ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ СОВРЕМЕННОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Развитие вещательного телевидения идет по пути постоянного повышения качества телевизионного изображения и звукового сопровождения, расширения функциональных возможностей телевизора и предоставляемых зрителю сервисных услуг. Очевидно, что достигается это существенным усложнением схемотехники телевизора, которое стало возможным только с появлением интегральных микросхем (И МС) с высокой степенью интеграции (в одном корпусе десятки тысяч активных приборов). При этом веб, размеры и энергопотребление телевизора даже уменьшились. Конструктивно он стал более простым, снизилось число регулировок и повысилась его надежность. На дискретных полупроводниковых приборах только один блок памяти на поле (полукадр) имел бы размеры в несколько раз превышающие телевизор.


Существующие системы вещания, отличающиеся стандартами разложения изображения и характеристиками излучения радиотелевизионного сигнала, были приняты в то время, когда возможности радиоэлектроники и средств телекоммуникаций по обработке и передаче широкополосных сигналов были весьма ограничены. Поэтому воспроизводимое на экране телевизоров изображение при этих стандартах (625/50/2:1 или 525/60/2:1 и одинаковом формате передаваемого ТВ изображения 4:3) в несколько раз уступает по четкости изображению на киноэкране. Качество изображения при чересстрочной развертке снижается также ввиду: мерцания крупных участков большой яркости с частотой полей 50 Гц; межстрочных мерцаний яркости с частотой кадров 25 Гц, особенно заметных на границах горизонтально расположенных объектов; дрейфа строк при передаче движущихся изображений и заметности строчной структуры.


Принятые затем в ТВ вещании системы цветного телевидения (ЦТВ) SECAM, PAL и NTSC разрабатывались в условиях больших ограничений -системы должны быть совместимыми с черно-белым телевидением, а их сигналы - занимать такую же полосу частот Поэтому цветоразностные сигналы (ЦРС) сокращены по полосе частот примерно в 4 раза по сравнению с сигналом яркости (СЯ) и после модуляции поднесущей образующийся сигнал цветности (СЦ) передается в спектре частот СЯ. Такой, вынужденный в то время, способ совместной передачи СЯ и СЦ является причиной ряда основных недостатков, свойственных указанным системам ЦТВ: перекрестные искажения между СЯ и СЦ; меньшая примерно в 4 раза цветовая четкость изображения; чувствительность к искажениям типа дифференциальная фаза и дифференциальное усиление и др.


Кардинальным решением проблемы качества является внедрение телевидения высокой четкости - ТВЧ (зарубежное обозначение - HDTV - High Definition Television). Уже приняты два стандарта 1125/60/2:1/16:9 и 1250/50/2:1/16 9, причем во втором, европейском стандарте, предусмотрен в будущем переход к построчной развертке. Образующиеся на телецентре компонентные сигналы СЯ и два ЦРС - занимают полосу частот по 30 МГц каждый (по 60 М Гц при построчной развертке) В Японии уже ведется ежедневное вещание по системе ТВЧ через спутниковый канал связи При этом передаются компонентные сигналы, подвергнутые достаточно сложной обработке для сокращения избыточности и сжатия спектра. Эта система получила название MUSE (Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding). В Европе для этой цели используется система HD-МАС (Multiplexed Analog Components). Декодеры MUSE и HD-MAC, которые должны стоять в телевизорах ТВЧ, практически можно реализовать только на ИМС.


Но быстрый переход к ТВЧ невозможен. Будет постоянное расширение сфер его применения и параллельное сосуществование с системами ТВ вещания существующих стандартов из-за консервативности приемной сети телевидения, насчитывающей миллионы телевизоров, продолжительность "жизни" которых достигает 10-15 пет.


На переходном этапе широкое распространение получает телевидение повышенного качества -ТПК, основанное на действующих стандартах разложения изображения на телецентрах (625 или 525 строк), обеспечивающее повышенное качество изображения на экране телевизора при обычном (4:3) или расширенном (16 9) формате кадра при неизменных или новых стандартах излучения. Примером последнего является система D2-MAC, широко используемая в Европе. В ней аналоговые компонентные сигналы (два ЦРС с более широкой, чем в композитных системах полосой частот и СЯ) уплотняются по времени и вместе с цифровым звуковым сигналом передаются по существующим каналам спутникового телевидения


Разработан вариант улучшенной системы PAL, названной PAL-plus, ведутся исследования по созданию системы SECAM-plus.


В литературе для обозначения ТПК используется несколько аббревиатур: IDTV- Improved Definition TV; ICTV - Improved Composite TV; EDTV -Extended Definition TV; EQTV - Extended Quality TV.


Возможности для повышения качества имеются в каждом звене системы ТВ вещания: на телецентре, при передаче и непосредственно в телевизорах.


Основными мерами для повышения качества на приемной стороне - в телевизоре, реализуемыми на ИМС, являются:


1) уменьшение искажений "яркость-цветность" и "цветность-яркость” за счет лучшего разделения СЯ и СЦ при приеме сигналов ЦТВ путем применения гребенчатых фильтров на ПЗС с линейной фазовой характеристикой, цифровых гребенчатых фильтров или пространственно-временной фильтрации;


2) повышение четкости изображения путем двумерной коррекции горизонтальных и вертикальных яркостных и цветовых переходов;


3) коррекция аппертурных искажений возникающих в кинескопе вследствии конечных размеров диаметра луча; применение схемы модуляции скорости луча и кинескопа с уменьшенным шагом маски;


4) уменьшение мерцания яркое™ больших участков изображения и межстрочных мерцаний яркости путем преобразования частоты полей 50 Гц в 75 или 100 Гц при чересстрочной развертке или перехода к построчной развертке с частотой кадров 50 Гц,


5) повышение отношения сигнал-шум; устранение повторов, обусловленных многолучевым приемом и отражениями в линиях задержки,


6) улучшение способов цифрового декодирования СЦ


7) уменьшение искажений, обусловленных последовательной передачей ЦРС;


8) применение детектора движения для адаптивного управления характеристиками канала изображения


Применение современных ИМС открыло путь для многостандартных и многосистемных телевизоров, позволяющих принимать программы не только наземных MB и ДМ В диапазонов но и расширенного диапазона кабельного и спутникового телевидения.


Дистанционное управление телевизором и подключенным к нему видеомагнитофоном, в том числе формата S-VHS, с отображением на экране всех регулируемых параметров, предоставляет пользователю широкий набор сервисных возможностей. Звуковое сопровождение может быть моно- или стереофоническим, двуязычным Появилась возможность приема телетекста - буквенно-графической информации, передаваемой в составе ТВ сигнала; дополнительной ТВ программы в режиме "кадр в кадре" (PIP- "picture in picture") Наконец самым большим достижением принято считать разработку модуля улучшения качества (IRQ), обеспечивающего преобразование вида развертки непосредственно в телевизоре. Осуществить эту операцию на телецентре нельзя, так как ТВ сигнал займет более широкую полосу частот.


Большинство перечисленных функций и мер, направленных на повышение качества изображения и звукового сопровождения, реализованы в телевизорах, собранных на ИМС известной фирмы PHILIPS. Сведения об основных ИМС приводятся в данном справочнике.


В соответствии с разработанной этой фирмой концепцией построения перспективных моделей телевизоров, учитывающей разнообразные требования потребительского рынка, весь парк телевизоров поделен на три класса - базовый (основной), стандартный и высший — в зависимости от размера экрана, набора выполняемых функций и стоимости. Базовый класс является наиболее массовым, предназначенным для обеспечения населения относительно дешевым современным телевизором с кинескопом до 66 см. Стандартный класс телевизоров (с кинескопом до 85 см) отличается широким набором функций, предоставляемых потребителю. Высший класс содержит все самые последние достижения в области приемной ТВ техники. В каждом классе может быть несколько моделей от простой до сложной, допускающих постепенное наращивание новых функций.


В ряде случаев при разработке телевизоров целесообразно совместное применение ИМС разных фирм по причинам технологического характера а также для расширения функций и улучшения качества изображения и звука.


Конечная цель развития ТПК - приблизиться к качеству изображения и звука, обеспечиваемому непосредственно на телецентре, т.е. полностью исчерпать возможности телевизионных систем стандартов 625/50 и 525/60.