Кольорове телебачення, телебачення, в якому здійснюється передача кольорових зображень. Доносячи до глядача багатство фарб навколишнього світу, Ц. т. дозволяє зробити сприйняття зображення повнішим.
Принцип передачі кольорових зображень в телебаченні заснований на теорії трехкомпонентності колірного зір . Різноманіття природних кольорів можна відтворити оптично за допомогою 3 основних кольорів (див. Колірні виміри ) . Відповідно до цього принципу в кольоровій телевізійній передавальній камері за допомогою 3 світлофільтрів — червоного, зеленого і синього — створюють на світлочутливих мішенях передавальної телевізійної трубки 3 однобарвних оптичних зображення об'єкту передачі, які потім перетворять в 3 лінійних відеосигналу E R , E G , E B , пропорційних відповідно червоній ( R ), зеленій ( G ) і сині ( В ) складовим кольору, що прочитується в процесі розгортки зображення. Для формування телевізійного сигналу і передачі його в канал зв'язку в системах Ц. т. застосовують спеціальні методи кодування колірної інформації. У кольоровому телевізорі відеосигнали виділяються (шляхом декодування) з телевізійного сигналу; поступаючи на кінескоп, вони управляють яскравістю свічення його люмінофорів . Так, в найбільш поширеному трибарвному трьохпроменевому кінескопі з тіньовою маскою відеосигнали подаються одночасно на електроди, що управляють (модулятори) трьох електронних прожекторів. В результаті струм електронних променів змінюється відповідно до зміни амплітуди відеосигналів. Люмінофори на екрані кольорового кінескопа наносяться зазвичай у вигляді мозаїки з невеликих кружків (люмінофорних плям), згрупованих в тріади ( мал. 1 ). Тріада містить три кружки люмінофорів, кожен з яких під дією електронних променів починає світитися певним (властивим йому) кольором: червоним ( R П ), зеленим ( G П ) або синім ( В П ) . Завдяки екрануючій дії маски промені збуджують в тріадах люмінофори лише «свого» кольору. Т. о., кожен з променів порізно дозволяє отримати на екрані червоний, зелений або синій колір, а разом ці промені створюють зображення, колір якого визначається співвідношенням яркостей червоного, зеленого і синього кольорів свічення. Шляхом аддитивного складання останніх отримують будь-який колір в межах трикутника основних кольорів приймача на хроматичній діаграмі ( мал. 2 ). Для правильного цветовоспроїзведенія в канал передачі при необхідності вводиться перетворювач лінійних відеосигналів у відеосигнали основних кольорів приймача — матричний цветокорректор . В цілях компенсації нелінійності характеристик передавальною і приймальною телевізійних трубок лінійні відеосигнали E R , E G , E B , окрім лінійної матричної корекції, піддаються нелінійній корекції (т.з. гамми), в результаті якої формуються нелінійні відеосигнали E'' R , E'' G , E'' B згідно з формулами:
E'' R = E R 1/ ( ; E'' G = E G 1/ ( , E'' B = E B 1/ ( ,
де g — показник статечної модуляційної характеристики кінескопа. Сигнали E'' R , E'' G , Е'' В — широкосмугові, спектр кожного з них займає смугу частот до 6 Мгц.
Формування і передача сигналів Ц. т. Відеосигнали E'' R , E'' G , E'' B можуть бути передані в приймач послідовно (по черзі) один за іншим або одночасно. Відома система Ц. т. з послідовно і передачею колірних полів, при цьому частота полів складає 150 гц. Цій системі властивий ряд недоліків, головний з яких, — неекономічність, т. до. при такій передачі потрібний канал зв'язку із смугою пропускання, втричі що перевищує смугу частот стандартної системи чорно-білого телебачення; кольоровий ореол (облямовування) зображень при швидкому переміщенні об'єктів передачі; «розриви» кольорів, що виникають при переміщенні погляду по екрану. По цих причинах така система не використовується для телевізійного мовлення, вона застосовується (завдяки її простоті) для деяких прикладних цілей (наприклад, для передачі зображень порожнинних органів тіла; див.(дивися) Ендоскопія ) . В системах Ц. т. з одночасно і передачею в загальному випадку також потрібний 3 стандартних телевізійних каналу або 1 широкосмуговий канал із смугою пропускання 3×6 = 18 Мгц. З цієї причини трьохканальна система Ц. т. з одночасною передачею несумісна із стандартною системою чорно-білого телебачення. Оскільки сумісність — одна з основних техніко-економічних вимог, що пред'являються до мовних системам Ц. т., для його задоволення застосовують різні методи ущільнення спектру передаваного сигналу (див. Лінії зв'язку ущільнення ) з тим, щоб телевізійний сигнал однієї програми Ц. т. мав спектр частот до 6 Мгц. Одін з таких методів, використовуваний у всіх стандартних системах Ц. т., полягає в тому, що замість широкосмугових сигналів E'' R , E'' G E'' B за допомогою спеціальних кодуючих матричних пристроїв (КУ; див.(дивися) мал.(малюнок) 3 , а) формуються наступні сигнали: 1) сигнал яскравості E'' Y , рівний a× Е'' R + b× E'' G + d E'' B і що несе інформацію лише про розподіл яскравості передаваної сцени (коефіцієнти а = 0,30; b = 0,59; d = 0,11, визначені на основі колориметричних розрахунків); він характеризується смугою частот 6 Мгц; 2) цветоразностниє сигнали E'' R—Y = E'' R — E'' Y і E'' B—Y = Е'' В — Е'' В , що містять інформацію про колірність передаваної сцени; характеризуються смугою частот від 0,5 до 1,5 Мгц і передаються на частотах, що піднесуть, розміщуються в спектрі сигналу яскравості.
В КУ здійснюється також амплітудна або частотна модуляція коливань частоти, що піднесе, цветоразностнимі сигналами, в результаті утворюється сигнал колірності U Ц . Сигнали E'' Y , U Ц , синхроімпульси U C і імпульси колірної синхронізації U ЦС , складаючись, утворюють на його виході повний колірний телевізійний сигнал е П ( мал. 3 , би). При передачі опорного білого кольору (як таке в Ц. т. прийнято випромінювання стандартного джерела Д 6500 , де індекс 6500 позначає колірну температуру в До) відеосигнали, що подаються на вхід КУ, задовольняють умові: E'' R = E'' G = E'' B = 1; для опорного білого кольору E'' Y = 1 і E'' R—Y = E'' B—Y = 0 .
Здобуття кольорового зображення в приймачі. В кольоровому телевізорі повний сигнал е П з виходу відеодетектора подається на декодуючий пристрій, що складається із смугового електричного фільтру (ПЕФ), детекторів коливань частоти (ДПК), що піднесе, і декодуючої матриці (ДМ). За допомогою ПЕФ з сигналу е П виділяється сигнал U Ц + U ЦС , що поступає на вхід ДПК, на виході яких отримують цветоразностниє сигнали E'' R—Y і E'' B—Y . З цих сигналів і сигналу яскравості E'' Y утворюються відеосигнали основних кольорів приймача E'' R , E'' G , E'' B , які подаються на трьохпроменевий кінескоп. Інколи цветоразностниє сигнали E'' R—Y , E'' G—Y , E'' B—Y (другою отримують, складаючи в певних пропорціях перший і третій) подають безпосередньо на електроди (модулятори) кінескопа, що управляють, а сигнал яскравості — на його катоди. В цьому випадку матрицювання здійснюється в прожекторах кінескопа, і зрештою електронні промені також модулюються сигналами E'' R , E'' G , Е'' В . При відтворенні опорного білого кольору на екрані кінескопа створюється еталонний (рівносигнальний) колір Д 6500 .
Історична довідка. В 1907—08 російський інженер І. А. Адаміан запропонував метод одночасної передачі колірних кадрів, а в 1925 — систему трибарвного телебачення з послідовною передачею колірних полів за допомогою розгортаючого диска П. Ніпкова (технічно реалізована англійським винахідником Дж. Бердом в 1928). У 1929 в лабораторії «Амерікан телефон енд телеграф компані» (США) демонструвалася одночасна система Ц. т. з механічною розгорткою; у ній для передачі сигналів користувалися трьома незалежними каналами. У 1929 радянський інженер Ю. С. Волков запропонував застосовувати в приймачі Ц. т. електроннопроменеву трубку з трьома екранами; оптичне поєднання трьох кольороподілених зображень (у основних кольорах R, G і В ) здійснювалося за допомогою напівпрозорих дзеркал. У 1938—50 в США радіомовною компанією Коламбія бродкастінг систем (CBS) була розроблена послідовна система Ц. т. електронного типа; з 1951 по 1953 вона використовувалася в США як стандартна система телевізійного мовлення. Аналогічна система була розроблена в СРСР в 1948—53 (у 1954—56 в Москві по цій системі проводилося дослідне мовлення). У 1953 в США було почато кольорове телевізійне мовлення за системою NTSC, прийнятою як стандартна в США (1954), Канаді (1964) і ряду ін. країн Американського континенту, а також в Японії (1960). У 1958 в СРСР була створена система Ц. т. з т.з. квадратурною модуляцією що колірною піднесе, сумісна з системою чорно-білого телебачення, яка використовувалася з 1959 для дослідного телевізійного мовлення. У 1966 була створена радянсько-французька система «SECAM = III», введена в експлуатацію одночасно в СРСР і Франції в жовтні 1967 (див. СЕКАМ ) . З 1967 почалося кольорове телевізійне мовлення в ФРН(Федеральна Республіка Німеччини), Великобританії, Нідерландах і ін. країнах Західної Європи, а також в Австралії за системою PAL, розробленою в 1962—66 у ФРН(Федеральна Республіка Німеччини).
Короткий опис стандартних систем Ц. т. Відомі (1978) 3 стандартних системи Ц. т.: СЕКАМ, NTSC і PAL. Вони розрізняються між собою головним чином методами утворення телевізійного сигналу.
Система СЕКАМ прийнята в СРСР і більшості соціалістичних країн, а також у Франції і низці країн Африки. У СЕКАМ сигнал U Ц утворюється почерговою частотною модуляцією коливань, що піднесуть, сигналами Д'' R = — a 1 × E'' R—Y І Д'' В = a 2 × E'' B—Y (a 1 = 1,9; a 2 = 1,5) т. о., що в одних рядках телевізійного кадру (наприклад, парних) модуляцію виробляють сигналом Д'' R (центральна частота f 0r коливань частоти, що піднесе, при цьому рівна 4,406250 Мгц ) , в інших — сигналом Д'' В (центральна частота f 0b = 4,250000 Мгц ) . В результаті в каналі передачі в кожному рядку є сигнал яскравості E'' Y і один з колірних сигналів Д'' R або Д'' В . В приймачі для формування цветоразностних сигналів необхідна одночасна присутність обох сигналів Д'' R і Д'' В . Для їх збігу у часі використовується ультразвукова лінія затримки (УЛЗ): затримка виробляється на час розгортки одного рядка (64 мксек ) . Завдяки використовуваній в СЕКАМ частотної модуляції сигнал колірності U Ц відносно мало схильний до амплітудно-частотних і фазових спотворень.
Система NTSC (від початкових букв англійських слів National Television System Committee — Національний комітет з телевізійних систем). У системі NTSC сигнал U Ц . утворюється методом амплітудної балансної модуляції два що піднесуть коливань з однаковими частотами f 0 = 3,579545 Мгц відеосигналами E'' RD = 0,877 E R—Y і E'' BD = 0,493 E B—Y (або відеосигналами E'' I = 0,7355 E'' R—Y — 0,2684 E'' B—Y і E'' Q = 0,4776e'' R—Y + 0,4133 E'' B—Y ). При цьому модульовані коливання, що піднесуть, зрушені по фазі відносно один одного на 90° (знаходяться в квадратурі). Сума цих коливань на виході КУ дає сигнал U Ц , в спектрі якого завдяки балансній модуляції відсутні коливання частоти, що піднесе (присутні лише бічні смуги). Сигнал U Ц модульований по амплітуді і фазі (подібна модуляція називається квадратурною), причому амплітуда визначається насиченістю передаваного кольору, а фаза — колірним тоном. Для детектування сигналу U Ц в приймачі використовуються 2 синхронних детектора, на яких подають сигнал U ЦС і коливання частоти, що піднесе, від місцевого генератора, керованого по фазі і частоті сигналами колірної синхронізації U ЦС . Останній передається в повному телевізійному сигналі у вигляді колірних спалахів (пакетів), що розміщуються на задньому уступі рядкового імпульсу, що гасить. Достоїнства системи NTSC: висока перешкодостійкість, відносна простота кодування і декодування, висока колірна чіткість і ін., основний недолік — велика чутливість сигналу U ЦС до амплітудно-частотних і фазових спотворень.
Система PAL (від початкових букв англ.(англійський) слів Phase Alternation Line — зміна фази по рядкам). Подібна до системи NTSC; основна відмінність полягає в тому, що в PAL коливання частоти, що піднесе, що модулюються сигналом E'' R—Y , змінюють фазу від рядка до рядка на 180°. У приймачі для розділення сигналу колірності на квадратурні складові застосовується УЛЗ на 64 мксек і електронному комутаторі. Система PAL малочутлива до фазових спотворень, що є основною її гідністю в порівнянні з системою NTSC.
Використання Ц. т.; перспективи розвитку. В телевізійному мовленні Ц. т. приходить на зміну чорно-білому. Ведуться розробки систем кольорового стереоскопічного телебачення . Технічні засоби Ц. т. все ширше використовуються в промисловому телебаченні практично в всіх сферах його застосування. Так, при космічних дослідженнях за допомогою Ц. т. спостерігають за станом космонавтів, процесом стиковки космічних кораблів (зокрема, це мало місце в липні 1975 при стиковці радянського і американського кораблів «Союз» і «Аполлон»), передають з космосу кольорові зображення поверхні Землі і ін. космічних об'єктів; у медицині Ц. т. використовують, наприклад, при ендоскопії, а також для демонстрації хірургічних операцій; перспективно вживання Ц. т. в металургії, фізиці, хімії і т. д. Все більше поширення отримує професійна і любительська кольорова відеозапис на магнітні носії (стрічку, диск, карту); організовуються випуск масовим накладом кольорових відеозаписів на полівінілхлоридних дисках і виробництво порівняльно недорогих приставок до кольорового телевізора для відтворення цих записів.
В кількісному відношенні радянське телебачення розвивається у напрямі повного переходу на Ц. т. З цією метою організовується у все ширших масштабах випуск студійного і позастудійного устаткування для передачі кольорових програм; за допомогою синхронних супутників зв'язку системи «Екран» і мережі наземних ретрансляторів розширюється територія, охоплена кольоровим телевізійним мовленням. У СРСР, в Москві, будується передавальний телевізійний комплекс Ц. т., розрахований на передачу 20 програм. Перспективне створення системи передачі різних довідкових даних у вигляді сторінок, відтворних на екрані телевізора (система «телетекст»).
В якісному відношенні актуальними в Ц. т. є такі проблеми, як перехід на одинтрубкову передавальну камеру у поєднанні з одинпроменевим кінескопом на приймальній стороні і ін., в стереоцветном телебаченні — дослідження методів звуження смуги частот, розробка систем передачі зображень з декількома (більше двох) позицій (багатопозиційних систем), пошуки і розробка методів голографічного телебачення.
Літ.: Телебачення, під ред. П. Ст Шмакова, 3 видавництва, М., 1970; Новаковський С. Ст, Кольорове телебачення, М., 1975; його ж, Стандартні системи кольорового телебачення, М., 1976; Техніка кольорового телебачення, під ред. С. Ст Новаковського, М., 1976.
