SSTV: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

---

Д. КОВАЛЕНКО (UA2FDX), 238100, Калининградская обл., г. Черняховск

---

Нет ни одной территории земного шара, с которой не работали бы советские коротковолновики. Но до прошлого года лишь единицы из них имели возможность не только слышать, но и видеть своего корреспондента. Теперь ситуация изменилась: разрешено использовать телевидение с медленной разверткой — SSTV.

Принципы работы любительской SSTV аппаратуры аналогичны тем, которые используются в профессио-нальной телевизионной приемо-передающей технике. В обоих случаях изображение разлагается на отдельные элементы с разной яркостью. Основное различие этих систем — в частотном спектре телевизионного видеосигнала. У "профессионалов" он лежит в полосе от 50 Гц до 6,5 МГц. В любительских же условиях передача сигнала с такой полосой невозможна из-за ограниченности участков диапазона, отведенных радиолюбителям. Ширина полосы пропускания для связи между двумя корреспондентами не должна превышать 3,4 кГц. В эту полосу пропускания и необходимо уложить неискаженный видеосигнал любительского телевидения. Из этого следует, что SSTV-сигнал имеет полосу пропускания почти в 2000 раз уже, чем обычный телевизионный.

Существуют две возможности сужения частотного спектра видеосигнала: уменьшением количества телевизионных строк или количества кадров в секунду. Первый способ ведет к потере плотности (четкости) изображения. Учитывая то, что при проведении двухсторонних связей с использованием телевизионной камеры будет передаваться изображение человека и окружающих его предметов, определено минимальное количество строк 120. Уменьшение количества строк уменьшает ширину полосы пропускания, но не настолько, насколько это необходимо. Потому более приемлем второй способ. Исходя из заданной полосы пропускания передающего (приемного) тракта (fb = 3,4 кГц) и количества телевизионных строк (Z=120), определяется необходимая частота кадровой развертки fk = 0,47 Гц. Следовательно, длительность кадра должна быть не менее 2,1 секунды. Правда, на практике принята продолжительность кадра 7,2 с, так как при этом частота строк кратна частоте питающей сети. В странах Европы она равна 50 Гц, кратность равна 1:3, при этом строчная развертка совершается с частотой 16,6 Гц. При продолжительности кадра 7,2 с верхняя гранич-ная частота в спектре SSTV-видеосигнала равняется около 1000 Гц. Это выбрано не случайно. Независимо от продолжительности кадра (2,1 с или 7,2 с) нижняя граница спектра телевизионного сигнала очень низкая и равна доле герца. Это выбрано не случайно. Возникает необходимость в использовании усилителей постоянного тока, модуляторах-демодуляторах и других узлах, реализация которых связана с определенными трудностями.

Выход из этого положения — применение сигнала поднесущей частоты, которая модулирована видеосигналом. В первых разработках SSTV поднесущая частота модулировалась по амплитуде, что не являлось с точки зрения помехоустойчивости оптимальным. С применением частотной модуляции повысилась помехозащищенность, а с ней и качество телевизионного изображения. Поскольку верхняя граничная частота видеосигнала значительно ниже допустимой полосы пропускания приемного тракта, сигналы близлежащих мешающих станций не искажают изображения. Благодаря этому и выбрана продолжительность кадра 7,2 с. Изображение, переданное в этих стандартах любительского телевидения, называют телевидением с медленной разверткой.

Для осуществления синхронной и синфазной работы телевизионной приемопередающей аппаратуры между двумя корреспондентами вместе с видеосигналом передаются строчные и кадровые синхроимпульсы. Они, как и в обычном телевидении, имеют приямоугольную форму и передаются в начале каждого кадра и в конце каждой строки. Для отделения строчных импульсов от кадровых на приемной стороне принята их различная длительность. Строчные синхроимпульсы имеют длительность 5 мс, а кадровые — 30 мс, то есть половину строки. Такие синхроимпульсы могут быть выделены с помощью дифференцирующих и интегрирующих цепочек. В отличие от обычного телевизионного сигнала гасящие импульсы в SSTV не передаются.

Из сказанного выше мы получили представление о том, как выглядит формат комплексного телевизионного сигнала SSTV. Самый простой вариант телевизионного сигнала — это сигнал, который состоит из чередующихся вертикальных черных и белых полос, как показано на рис. 1а.

Puc.1

Описывая это изображение с помощью электронного сканирующего луча передающей трубки телевизионной SSTV-камеры, получим комплексный телевизионный сигнал (рис. 1б). Он содержит кадровые, строчные синхроимпульсы и видеосигнал в виде чередующихся прямоугольных имцульсов с переменной высотой от уровня белого.

Этот комплексный телевизионный сигнал модулируется частотной модуляцией с поднесущей часто>той. При передаче уровня частота поднесущей будет равна 2300 Гц, при уровне — 1500 Гц, а при передаче синхроимпульсов — 1200 Гц. Характер изменения частотно-модулированного сигнала с поднесущей частотой, соответствующий комплексному телевизионному сигналу, показан на рис. 1в. Если в изображении присутствует ступенчатое нарастание по яркости (градации), комплексный телевизионный сигнал будет иметь ступенчатую форму (рис. 2).

Puc.2

Поднесущая частота нарастает скачкообразно в диапазоне от 1500 Гц (уровень "черного") через определенные промежутки до 2300 Гц (уровень "белого"). Если яркость изображения изменяется плавно по длине телевизионной строки, то и частота поднесущей будет изменяться линейно (рис. 3).

Puc.3

Вид полного комплексного SSTV-видеосигнала приведен на рис. 4.

Puc.4

Таблица 1 отражает основные параметры телевизионных разверток и комплексных телевизионных сигналов SSTV в европейском и американском стандартах.

Параметр	Стандарт	Стандарт
	европейский	американский
Частота строчной развертки Гц	Частота питающей сети
	50 Гц	60 Гц
	16,667 (50/3)	15 (60/4)
Длительность строки, mS	60	66,6
Частота кадровой развертки, Гц	0,139	0,125
Длительность кадровой развертки, S	7,2	8,0
Длительность синхроимпульсов:
строчных mS	5	5
кадровых mS	30	30
частота поднесущей:
уровня "белого" Гц	2300	2300
уровня "черного" Гц	1500	1500
уровня синхрониззации Гц	1200	1200
Вид развертки:
гориз октальной	слева на право	слева на право
вертикальной	сверху вниз	сверху вниз
Количество строк в кадре	120(128)	120(128)
Количество элементов в строке	104	115
Соотношение сторон кадра	1:1	1:1
Вид модуляции	частотная	частотная
Ширина полосы SSTV: КГц	1,0 -2,5	1,0-2,5

Участки диапазонов для работы SSTV: 3,73 МГц; 14,32 МГц; 21,36 МГц; 28,68 МГц. Эти параметры служат основой при разработке и наладке любительской телевизионной аппаратуры.

В последние годы опробованы два новых SSTV-стандарта телевидения с медленной разверткой и высокой разрешающей способностью — 17-секундное SSTV со стандартной частотой строк (16,6 Гц) и вдвое увеличенным количеством их — 256, и 34-секундное SSTV с 256 строками, но вдвое меньшей строчной частотой (около 8 Гц), что позволяет разложить одну строку на 256 элементов и соответственно повышает детальность передаваемого изображения.

В марте 1980 года была осуществлена первая связь между Джерми Ройлом (G3NOX) и Доном Миллером (W9NTP) с помощью цветного SSTV-видеосигнала. При этом, как и в бытовом телевидении, передавались три цвета: красный — R, зеленый — G и синий — В. При их комбинации получили все остальные цвета и оттенки.

Передающая часть цветного SSTV может быть реализована двумя способами. В первом используется стандартная цветная телевизионная камера, во втором — белая со сменными светофильтрами перед объективом. Три цветовые составляющие снимаемого объекта тремя кадрами запоминаются тремя объемами памяти. По сравнению с черно-белым изображением объем памяти увеличен втрое. Существуют две системы передачи цветного изображения. В системе "кадр за кадром" первой передается R-составляющая, затем кадровый синхроимпульс, G-составляющая и КСИ, В-составляющая и снова КСИ (рис.5).

Puc.5

В системе "строка за строкой" 1,4,7...строки несут информацию R-составляющей, 2,5,8...строки — G-составляющую и 3,6,9...строки — В-составляющую (Табл.).

Интересна система, предложенная американским радиолюбителем доктором Сюдингом (W0LMD). Для ее реализации основной объем несет G-составляющая — 59%. Две другие составляющие — меньшего объема: R — 30%, В — 11 %. При таком раскладе цветная SSTV-строка имеет длительность 92 мс и распределена на составляющие следующим образом: G — 61 мс, R — 22 мс, В — 9 мс.

Особый интерес вызывают эксперименты передачи и приема с умеренной разверткой — MSTVS. Телевизионное изображение передавалось со скоростью два кадра в секунду, а каждый кадр содержал 128 строк. Для преобразования видеосигнала использовалась узкополосная частота модуляции, полоса пропускания не превышала 36 кГц. Эти эксперименты проводились на 10-метровом диапазоне и по оценкам зрителей удовлетворительно передавали эффект движущегося объекта.

(Продолжение следует).