Цветное телевидение: системы PAL и SECAM¶

Цветное телевидение — область телевизионной техники, обеспечивающая передачу и воспроизведение движущихся изображений с естественной цветопередачей. В отличие от чёрно-белого телевидения, передающего только яркостную составляющую, цветное телевидение дополнительно кодирует информацию о цвете (цветностную составляющую) и передаёт её по тем же радиоканалам, что и сигнал яркости. Исторически сложилось несколько несовместимых между собой систем цветного телевидения, из которых наибольшее распространение в мире получили аналоговые системы PAL и SECAM, а также NTSC.

¶Принципы цветопередачи

Физиологической основой цветного телевидения является трёхкомпонентная теория цветового зрения, согласно которой любой цвет может быть воспроизведён смешением трёх основных цветов: красного (R), зелёного (G) и синего (B). В передающей камере световой поток разделяется на три составляющие, каждая из которых формирует сигнал, пропорциональный яркости соответствующего основного цвета. Для совместимости с чёрно-белыми телевизорами из этих трёх сигналов формируется полный яркостный сигнал (Y), а также два цветоразностных сигнала (например, R-Y и B-Y), несущих информацию о цвете. Такое кодирование позволяет чёрно-белому приёмнику игнорировать цветоразностные составляющие и воспроизводить только яркостный сигнал.

¶Система NTSC

Система NTSC (National Television System Committee) была разработана в США и стала первой широко внедрённой системой цветного телевидения. Она была утверждена в 1953 году и использовала стандарт разложения на 525 строк с частотой кадров 30 (точнее, 29,97) в секунду. Особенностью NTSC является одновременная передача двух цветоразностных сигналов, модулирующих две квадратурные составляющие поднесущей частоты. Это обеспечивает хорошую цветовую чёткость, но делает систему чувствительной к фазовым искажениям, что на практике приводило к заметным изменениям цветового тона. Для борьбы с этим в приёмниках применялась ручная или автоматическая регулировка оттенка (tint control). NTSC использовалась в США, Канаде, Японии и ряде стран Азии и Латинской Америки.

¶Система PAL

Система PAL (Phase Alternating Line — «переменная фаза по строкам») была разработана в Германии инженерами компании Telefunken и представлена в 1963 году как ответ на недостатки NTSC. Она использует стандарт разложения на 625 строк с частотой 50 полей (25 кадров) в секунду. Главное отличие от NTSC заключается в том, что фаза одного из цветоразностных сигналов (R-Y) автоматически изменяется на 180° через строку. Это приводит к тому, что фазовые искажения, возникающие в канале передачи, взаимно компенсируются в соседних строках, и цветовой тон на экране остаётся стабильным. PAL обеспечивает более точную цветопередачу, чем NTSC, и менее чувствительна к искажениям. Система получила широкое распространение в Западной Европе (кроме Франции), Австралии, Китае, Индии и большинстве стран Африки и Ближнего Востока.

¶Система SECAM

Система SECAM (Séquentiel couleur à mémoire — «последовательный цвет с памятью») была разработана во Франции и введена в вещание в 1967 году. В отличие от PAL и NTSC, в SECAM цветоразностные сигналы передаются не одновременно, а поочерёдно: в каждой строке передаётся только один из них (R-Y или B-Y). В приёмнике недостающий сигнал восстанавливается с помощью линии задержки на длительность одной строки. Частотная модуляция поднесущей, применяемая в SECAM, делает систему очень устойчивой к амплитудным и фазовым искажениям, однако снижает цветовую чёткость по вертикали. SECAM использовалась во Франции, а также в СССР и большинстве стран Восточной Европы, некоторых государствах Азии и Африки.

¶Совместимость и различия

Все три системы были разработаны как совместимые с существовавшими чёрно-белыми стандартами: NTSC — с 525-строчным, PAL и SECAM — с 625-строчным. Однако между собой системы полностью несовместимы: телевизор, рассчитанный на приём PAL, не может корректно отобразить сигнал SECAM и наоборот. Это создавало значительные трудности при международном обмене программами и требовало использования специальных транскодеров. В СССР и России вещание велось в системе SECAM, в то время как значительная часть видеотехники использовала PAL, что привело к широкому распространению многосистемных телевизоров.

¶Переход на цифровое телевидение

С конца XX века начался постепенный переход от аналогового цветного телевидения к цифровым стандартам (DVB, ATSC, ISDB), которые используют принципиально иные методы кодирования видео (MPEG-2, H.264/AVC) и не зависят от аналоговых систем. Цифровое телевидение обеспечивает значительно более высокое качество изображения, устойчивость к помехам и возможность передачи сигнала высокой чёткости (HDTV). Массовое отключение аналогового вещания в большинстве стран мира, включая Россию (2019 год), привело к тому, что системы PAL и SECAM утратили практическое значение и сохраняются лишь в виде исторического наследия и в отдельных локальных сетях.