Техника - молодёжи 1955-07, страница 10

• 8 3 4 ГАРМОНИКИ

Рис. 5. Примерное распределение сигналов телевидения различных частот около гармоник (высших составляющих частот) сигналов развертки изображения.

торой мы упоминали раньше: взаимозаменяемость с черно-белым телевидением; как сузить требуемую для цветного телевидения полосу частот до полосы черно-белых передач.

Первые телевизионные передачи периода 1927—1930 годов занимали полосу частот, равную всего 15 тыс. герц. Для уровня радиотехники того времени столь широкая полоса была великим достижением. Сейчас, спустя всего 30 лет, полоса частот, занимаемая передатчиком черно-белого телевидения, равняется 6—6,5 млн. герц, шире старой примерно в 400 раз! Полоса же частот, требуемая передатчиком цветного телевидения, в первом приближении должна равняться утроенной полосе черно-белого, то-есть 18 мегагерц (рис. 4). Создать аппаратуру, пропускающую столь широкую полосу частот, дело довольно трудное даже для радиотехники сегодняшнего дня.

Однако сложность задачи лежит не только в этом. К тому времени, когда будет разработана и внедрена в эксплуатацию окончательная, полностью электронная система цветного телевидения, в стране будет работать несколько миллионов телевизоров черно-белого изображения и вряд ли кто-либо согласится приобретать в дом два разных телевизора.

Следовательно, основная задача заключается в том, чтобы была создана так называемая совмещенная система телевидения, при которой передачи цветных программ могли бы приниматься как черно-белые на обычные телевизоры, а черно-белые передачи могли бы приниматься и на цветные телевизоры.

Как же это осуществить, если цветные передачи требуют утроенной полосы частот? Не произойдет ли при этом резкого ухудшения качества цветных передач?

Оказывается, некоторые особенности человеческого зрения позволяют разрешить и эту, казалось бы, немыслимую проблему, правда довольно сложными и хитроумными путями.

Начнем с того, что глаз человека не одинаково чувствителен к различным участкам спектра света. Больше всего он чувствителен к самым ничтожнейшим оттенкам желтозеле-ных лучей, меньше чувствителен к красным лучам и еще менее к синим. Поэтому очень часто при пере

даче какого-либо сложного сигнала, содержащего сигналы всех этих трех цветов, обладающих одинаковой энергией, глаз будет хорошо различать на экране вспышки зеленых сигналов, плохо или почти не различать вспышек от сигналов красного цвета и вовсе не увидит сигналов синего цвета. Поэтому нет необходимости передавать сигналы, которые глаз все равно не различает, а тем самым отводить каждому из цветов полную треть от общей полосы частот в 18 млн. герц.

Правильное восприятие яркости сигналов этих цветов сохранилось бы, если из общей полосы частот на долю зеленых сигналов было отведено примерно 59%, на долю красных— 30% и на долю синих — 11%. Лишь одно это обстоятельство позволяет сократить общую полосу частот цветного передатчика, уплотнив ее примерно до 12 млн. герц.

Второй источник возможного сокращения полосы вытекает из предыдущего. Было установлено, что в цветном изображении, будь то телевизионная передача или цветной рисунок, глаз хорошо разбирает, цвета относительно больших поверхностей изображения, но с трудом или вовсе не различает, какого цвета очень малые детали изображения. Это обстоятельство хорошо известно печатникам цветных иллюстраций.

И если все сравнительно мелкие детали на цветном изображении воспроизводить не в цветах, а одним, то-есть черно-белым, цветом, то глаз человека этого не подметит. Ведь не можем мы сказать, какого цвета линия, разделяющая на рисунке, например, зеленое поле от голубого неба или белые облака от синего моря. Отсюда вытекает, что все достаточно мелкие детали цветного изображения, которым соответствуют высокие частоты спектра сигналов каждого цвета, можно передавать не в трех разных цветах, а смешав их все вместе, передавать только в одном цвете — черно-белом. Это позволяет еще больше сократить участок высоких частот каждого цветного спектра и довести общую полосу частот, отводимую цветному передатчику, условно уже до 8—9 млн. герц.

И, наконец, еще один источник сужения полосы частот.

Ученые, разрабатывающие проблемы обычного черно-белого телевидения, давно замечали, что, несмотря на то, что для обеспечения неискаженных изображений телепередатчику всегда отводилась полная требуемая полоса частот, например 6 млн. герц, практически получалось так, что значительная часть этой полосы полностью почти никогда не использовалась. Некоторые сигналы или целые группы сигналов в передаче встречались

Рис. 6. Схема уплотнения сигналов цветного телевидения до полосы, требуемой для передачи черно-белого телевидения (с IS до 6 мегагерц).

столь редко, что их отсутствие никак не отражалось на качестве передач, подобно тому как при передаче музыки по радио мы практически не замечаем отсутствие звуков некоторых очень высоких частот. Кроме того, частоты передаваемых сигналов изображения в общем спектре частот не распределяются равномерно, а группируются в определенных участках вокруг гармоник частот (высших кратных частот), которые создают сигналы горизонтальной развертки (тонкие линии, видимые на экране телевизора). Между этими группами густо собранных сигналов имеются правильные промежутки, в которых сигналы практически отсутствуют. Получается, что существенные порции или участки столь драгоценной полосы частот на деле оказываются «незаселенными» (рис. 5).

Учитывая такую открывшуюся возможность, было предложено в участок черно-белых сигналов цветных передач, который, как мы помним, соответствует смешанным сигналам самых высоких частот всех цветов, на пустующие места как бы вдвигать сигналы низких частот какого-либо одного цвета, например красного. Тогда при передаче этого цвета получается двойная экономия: самые высокие сигналы этого цвета превращены в черно-белые сигналы и попали в «общий котел», а низкие его частоты вдвинуты в промежутки этих общих черно-белых сигналов.

Такое очень сложное построение и позволяет, наконец, сжать полосу частот, отводимую для передач полного цветного изображения, с 18 до 6 мегагерц, то-есть до полосы частот обычного черно-белого телевидения, без заметного снижения их качества, а следовательно, принимать любые передачи на любые приемники. Вся разница будет в том, что в одних случаях изображение будет цветным, в других—черно-белым (рис. 6).

Естественно, что все эти ухищрения, на самом деле еще более сложные и каверзные, чем описано выше, не должны вызывать слишком значительных усложнений аппаратуры и не создавать взаимных помех и нежелательных искажений.

Осуществить все это пока еще очень трудно, особенно в массовой приемной аппаратуре, что в основном и задерживает внедрение этой уплотненной системы в эксплуатацию. Однако полученные в условиях опытных передач обнадеживающие результаты позволяют считать такую систему весьма перспективной. Следует учесть, что работы в области цветного электронного телевидения, по существу, еще только начаты и в недалеком будущем здесь можно ожидать еще более интересных открытий и нововведений.

На четвертой обложке этого номера журнала в общем виде показаны описанные в статье три основные, существующие в настоящее время опытные системы цветного телевидения, включая систему уплотнения частот: система с вращающимися дисками (фильтрами), трехлучевая трубка с точечным экраном и трубка Лоуренса с полосовым (растровым) экраном. Справа вверху показан процесс складывания трех одноцветных изображений при их проекции на общий экран в единое многоцветное. Цветные, частично наложенные друг на друга круги показывают закон смешения лучей света трех основных цветов.

8