: архив : архив журнала "625" : 1996 : #7

Система Secam D/K: качество цветного изображения можно повысить
Анатолий Морозенко, Константин Быструшкин

Из трех действующих ныне систем цветового кодирования, SECAM присуще самое низкое качество воспроизводимого изображения. Мы к этому притерпелись и, без лишних вопросов, принимали как неустранимый порок системы. К счастью, группа специалистов МНИТИ - института, много сделавшего для внедрения SECAM, - относилась к проблеме не столь пессимистично. Именно им удалось показать, что порок устраним. Как оказалось, до смешного малыми средствами, сводящимися к доработке кодера SECAM на передающей стороне. можно донести высококачественный сигнал до зрителя и на телевизионном приемнике увидеть PAL-овскую по качеству картинку. Причем эффект улучшения касается любых приемников, старых и новых. Итак, мы хотим обратить внимание всех излучающих программы в эфир или передающих по кабелю, что с помощью специалистов МНИТИ можно существенно улучшить качество вашего сигнала. Полезность такого эффекта, надеемся, очевидна всем.

К концу 80-х годов требования телезрителей к качеству телевизионного изображения чрезвычайно возросли. Качество изображения цветных телевизионных приемников при приеме программ вещательных стандартов PAL, SECAM и NTSC, параметры которых выбирались, исходя из уровня развития техники середины 60-х годов, уже не удовлетворяют современным требованиям. В то же время технический уровень современных цветных телевизоров, в которых применены высококачественные кинескопы с повышенным разрешением и различные схемы улучшения качества изображения (корректоры длительности цветовых переходов, апертурные корректоры, цифровые процессоры сигналов), потенциально позволяют воспроизвести цветное изображение более высокого качества, чем передаваемое сейчас по сетям эфирного и кабельного телевидения. Это видно, например, при воспроизведении видеозаписей с лазерных видеодисков или видеомагнитофонов формата S-VHS и Hi-8, когда качество изображения современных цветных телевизоров практически ни в чем не уступает качеству изображения студийных цветных мониторов.

С другой стороны, качество цветного телевизионного изображения современного студийного оборудования, даже аналогового, не говоря уже о качестве сигнала цифровых источников программ (цифровые телевизионные студии, цифровые рабочие станции компьютерной видеографики графики, сигналы цифровых спутниковых линий связи и т.д.), значительно превосходит качество изображения, достигаемое в стандартах SECAM и PAL.

За последние 3-5 лет уровень качества отечественного приемного парка телевизоров резко возрос - многие уже приобрели современные отечественные телевизоры 4 и 5 поколений, а также импортные приемники. Это позволяет утверждать, что актуальность повышения качества цветного изображения будет возрастать. Не менее остро эта проблема стоит и в вещательных студиях, работающих с полным телевизионным сигналом. К слову, компонентных студий в России очень мало, почти вся техническая программная база ориентирована на композитный сигнал.

За рубежом всю важность этой проблемы поняли лет 10 назад. Уже в 1987 г. вещательные организации и производители телевизионной техники объединились для совместного решения вопроса резкого повышения качества цветного изображения в стандартной системе PAL. На базе Мюнхенского политехнического института была создана исследовательская группа,известная как группа PALplus. Работы по созданию улучшенной совместимой системы цветного телевидения PALplus развертывались как альтернатива работам над системами телевидения ТВЧ (D2-MAC, HD-MAC, MUSE и т.д.). К этому времени стало очевидно, что в современных экономических условиях совершенно новая телевизионная система, несовместимая с действующей инфраструктурой вещания и распределения сигналов, а также уже имеющимся у населения огромным парком телевизоров, не приемлема.

Первоначально в группу PALplus наряду с крупнейшими вещательными организациями Франции и Германии TDF, ZDF вошли такие известные фирмы, как Philips, Thomson, Grundig, Nokia, в дальнейшем (в 1991 г.) к этим работам присоединилась фирма Sony. Этот проект был успешно реализован, и с января 1995 г. в Европе ведется регулярное вещание по совместимой системе улучшенного качества PALplus. Эта система предусматривает широкоформатный экран 16:9 и повышенное качество воспроизведения изображения, к этому, однако, надо добавить, что улучшенное качество воспроизводимого цветного изображения новая система обеспечивает во всех случаях, включая стандартные телевизоры PAL.

А как обстоят дела в России? С 1994 г. группой российских специалистов начаты совместные работы с французами, ас 1996 г. - с группой PALplus. Цель работ - создание, по аналогии с PALplus, совместимой улучшенной системы SECAMplus. Однако разработка и внедрение такой системы в полном объеме - дело хлопотное и длительное, требующее значительных средств на исследования и разработки и гораздо больших - на переоснащение телецентров. Сказанное относится к будущему и возможно отдаленному, а проблема улучшения качества изображения настоятельна уже сегодня. Самое интересное в том, что уже найден ряд технических решений, которые при относительно простой реализации и незначительных затратах позволяют практически немедленно повысить - и существенно! - качество цветного изображения SECAM.

Суть этих предложений - в оптимизации спектра комплексного сигнала цветного телевидения системы SECAM путем устранения взаимного наложения спектров сигналов яркости и цветности. Как известно, основная причина различных "неприятностей", присущих системе SECAM, таится в повышенных перекрестных искажениях яркость/цветность и цветность/яркость, их так и назвали SECAM- эффекты. В принципе, если использовать сложные алгоритмы обработки сигналов, которые уже реализованы в цифровых декодирующих устройствах современных телевизионных приемников высокого класса, можно снизить такие искажения до определенного уровня. Однако цифровые телевизоры и видеомониторы - устройства дорогие, еще очень далекие от превращения в массовый продукт.

Цель этого короткого сообщения - показать, что существует и очень простое аналоговое техническое решение, позволяющее практически полностью исключить SECAM-эффекты на всех типах цветных телевизоров, включая старые образцы приемников. Это решение найдено группой сотрудников АО МНИТИ и защищено патентами Российской Федерации 2002379 "Способ формирования цветовых поднесущих" и 1706061 "Способ коммутации поднесущих частот цветоразностных сигналов".

Для проведения краткого анализа предлагаемого принципа улучшения качества цветного изображения в системе SECAM, рассмотрим упрощенные спектры сигналов SECAM при стандартном и измененном законе коммутации фазы цветовых поднесущих.

Как видно из рис, имеет место неполное перемежение спектров сигналов яркости и цветности, так как каждая шестая гармоническая составляющая спектра цвето-разностного сигнала B-Y совпадает по частоте с гармониками сигнала яркости. Именно это приводит к повышенным перекрестным искажениям цветность/яркость и яркость/цветность. Соответственно, исключение этого совпадения по частоте составляющих сигналов яркости и цветности при новом законе коммутации приводит к полному перемежению их спектров и, как следствие, к "исправлению" системы SECAM. Аналогичные рассуждения справедливы и для поднесущей другого цвето-разностного сигнала R-Y. Проведенный математический спектральный анализ сигналов приводит к тем же результатам. Как следует из результатов этого анализа, изменением закона коммутации фазы поднесущих цветности достигается полное перемежение спектров цветности и яркости сигнала SECAM, что должно привести к устранению основных недостатков системы при сохранении полной совместимости с существующей системой SECAM.

Экспериментальная проверка эффективности реализации этих предложений была проведена на Московском телецентре (в 1991 г.) и в АО МНИТИ (в 1996г.). Она полностью подтвердила правильность этих предположений. В результате эксперимента было показано, что изменение закона коммутации фазы в кодере SECAM на передающей стороне в соответствии с рекомендациями, указанными в патентах, не изменяя остальных параметров системы SECAM, не требуя никакой дополнительной регулировки или подстройки передающей и приемной аппаратуры, приводит к значительному улучшению качества изображения на различных типах цветных телевизорах, имеющихся у населения. Субъективно качество изображения "модифицированного" SECAM, свободного от характерных "SECAM-эффектов", неотличимо от сигналов системы PAL.

Эти предложения могут быть реализованы путем доработки кодеров SECAM и транскодеров PAL/SECAM, установленных на телецентрах и головных станциях СКТВ. Более подробная техническая информация по этому вопросу, включая демонстрацию модернизированного кодера SECAM с двумя законами коммутации фазы (стандартного и вновь предлагаемого), а также обсуждение практических вопросов доработки (модернизации) кодеров и транскодеров SECAM, может быть получена в АО МНИТИ у авторов данной статьи. Желающие более подробно ознакомиться с результатами математического анализа могут обратиться за дополнительной информацией к авторам статьи.