Телевизионные системы с широкоформатным изображением

Существует ряд ТВ систем улучшенного качества, позволяющих воспроизводить изображение с широким форматом кадра, т.е. с соотношением сторон 16:9. Среди таких систем следует назвать всего систему PAL-plus. К ее достоинствам следует отнести совместимость со стандартным телевидением, предусматривающим формат кадра 4:3. Кроме того, достаточно широкое применение системы PAL-plus в наземном ТВ вещании в странах Европы создавало дополнительный стимул разработчикам широкоформатных кинескопов и других воспроизводящих устройств.

Развитие систем широкоформатного телевидения позволило населению приобрести определенный парк широкоформатных ТВ приемников. Это связывалось с перспективами появления ТВ систем высокой четкости и с широкоформатным изображением.

Концепция системы PAL-plus заключается в следующем. На передающей стороне ТВ системы сигнал, соответствующий широкоформатному ТВ изображению, кодируется таким образом, что его можно принять и на обычный телевизор с соотношением сторон экрана 4:3, и на специализированный приемник, предназначенный для воспроизведения изображений с форматом 16:9. Схема построения кодирующего устройства системы PAL-plus показана на рис. 7.5, принцип получения изображения – на рис. 7.6.

Рис. 7.5. Принцип кодирования сигнала в ТВ системе PAL-plus

Рис. 7.6. Принцип получения изображения в системе PAL-plus

На передающей стороне ТВ системы с помощью широкоформатной техники формируется исходное изображение с форматом 16:9. Непосредственно оно не может быть передано в эфир, так как при этом владельцы телевизоров с форматом 4:3 увидят это изображение с координатными искажениями. Существует способ, позволяющий «вписать» кадр с форматом 16:9 в экран с форматом 4:3. Способ этот известен под названием «Letterbox» и заключается в том, что при воспроизведении кадра с форматом 16:9 на экране с форматом 4:3 свободными (не занятыми изображением) остаются сравнительно узкие полоски снизу и сверху экрана. Это явление знакомо телезрителям и встречается всегда при демонстрации широкоэкранных фильмов. При этом черные полоски сверху и снизу на экране достаточно привычны и не отвлекают внимание. Однако кадр формата 16:9 воспроизводится при этом не в полной четкости по вертикали, так как его вертикальный размер занимает не всю высоту экрана, но при этом весь широкоформатный кадр умещается на экране и там еще остается место, например, для титров.

Для осуществления этого способа на передающей стороне передаваемое широкоформатное изображение записывается строка за строкой в специальное устройство памяти и считывается оттуда в другой последовательности строк. На рис. 7.5 это показано в виде коммутатора, который работает с периодом в четыре строки и за свой цикл работы три строки записывает в нижнее по схеме запоминающее устройство, а одну – в верхнее. В результате из 576 строк, образующих в системе PAL активную часть кадра, исключается каждая четвертая, в результате чего остаются 432 строки. Эти строки передаются в эфир в середине поля и на экранах приемников занимают соответственно центральную часть. Остальные 144 строки, записанные в верхнее по схеме запоминающее устройство, разбиваются на две группы по 72 строки, и из них формируется вспомогательный сигнал (Helper), который передается в эфир в начале и в конце поля. На экране обычного телевизора он занимает соответственно верхнюю и нижнюю полосы, между которыми и находятся 432 строки с передаваемым изображением.

Таким образом, пространственные соотношения сохраняются, и на экране обычного телевизора с форматом 4:3 можно видеть кадр широкоформатного ТВ изображения без геометрических искажений. Остается принять меры к тому, чтобы передаваемый вспомогательный сигнал, который занимает по 72 строки сверху и снизу, на экране обычного телевизора создавал бы изображение черного поля, не отвлекая зрителя, и при этом передавал бы информацию об «изъятых» 144 строках для восстановления их в специальном ТВ приемнике.

Эта задача решается в системе PAL-plus при формировании вспомогательного сигнала следующим образом. В «изъятых» 144 строках сигнала сохраняется только яркостная информация. Она передается в активной части каждой из 144 строк методом амплитудной модуляции цветовой поднесущей. На рис. 7.7 показана осциллограмма двух строк ТВ кадра, соответствующих номерам 504 и 505, что соответствует началу темной полосы в нижней части кадра.

Рис. 7.7. Осциллограмма двух соседних строк ТВ кадра на нижней границе

изображения в системе PAL-plus

Таким образом, 144 строки, видимые в верхней и нижней частях экрана обычного телевизора, выглядят примерно так, как показано на рис. 7.7 справа. Они содержат сигнал яркости, имеющий в активной части строки уровень черного, и сигнал цветовой поднесущей, промодулированный по амплитуде сигналом яркости, полученным от строк, «изъятых» в процессе кодирования и направленных коммутатором в запоминающее устройство для вспомогательного изображения.

В специализированном ТВ приемнике, предназначенном для воспроизведения изображения в формате 16:9, также содержится устройство памяти, запоминающее принятые строки и «переставляющее» их во времени таким образом, что 144 строки, передаваемые в составе вспомогательного сигнала, оказываются на своих местах и восстанавливают исходную вертикальную четкость изображения. При этом, правда, оказывается, что информация о цвете в этих строках безвозвратно утрачена и при воспроизведении изображения она берется из соседних строк, которые передавались в цвете. Это обстоятельство, однако, не приводит к значительной потере качества воспринимаемого цветного изображения из-за известных особенностей цветового зрения. Например, такой же прием используется в каждой строке на приеме цветного изображения в системе SECAM.