Цветное телевидение, телевидение, в котором осуществляется передача цветных изображений. Донося до зрителя богатство красок окружающего мира, Ц. т. позволяет сделать восприятие изображения более полным.

  Принцип передачи цветных изображений в телевидении основан на теории трёхкомпонентности цветового зрения. Многообразие природных цветов можно воспроизвести оптически с помощью 3 основных цветов (см. Цветовые измерения). В соответствии с этим принципом в цветной телевизионной передающей камере с помощью 3 светофильтров — красного, зелёного и синего — создают на светочувствительных мишенях передающей телевизионной трубки 3 одноцветных оптических изображения объекта передачи, которые затем преобразуют в 3 линейных видеосигнала E_R, E_G, E_B, пропорциональных соответственно красной (R), зелёной (G) и синей (В) составляющим цвета, считываемого в процессе развёртки изображения. Для формирования телевизионного сигнала и передачи его в канал связи в системах Ц. т. применяют специальные методы кодирования цветовой информации. В цветном телевизоре видеосигналы выделяются (путём декодирования) из телевизионного сигнала; поступая на кинескоп, они управл яют яркостью свечения его люминофоров. Так, в наиболее распространённом трёхцветном трехлучевом кинескопе с теневой маской видеосигналы подаются одновременно на управляющие электроды (модуляторы) трёх электронных прожекторов. В результате ток электронных лучей изменяется в соответствии с изменением амплитуды видеосигналов. Люминофоры на экране цветного кинескопа наносятся обычно в виде мозаики из небольших кружков (люминофорных пятен), сгруппированных в триады (рис. 1). Триада содержит три кружка люминофоров, каждый из которых под действием электронных лучей начинает светиться определённым (присущим ему) цветом: красным (R_П), зелёным (G_П) или синим (В_П). Благодаря экранирующему действию маски лучи возбуждают в триадах люминофоры только «своего» цвета. Т. о., каждый из лучей порознь позволяет получить на экране красный, зелёный или синий цвет, а вместе эти лучи создаю т изображение, цвет которого определяется соотношением яркостей красного, зелёного и синего цветов свечения. Путём аддитивного сложения последних получают любой цвет в пределах треугольника основных цветов приёмника на хроматической диаграмме (рис. 2). Для правильного цветовоспроизведения в канал передачи при необходимости вводится преобразователь линейных видеосигналов в видеосигналы основных цветов приёмника — матричный цветокорректор. В целях компенсации нелинейности характеристик передающей и приёмной телевизионных трубок линейные видеосигналы E_R, E_G, E_B, кроме линейной матричной коррекции, подвергаются нелинейной коррекции (т. н. гамма-коррекции), в результате которой формируются нелинейные видеосигналы E'_R, E'_G, E'_B согласно формулам:

E'_R = E_R^1/(; E'_G = E_G^1/(, E'_B = E_B^1/(,

где g — показатель степенной модуляционной характеристики кинескопа. Сигналы E'_R, E'_G, Е'_В — широкополосные, спектр каждого из них занимает полосу частот до 6 Мгц.

  Формирование и передача сигналов Ц. т. Видеосигналы E'_R, E'_G, E'_B могут быть переданы в приёмник последовательно (поочерёдно) один за другим либо одновременно. Известна система Ц. т. с последовательно и передачей цветовых полей, при этом частота полей составляет 150 гц. Этой системе присущ ряд недостатков, главный из которых — неэкономичность, т. к. при такой передаче требуется канал связи с полосой пропускания, втрое превышающей полосу частот стандартной системы черно-белого телевидения; цветной ореол (окаймление) изображений при быстром перемещении объектов передачи; «разрывы» цветов, возникающие п ри перемещении взгляда по экрану. По этим причинам такая система не используется для телевизионного вещания, она применяется (благодаря её простоте) для некоторых прикладных целей (например, для передачи изображений полостных органов тела; см. Эндоскопия). В системах Ц. т. с одновременно и передачей в общем случае также требуется 3 стандартных телевизионных канала или 1 широкополосный канал с полосой пропускания 3×6 = 18 Мгц. По этой причине трёхканальная система Ц. т. с одновременной передачей несовместима со стандартной системой черно-белого телевидения. Поскольку совместимость — одно из основных технико-экономических требований, предъявляемых к вещательным системам Ц. т., для его удовлетворения применяют различные методы уплотнения спектра передаваемого сигнала (см. Линии связи уплотнение) с тем, чтобы телевизионный сигнал одной программы Ц. т. имел спектр частот до 6 Мгц. Один из таких методов, используемый во всех стандартных системах Ц. т., заключается в том, что вместо широкополосных сигналов E'_R, E'_G, E'_B с помощью специальных кодирующих матричных устройств (КУ; см. рис. 3, а) формируются следующие сигналы: 1) сигнал яркости E'_Y, равный a×Е'_R + b×E'_G + dE'_B и несущий информацию только о распределении яркости передаваемой сцены (коэффициенты a = 0,30; b = 0,59; d = 0,11, определены на основе колориметрических расчётов); он характеризуется полосой частот 6 Мг ц; 2) цветоразностные сигналы E'_R—Y = E'_R — E'_Y и E'_B—Y = Е'_В — Е'_У, содержащие информацию о цветности передаваемой сцены; характеризуются полосой частот от 0,5 до 1,5 Мгц и передаются на поднесущих частотах, размещаемых в спектре сигнала яркости.

  В КУ осуществляется также амплитудная или частотная модуляция колебаний поднесущей частоты цветоразностными сигналами, в результате образуется сигнал цветности U_Ц. Сигналы E'_Y, U_Ц, синхроимпульсы U_C и импульсы цветовой синхронизации U_ЦС, складываясь, образуют на его выходе полный цветовой телевизионный сигнал е_П (рис. 3, б). При передаче опорного белого цвета (в качестве такого в Ц. т. принято излучение стандартного источника Д₆₅₀₀, где индекс 6500 обозначает цветовую температуру в К) видеосигналы, подаваемые на вход КУ, удовлетворяют условию: E'_R = E'_G = E'_B = 1; для опорного белого цвета E'_Y = 1 и E'_R—Y = E'_B—Y = 0.

  Получение цветного изображения в приёмнике. В цветном телевизоре полный сигнал е_П с выхода видеодетектора подаётся на декодирующее устройство, состоящее из полосового электрического фильтра (ПЭФ), детекторов колебаний поднесущей частоты (ДПК) и декодирующей матрицы (ДМ). С помощью ПЭФ из сигнала е_П выделяется сигнал U_Ц + U_ЦС, поступающий на вход ДПК, на выходе которых получают цветоразностные сигналы E'_R—Y и E'_B—Y. Из этих сигналов и сигнала яркости E'_Y образуются видеосигналы основных цветов приёмника E'_R, E'_G, E'_B, которые подаются на трехлучевой кинескоп. Иногда цветоразностные сигналы E'_R—Y, E'_G—Y, E'_B—Y (второй получают, складывая в определённых пропорциях первый и третий) подают непосредственно на управляющие электроды (модуляторы) кинескопа, а сигнал яркости — на его катоды. В этом случае матрицирование осуществляется в прожекторах кинескопа, и в конечном итоге электронные лучи также модулируются сигналами E'_R, E'_G, Е'_В. При воспроизведении опорного белого цвета на экране кинескопа создаётся эталонный (равносигнальный) цвет Д₆₅₀₀.

  Историческая справка. В 1907—08 русский инженер И. А. Адамиан предложил метод одновременной передачи цветовых кадров, а в 1925 — систему трёхцветного телевидения с последовательной передачей цветовых полей с помощью развёртывающего диска П. Нипкова (технически реализована английс ким изобретателем Дж. Бэрдом в 1928). В 1929 в лаборатории «Американ телефон энд телеграф компани» (США) демонстрировалась одновременная система Ц. т. с механической развёрткой; в ней для передачи сигналов пользовались тремя независимыми каналами. В 1929 советский инженер Ю. С. Волков предложил применять в приёмнике Ц. т. электроннолучевую трубку с тремя экранами; оптическое совмещение трёх цветоделённых изображений (в основных цветах R, G и В) осуществлялось с помощью полупрозрачных зеркал. В 1938—50 в США радиовещательной компанией Коламбия бродкастинг систем (CBS) была разработана последовательная система Ц. т. электронного типа; с 1951 по 1953 она использовалась в США в качестве стандартной системы телевизионного вещания. Аналогичная система была разработана в СССР в 1948—53 (в 1954—56 в Москве по этой системе проводилось опытное вещание). В 1953 в США было начато цве тное телевизионное вещание по системе NTSC, принятой в качестве стандартной в США (1954), Канаде (1964) и ряде др. стран Американского континента, а также в Японии (1960). В 1958 в СССР была создана система Ц. т. с т. н. квадратурной модуляцией цветовой поднесущей, совместимая с системой черно-белого телевидения, которая использовалась с 1959 для опытного телевизионного вещания. В 1966 была создана советско-французская система «SECAM = III», введённая в эксплуатацию одновременно в СССР и Франции в октябре 1967 (см. СЕКАМ). С 1967 началось цветное телевизионное вещание в ФРГ, Великобритании, Нидерландах и др. странах Западной Европы, а также в Австралии по системе PAL, разработанной в 1962—66 в ФРГ.

  Краткое описание стандартных систем Ц. т. Известны (1978) 3 стандартные системы Ц. т.: СЕКАМ, NTSC и PAL. Они различаются между собой главным образом методами образования телевизионного сигнала.

  Система СЕКАМ приня та в СССР и большинстве социалистических стран, а также во Франции и ряде стран Африки. В СЕКАМ сигнал U_Ц образуется поочерёдной частотной модуляцией поднесущих колебаний сигналами Д'_R = — a₁×E'_R—Y И Д'_В = a₂×E'_B—Y (a₁ = 1,9; a₂ = 1,5) т. о., что в одних строках телевизионного кадра (например, чётных) модуляцию производят сигналом Д'_R (центральная частота f_0R колебаний поднесущей частоты при этом равна 4,406250 Мгц), в других — сигналом Д'_В (центральная частота f_0B = 4,250000 Мгц). В результате в канале передачи в каждой строке имеется сигнал яркости E'_Y и один из цветовых сигналов Д'_R или Д'_В. В приё мнике для формирования цветоразностных сигналов необходимо одновременное присутствие обоих сигналов Д'_R и Д'_В. Для их совпадения во времени используется ультразвуковая линия задержки (УЛЗ): задержка производится на время развёртки одной строки (64 мксек). Благодаря используемой в СЕКАМ частотной модуляции сигнал цветности U_Ц относительно мало подвержен амплитудно-частотным и фазовым искажениям.

  Система NTSC (от начальных букв английских слов National Television System Committee — Национальный комитет по телевизионным системам). В системе NTSC сигнал U_Ц. образуется методом амплитудной балансной модуляции двух поднесущих колебаний с одинаковыми частотами f₀ = 3,579545 Мгц видеосигналами E'_RD = 0,877E_R—Y и E'_BD = 0,493E_B—Y (или видеосигналами E'_{I< /sub>} = 0,7355E'_R—Y — 0,2684E'_B—Y и E'_Q = 0,4776E'_R—Y + 0,4133E'_B—Y). При этом модулируемые поднесущие колебания сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90° (находятся в квадратуре). Сумма этих колебаний на выходе КУ даёт сигнал U_Ц, в спектре которого благодаря балансной модуляции отсутствуют колебания поднесущей частоты (присутствуют только боковые полосы). Сигнал U_Ц модулирован по амплитуде и фазе (подобная модуляция называется квадратурной), причём амплитуда определяется насыщенностью передаваемого цвета, а фаза — цветовым тоном. Для детектирования сигнала U_Ц в приёмнике используются 2 синхронных детектора, на которые подают сигнал U_ЦС и колебания поднесущей частоты от местного генератора, управляемого по фазе и частоте сигналами цветовой синхронизации U_ЦС. Последний передаётся в полном телевизионном сигнале в виде цветовых вспышек (пакетов), размещаемых на заднем уступе строчного гасящего импульса. Достоинства системы NTSC: высокая помехоустойчивость, относительная простота кодирования и декодирования, высокая цветовая чёткость и др., основной недостаток — большая чувствительность сигнала U_ЦС к амплитудно-частотным и фазовым искажениям.

  Система PAL (от начальных букв англ. слов Phase Alternation Line — перемена фазы по строкам). Подобна системе NTSC; основное отличие состоит в том, что в PAL колебания поднесущей частоты, модулируемые сигналом E'_R—Y, изменяют фазу от строки к строке на 180°. В приёмнике для разделения сигнала цветности на квадратурные составляющие применяется УЛЗ на 64 мксек и электронный коммутатор. Система PAL малочувствительна к фазовым искажениям, что является основным её достоинством по сравнению с системой NTSC.

  Использование Ц. т.; перспективы развития. В телевизионн ом вещании Ц. т. приходит на смену черно-белому. Ведутся разработки систем цветного стереоскопического телевидения. Технические средства Ц. т. всё шире используются в промышленном телевидении практически во всех областях его применения. Так, при космических исследованиях с помощью Ц. т. наблюдают за состоянием космонавтов, процессом стыковки космических кораблей (в частности, это имело место в июле 1975 при стыковке советского и американского кораблей «Союз» и «Аполлон»), передают из космоса цветные изображения поверхности Земли и др. космических объектов; в медицине Ц. т. используют, например, при эндоскопии, а также для демонстрации хирургических операций; перспективно применение Ц. т. в металлургии, физике, химии и т. д. Всё большее распространение получает профессиональная и любительская цветная видеозапись на магн итные носители (ленту, диск, карту); организуются выпуск массовым тиражом цветных видеозаписей на поливинилхлоридных дисках и производство сравнительно недорогих приставок к цветному телевизору для воспроизведения этих записей.

  В количественном отношении советское телевидение развивается в направлении полного перехода на Ц. т. С этой целью организуется во всё более широких масштабах выпуск студийного и внестудийного оборудования для передачи цветных программ; с помощью синхронных спутников связи системы «Экран» и сети наземных ретрансляторов расширяется территория, охваченная цветным телевизионным вещанием. В СССР, в Москве, строится передающий телевизионный комплекс Ц. т., рассчитанный на передачу 20 программ. Перспективно создание системы передачи различных справочных данных в виде страниц, воспроизводимых на экране телевизора (система «телетекст»).

  В качественном отношении актуальными в Ц. т. являются такие проблемы, как переход на однотрубочную передающую камеру в сочетании с однолучевым кинескопом на приёмной стороне и др., в стереоцветном телевидении — изыскание методов сужения полосы частот, разработка систем передачи изображений с несколькими (более двух) позиций (многопозиционных систем), поиски и разработка методов голографического телевидения.

  Лит.: Телевидение, под ред. П. В. Шмакова, 3 изд., М., 1970; Новаковский С. В., Цветное телевидение, М., 1975; его же, Стандартные системы цветного телевидения, М., 1976; Техника цветного телевидения, под ред. С. В. Новаковского, М., 1976.

  С. В. Новаковский.

Рис. 1. Принцип получения цветного изображения в кинескопе; П₁, П₂, П₃ — электронные прожекторы; ЭЛ₁, ЭЛ₂, ЭЛ₃ — электронные лучи; М — теневая маска; Э — экран кинескопа; R, G, B — люминофорные пятна с цветами свечения соответственно кра сным, зелёным и синим.

Рис. 3. Упрощённая структурная схема совместимой системы цветного телевидения с передачей сигналов яркости и цветности в одном (уплотнённом) спектре частот (а) и условное изображение спектра полного телевизионного сигнала, формируемого в такой системе (б): ПС — объект передачи (передаваемая сцена); СДО — светоделительная оптическая система; ПТТ — передающие телевизионные трубки; ГК — цветовые гаммо-корректоры; КУ — кодирующее устройство; ДКУ — декодирующее устройство; К — кинескоп; Е_R, Е_G, Е_B — видеосигналы на выходе ПТТ; Е’_R, Е’_G, Е’_B — видеосигналы на входе КУ и входе К; Е’_y — сигнал яркости; U_ц — сигнал цветности; f — частота колебаний.

Рис. 2. Хроматическая диаграмма X Y Z с указанием треугольника основных цветов приёмника — красного R_п (с координатами x = 0,640; y = 0,330), зелёного G_п (0,290; 0,600) и синего В_п (0,150; 0,060); D₆₅₀₀ — опорный (равносигнальный) белый цвет (с координатами x = 0,313; y = 0,329).