sau poate este mai corect să spunem „subvertit la un standard”) de la/la NTSC la/de la sistemele PAL și SECAM este mic. Conversia unui standard de 60 Hz într-un standard de 50 Hz și invers este sarcina dificila, a cărui complexitate constă în necesitatea modificării standardului de descompunere. Semnalul de televiziune recent recepționat trebuie să conțină o imagine în acele locuri ale cadrului de televiziune și în acele momente din timp care au fost ratate în semnalul original. Cea mai simplă soluție este să împrumuți cea mai apropiată linie raster a semnalului inițial, cu toate acestea, acest lucru duce la „îndoirile” limitelor obiectelor și mișcările „sacadate”. O altă soluție este interpolarea interlinie (bidimensională) și inter-cadre (tridimensională, în timp). Nu prezintă „îndoiri” și „smucituri”, dar duce la pătarea marginilor obiectelor care se mișcă rapid. Cea mai nouă abordare ar trebui luată în considerare utilizarea traductoarelor cu detectoare de mișcare. Astfel de dispozitive inteligente folosesc algoritmi pentru selectarea zonelor din cadru și pentru a le asocia cu obiecte. Din secvența de cadre, se calculează direcția, viteza și accelerația obiectului și se aplică interpolarea sau extrapolarea predictivă (predictivă) vectorilor viteză și accelerație. Cu toate acestea, algoritmii de compensare a mișcării descriși funcționează numai în cazuri destul de simple, de exemplu, cu mișcare rectilinie uniformă. Și cum se vor comporta atunci când procesează scena „mingea lovind peretele” (mărimea și direcția vitezei obiectului, accelerația obiectului se schimbă brusc și, în momentul impactului, ca urmare a deformării, forma obiect) sau scena „zborul și rotirea mingii unui copil” (o jumătate care este pictată în Culoarea verde iar celălalt în roșu)?

Transcodarea SECAM în PAL și PAL în SECAM..

În acest caz, nu este necesară nicio modificare a standardului de descompunere, iar sarcinile de a oferi cea mai mare lățime de bandă în canalele de luminanță și crominanță vin în prim-plan, Cu stima semnal/zgomot, cea mai scăzută luminozitate/croma de diafonie. Sarcinile celui de-al doilea plan 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 inversă PAL în SECAM pentru integrare programe locale la difuzarea centrală TV, deși o astfel de soluție nu poate fi numită reușită. După cum sa menționat mai sus, atunci când decodați SECAM în receptoare de televiziune se folosește un filtru de crestătură SECAM reglabil cu „frecvență zero”. O astfel de filtrare este acceptabilă pentru un televizor, dar este complet insuficientă pentru un transcoder. Faptul este că ochiul nu observă pe ecranul televizorului o mică grilă reziduală haotică a subpurtătorului SECAM nesuprimat, dar dacă un semnal de luminanță cu un astfel de „grad de purificare” este aplicat codificatorului PAL, atunci ca urmare a batea resturilor subpurtătoarei SECAM și a „noului” subpurtător PAL în zonele colorate ale interferenței imaginii sub forma unei grile diagonale va fi clar vizibilă. Este de remarcat faptul că, prin reconstruirea manuală a filtrului de crestătură SECAM, se poate șterge selectiv una sau alta culoare din imaginea transcodificată de la zgomot. Este posibilă filtrarea semnalului de luminanță SECAM (atenuarea subpurtătoarei necesară în timpul transcodării ar trebui să fie de cel puțin 40-42 dB) cu filtre LC tradiționale este posibilă numai prin aplicarea unui filtru trece-jos cu o frecvență de tăiere nu mai mare de 3,2 MHz și o abruptă mare. Cu toate acestea, cu o astfel de lățime de bandă, detaliile fine ale imaginii se pierd iremediabil. Tehnologiile de procesare digitală a semnalului au făcut posibilă crearea unui filtru reglabil care respinge efectiv 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 când părăsește acest interval, filtrul va fi reglat continuu în banda de 3,9-4,75 MHz. primit după filtrare digitală semnalul de luminanță este potrivit pentru codificarea ulterioară în PAL. În acest caz, respingerea suplimentară a semnalului de luminozitate de către filtrul 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, un semnal PAL compozit este decodat, în al treilea - S-Video. În primul și al doilea caz, o atenție deosebită trebuie acordată metodei de separare a luminozității/culorii semnalului compozit și filtrarea suplimentară a acestuia, în a treia - pe respingerea semnalului de crominanță în timpul codării.

Pentru a separa luminozitatea/crominanța semnalului PAL primit de la satelit, poate fi justificată utilizarea unui filtru pieptene. În acest caz, se poate obține cea mai mare lățime de bandă a semnalului de luminanță. Cu toate acestea, un astfel de filtru este foarte sensibil la instabilitatea temporală a semnalului video. De exemplu, dacă diferența de durată a liniilor adiacente este de 32 nanosecunde și perioada subpurtătorului cromatic PAL este de 225 nanosecunde, eroarea de fază în două linii adiacente va fi 360°/225x32=51°. Astfel, în loc de suprimarea așteptată a subpurtătorilor defazați sin(a)+sin(a+180°)Ї0, obținem restul subpurtătorului nesuprimat egal cu sin(a)+sin(a+180). °+51°). Cu alte cuvinte, filtrul pieptene va eșua. Filtrul tradițional cu crestătură funcționează stabil ca și atunci când procesați cu stabilitate ridicată recepție în aer, și la filtrarea semnalului video „swinged” primit de la un video recorder VHS și oferă cu ușurință suprimarea subpurtătorului de crominanță nu mai rău de 40-42 dB. Cel mai bine este dacă transcoderul oferă posibilitatea de a selecta metoda 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 apropiere de 4,4 MHz și este posibil să nu fie necesară crestarea suplimentară la codificarea cu SECAM. Când transcodați un semnal S-Video component, nu trebuie să vă faceți griji cu privire la interferența de penetrare a subpurtătorului, dar trebuie să acordați o atenție deosebită modelării corecte a semnalului de luminanță SECAM înainte de a-l adăuga la subpurtătorul de crominanță din encoder. Aceeași atenție ar trebui acordată răspunsului în frecvență de luminozitate atunci când se transcodează un semnal PAL compus în cazul în care un transcoder inserează 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 concepute, pe de o parte, pentru a atenua componentele de înaltă frecvență ale luminozității, astfel încât acestea să nu „umbrească”. „subpurtatorul de crominanță, în schimb, ar aduce mici detalii imaginilor de pe ecran, chiar dacă sunt slabe.

Pe lângă proprietățile și calitățile necesare descrise mai sus, transcoderul poate îndeplini și 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 luminanță și crominanță pentru a ascuți granițele verticale și/sau orizontale ale lumii și crominanței;

Reglarea alinierii semnalelor de luminanță și crominanță pe orizontală și pe verticală, ceea ce vă va permite să „puneți în loc” cromaticitatea care s-a „deplasat” ca urmare a transcodării multiple;

Reducerea zgomotului: filtru median - pentru a elimina "scânteile" satelitului, recursiv - pentru a suprima zgomotul benzii magnetice etc.

Pe piata ruseasca Sunt prezentate transcodificatoare și convertoare ale standardelor de producție atât internă, cât și străină. Dintre companiile specializate în dezvoltarea și fabricarea acestora, nu se pot menționa: Snell & Wilcox, FOR.A, Vistek, JSC VNIITR, Profitt, ITM. Transcodificatoarele diferă semnificativ atât prin preț, cât și prin capabilitățile oferite. În general, există o relație clară: cu cât prețul este mai mare, cu atât mai multe oportunități. Dar este imposibil să dai sfaturi universale cu privire la ce transcoder să alegi, „ca să ni se potrivească tuturor”, după cum spune una dintre reclame. Pentru fiecare caz specific, ar trebui să alegeți un transcoder, ghidat de buget și de principiul redundanței minime.

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

SECAM prevede descompunerea unui cadru de televiziune în 625 de linii, o rată a cadrelor de 50 Hz. Deoarece rata de cadre și numărul de linii corespund standardului PAL, nimic nu vă împiedică să vizionați video SECAM pe un player video standard PAL în monocrom, precum și invers.

Principalul standard TV 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 la un televizor negru și culoare alba. Creează 625 de linii pe ecran la 25 de cadre pe secundă. La fel ca sistemul NTSC, folosește scanarea intercalată.

Standardul NTSC este un standard de înregistrare și difuzare video. Aplicație găsită în SUA, Japonia și alte țări. Specificația pentru standardul NTSC a fost definită în 1952 de către National Television Standards Committee, care a devenit numele ca urmare.

Standardul definește o metodă de codificare a informațiilor într-un semnal video compozit. Este oferit suport pentru 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 color analogic 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 fie înlocuit cu sistemul PAL.

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

Când va trece transmisiunea rusă la PAL? Această problemă a fost ridicată în mod repetat de experți, dar receptorii de televiziune din țară care susțin singurul Standard SECAM, este încă plin.

Acum e difuzat în Rusia radiodifuziune analogică canalele de televiziune sunt conduse în sistemul SECAM. În același timp, marea majoritate a canalelor de televiziune analogică sunt în rețelele de difuzare prin cablu. Printre acestea se numără și cele care sunt prezentate în aer. Sunt transmise în sistemul PAL, ceea ce înseamnă că nu pot fi vizionate color pe vechile televizoare sovietice.