Разделив обе части этого равенства на 0,59, получим:
G = 1,7Y — 0,51R — 0,19В.
Как видишь, при передаче сигнала яркости Y и цветоразностных сигналов (R — Y) и (В — Y) можно восстановить третий основной цвет G. Эти сложные функции выполняет декодирующее устройство, являющееся частью цветного телевизора.
Цветная передающая телевизионная камера
А теперь посмотрим, как при передаче создают сигналы трех основных цветов R, G и В, а также и сигналы яркости Y. Запомни сразу же, что нет необходимости получать сигнал яркости независимо от трех других, потому что его можно получить сложением их в соотношении, указанном формулой.
Для преобразования в электрические сигналы каждого из трех основных цветов нужно использовать одну из трех передающих телевизионных трубок.
Перед каждой из этих трубок следует установить фильтр соответствующего цвета, т. е. прозрачную пластинку, окрашенную в красный, зеленый или синий цвет. Само собой разумеется, что изображение на все эти три передающие телевизионные трубки должно подаваться от одного и того же объектива.
Каким образом это достигается?
Передаваемое изображение проецируется сначала на первое дихроичное зеркало, установленное под углом 45° относительно оси объектива. Знаешь ли ты, что так называют? Дихроичное зеркало представляет собой полупрозрачную пластинку; оно пропускает половину световых лучен, а другую их половину отражает. Отраженные лучи попадают на обычное зеркало, которое направляет их на передающую телевизионную трубку, предположим, снабженную синим светофильтром.
Прошедшие же через дихроичное зеркало лучи попадают на второе дихроичное зеркало, которое разделяет их на две части: отраженная часть лучей падает на обычное зеркало, направляющее их на передающую телевизионную трубку с красным светофильтром, а другая часть лучей, прошедшая через дихроичное зеркало, достигает передающей телевизионной трубки, снабженной зеленым светофильтром. Таким образом, с помощью обычных зеркал, а также таких необычных, как дихроичные, одно и то же изображение подается на все три передающие трубки и порождает там сигналы, соответствующие трем основным цветам (рис. 209).
Рис. 209. В передающей цветной телевизионной камере зеркала распределяют изображение между тремя передающими трубками, перед которыми установлены фильтры основных цветов.
Большинство передающих телевизионных камер для цветного телевидения имеет подобно описанному мною три трубки. Однако существуют камеры, имеющие четвертую трубку; эта трубка, перед которой нет цветного светофильтра, тоже получает изображение от единого объектива. Для этого в камере устанавливают дополнительно два зеркала, одно из которых дихроичное. В этом случае четвертая трубка служит для прямого формирования сигналов яркости. Но обычно сигналы У получают путем сложения (0,30R + 0,59G + 0,11В) соответствующих доз сигналов, поступающих от трех снабженных цветными светофильтрами передающих телевизионных трубок.
Передача трех сигналов
А теперь, Незнайкин, у тебя должен возникнуть вопрос, как передают три сигнала, а именно сигнал яркости Y и оба цветоразностных сигнала (R — Y) и (В — Y), которые получают подачей в противофазе каждой пары сигналов, подвергающихся вычитанию.
Естественно, что первой приходит в голову идея использовать дня этой цели три несущие волны, каждая из которых модулируется одним из передаваемых сигналов. Но при таком решении пришлось бы занять слишком широкую полосу частот, а количество передатчиков стало бы настолько велико, что диапазона частот уже не хватило бы. Кроме того, такой метод передачи потребовал бы утроить входные контуры и блоки УВЧ цветных телевизоров, что сделало бы их еще более сложными и дорогими. Учти, что цветные телевизионные передатчики используют только одну несущую волну. Ее модулируют сигналами яркости Y, благодаря чему черно-белые телевизоры превосходно принимают передаваемые таким способом изображения.
А как же передают оба цветоразностных сигнала? Для этой цели используют поднесущую волну. Мне необходимо объяснить тебе, почему ее так называют.
В телевидении несущая волна имеет частоту несколько десятков или даже сотен мегагерц. Ее модулируют по амплитуде сигналом с частотой 4,43 МГц. В результате возникают две полосы частот по одну и другую сторону от несущей. Как ты помнишь, одна из полос модуляции сильно подавлена. Таким образом, появляется только одна поднесущая, находящаяся в неослабленной боковой полосе.
Величина 4,43 МГц принята для всех цветных передач в Европе.
Какую же функцию выполняет эта поднесущая? Так вот, именно она и передает оба цветных сигнала.
В американской системе NTSC и в западно-германской системе PAL поднесущая модулируется по амплитуде цветоразностными сигналами. В системе SECAM она модулируется по частоте.
При любом способе модуляции ее частота ограничена полосой 1,5 МГц. Таким образом, внутри широкой полосы частот, являющейся результатом модуляции несущей сигналами яркости, размещается полоса частот 2x1,5 МГц, расположенная симметрично относительно поднесущей (рис. 210).
Рис. 210. Спектр частот, занимаемый передающими сигналами яркости и цветности.
Полоса 1,5 МГц невелика, но ее вполне достаточно для передачи цвета. Не забывай, что человеческий глаз не так хорошо различает мелкие детали по цвету изображения, как по яркости. Сигнал же яркости в цветных передачах передастся так же полно, как и в монохромных. Поэтому ограничение частот в области цвета не снижает качества изображений, воспринимаемых телезрителями.
Системы
NTSC, SECAM, PALА теперь, мой дорогой Незнайкин, тебя, должно быть, интересует, как одна эта поднесущая без чрезмерной нагрузки может передавать два независимых сигнала (R — Y) и (В — Y). Именно в используемом для этой цели способе заключается главное различие между тремя существующими в мире системами цветного телевидения.
Самой первой была разработана система NTSC (сокращение от National Television System Committee). В системе модулируемые сигналы сдвинуты по фазе один относительно другого на четверть периода. Для этого один из сигналов задерживают относительно другого.
Название системы SECAM (Séquence de Coulcurs Avec Mémoire) обозначает: последовательность цветов с запоминающим устройством. В этой системе сигналы цветности передаются поочередно. Во время передачи одной строки поднесущая модулируется по частоте сигналом R — Y, а во время передачи следующей строки — сигналом В — Y. Запомни, что при приеме удается, как бы парадоксально это ни показалось, восстановить оба сигнала цветности для каждой строки.
И, наконец, система PAL (сокращение от Phase Alternation Line). Она представляет собой своеобразный синтез систем NTSC и SECAM.
Достойно сожаления, что в мире не принята единая для всех стран система. Но мы уже видели, сколь различны нормы, принятые в этих странах для монохромного телевидения. Поэтому существование трех различных систем передачи цветных изображении не должно тебя удивлять.
Беседа девятнадцатая
ЦВЕТНЫЕ ТЕЛЕВИЗОРЫ
В ходе этой беседы Любознайкин объясняет своему другу, как устроены и как работают электронно-лучевые трубки, на экранах которых появляется цветное изображение. Затем он рассказывает о различных способах, используемых для передачи на одной поднесущей обоих цветоразностных сигналов. В заключение Любознайкин рассматривает используемое в системе SECAM хитроумное устройство — линию задержки.
Цветной телевизор, сконструированный Незнайкиным
Незнайкин. — На этот раз, мой дорогой друг, мы можем поменяться ролями. Сегодня я хотел бы объяснить тебе, как принимают цветные телевизионные изображения.
Любознайкин. — Уж не прочитал ли ты книгу по этому вопросу?
H. — Нет, но я много думал о рассказе твоего дядюшки. И без какого бы то ни было труда догадался, как при приеме восстанавливаются цветные изображения. Здесь, как и во всех разделах физики, мы воспользуемся принципом обратимости явлений. Следовательно, главной частью приемника должны служить три кинескопа, интенсивность электронных лучей которых, а значит, и интенсивность излучаемого ими света управляется сигналами R, G и В, полученными после декодирования и поданными на модуляторы этих кинескопов. В этом телевизоре один кинескоп воспроизводит красную составляющую изображения, второй — зеленую и третий — синюю. Перед каждым из этих трех кинескопов установлен соответствующий цветной фильтр. Все три составляющие с помощью обычных и дихроичных зеркал через один объектив проецируются на экран, где, накладываясь друг на друга, верно воспроизводят цветное изображение.
