Евгений Айсберг - Цветное телевидение?.. Это почти просто!

Н. — А какова частота чередования полукадров?

Л. — В Европе мы передаем в секунду 25 полных кадров или 50 полукадров. Следовательно, при сохранении такой частоты каждый оборот диска соответствует 6 полукадрам, значит, мы должны вращать диск со скоростью 50:6, или немногим более 8 оборотов в секунду.

Н. — Это немало для нашего диска, который должен быть внушительных размеров, ибо сектор, занимающий 1/6 круга, должен полностью закрывать экран кинескопа. Поэтому, как я догадываюсь, перед экраном приемника подобный же диск вращается синхронно с диском на передающей камере. Впрочем, ты писал мне об этом в своем письме (рис. 26).

Рис. 26. Принцип системы с поочередным сложением цветных полукадров, в которой в передающей части перед камерой, а в приемной части перед кинескопом установлены вращающиеся диски с фильтрами.

Л. — Да, дорогой друг, вращающийся с подобной скоростью большой диск развивает центробежную силу, пренебрегать которой нельзя. Вторжение механики в царство радиоэлектроники при всех обстоятельствах само по себе неприятно. Но и без этого система отличается большими недостатками.

Пойми, что полное изображение создается из четных и нечетных строк всех трех основных цветов за один полный оборот диска, или за 6/50 сек, т. е. примерно за 1/8 сек, что несколько превышает длительность сохранения зрительного ощущения. А это означает, что у нас больше не будет впечатления непрерывности и изображение начнет мелькать.

Н. — Да, это очень существенно!

Л. — И это еще не все. За изображением движущихся людей или предметов на экране будет следовать цветная бахрома. Понять причину этой неприятности несложно. Предположим, что за 1/8 сек изображение предмета на экране переместилось на 1 см. За это время оно поочередно было красным, зеленым, синим и еще раз красным, зеленым и синим, но при этом не произошло точного наложения этих одноцветных изображений одно на другое, иначе говоря, контуры этих одноцветных изображений появились на экране смещенными относительно друг друга.

Н. — Я предполагаю, что такое же явление должно возникнуть, если телезритель сделает годовой резкое движение в сторону: вследствие некоторого расстояния, отделяющего фильтр от экрана, возникает определенный параллакс, который тоже должен проявляться в виде цветной каймы на изображении.

Л. — Ты не ошибаешься, Незнайкин. А что ты думаешь об этой так называемой системе «последовательной передачи полукадров» с точки зрения пресловутого «загромождения эфира»?

Н. — Положительно ничего хорошего, но также и ничего плохого, так как в этом случае мы занимаем канал такой же ширины как в обычном черно-белом телевидении. И, несомненно, именно по этой причине данная система получила благословение американской Федеральной комиссии связи.

Л. — Но не надолго, так как уже через год, в 1951 г., FCC изменила свое мнение и приняла в качестве стандарта для цветного телевидения систему, предложенную Национальным комитетом по телевидению — NTSC (National Television System Committee). Но существуют и другие системы, я лишь назову проекты других систем, и, в частности, созданные исследователями американской фирмы RCA (Radio Corporation of America), которые основаны не на чередовании полукадров трех основных цветов, а на чередовании строк и даже на чередовании точек. Но все эти системы обладают одним главным и общим для них недостатком — они несовместимы!

Н. — Но это ужасно!.. По крайней мере мне так кажется, ибо я совсем не представляю, о какого рода несовместимости идет речь.

Л. — Здесь мы с благодарностью должны упомянуть имя французского инженера Жоржа Валенси, крупного специалиста по электросвязи и, несомненно, одного из выдающихся пионеров телевидения, который еще до второй мировой войны четко сформулировал условия двойной совместимости, которым должна удовлетворять любая рациональная система цветного телевидения. Абсолютно справедливо Валенси предположил, что как цветная фотография и цветное кино не уничтожили «черно-белых» фотографий и кино, так и цветное телевидение не приведет к исчезновению черно-белого телевидения. Между этими двумя видами телевидения должен установиться статут «мирного сосуществования».

Действительно, в каждой стране к началу цветных передач миллионы семей уже имеют черно-белые телевизоры. Поэтому, чтобы никого не обидеть, Валенси выдвинул два следующих основных требования:

1. Передаваемые в цвете программы должны также исправно приниматься черно-белыми телевизорами, на экранах которых они, разумеется, появятся только в одном цвете (или, как обычно говорят, в черно-белом варианте).

2. Передаваемые в эфир черно-белые программы должны также приниматься цветными телевизорами, на которых они, естественно, будут одноцветными.

Н. — Значит, если я правильно понимаю, эти принципы двойной совместимости имеют целью дать каждому телезрителю, как владеющему старым черно-белым, так и современным цветным телевизором, возможность принимать все программы независимо от того, передаются они в цвете или в черно-белом варианте; в первом случае, естественно, все передачи будут приниматься как черно-белые.

Л. — Я вижу, что ты хорошо понял суть проблемы.

Н. — Но я не так ясно вижу, каким должно быть решение. Разумеется, не сложно получить одноцветное изображение черно-белой передачи на экране цветного телевизора…

Л. — Ошибаешься, дорогой друг! Именно это наиболее сложно осуществить. Позже ты увидишь, что из всех возможных цветов труднее всего воспроизвести белый и черный. Как часто приходится видеть горные пейзажи с розовым, синим, желтым или зеленоватым, но никогда не белым снегом, потому что телевизор недостаточно отрегулирован…

Н. — Очень любезно со стороны твоего Валенси сформулировать условия. Ведь их еще надо иметь возможность выполнить!

Л. — Он более любезен, чем ты предполагаешь, так как он не только высказал принцип совместимости, но и указал пути, позволяющие удовлетворить эти требования. Все принятые в настоящее время системы основаны на идеях, сформулированных им еще до войны. И если я так долго разъяснял тебе физические характеристики цвета и его восприятия человеком, то делал это лишь дли того, чтобы ты легче понял основную мысль Валенси.

Н. — Подожди, Любознайкин! Мне кажется и без твоего объяснения я уже кое о чем догадался. В черно-белом (или, говоря строго, в монохроматическом) изображении элементы для нас различаются только своей яркостью. Следовательно, чтобы черно-белый телевизор был способен принимать цветные передачи, необходимо, чтобы несущая волна была модулирована видеосигналом яркости, как модулируется несущая черно-белого передатчика.

Л. — Должен признать, Незнайкин, что я восхищаюсь твоей мощной способностью логически мыслить. Высказанное тобой предположение исключительно правильно. И в американской системе NTSC, и в созданной во Франции системе SECAM, и в системе немецкого происхождения PAL несущая модулируется по амплитуде видеосигналом яркости, который характеризует относительную яркость последовательно рассматриваемых элементов изображения, И телезритель, имеющий черно-белый телевизор, принимает эти изображения, но не может видеть всей гаммы красок, которой, наслаждаются счастливые владельцы цветных телевизоров.

Н. — Теперь я понимаю, почему при составлении яркостного сигнала Y так странно дозируют сигналы трех основных цветов:

Y = 0.59R + 0.30G + 0.11B

Наш глаз наиболее чувствителен к зеленым и наименее чувствителен к синим лучам, и такая смесь делается для того, чтобы те, кто видит черно-белое монохроматическое изображение, имели впечатление такой же интенсивности, как и те, кому посчастливилось любоваться всем богатством красок. Поэтому в яркостный сигнал вводят 59 % зеленого, только 30 % красного, а частичка синего составляет всего лишь оставшиеся 11 %.

Л. — Ты, Незнайкин, сейчас находишься в расцвете своих творческих сил! Совершенно верно, что, учитывай неодинаковую чувствительность глаза к различным цветам, так дозируют величину трех сигналов основных цветов, чтобы яркостное впечатление при приеме цветных передач на черно-белый телевизор тоже было хорошим. А черно-белые программы также в наилучших условиях принимались цветным телевизором.