Цветное телевидение?.. Это почти просто!

Айсберг Евгений Давыдович

Н. — Значит, если я правильно понимаю, эти принципы двойной совместимости имеют целью дать каждому телезрителю, как владеющему старым черно-белым, так и современным цветным телевизором, возможность принимать все программы независимо от того, передаются они в цвете или в черно-белом варианте; в первом случае, естественно, все передачи будут приниматься как черно-белые.

Л. — Я вижу, что ты хорошо понял суть проблемы.

Н. — Но я не так ясно вижу, каким должно быть решение. Разумеется, не сложно получить одноцветное изображение черно-белой передачи на экране цветного телевизора…

У

Незнайкина рождается яркостная идея

Л. — Ошибаешься, дорогой друг! Именно это наиболее сложно осуществить. Позже ты увидишь, что из всех возможных цветов труднее всего воспроизвести белый и черный. Как часто приходится видеть горные пейзажи с розовым, синим, желтым или зеленоватым, но никогда не белым снегом, потому что телевизор недостаточно отрегулирован…

Н. — Очень любезно со стороны твоего Валенси сформулировать условия. Ведь их еще надо иметь возможность выполнить!

Л. — Он более любезен, чем ты предполагаешь, так как он не только высказал принцип совместимости, но и указал пути, позволяющие удовлетворить эти требования. Все принятые в настоящее время системы основаны на идеях, сформулированных им еще до войны. И если я так долго разъяснял тебе физические характеристики цвета и его восприятия человеком, то делал это лишь дли того, чтобы ты легче понял основную мысль Валенси.

Н. — Подожди, Любознайкин! Мне кажется и без твоего объяснения я уже кое о чем догадался. В черно-белом (или, говоря строго, в монохроматическом) изображении элементы для нас различаются только своей яркостью. Следовательно, чтобы черно-белый телевизор был способен принимать цветные передачи, необходимо, чтобы несущая волна была модулирована видеосигналом яркости, как модулируется несущая черно-белого передатчика.

Л. — Должен признать, Незнайкин, что я восхищаюсь твоей мощной способностью логически мыслить. Высказанное тобой предположение исключительно правильно. И в американской системе NTSC, и в созданной во Франции системе SECAM, и в системе немецкого происхождения PAL несущая модулируется по амплитуде видеосигналом яркости, который характеризует относительную яркость последовательно рассматриваемых элементов изображения, И телезритель, имеющий черно-белый телевизор, принимает эти изображения, но не может видеть всей гаммы красок, которой, наслаждаются счастливые владельцы цветных телевизоров.

Н. — Теперь я понимаю, почему при составлении яркостного сигнала Y так странно дозируют сигналы трех основных цветов:

Y = 0.59R + 0.30G + 0.11B

Наш глаз наиболее чувствителен к зеленым и наименее чувствителен к синим лучам, и такая смесь делается для того, чтобы те, кто видит черно-белое монохроматическое изображение, имели впечатление такой же интенсивности, как и те, кому посчастливилось любоваться всем богатством красок. Поэтому в яркостный сигнал вводят 59 % зеленого, только 30 % красного, а частичка синего составляет всего лишь оставшиеся 11 %.

Л. — Ты, Незнайкин,

сейчас находишься в расцвете своих творческих сил! Совершенно верно, что, учитывай неодинаковую чувствительность глаза к различным цветам, так дозируют величину трех сигналов основных цветов, чтобы яркостное впечатление при приеме цветных передач на черно-белый телевизор тоже было хорошим. А черно-белые программы также в наилучших условиях принимались цветным телевизором.

Несущая и поднесущая

Н. — А каким образом доставляют цветному телевизору ту дополнительную информацию, которая придает цвета черно-белому изображению?

Л. — Для этого необходимо передавать сигналы цветности. Я позволю себе напомнить тебе, что этим термином обозначают ощущение цветового тона и насыщенности, вызываемое спектральным составом света. Принцип трехцветного способа…

Н. — Надеюсь, Любознайкин, ты не скажешь мне, что кроме одной передающей яркость волны для доставки относительных величин трех основных цветов нам, потребуются еще три волны! Что станет тогда с пресловутым «загромождением эфира»?!

Л. — Успокойся, дорогой друг. Для передачи всех сигналов мы ограничимся только одной несущей волной. Но мы оснастим ее своего рода искусственной рукой, которую назовем поднесущей, она и будет посланцем цветности (рис. 27).

Рис. 27. Спектр частот, занимаемых несущей, модулированной по амплитуде сигналом яркости, и поднесущей, не модулированной (вверху) или модулированной сигналами цветности (внизу).

Н. — Все лучше и лучше! Прежде всего, что пред- представляет собой поднесущая?

Л. — Речь идет о хитром приеме, которым часто пользуются в технике электросвязи и, в частности, в многоканальной телефонии. Ты знаешь, что телевизионные передачи ведутся в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн, частоты которых измеряются сотнями мегагерц. Ты также знаешь, что видеосигналы занимают полосу в несколько мегагерц (6 Мгц в европейском 625-строчном стандарте). Модулируемая несущая располагается так, что по одну и другую стороны от ее частоты находятся две боковые полосы модуляции. Для уменьшения места, занимаемого передачей, в спектре частот значительную часть боковой полосы подавляют.

Н. — Все это, Любознайкин, я давно знаю, ведь ты мне это объяснил еще тогда, когда обучал меня основам радиотехники.

Л. — А теперь предположим, что ты модулируешь свою несущую сигналом только одной частоты, скажем, 4,43 Мгц.

Н. — Этот сигнал породит две боковые частоты модуляции, отстоящие от частоты несущей волны на 4,43 Мгц в большую и в меньшую стороны.

Л. — Совершенно правильно. Впрочем, мы можем убрать одну из этих двух боковых. А теперь предположи, что эти колебания с частотой 4,43 Мгц, которые и являются поднесущей, в свою очередь модулируются сигналами значительно более низкой частоты.