Система ЦТ PAL

В системе PAL, так же как и в NTSC, применяется квадратурный метод модуляции поднесущей сигналами цветности. Основное отличие заключается в том, что для устранения фазовых искажений в системе PAL применяется изменение фазы поднесущей одного из цветоразностных сигналов от строки к строке. Для разделения сигналов цветности в приемнике системы PAL, так же как и в приемнике системы SECAM, применяется линия задержки. По этой причине можно считать, что система PAL по «принципу действия занимает промежуточное положение между NTSC и SECAM.

Основные особенности системы PAL заключаются в следующем. Сигналы Е_R-Y и Е_B-Y модулируют поднесущую частоту методом квадратурной модуляции. Однако фаза поднесущей, предназначенной для передачи сигнала Е_R-Y, меняется от строки к строке на 180°. Векторные диаграммы цветовых сигналов в двух соседних строках изображены на рис. 11.18. В приемнике при помощи линии задержки с τ_зад = 64 мкс осуществляется запоминание сигналов цветности на время передачи одной строки, а затем оба сигнала складываются. При этом предполагается, что сигналы двух соседних строк практически не отличаются друг от друга. Процесс сложения сигналов поясняется на рис. 11.19 а. Векторы, изображающие сигналы Е_{(R-Y) 1} и Е_{(R-Y) 2}, равны и направлены в противоположные стороны. В результате сложения происходит их взаимная компенсация.

Векторы сигналов Е_{(B-Y) 1} и Е_{(B-Y) 2}, равны по величине и имеют одинаковое направление. В результате сложения образуется сигнал удвоенной величины 2 Е_{(B-Y) 1}.Если произвести вычитание Е_{(R-Y) 2} и Е_(B-Y)2 из Е_{(R-Y) 1} и Е_{(B-Y) 1}, то образуется сигнал 2 Е_(R-Y). Процесс вычитания показан на рис. 11.19 б. Для большей наглядности на рисунке показано не вычитание, а сложение сигналов Е_{(R-Y) 1} и Е_{(B-Y) 1}, с сигналами Е_{(R-Y) 2} и Е_{(B-Y) 2},взятыми в противоположной полярности. В результате изменения полярности сигналов, изображенных на рис. 11.19 б, вектор Е_{(B-Y) 2}, оказывается противоположно направленным по отношению к Е_{(B-Y) 1} и при сложении происходит их компенсация. Сигналы Е_{(R-Y) 1} и Е_{(R-Y) 2}, складываясь, образуют сигнал 2 Е_(R-Y).

а)

б)

11.19. Сложение (а) и вычитание (б) цветоразностных

сигналов двух соседних строк

Таким образом, в приемнике, не прибегая к синхронному детектированию, можно осуществить разделение сигналов Е_(R-Y) и Е_(B-Y). Основной недостаток системы NTSC заключается в чувствительности к фазовым искажениям. Этот недостаток был следствием применения квадратурной модуляции. Фазовые ошибки, возникающие в тракте передачи сигнала, приводят к появлению перекрестных искажений. В приемнике PAL можно применятьобычные детекторы, однако на них необходимо подавать восстановленную поднесущую. Стоимость такого детектора примерно равна стоимости синхронного детектора. Поэтому в приемнике PAL применяются такие же синхронные детекторы, что и в NTSC. Однако искажения цвета вследствие фазовых ошибок значительно уменьшены.

Компенсация цветовых искажений в системе PAL поясняется на рис. 11.20. Предположим, что в результате фазовых искажений в такте передачи произошел сдвиг квадратурно-модулированного сигнала u _цв относительно исходного положения на угол Δφ. На рис. 11.20 а показан вектор цветовой поднесущей u _цв1, сдвинутый по фазе относительно исходного вектора u _цв1, на угол Δφ против часовой стрелки. На рис. 11.20 б изображен сигнал следующей строки u _цв2, сдвинутый то фазе на угол Δφ в том же направлении. Сложение сигналов цветности следует производить по правилам сложения векторов. Как видно из рис. 11.20 в, в результате сложения u _цв1и u _цв2, образуется результирующий вектор u _s, величина которого приблизительно равна удвоенной величине исходных слагаемых, а направление совпадает с направлением исходного вектора. Компенсация фазового сдвига происходит независимо от величины Δφ: вектор, образующийся в результате суммирования, всегда будет совпадать по направлению с исходным. Однако его величина будет меняться при изменении величины фазовой ошибки. Это видно из рис. 11.20,б, где показано (суммирование векторов u "_цв1 и u "_цв2, при угле фазовой ошибки Δφ´, значительно большем Δφ. Как видно из рисунка, в этом случае результирующий вектор имеет то же направление, однако его величина уменьшилась на Δ u _s.

а) б)

Рис. 11.20. Компенсация цветовых искажений в системе PAL

Таким образом, при больших фазовых ошибках компенсация получается неполной. Так как величина вектора ū _s определяет насыщенность передаваемого цвета, ошибка Δ u _s определяет величину искажений насыщенности. Следует отметить, что наш глаз менее чувствителен к ним, чем к искажениям цветного тона.

Упрощенная структурная схема кодирующего устройства PAL, иллюстрирующая принцип построения полного сигнала этой системы, показана на рис. 11.21. Кодирующее устройство содержит генератор цветовой поднесущей частоты 4,43 МГц, матрицу, вырабатывающую из сигналов Е_R, Е_G и Е_B сигналы Е_R-Y, Е_B-Y и Е_Y, два модулятора и суммирующее устройство. Колебания цветовой поднесущей поступают на модулятор сигнала (R - Y) через фазовращатель, сдвигающий фазу на 180°. Переключение фазы цветовой поднесущей осуществляется при помощи электронного коммутатора, управляемого специальными импульсами строчной частоты. Переключение осуществляется таким образом, что в течение времени передачи одной строки фаза поднесущей равна нулю, а в течение следующей строки – 180°. Модуляция сигналами Е_R-Y и Е_B-Y цветовой поднесущей осуществляется так же, как и в кодирующем устройстве системы NTSC. Модулированные сигналы Е_R-Y и Е_B-Y смешиваются с сигналом Е_Y в суммирующем устройстве.

Рис. 11.21. Кодирующее устройство системы PAL

Упрощенная структурная схема декодирующего устройства системы PAL изображена на рис. 11.22. Сигнал с видеоусилителя поступает на полосовой фильтр,

Рис. 11.22. Декодирующее устройство системы PAL

при помощи которого происходит отделение сигналов цветности от общего сигнала. Далее сигналы цветности подаются на суммирующее и вычитающее устройства и на синхронные детекторы сигналов Е_R-Y и Е_B-Y. На синхронные детекторы от генератора поднесущей поступает также сигнал частоты 4,43 МГц, восстановленный при помощи схемы, аналогичной применяющейся в приемнике NTSC. Фаза опорного сигнала поднесущей, подаваемого на синхронный детектор Е_B-Y, отличаетсяот фазы задающего генератора на 90°. Фаза опорного сигнала на синхронном детекторе Е_R-Y, периодически меняется на 180° от строки к строке при помощи коммутатора.

Переключение фазы опорного сигнала в канале (R – Y) должно осуществляться синфазно с переключением фазы поднесущей на модуляторе сигнала (R – Y)в кодирующем устройстве. Для установления синфазности на коммутатор подаются импульсы цветовой синхронизации. Переключение фазы поднесущей в приемнике необходимо для правильного детектирования сигнала Е_R-Y, полярность которого периодически меняется на передающем конце в кодирующем устройстве.

При рассмотрении системы NTSC отмечалось, что для получения компенсации сигналов цветности на экранах черно-белых приемников частота поднесущей выбирается равной частоте нечетной гармоники половины строчной частоты, т. е. f _п = (2 n +1)· f _стр/2. Точечные помехи, вызываемые цветовой поднесущей, компенсируются в зрительном аппарате человека за два кадра. В системе PAL такой метод компенсации неприменим. Дело в том, что принудительное изменение фазы сигнала Е_R-Y на 180° от строки к строке и от кадра к кадру в кодирующем устройстве в сумме с поворотом фазы поднесущей на 180° (вследствие выбора частоты поднесущей) привело бы к изменению фазы на угол, равный 360°. Поворот фазы на 360° эквивалентен отсутствию изменения фазы. Таким образом, изменение фазы сигнала Е_B-Y приводит к устранению компенсации поднесущей.

Эксперименты показали, что поднесущая частота в системе PAL наименее заметна, если она имеет сдвиг относительно четной (284-й) гармоники строчной частоты на ¼ f _стр плюс 25 Гц.