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.
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[38][37][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 параллельно декодеру SECAM. 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.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .