Полученный в результате детектирования разностный сигнал А-В подается на один из входов суммарно-разностного преобразователя (СРП), на второй вход которого поступает сигнал А + Вс выхода ФНЧ. С выходов СРП восстановленные сигналы стереопары А v\ В поступают на цепи компенсации предыскажений т. К параметрам фильтров предъявляются довольно жесткие требования. Так, чтобы переходное затухание между каналами стереопары было не менее 40 дБ, АЧХ фильтров должны отличаться друг от друга не более чем на 1 %, а ФЧХ - не более чем на 0,5°. Изменение коэффициента передачи любого из трактов (суммарного или разностного) на 10 % сопровождается уменьшением переходного затухания до 26 дБ. Несмотря на столь жесткие требования, метод детектирования КСС с разделением спектра широко используется в серийных моделях стереоаппаратуры.

Наилучшими параметрами обладают ключевые стереодекодеры (см. рис. 6.9, в), работающие по принципу временного разделения каналов стереопары. Если ПМК подать на два электронных коммутатора ЭК1 и ЭК2 и управлять их работой посредством коротких импульсов разной полярности, то сигнал на выходе ЭК1 будет иметь огибающую сигнала левого канала, а на выходе ЭК2 - правого. Сложность декодирования ПМК этим методом заключается в том, что коммутирующие импульсы должны иметь длительность не больше 5-10 мкс. Только в этом случае амплитуда выходного напряжения ключей в момент его замыкания будет оставаться постоянной, что обеспечит получение высокого значения по переходному затуханию. Однако коэффициент передачи такой цепи оказывается очень низким. Для устранения этого недостатка дополнительно вводят цепи удлинения импульсов. С ее помощью напряжение на выходе ЭК поддерживается постоянным и равным мгновенному значению сигнала в момент его коммутации до прихода следующего управляющего импульса, после чего выходное напряжение принимает новое значение. Заметим, что метод временного разделения каналов стереопары не требует обязательного преобразования КСС в ПМК, что является его несомненным достоинством.

6.3. Системы стереофонического звукового сопровождения телевизионных передач (СЗС ТВ)

Еще на заре внедрения стереофонии возникла идея организации стереофонического звукового сопровождения телевизионных передач. Но тогда никто всерьез не рассматривал такую перспективу, считая, что при малых размерах телевизионного экрана стереоэффект не будет проявляться. Однако проведенные экспертные исследования показали, что телезритель бьютро адаптируется к стереозвуку даже при малых размерах экрана телевизора. При этом более 80 %

им У5(ЧМсШП)

I-I

jii.

/ар /пн = 2/стр /пс = 7/2/стр /

Рис. 6.10. Спектр КСС в система ЧМ-ЧМ

экспертов предпочитали стереозвуковое сопровождение монофоническому.

В настоящее время во всех развитых странах телезрители имеют возможность смотреть ТВ со стереозвуком. Рассмотрим основные способы организации СЗС ТВ.

Система ЧМ-ЧМ. Система представляет собой модификацию шведской системы стереофонического радиовещания. В Японии эта система применяется с 1970 г., хотя официально она принята к регулярному вещанию лишь в 1978 г. К 1980 г. ТВ вещанием со стереозвуковым сопровождением было охвачено уже более 70 % населения страны.

В этой системе (рис. 6.10) передача сигнала Us осуществляется путем ЧМ поднесущей. Частота поднесущей принята равной удвоенной частоте строчной развертки, что применительно к стандарту Японии составляет 31,5 кГц. Для улучшения шумовых характеристик и помехозащищенности сигнала Us применена компандерная система шумоподавления. Коэффициент компрессии принят равным 5/4, время срабатывания - 1 мс, время восстановления - 150 мс. Девиация поднесущей частоты компрессированным сигналом Us составляет ±10 кГц. Чтобы избежать проникновения боковых компонент ЧМ поднесущей в полосу частот основного канала, спектр надзвуковой части КСС резко ограничивают в пределах ±15 кГц от поднесущей. Диапазон модулирующих частот в канале S ограничен частотой 12 кГц. Девиация несущей сигналом модулированной поднесущей в режиме СЗС составляет ±20 кГц. Девиация несущей сигналом U составляет ±25 кГц.

Для осуществления идентификации вида передачи и автоматической коммутации приемных устройств передается дополнительно AM пилот-сигнал на частоте =3,5f p = 55,125 кГц. Коэффициент AM пилот-сигнала составляет 50-70 %, частота модуляции - 982,5 Гц, девиация несущей пилот-сигналом составляет ±2 кГц.

Система с двумя несущими звукового сопровождения. В отличие от описанной выше системы ЧМ-ЧМ в ФРГ и ряде других стран используется система с двумя независимыми несущими частотами для передачи сигналов звукового сопровождения.

изобр

Соседний ТВ канал

/изобр 5,5 МГц

/зв1 242 кГц

6,25 МГц

7,5 МГц

/звг

Рис. 6.11. Спектр сигнала в системе СЗС с двумя несущими звука

Для исключения влияния второго канала и биений между двумя звуковыми несущими на изображение уровень второй несущей выбран -20 дБ по отношению к несущей изображения, а уровень первой (основной) несущей звукового сопровождения (ЗС) уменьшен с обычных-10 до-13 дБ.

С этой же целью вторая несущая установлена выше основной на 242 кГц (рис. 6.11). При этом фаза сигнала биений изменяется на 180° от строки к строке и заметность его на изображении существенно снижается. Большой разнос несущих ЗС обеспечивает большое переходное затухание между каналами звука. Звуковой сигнал модулирует несущие по частоте. Девиация каждой несущей сигналом ЗС составляет ±50 кГц. Перед осуществлением модуляции в каждый из сигналов ЗС вводят частотные предыскажения. Постоянная времени цепей предыскажений составляет 50 мкс.

С целью обеспечения совместимости с обычным телевизионным вещанием основная несущая звука модулируется сигналом = = 0,5(1/л +и). Вторая несущая звука служит для передачи сигнала Un (или сигнала второго языка), а также сигнала управления. Для управления режимом работы приемного устройства введен модулированный пилот-тон с частотой 3,5f p = 54,7 кГц, подмешиваемый к сигналу второго канала. Частота модуляции пилот-тона в режиме СЗС равна 117,5 Гц, модуляция - амплитудная, коэффициент модуляции -50 %. В режиме моно модуляция пилот-тона отсутствует. Девиация несущей пилот-тоном установлена равной ±2,5 кГц.

С целью уменьшения помех от сигнала изображения на звуковое сопровождение авторы системы отказались от передачи на второй несущей звука сигнала Us . Это объясняется тем, что помехи от изображения в обоих звуковых каналах оказываются сильно коррелированными и при передаче на второй несущей звука сигнала L/g восстановление сигналов Un=Uu+Us и UU-Us сопровождается удвоением уровня коррелированной помехи в канале Л и самокомпенсацией ее в канале П. Чтобы выровнять уровни помехи в каналах

Л И П, было решено передавать на второй несущей сигнал U. При этом матричное преобразование осуществляется лишь для канала Л: и =2Um - U . Сигнал U воспроизводится без всякого преобразования.

По сравнению с другими аналоговыми зарубежными системами, принятыми для регулярного вещания, система с двумя несущими частотами обеспечивает наиболее высокие параметры качества (коэффициент гармоник не более 0,5 %, отношение сигнал - шум 50-60 дБ). Однако необходимость использования суммарно-разностного преобразования при наличии двух раздельных трактов передачи сигналов ЗС ограничивает разделение каналов стереопары в этой системе величинами 26...40 дБ. Кроме того, наличие двух несущих ЗС, несмотря на существенное уменьшение их амплитуд по сравнению с уровнем несущей изображения, может служить причиной появления комбинационной разностной частоты в элементах группового тракта и, как следствие этого, - источником помех видеоканалу.

Система BTSC. В США работы по выбору системы СЗС ТВ закончились принятием в 1984 г к регулярному вещанию доработанной системы с пилот-тоном, получившей обозначение BTSC (The Broadcast Television Standards Committee). Доработка коснулась главным образом изменения частоты поднесущей с 38 кГц на fHi = 2f p = = 31,468 кГц (рис. 6.12).

Соответственно частота пилот-тона стала равной f = 15,734 кГц. Кроме того, в разностном тракте применена компандерная система шумопонижения типа dBx. Цепь предыскажений (75 мкс) оставлена только в канале U Максимальная девиация несущей сигналом U установлена ±25 кГц. Девиация несущей сигналом пилот-тона равна ±5 кГц. Штриховой линией на рис. 6.12 обозначены частоты канала передачи независимой информации (SAP), передаваемой методом ЧМ на дополнительной поднесущей / 2 = пнз = б./р (также с использованием системы шумопонижения dBx). На частоте = 6,5f p могут передаваться сигналы канала служебной информации.

Достоинством системы BTSC по сравнению с системой ПТ являются повышенное отношение сигнал-шум и помехозащищенность в разностном канале; недостатками - худшее (26...40 дБ) разделение

У5(БМсШП)

5АР(ЧМсШП)

/пт=/ар /пн1 = 2/ар /пнг=5/ар /пнЗ = 6,5/стр

Рис. 6.12. Спектр КСС в системе BTSC

сигналов стереопары и более жесткие требования к линейности группового тракта и помехозащищенности тракта ПТ.

Система BBS. Наряду с рассмотренными, используемыми для регулярного вещания системами за рубежом продолжаются работы над созданием новых, более высококачественных систем СЗС ТВ. Наибо--лее подготовленной из них является разрабатываемая в Великобритании система с двумя несущими ЗС (система NICAM), из которых одна, основная, модулируется монофоническим сигналом, а дополнительная несущая модулируется цифровым стереофоническим сигналом. Уровень мощности основной несущей ЗС составляет -10 дБ от максимальной мощности несущей изображения, уровень мощности дополнительной несущей -20 дБ. Частота второй несущей сигналов ЗС на 6,552 МГц выше несущей изображения (рис. 6.13) и отстоит от частоты основной несущей ЗС примерно на 0,5 МГц.

Для передачи на второй несущей ЗС цифрового сигнала используется четырехкратная фазоразностная модуляция (ФРМ). Скорость передачи цифрового потока равна 728 кбит/с. Занимаемая при этом в эфире полоса частот составляет 700 кГц (на уровне -30 дБ).

При передаче сигналов СЗС каждый из сигналов стереопары, занимающий полосу частот 40... 15 ООО Гц, дискретизируется с частотой 32 кГц. Затем осуществляется 14-разрядное линейное кодирование с почти мгновенным компандированием, уменьшающим количество бит в кодовом слове с 14 до 10. К каждому 10-разрядному кодовому слову добавляется один бит четности для обнаружения ошибок и масштабирования. Таким образом, каждый из сигналов стереопары преобразуется в цифровой поток со скоростью 352 кбит/с.

Последовательный цифровой поток данных делится на циклы по 728 бит в каждом, которые передаются непрерывно, без промежутков. Передача каждого цикпа занимает 1 мс. Первые 8 бит отводятся для передачи слова цифровой синхронизации. Идущие за словом цифровой синхронизации 720 бит образуют структуру, идентичную той, которую имеют компандированные блоки звуковых сигналов с защитой

/звг

6,552 МГц

Рис. 6.13. Спектр телевизионного сигнала в английской системе СЗС

первого уровня в системах семейства MAC-packet, так что декодирование сигналов ЗС может быть осуществлено с помощью декодера, используемого в системах MAC. Из этих 720 бит первые 5 используются для контроля информации, 11 зарезервированы для передачи дополнительных данных, если потребность в таковых возникнет в будущем. Последние 704 бита в каждом цикле используются для передачи отсчетов двух сигналов ЗС. Это могут быть сигналы и (Ур стереопары либо два независимых звуковых сигнала.

Возможен вариант, когда передается один моносигнал ЗС, а другой канал используется для передачи данных (352 кбит/с). Предусмотрена также возможность использования всего блока из 704 бит для передачи данных со скоростью 704 кбит/с. Текущее содержание этих 704 бит определяется тремя из пяти контрольных бит, что позволяет оперативно переключать приемное устройство в нужный режим работы.

Один из контрольных бит используется для информации о характере звуковой программы, передаваемой на первой несущей ЗС. Если аналоговый ЧМ сигнал несет ту же звуковую программу, что передается по цифровому стереоканалу или моноканалу (при двух разных моносигналах в цифровом тракте - только по первому моноканалу), то контрольный бит имеет значение 1, в остальных случаях - 0. Благодаря этому имеется возможность автоматического перехода на прием аналогового ЗС в случае неполадок в цифровом тракте.

Возможности и особенности введения двухречевого сопровождения в телевидении. Еще в 60-е годы в СССР была разработана и успешно эксплуатировалась система двухречевого сопровождения (ДРС) телевизионных передач с однополосной модуляцией поднесущей частоты, равной 1,5стр (23437,5 Гц). Для передачи сигналов второго языка использовалась верхняя боковая полоса спектра модулированной поднесущей. Сама поднесущая при передаче полностью подавлялась. Диапазон модулирующих частот в канале сигнала второго языка составлял 100...7000 Гц. Вещание по этой системе вскоре было прекращено из-за экономических соображений и, как тогда казалось, из-за неактуальности задачи. Однако при разработке систем СЗС интерес к проблеме двухречевого сопровождения возник вновь, и не только в нашей стане, но и за рубежом. В различных системах СЗС ТВ эта задача решена по-разному. В английской системе, как уже упоминалось ранее, для передачи сигналов второго языка (или любой дополнительной программы) может использоваться один из двух цифровых каналов на дополнительной несущей звука.

В системе ЧМ-ЧМ для передачи сигналов второго языка используется непосредственно канал S. С целью снижения помех основному каналу девиация несущей сигналом дополнительного канала в режиме ДРС уменьшается до ±15 кГц. Для обеспечения возможности ав-