Частотный спектр полного сигнала цветного телевидения

Человеческий глаз хорошо различает по цвету те детали (напри­мер, чередующиеся цветные и черные полосы), которым соответст­вуют телевизионные сигналы с частотой, не превышающей 1,5 МГц. Между размерами деталей изображения и спектром частот телевизионного сигнала существует однозначная связь. Например, очень мелким деталям изображения соответствуют частоты, находящиеся в диапазоне от 3 до 6 МГц, мелким — от 1 до 3, средним — от 0,5 до 1 МГц. Поскольку различимость цветных деталей зависит от их размеров, можно построить график зависимости видимой различимости насыщенных цветных деталей от их размеров или соответствующей им частоты (рис. 1.8). Из графика видно, что с уменьшением размеров насыщенных синих деталей (с черными промежутками) быстро теряется цветность и при частоте 0,5—0,6 МГц различи­мость цвета деталей практически равна нулю. Следовательно, на этих частотах мелкие синие детали на темном фоне кажутся светлосерыми. Красные детали сохраняют цветность при более мелких размерах, и только когда их размеры соответствуют частотам 1,4—1,6 МГц, они выглядят бесцветными. Зеленые детали практичес­ки сохраняют цветность до верхних границ телевизионного спектра.

Это свойство глаза позволяет ограничить полосу частот цвето-разностных сигналов E_R — E_Y и Е_B — E_Y приблизительно до 1,5 МГц. Отсюда полная полоса частот

F_полн = 6 + 1,5 + 1,5 = 9 МГц.

Однако такая полоса частот чрезмерно велика. Она не укладывается в стандартный канал черно-белого телевидения и поэтому не обеспе­чивает условий совместимости.

Возможность дальнейшего уплотнения полосы частот основывается на специфической особенности телевизионного спектра — дискретно (прерывистом) характере. Установлено, что телевизионный сигнал (яркостным или цвёторазностный) состоит из ряда гармоник, частоты которых кратны частотам строчной F_с и кадровой f_k разверток. Спадание амплитуд этих частотных составляющих происходит достаточно быстро, при этом имеются области частот, в которых практически отсутствует энергия передаваемого сигнала (рис. 1.9, а). При постоянных значениях F_с и f_k положения максимумов и минимумов спектра ТВ сигнала сохраняют свои места на оси частот. Такое построение спектра позволило его уплотнить, т. е. рас положить гармонические составляющие цветоразностных сигналов в незаполненных промежутках спектра яркостного сигнала (рис. 1.9, б).

При рассмотрении структуры телевизионного сигнала было установлено, что максимум энергии сигнала яркости группируется в диапазоне нижних частот. Амплитуды составляющих сигнала в диапазоне верхних частот очень малы. Именно в этом; диапазоне яркостного сигнала можно разместить цветоразностные сигналы, передавая их при помощи модуляции напряжения добавочной (поднесущей) частоты.

Уплотняемые таким способом в общем частотном спектре сигнал яркости и цветоразностные сигналы могут создавать взаимные помехи. Для уменьшения влияния высокочастотных составляющих яркостного сигнала на цветоразностные сигналы поднесущая частота выбирается в верхнем диапазоне частот (где составляющие сигнала яркости очень малы и амплитуда поднесущей берется больше амплитуд этих составляющих). В то же время амплитуда поднесущей должна составлять не более 23 % от максимальной амплитуды яркостного сигнала.

Таким образом, яркостный сигнал и два цветоразностных сигнала занимают стандартную полосу частот (рис. 1.10) без заметного взаимодействия между собой. Все существующие в настоящее время системы цветного телевидения различаются между собой в основном способами модуляции поднесущей частоты двумя цветоразностными сигналами.