Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии

Даже несмотря на то, что были изготовлены более качественные ленты и видеоголовки, полоса частот видеосигнала не могла быть значительно расширена вследствие ограничений самой концепции. Принимая это во внимание, разработчики VHS представили новый улучшенный формат, названный Super VHS.

Рис. 8.5. Упрощенный чертеж: ленты VHS в масштабе 1:1 и схема записи

Рис. 8.6. Композитный видеосигнал

Рис. 8.7. Принцип VHS

Рис. 8.8. Принцип S-VHS

Рис. 8.9. Структура ленты S-VHS

Следующий крупный шаг в развитии видеомагнитофонов системы VHS был сделан в 1987 году с представлением концепции Super VHS. Формат Super VHS улучшил качество яркости и цветности записываемых видеосигналов, сохранив при этом совместимость с форматом VHS. Такая совместимость подразумевает использование одного и того же типа видеоголовок, вращающихся с одинаковой скоростью и под тем же углом.

В основном видеомагнитофоны Super VHS (S-VHS) отличаются от VHS более широкой полосой пропускания. Это достигается выделением сигналов цветности и яркости из композитного видеосигнала с помощью специального гребенчатого фильтра и последующей модуляцией сигнала яркости на более высокой частоте и в более широкой полосе ЧМ-сигнала, частота которого изменяется от 5.4 МГц до 7 МГц. Это означает, что видеосигнал яркости может быть записан в полосе частот, превышающей 5 МГц, что дает разрешение свыше 400 ТВЛ. При этом используются видеоголовки тех же физических размеров, но обладающие лучшими характеристиками. Кроме того, хотя и применяются видеоленты тех же размеров, однако качество их магнитного покрытия намного выше.

Видеомагнитофоны системы S-VHS могут записывать и воспроизводить записи форматов VHS и S-VHS.

Чтобы выполнить запись формата S-VHS, должна быть использована лента S-VHS (видеомагнитофон S-VHS распознает ленту S-VHS с помощью небольшой щели на кассете). Видеомагнитофон системы VHS не может воспроизводить записи, выполненные в стандарте S-VHS.

Когда сигналы цветности и яркости объединены в полном композитном видеосигнале, всегда заметны видимые перекрестные искажения. Чтобы минимизировать этот дефект, формат S-VHS допускает непосредственный вход и выход раздельных сигналов яркости и цветности. Эта пара обозначается Y/C (Y используется для яркости, а С — для цветности), им соответствуют контакты миниатюрных разъемов DIN ( Deutsche industrie norme ), которые находятся на задней панели видеомагнитофонов S-VHS.

Если у вас есть источник видеосигнала, который формирует Y/C-сигналы (это относится к некоторым видеомультиплексорам, видеомагнитофонам или устройствам видеопамяти и некоторым цветным телекамерам. Прим. ред.) , то они могут быть подсоединены к видеомагнитофону S-VHS специальным Y/C-кабелем, который составлен из двух миниатюрных коаксиальных кабелей.

Среди некоторых пользователей существует неверное представление, будто мы в состоянии делать видеозапись высокого качества только в том случае, если сигнал Y/C поступает на S-VHS видеомагнитофон. Это неверно, поскольку система S-VHS была разработана прежде всего для записи композитных видеосигналов. С этой целью для S-VHS был разработан специальный адаптивный гребенчатый фильтр, с помощью которого цветовая информация выделяется из композитного видеосигнала без существенной потери разрешения сигнала яркости (что наблюдается в случае с фильтром нижних частот в формате VHS).

Ранее проблема разделения сигнала Y/C решалась путем пропускания композитного видеосигнала через фильтр нижних частот и отфильтровывания цветового сигнала на частотах выше приблизительно 2.5 МГц в системе NTSC (выше 3 МГц в системе PAL), чтобы получить сигнал яркости. Уменьшенная полоса частот Y-сигнала значительно ограничивала разрешение изображения. Для выделения цветового сигнала использовался полосовой фильтр, но он все-таки содержал высокочастотные составляющие сигнала яркости, то есть имелись перекрестные искажения. (На изображении это проявляется в виде цветового муара. Прим. ред.)

Между тем известно, что основной композитный видеосигнал по своей природе периодический, что обусловлено строчной и кадровой разверткой, а также процессами гашения. Это означает, что если такой сигнал рассмотреть в частотной области (с применением анализа Фурье), то его спектр в большей степени будет представлен дискретными гармониками, нежели равномерным спектром. Этот факт является особенно важным и фундаментальным в анализе телевизионного сигнала.

Процесс разделения сигналов Y/C может быть упрощен путем выбора определенного соотношения междучастотами строчной и кадровой развертки и частотой цветовой поднесущей. Частота цветовой поднесущей в системе NTSC (подобный подход может быть применен и к системе PAL), F sc, выбрана равной 3.579545 МГц (обычно приводится округленное значение 3.58 МГц). Это соответствует 455-ой гармонике частоты строчной развертки, F h, деленной на два (согласно определениям NTSC).

F h= 15734.26 Гц

F sc = 455 · F h/2 = 3.579545 МГц

Поскольку видеокадр содержит 525 строк, а сам кадр состоит из двух поочередно передаваемых полей, то в каждом поле содержатся 262.5 строк. Отсюда частота строчной развертки равна: Fv = F h/262.5 = 59.94 Гц. Кадр состоит их двух полей, поэтому частота кадра равна Fv/2 = 29.97 Гц.

Рис. 8.10. Категории гребенчатого фильтра

Так как видеосигнал по своей природе периодический, спектральное распределение видеочастот сгруппировано по блокам. Анализ Фурье статического видеосигнала показывает, что энергетический спектр сконцентрирован в блоках, отстоящих друг от друга на 15.734 кГц, что равно частоте строчной развертки. Каждый блок имеет боковые полосы с разнесением 59.94 и 29.97 Гц. Таким образом, сигнал яркости не имеет непрерывного распределения энергии в полосе частот. Вместо этого он существует в виде блоков энергии, отстоящих друг от друга на 15.734 кГц. Эти блоки не очень широки, из-за чего большая часть пространства между ними пуста.