Синхронизация сигналов - это важно!

Многие из наших заказчиков, покупая коммутатор, рассчитывают осуществлять прямую коммутацию сигналов в эфире. После покупки коммутатора некоторые из них очень удивляются, когда при переключении входных каналов видят подрыв на выходной картинке.

Подрыв, или сбой синхронизации, выглядит как резкое исчезновение или искажение картинки в течение нескольких кадров, вызывается нарушением целостности последовательности синхроимпульсов в телевизионном сигнале. Для обеспечения “гладкого” переключения (без подрыва синхронизации) необходимо выполнение нескольких условий (сразу нужно оговориться, что речь идет о сигналах одного стандарта PAL или SECAM и одного формата композитного или компонентного, т. к. даже в случае синхронности сигналов разных стандартов, при переключении на выходе коммутатора срыва синхронизации не происходит, но на приемнике сигнала обязательно произойдет пропадание цвета на время распознавания стандарта входного сигнала.):

- синхронность переключаемых сигналов на уровне кадров (рис.1), что на осциллограмме видно как совпадение кадровых синхроимпульсов. (Мы не будем вдаваться в тонкости PAL и SECAM, требующих синхронности 4-х для PAL и 2-х для SECAM кадровых блоков, определяемых фазой поднесущей цветности);

Картинка

рис. 1, отсутствие кадровой синхронизации на экране монитора и осциллографа (внизу - синхронные сигналы)

- синхронность переключаемых сигналов на уровне строк, что на осциллограмме видно как совпадение строчных синхроимпульсов (рис 2);

Картинка

рис. 2, отсутствие строчной синхронизации на экране монитора и осциллографа (внизу синхронные сигналы)

- обеспечение одинаковой фазы поднесущей цветности (в композитном PAL);

- одинаковый уровень черного у двух переключаемых сигналов.

При нарушении любого из перечисленных требований переключение может сопровождаться подрывом или цветовой вспышкой.

Порой бывает достаточно трудно определить источник возникновения подрыва. Одна из ситуаций: на вход транскодера TBS-24Т подается композитный сигнал от двух видеомагнитофонов Betacam SP тысячной серии. Синхронные сигналы от видеомагнитофонов переключаются коммутатором. При переключении на выходе транскодера присутствует подрыв. Казалось бы, все условия выполнены.

Причиной подрыва оказался “закрытый” мониторный выход видеомагнитофона, который приводит к зависимости постоянной составляющей от средней яркости картинки. При переключении между двумя такими источниками на входе транскодера происходит скачок постоянной составляющей, который воспринимается входным синхроселектором транскодера как срыв синхронизации (рис.3). На восстановление синхропоследовательности уходит достаточно большое время (до двух секунд), что хорошо заметно на мониторе.

Картинка

рис. 3, возникновение "подрыва" при переключении между сигналами с различной постоянной составляющей

Итак, для того, чтобы иметь возможность чисто (без подрывов) переключаться в эфире, можно использовать два основных способа:

1. Синхронизация всех сигналов на входе при помощи установки синхронизаторов или корректоров временных искажений (TBC) на каждую входную линию. Так происходит работа практически любого микшера. Цифровые микшеры типа Sony DFS-300/DFS-500, Snell&Wilcox Magic Dave и другие позволяют практически не заботиться о синхронности источников, обеспечивают огромное количество цифровых эффектов при сохранении высокого качества тракта, но обходятся достаточно дорого. Кроме того при вещательных требованиях к качеству тракта может понадобиться внешний генератор опорного сигнала для обеспечения стабильности выходного сигнала (рис 4).

Картинка

рис. 4, схема синхронизации с многовходовым цифровым микшером

2. Более дешевый способ, который применяется повсеместно - синхронизация всех “ведущихся” источников от одного генератора опорного синхросигнала (black burst). При этом все сигналы от внешних линий или “неведущихся источников” можно синхронизировать при помощи TBC. При использовании матричного коммутатора для нормальной работы достаточно двух ТВС. В такой схеме единственный вид перехода - прямая склейка. Введение дополнительного аналогового микшера, например JVC КМ-3000, позволяет добавить большое количество эффектов перехода, а также luma и chroma key, при сохранении высокого качества тракта (рис. 5).

Картинка

рис. 5, схема синхронизации всех источников от генератора опорного синхросигнала

Помимо синхронизации необходимо обеспечить выравнивание уровня черного во входных сигналах. Хотя ГОСТ 7845-79 допускает для композитных сигналов постоянную составляющую 2 В, выходы большинства профессиональных устройств обеспечивают положение полки черного на уровне 0 В. Этого нельзя сказать только о мониторных выходах, которые, как правило, являются закрытыми. Для того, чтобы выровнять уровень черного на всех входах, используют устройства привязки уровня черного. Они стоят на входах практически всех устройств: видеомагнитофонов, мониторов, микшеров, модуляторов и т.д. Привязчик анализирует входной сигнал и, в зависимости от уровня черного, вносит в сигнал дополнительную постоянную составляющую. Самый дешевый способ привязки уровня черного - это использование пикового детектора на одном диоде, который осуществляет привязку вершины синхроимпульса. Стоимость такого решения составляет порядка 2-5 долл. на канал. Но за его простоту приходится платить: перекос вершин требует баланса между скоростью привязки и величиной искажений. Другой способ основан на измерении уровня черного непосредственно во время полки черного. Измеренное значение запоминается в УВХ и затем вычитается из входного сигнала. Это обходится в 25-80 долл. на канал, но обеспечивает точное восстановление уровня черного без внесения низкочастотных искажений. Именно такой способ применяется во всех устройствах фирмы ЛЭС, содержащих привязку.

«Чистый переход» в эфире - это одна из составляющих качества вещания. Использование коммутатора или комбинации коммутатор + аналоговый микшер для организации переходов в эфире позволяют легко реализовать полную полосу пропускания тракта, но требует очень внимательного отношения к перечисленным выше тонкостям. Использование многовходового цифрового микшера, уже содержащего все необходимые цепи привязки и синхронизации, зачастую гораздо удобнее всеобщей синхронизации, но при одинаковом качестве тракта и количестве источников, обходится существенно дороже.

Для тех, кто еще не окончательно испугался трудностей на пути к высокому качеству телевизионного вещания, приводим несколько полезных правил:

- проектируя эфирную аппаратную, выберите один из двух путей - либо цифровой микшер + коммутатор на входе (если входов микшера не хватает), либо коммутатор + схема синхронизации всех сигналов;

- при использовании цифрового микшера недопустимо коммутировать «рабочий» вход, выдающий сигнал на эфирный выход - подрыв будет неизбежен;

- при использовании прямых переходов коммутатором позаботьтесь об обязательной синхронности его входных сигналов и, желательно, равных уровнях черного. Привязка момента переключения к КГИ (вход SYNC IN на коммутаторе) делают переход еще чище;

- только привязка момента переключения коммутатора к КГИ (использование входа SYNC IN на коммутаторе), в случае несинхронности входных сигналов, не приводит к устранению подрыва;

- при синхронизации всех сигналов от общего источника опорного сигнала, следите за его корректным форматом и стабильностью. Ряд дешевых генераторов black burst PAL не поддерживают правильную и стабильную фазу SC/H, из-за чего некоторые Betacam’ы не «ведутся», выдавая сообщение «Non-std Ref.» (нестандартный опорный сигнал) или «No Sync. detected» (нет синхросигнала);

- в зависимости от вида схем привязки в устройствах, включенных после коммутатора, привязка уровня черного всех сигналов может понадобиться, а может и нет. Проверить это можно только опытным путем.

Владимир Куземко (ku@les.ru)

Вернуться к списку статей