Loading AI tools
Из Википедии, свободной энциклопедии
Деко́дер сигна́лов цве́тности (канал цветности) — составная часть конструкции цветного телевизора аналоговых стандартов телевидения (NTSC, PAL, SECAM), преобразующая закодированную в цветном телевизионном сигнале информацию о цвете в электрические сигналы, необходимые для воспроизведения цветного изображения. Декодер является составной частью любого цветного телевизора и позволяет декодировать одну или несколько разных систем цветного телевидения. В цифровых стандартах телевидения в кодированном виде передается не только цветовая информация, но весь видеосигнал, поэтому цифровые телевизоры снабжаются более сложным декодером цифровой видеоинформации (чаще всего стандарта MPEG2), который в современных системах реализуется программно, хотя в ранних устройствах (например, Panasonic DDD) представлял собой достаточно сложный аппаратный блок.
.JPG)
До появления в СССР бытовых видеомагнитофонов технический термин «декодер» был знаком только специалистам и радиолюбителям. Массовое появление в конце 1980-х годов пиратских видеокопий иностранных фильмов, записанных в системах, не поддерживаемых штатным декодером советских телевизоров, привело к кустарному производству и установке дополнительных декодеров, в основном системы PAL.
Устройство, преобразующее телевизионный сигнал из одной системы цветного вещания в другую, называется транскодером.
В цветном телевидении информация о цвете представляется совокупностью трёх монохромных составляющих — основных цветов, получаемых в процессе цветоделения. Для совместимости с чёрно-белыми телевизионными приёмниками вместо непосредственной передачи трёх сигналов основных цветов E'R, E'G, E'B осуществляется передача сигнала яркости E'Y, соответствующего чёрно-белому изображению, и двух цветоразностных сигналов E'R—Y и E'B—Y, получаемых вычитанием сигнала яркости из сигналов красного и синего цветов[1]. Из этих сигналов и сигнала синхронизации развёрток формируется полный цветной телевизионный сигнал (ПЦТС)[2].
В телевизионном приёмнике для получения сигналов трёх основных цветов из ПЦТС и их усиления до уровня, достаточного для подачи на кинескоп или жидкокристаллический дисплей имеется набор устройств, включающий один или несколько каналов цветности (устройств, формирующих цветоразностные сигналы), канал яркости, матрицирующее устройство и выходные видеоусилители[3]. Такой набор устройств может называться блоком, модулем или декодером цветности. Однако общепринято термином декодер обозначать именно устройство, формирующее из ПЦТС цветоразностные сигналы[4]. В этом смысле термины декодер и канал цветности являются синонимами.
Телевизионный сигнал, принимаемый из эфира, либо поступающий с внешнего устройства (например, видеомагнитофона), подаётся в декодер и канал яркости. Поскольку сигнал цветности является помехой для канала яркости, а сигнал яркости — помехой для декодера, выполняется разделение сигналов с помощью фильтров. Декодер обычно содержит полосовой фильтр, а канал яркости — режекторный фильтр[5]. При приеме телевизионного сигнала без цветовой информации декодер сигналов цветности автоматически отключается для того, чтобы на экране не возникали цветные шумы, а в канале яркости отключаются режекторные фильтры с целью передачи черно-белого изображения с максимальной четкостью.
В декодере формируются цветоразностные сигналы E'R—Y и E'B—Y[6]. Способ формирования цветоразностных сигналов различен и зависит от использованной в декодируемом сигнале системы цветного вещания. В некоторых моделях телевизоров декодер цветности выполнялся в виде отдельной печатной платы (субмодуля).
Декодер также содержит схему, обеспечивающую его включение при появлении сигнала цветности в той системе, которую он поддерживает. Если моносистемный телевизор (например, советский телевизор с декодером SECAM) принимает «чужой» для него сигнал цветности (например, в системе PAL) — декодер не включается и зритель видит чёрно-белое изображение. Если отношение сигнал/шум принимаемого телевизионного сигнала слишком мало, например при из-за большого удаления от передающего телецентра, использования приёмной антенны с малым коэффициентом усиления или длинного антенного коаксиального кабеля, то устойчивое формирование цветоразностных сигналов становится невозможно и декодер также отключается. В декодерах SECAM и PAL сигналы включения цветности формируются устройствами цветовой синхронизации[7][8].
В канале яркости, помимо подавления сигнала цветности, также выполняется задержка сигнала для совмещения его во времени с цветоразностными сигналами, регулировка яркости и контрастности и установка в начале каждой телевизионной строки уровня напряжения, соответствующего чёрному цвету изображения (фиксация уровня чёрного)[5], что необходимо для последующего матрицирования.
Сигнал яркости и цветоразностные сигналы поступают на матрицирующее устройство, где восстанавливается недостающий сигнал E'G—Y и формируются сигналы основных цветов E'R (красный), E'G (зелёный) и E'B (синий). Затем они усиливаются видеоусилителями и поступают на раздельные катоды электронных пушек кинескопа или на жидкокристаллическую матрицу. Если декодер выключен, на матрицирующее устройство поступает только сигнал яркости, в результате чего сигналы основных цветов имеют одинаковую величину и на экране телевизора изображение становится чёрно-белым.
По количеству поддерживаемых систем декодеры сигналов цветности можно разделить на:
Декодеры первых моделей цветных телевизоров строились на электронных лампах, например, телевизор RCA CT-100 (1954 год)[9], выпускаемый в США или телевизор Рекорд-101[10], выпускаемый в СССР (1970 год), затем на транзисторах или их сочетании с электронными лампами. Такие декодеры насчитывали сотни электронных компонентов, в некоторых телевизорах (например советских, серии УЛПЦТ[Примечание 1]) значительную их часть приходилось размещать на вспомогательных платах (модулях), впаиваемых на основную плату декодера[11]. Кроме того, декодеры содержали множество настраиваемых компонентов, что требовало для настройки декодера специального стенда[12], а декодеры PAL и SECAM использовали дорогостоящую линию задержки на длительность телевизионной строки, с отклонением не более 5 наносекунд для системы PAL[13].
В конце 1960-х годов начали разрабатываться микросхемы для декодеров цветности[14]. Их применение позволило значительно сократить число электронных компонентов в декодере. Повышение уровня интеграции позволило к середине 1980-х годов создать мультисистемный декодер всего на одной микросхеме (например, TDA4555 фирмы Philips[15]). Однако это не решило проблему сложности настройки декодера и наличия линии задержки. В связи с этим, продолжался поиск способов упрощения конструкции декодеров. Такими способами стали использование приборов с зарядовой связью (ПЗС) и применение цифровой обработки сигнала. Поскольку ПЗС может выполнять задержку сигнала, его можно использовать вместо линии задержки[16].
Цифровая обработка подразумевает обработку видеосигнала, оцифрованного с помощью аналого-цифрового преобразователя, при помощи математических алгоритмов. Перед подачей на видеоусилители производится обратное преобразование в аналоговый сигнал[17]. Даже частичный переход на цифровую обработку сигналов позволяет[18]:
Первый набор микросхем с цифровой обработкой сигналов «DIGIT 2000» был разработан корпорацией ITT в 1981 году[19]. Однако, несмотря на преимущества цифровой обработки, качество изображения, создаваемого такими микросхемами, мало отличалось от обычных аналоговых. Для дальнейшего повышения качества изображения требовались дополнительные методы обработки, например, конвертирование чересстрочной развёртки в прогрессивную, шумоподавление и т.д., требующие наличия в телевизоре запоминающего устройства на размер телевизионного поля. Микросхемы с поддержкой внешней памяти были созданы фирмой Philips в 1988 году[20]. В качестве памяти использовались сдвиговые регистры на ПЗС[21].
К началу 2000-х годов были созданы микросхемы, объединяющие на одном кристалле декодер цветности, ОЗУ, конвертер развёртки и соотношений сторон растра, корректор чёткости цветовых переходов, шумоподавитель и схему цифрового управления по шине I²C (например, VSP 94x2A фирмы Micronas[22]).
На сегодняшний день существуют три основных способа создания мультисистемных декодеров[23]:
В СССР регулярные передачи цветного телевидения ведутся с 1967 года по французской системе SECAM-IIIB[36]. Советской промышленностью для внутреннего рынка производились телевизоры, поддерживавшие только систему SECAM, поскольку передачи в других системах на большей части территории страны были недоступны.
Большинство телевизоров продолжало выпускаться односистемными даже несмотря на то, что с середины 1980-х годов в них использовались микросхемы для двухсистемного PAL/SECAM декодера К174ХА9 и К174ХА8, представлявшие собой аналоги микросхем TCA640 и TCA650 фирмы Valvo (серия телевизоров 3УСЦТ с модулями цветности МЦ-2 и МЦ-3)[37]. После появления в СССР бытовых видеомагнитофонов формата VHS (а с 1984 года выпускался отечественный видеомагнитофон «Электроника ВМ-12») их пользователи столкнулись с тем, что при просмотре некоторые видеокассеты на советских цветных телевизорах воспроизводятся только в чёрно-белом изображении.
С такими же проблемами сталкивались владельцы иностранных домашних компьютеров и игровых приставок при попытке использовать телевизор в качестве монитора: видеоконтроллеры этих устройств в большинстве случаев формировали цветной телевизионный сигнал в системе NTSC или PAL, поэтому советские телевизоры показывали черно-белое изображение.
Воспроизведение цветного изображения восстанавливалось после установки в советский цветной телевизор дополнительного декодера нужной системы. В журнале «Радио», книгах из серий «Массовая радиобиблиотека», «В помощь радиолюбителю» публиковались принципиальные схемы для самостоятельной сборки опытными радиолюбителями[37][38][39], во второй половине 1980-х годов производственные кооперативы и государственные предприятия освоили выпуск декодеров. Устанавливались декодеры и настраивались телевизоры самостоятельно, кооперативами или телеателье.
К концу 1980-х годов советская радиоэлектронная промышленность освоила выпуск мультисистемных телевизоров четвёртого поколения (4УСЦТ)[40], а в 1990-е годы в продаже появились импортные цветные телевизоры. Старые советские модели (УПИМЦТ[Примечание 3], 2УСЦТ[Примечание 4], 3УСЦТ[Примечание 5]) изнашивались и постепенно выходили из строя, становясь достоянием истории.
Продававшиеся в СССР декодеры PAL подключались заменяя декодер SECAM (субмодуль в блоке цветноти, выглядело - как доп карту в современном компьютере вынуть-вставить, унифицированный разъем). Сложность такого подключения состояла в том, что декодеры цветности разных серий советских телевизоров существенно отличались по техническим характеристикам. Например, отличались напряжения питания, амплитуда и полярность цветоразностных сигналов, амплитуда и форма требуемых импульсов кадровой и строчной развёрток, способ выключения цвета. Не все продавашиеся декодеры были совместимы с любой моделью телевизора. Это требовало самостоятельной сборки согласующих цепей, позволявших менять амплитуду и полярность цветоразностных сигналов, формировать недостающие импульсы для работы схем цветовой синхронизации и опознавания, а также выполнять коммутацию сигналов. В дальнейшем такие цепи стали устанавливаться на плате декодера PAL. С наибольшими трудностями была связана установка декодеров в лампово-полупроводниковые телевизоры УЛПЦТ[41].
Печатная плата декодера PAL крепилась внутри корпуса телевизора и соединялась проводами с модулем (блоком) цветности. Для удобства монтажа (и демонтажа при необходимости) подключение происходило также через электрический разъём.
Электронные ключи (на транзисторах, микросхемах или реле) отключали декодер SECAM во время приёма сигнала в системе PAL.
На телевизоры, предназначенные для совместной работы с видеомагнитофоном иногда устанавливалось устройство сопряжения, позволявшее подавать сигнал с видеомагнитофона не только через радиочастотный модулятор на антенный вход, но и напрямую через низкочастотные разъёмы «тюльпан», «DIN» или «SCART». В этот режим просмотра телевизор переключался отдельной кнопкой, одновременно отключался модуль радиоканала и мог отключаться декодер SECAM (чтобы не налаживать автоматическое переключение PAL-SECAM, если на телевизоре просматривались только копии иностранных фильмов в видеосалонах).
Транскодеры используются, главным образом, для преобразования системы кодирования цветности при трансляции программ, произведённых в системе, не соответствующей принятой на данной территории вещания. Транскодер представляет собой комбинацию из декодера и кодирующего устройства, включенных последовательно[42]. Декодер разделяет полный цветной телевизионный сигнал на сигнал яркости и цветоразностные сигналы, а кодер заново кодирует их в телевизионный сигнал, используя другую систему кодирования.
В связи с тем, что с середины 1990-х годов профессиональное видеооборудование для системы SECAM нигде в мире практически не производится, видеопроизводство повсеместно осуществляется в системе PAL со стандартом разложения 625/50, принятым на территории стран, вещающих в системе SECAM. При трансляции готовой программы в эфир телевизионный сигнал транскодируется в систему SECAM. Такая технология применяется на большинстве российских телеканалов из-за отсутствия современного оборудования для производства по системе SECAM, несмотря на незначительные потери качества изображения[43]. Видеопроизводство в «родной» системе было бы невозможно даже при использовании сохранившихся передающих камер SECAM, поскольку обработка видеосигнала требует множества стадий, современное оборудование для выполнения которых выпускается только с поддержкой систем PAL и NTSC. Это относится к видеомагнитофонам, видеомикшерам и многим другим устройствам. Неоднократно ставился вопрос о переходе телевизионного вещания в России на систему PAL, но наличие огромного парка телевизионных приёмников, не поддерживающих эту систему, делает такой переход невозможным[44]. Кроме того, наступление цифрового телевидения, основанного на других принципах и стандартах, снимает актуальность проблемы.
На некоторых ввозимых в Россию подержанных японских автомобилях установлены телевизоры, предназначенные, естественно, для системы NTSC, также в 1990-е годы в частном порядке на Дальний Восток ввозились подержанные японские телевизоры[Примечание 6]. Новые владельцы, разумеется, желают адаптировать их под российский телевизионный стандарт и систему цветности. В телевизоры встраиваются декодеры SECAM, подстраивается канал звукового сопровождения, кадровая и строчная развёртка и другие параметры. Количество перенастраиваемых телевизоров невелико, явление носит случайный характер, изготовление декодеров и переделка телевизоров выполняется, как правило, кустарно, опытными радиолюбителями или телемастерскими.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
