SECAM , также пишется SÉCAM ( французское произношение: [sekam] , Séquentiel de couleur à mémoire , по-французски последовательный цвет с памятью ), — аналоговая система цветного телевидения , которая использовалась во Франции, России и некоторых других странах или территориях Европы и Африки. Это был один из трех основных стандартов аналогового цветного телевидения, другие — PAL и NTSC . Как и PAL, изображение SECAM также состоит из 625 чересстрочных строк и отображается со скоростью 25 кадров в секунду (за исключением SECAM-M). Однако из-за способа, которым SECAM обрабатывает цветовую информацию, оно несовместимо со стандартом видеоформата PAL. Видео SECAM является композитным видео ; яркость (яркость, монохромное изображение) и цветность (цветность, цвет, применяемый к монохромному изображению) передаются вместе как один сигнал.
Все страны, использующие SECAM, либо перешли на цифровое видеовещание (DVB), новый общеевропейский стандарт цифрового телевидения, либо в настоящее время находятся в процессе перехода . SECAM оставался основным стандартом вплоть до 2000-х годов.
Разработка SECAM предшествовала PAL и началась в 1956 году группой под руководством Анри де Франса, работавшей в Compagnie Française de Télévision (позже купленной Thomson, теперь Technicolor ). NTSC считался нежелательным в Европе из-за своей проблемы с оттенками, требующей дополнительного управления , которую SECAM (и PAL) решили.
Некоторые утверждают, что основной мотивацией разработки SECAM во Франции была защита французских производителей телевизионного оборудования. [1] Однако несовместимость началась с более раннего необычного решения принять позитивную видеомодуляцию для 819-строчных французских вещательных сигналов (только 405-строчный сигнал Великобритании был похож; широко распространенные 525- и 625-строчные системы использовали негативное видео).
Первая предложенная система была названа SECAM I в 1961 году, за ней последовали другие исследования по улучшению совместимости и качества изображения, [2] но было слишком рано для широкого внедрения. Версия SECAM для французского 819-строчного телевизионного стандарта была разработана и протестирована, но так и не была представлена. [3]
После общеевропейского соглашения о внедрении цветного телевидения только на 625-строчных передачах Франции пришлось перейти на эту систему, что и произошло в 1963 году с введением «la deuxième chaîne ORTF» France 2 , второй национальной телевизионной сети.
Дальнейшие усовершенствования стандарта в 1963 и 1964 годах назывались SECAM II [2] и SECAM III, причем последний был представлен на Генеральной ассамблее МККР в Вене в 1965 году и принят Францией и Советским Союзом . [2] [4]
Советские специалисты были вовлечены в отдельную разработку стандарта, создав несовместимый вариант под названием NIIR или SECAM IV, [2] который не был развернут. Команда работала в московском Телецентре. Обозначение NIIR происходит от названия Научно-исследовательского института радио ( НИИР ) , советского научно-исследовательского института, участвовавшего в исследованиях. [4] Было разработано два стандарта: нелинейный NIIR , [5] в котором используется процесс, аналогичный гамма -коррекции , и линейный NIIR [5] или SECAM IV , который опускает этот процесс. [6] SECAM IV был предложен Францией и СССР на конференции CCIR в Осло в 1966 году [2] [4] и продемонстрирован в Лондоне. [7]
Дальнейшими усовершенствованиями стали SECAM III A, за которым последовала система SECAM III B [2], принятая для всеобщего использования в 1967 году.
Протестированный до 1963 года на второй французской национальной сети "la deuxième chaîne ORTF", стандарт SECAM был принят во Франции и запущен 1 октября 1967 года, теперь он называется France 2. Группа из четырех мужчин в костюмах — ведущий ( Жорж Горс , министр информации) и три участника разработки системы — были показаны стоящими в студии. После счета от 10, в 14:15 черно-белое изображение перешло в цветное; затем ведущий объявил " Et voici la couleur! " (фр.: А вот и цвет!) [8] В том же 1967 году CLT Ливана стала третьей телевизионной станцией в мире, после France 2 во Франции и Советского Центрального телевидения в Советском Союзе , которая начала вещание в цвете с использованием французской технологии SECAM. [9]
Первые цветные телевизоры стоили 5000 франков . Цветное телевидение изначально не пользовалось большой популярностью; только около 1500 человек посмотрели первую программу в цвете. Год спустя, в 1968 году, было продано всего 200 000 телевизоров из ожидаемого миллиона. Эта картина была похожа на более ранний медленный рост популярности цветного телевидения в США. [ неправильный синтез? ]
В марте 1969 года Восточная Германия решила принять SECAM III B. [2] Принятие SECAM в Восточной Европе приписывают политическим махинациям холодной войны . Согласно этому объяснению, политические власти Восточной Германии были хорошо осведомлены о популярности западногерманского телевидения и приняли SECAM вместо кодировки PAL, используемой в Западной Германии . [10] Это не помешало взаимному приему в черно-белом формате, поскольку основные телевизионные стандарты оставались по сути одинаковыми в обеих частях Германии. Однако восточные немцы ответили покупкой декодеров PAL для своих телевизоров SECAM. В конце концов, правительство в Восточном Берлине перестало обращать внимание на так называемый « Republikflucht via Fernsehen», или «перебежчик через телевидение». Более поздние телевизоры, произведенные в Восточной Германии, такие как RFT Chromat, даже включали в себя двойной стандартный декодер PAL/SECAM в качестве опции.
Другое объяснение принятия SECAM в Восточной Европе, возглавляемое Советским Союзом, заключается в том, что у русских были чрезвычайно длинные распределительные линии между вещательными станциями и передатчиками. [11] Длинные коаксиальные кабели или микроволновые линии связи могут вызывать изменения амплитуды и фазы, которые не влияют на сигналы SECAM.
Другие страны, в частности Великобритания и Италия , недолго экспериментировали с SECAM, прежде чем остановить свой выбор на PAL. SECAM был принят бывшими французскими и бельгийскими колониями в Африке , а также Грецией , Кипром и странами Восточного блока (за исключением Румынии ) и некоторыми странами Ближнего Востока . [ необходима цитата ]
Европейские усилия в 1980–90-х годах по созданию единого аналогового стандарта, приведшие к появлению стандартов MAC , по-прежнему использовали идею последовательной передачи цвета SECAM, при этом на данной строке передавался только один из сжатых по времени компонентов U и V. Стандарт D2-MAC получил некоторое кратковременное реальное рыночное распространение, особенно в странах Северной Европы. В некоторой степени эта идея все еще присутствует в цифровом формате дискретизации 4:2:0 , который используется большинством цифровых видеоносителей, доступных для общественности. Однако в этом случае цветовое разрешение уменьшается вдвое как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, что обеспечивает более симметричное поведение.
С падением коммунизма и после периода, когда многостандартные телевизоры стали товаром в начале 2000-х годов, многие страны Восточной Европы решили перейти на разработанную в Западной Германии систему PAL. Тем не менее, SECAM продолжал использоваться в России , Беларуси [12] и франкоговорящих странах Африки. В конце 2000-х годов SECAM начал процесс постепенного отказа от него и замены на DVB .
В отличие от некоторых других производителей, компания, где был изобретен SECAM, Technicolor (известная как Thomson до 2010 года), по-прежнему продавала телевизоры по всему миру под разными брендами, пока компания не продала свои операции по лицензированию товарных знаков в 2022 году; это может быть отчасти связано с наследием SECAM. Thomson купила компанию, которая разработала PAL, Telefunken, и даже стала совладельцем бренда RCA — RCA является создателем NTSC. Thomson также является соавтором стандартов ATSC , которые используются для американского телевидения высокой четкости .
Как и другие стандарты цвета, принятые для использования в вещании по всему миру, SECAM является стандартом, который позволяет существующим монохромным телевизионным приемникам, появившимся до его введения, продолжать работать как монохромные телевизоры. Из-за этого требования совместимости цветовые стандарты добавили второй сигнал к основному монохромному сигналу, который несет цветовую информацию. Цветовая информация называется цветностью или для краткости, в то время как черно-белая информация называется яркостью или для краткости. Монохромные телевизионные приемники отображают только яркость, в то время как цветные приемники обрабатывают оба сигнала. Цветовое пространство YDbDr используется для кодирования упомянутых (яркости) и ( красного и синего цветоразностных сигналов, составляющих цветность) компонентов.
Кроме того, для совместимости требуется использовать не большую полосу пропускания , чем сам монохромный сигнал; цветовой сигнал должен быть каким-то образом вставлен в монохромный сигнал, не нарушая его. Эта вставка возможна, поскольку полоса пропускания монохромного телевизионного сигнала, как правило, используется не полностью; высокочастотные части сигнала, соответствующие мелким деталям изображения, часто не записывались современным видеооборудованием или вообще не были видны на бытовых телевизорах, особенно после передачи. Таким образом, эта часть спектра использовалась для передачи цветовой информации ценой снижения возможного разрешения .
Европейские монохромные стандарты не были совместимы, когда впервые рассматривался SECAM. Франция ввела 819-строчную систему , которая использовала 14 МГц полосы пропускания (Система E), что намного больше, чем стандарт 5 МГц, используемый в Великобритании (Система A) или 6 МГц в США (Система M). Наиболее близким к стандарту в Европе в то время была 8 МГц 625-строчная система (Система D), которая возникла в Германии и Советском Союзе и быстро стала одной из наиболее используемых систем. Попытка гармонизировать европейские трансляции в 625-строчной системе началась в 1950-х годах и была впервые реализована в Ирландии в 1962 году (Система I).
Таким образом, у SECAM появилась дополнительная проблема совместимости как с их существующей 819-строчной системой, так и с их будущими трансляциями на 625-строчной системе. Поскольку последняя использовала гораздо меньшую полосу пропускания, именно этот стандарт определил объем цветовой информации, который мог быть передан. В стандарте 8 МГц сигнал разделяется на две части, видеосигнал и аудиосигнал, каждый со своей собственной несущей частотой . Для любого заданного канала одна несущая расположена на 1,25 МГц выше указанной частоты канала и указывает местоположение яркостной части сигнала. Вторая несущая расположена на 6 МГц выше несущей яркости, указывая центр аудиосигнала.
Чтобы добавить цвет к сигналу, SECAM добавляет еще одну несущую, расположенную на 4,4336... МГц выше несущей яркости. Сигнал цветности центрирован на этой несущей, перекрывая верхнюю часть диапазона частот яркости. Поскольку информация большинства строк развертки мало отличается от их непосредственных соседей, сигналы яркости и цветности близки к периодичности на частоте горизонтальной развертки , и, таким образом, их спектры мощности имеют тенденцию концентрироваться на кратных такой частоте. Конкретная несущая частота цвета SECAM является результатом тщательного ее выбора, так что более мощные гармоники модулированных сигналов цветности и яркости отделены друг от друга и от несущей звука, тем самым минимизируя перекрестные помехи между тремя сигналами.
Цветовое пространство, воспринимаемое людьми, является трехмерным из-за природы их сетчатки , которая включает в себя специальные детекторы для красного, зеленого и синего света. Таким образом, в дополнение к яркости, которая уже переносится существующим монохромным сигналом, цвет требует отправки двух дополнительных сигналов. Сетчатка человека более чувствительна к зеленому свету, чем к красному (3:1) или синему (9:1) свету. Из-за этого красный ( ) и синий ( ) сигналы обычно выбираются для отправки по яркости, но со сравнительно меньшим разрешением, чтобы иметь возможность экономить полосу пропускания, в то же время влияя на воспринимаемое качество изображения в наименьшей степени. (Кроме того, зеленый сигнал в среднем более тесно коррелирует с яркостью, что делает их плохим выбором сигнала для отправки по отдельности). Чтобы минимизировать перекрестные помехи с яркостью и повысить совместимость с существующими монохромными телевизорами, сигналы и обычно отправляются как разности от яркости ( ): и . Таким образом, для изображения, которое содержит мало цвета, его сигналы цветового различия стремятся к нулю, а его цветокодированный сигнал сходится к эквивалентному монохромному сигналу.
Колориметрия SECAM была похожа на PAL, как определено ITU в REC-BT.470. [13] Однако в том же документе указано [14] , что для существующих (на момент пересмотра, 1998 г.) наборов SECAM могут быть разрешены следующие параметры (аналогичные исходной цветовой спецификации NTSC 1953 г. [15] ):
Предполагаемая гамма дисплея также была определена как 2,8. [13]
Яркость ( ) получается из красного, зеленого и синего ( ) первичных сигналов, предварительно скорректированных по гамма-излучению: [13]
и являются красным и синим цветоразностными сигналами, используемыми для расчета цветности: [13]
SECAM существенно отличается от других цветовых систем способом передачи цветоразностных сигналов. В NTSC и PAL каждая строка переносит цветоразностные сигналы, закодированные с использованием квадратурной амплитудной модуляции (QAM). Для демодуляции такого сигнала необходимо знать фазу несущего сигнала . Эта информация передается по видеосигналу в начале каждой строки развертки в виде короткого импульса несущей цвета, называемого « цветовой вспышкой ». Фазовая ошибка во время демодуляции QAM приводит к перекрестным помехам между цветоразностными сигналами. В NTSC это создает ошибки оттенка и насыщенности , которые вручную корректируются с помощью регулятора «оттенка» на принимающем телевизоре; в то время как PAL страдает только от ошибок насыщенности. SECAM свободен от этой проблемы.
SECAM использует частотную модуляцию (FM) для кодирования информации о цветности на цветовом носителе, что не требует знания фазы несущей для демодуляции. Однако простая схема FM позволяет передавать только один сигнал, а не два, необходимые для цвета. Чтобы решить эту проблему, SECAM транслирует и отдельно на чередующихся строках развертки . Для получения полного цвета цветовая информация на одной строке развертки на короткое время сохраняется в аналоговой линии задержки, настроенной так, чтобы сигнал выходил из задержки точно в начале следующей строки. Это позволяет телевизору объединять сигнал, передаваемый на одной строке, с сигналом на следующей и тем самым создавать полную цветовую гамму на каждой строке. Поскольку SECAM передает только один компонент цветности за раз, он свободен от цветовых артефактов (« ползания точек »), присутствующих в NTSC и PAL, которые возникают в результате комбинированной передачи цветоразностных сигналов.
Это означает, что вертикальное цветовое разрешение поля уменьшается вдвое по сравнению с NTSC. Однако цветовые сигналы всех цветных телевизионных систем того времени кодировались в более узкой полосе, чем их сигналы яркости, поэтому цветовая информация имела более низкое горизонтальное разрешение по сравнению с яркостью во всех системах. Это соответствует сетчатке глаза человека, которая имеет более высокое разрешение яркости, чем цветовое разрешение. В SECAM потеря вертикального цветового разрешения делает цветовое разрешение более равномерным по обеим осям и имеет небольшой визуальный эффект. Идея уменьшения вертикального цветового разрешения исходит от Анри де Франса, который заметил, что цветовая информация приблизительно идентична для двух последовательных строк. Поскольку цветовая информация была разработана как дешевое, обратно совместимое дополнение к монохромному сигналу, цветовой сигнал имеет более низкую полосу пропускания, чем сигнал яркости, и, следовательно, более низкое горизонтальное разрешение. К счастью, человеческая зрительная система устроена аналогично: она воспринимает изменения яркости с более высоким разрешением, чем изменения цветности, поэтому эта асимметрия имеет минимальное визуальное воздействие. Поэтому было также логично уменьшить вертикальное цветовое разрешение. Похожий парадокс применим к вертикальному разрешению в телевидении в целом: уменьшение полосы пропускания видеосигнала сохранит вертикальное разрешение, даже если изображение потеряет резкость и станет размазанным в горизонтальном направлении. Следовательно, видео может быть более резким по вертикали, чем по горизонтали. Кроме того, передача изображения со слишком большим количеством вертикальных деталей вызовет раздражающее мерцание на экранах телевизоров с чересстрочной разверткой, поскольку мелкие детали будут появляться только на одной строке (в одном из двух чересстрочных полей) и, следовательно, будут обновляться с половинной частотой. (Это следствие чересстрочной развертки , которое устраняется прогрессивной разверткой .) Текст и вставки, сгенерированные компьютером, должны быть тщательно отфильтрованы по низким частотам, чтобы предотвратить это.
Цветоразностные сигналы в SECAM рассчитываются в цветовом пространстве YDbDr , которое является масштабированной версией цветового пространства YUV . Такое кодирование лучше подходит для передачи только одного сигнала за раз. FM-модуляция цветовой информации позволяет SECAM полностью освободиться от проблемы сползания точек , обычно встречающейся в других аналоговых стандартах. Передачи SECAM более надежны на больших расстояниях, чем NTSC или PAL. Однако из-за своей FM-природы цветовой сигнал остается присутствующим, хотя и с уменьшенной амплитудой, даже в монохромных частях изображения, таким образом подвергаясь более сильному перекрестному цвету, даже несмотря на то, что цветовое сползание типа PAL не существует. Хотя большая часть рисунка удаляется из кодированных PAL и NTSC сигналов с помощью гребенчатого фильтра (разработанного для разделения двух сигналов, где спектр яркости может перекрываться в спектральном пространстве, используемом цветностью) современными дисплеями, некоторые из них все еще могут оставаться в определенных частях изображения. Такими частями обычно являются резкие края на изображении, внезапные изменения цвета или яркости вдоль изображения или определенные повторяющиеся узоры, такие как шахматная доска на одежде. FM SECAM представляет собой непрерывный спектр , поэтому в отличие от PAL и NTSC даже идеальный цифровой гребенчатый фильтр не может полностью разделить сигналы цвета и яркости SECAM.
Существует шесть разновидностей SECAM, в зависимости от системы вещания, в которой он использовался:
MESECAM — это метод записи цветных сигналов SECAM на видеокассеты VHS или Betamax . Его не следует путать со стандартом вещания.
«Родная» запись SECAM (маркетинговый термин: «SECAM-West») была разработана для машин, продаваемых на рынке Франции (и соседних стран). На более позднем этапе страны, где были доступны сигналы как PAL, так и SECAM, разработали дешевый метод преобразования видеомашин PAL для записи сигналов SECAM, используя только схему записи PAL. Хотя это и обходной путь, MESECAM гораздо более распространен, чем «родной» SECAM. Это был единственный метод записи сигналов SECAM на VHS почти во всех странах, которые использовали SECAM, включая Ближний Восток и все страны Восточной Европы.
Лента, произведенная таким способом, несовместима с "родными" лентами SECAM, которые производятся видеомагнитофонами на французском рынке. Она будет воспроизводиться только в черно-белом режиме, цвет теряется. Большинство VHS-устройств, рекламируемых как "совместимые с SECAM" за пределами Франции, как ожидается, будут иметь только разновидность MESECAM.
На кассетах VHS сигнал яркости записывается в FM-кодировке (на VHS с уменьшенной полосой пропускания, на S-VHS с полной полосой пропускания), но сигнал цветности PAL или NTSC слишком чувствителен к небольшим изменениям частоты, вызванным неизбежными небольшими изменениями скорости ленты, чтобы его можно было записать напрямую. Вместо этого он сначала смещается вниз на более низкую частоту 630 кГц, а сложная природа поднесущей PAL или NTSC означает, что преобразование вниз должно выполняться посредством гетеродинирования , чтобы гарантировать, что информация не будет потеряна.
Поднесущие SECAM, которые состоят из двух простых FM-сигналов на 4,41 МГц и 4,25 МГц, не нуждаются в этой (фактически простой) обработке. Спецификация VHS для «родной» записи SECAM указывает, что они должны быть разделены на 4 при записи, чтобы получить поднесущие приблизительно 1,1 МГц и 1,06 МГц, и умножены на 4 при воспроизведении. Поэтому для настоящего двухстандартного видеомагнитофона PAL и SECAM требуются две схемы обработки цвета, что добавляет сложности и расходов. Поскольку некоторые страны на Ближнем Востоке используют PAL, а другие используют SECAM, регион принял сокращение и использует подход PAL mixer-down converter как для PAL, так и для SECAM, упрощая конструкцию видеомагнитофона .
Во многих PAL VHS-магнитофонах аналоговый тюнер был модифицирован во франкоговорящей западной Швейцарии (Швейцария использовала стандарт PAL-B/G, в то время как граничащая с ней Франция использовала SECAM-L). Оригинальный тюнер в этих PAL-магнитофонах допускал прием только PAL-B/G. Швейцарские импортеры добавили схему со специальной микросхемой для французского стандарта SECAM-L, сделав тюнер многостандартным и позволив видеомагнитофону записывать передачи SECAM в MESECAM. На этих машинах была добавлена марка с упоминанием «PAL+SECAM».
Такие видеорегистраторы, как Panasonic NV-W1E (AG-W1-P для профессионалов), AG-W3, NV-J700AM, Aiwa HV-MX100, HV-MX1U, Samsung SV-4000W и SV-7000W, оснащены схемой преобразования цифрового стандарта.
В отличие от PAL или NTSC, аналоговое программирование SECAM не может быть легко отредактировано в его исходной аналоговой форме. Поскольку он использует частотную модуляцию, SECAM не является линейным по отношению к входному изображению (это также защищает его от искажения сигнала), поэтому электрическое смешивание двух (синхронизированных) сигналов SECAM не дает действительный сигнал SECAM, в отличие от аналоговых PAL или NTSC. По этой причине, чтобы смешать два сигнала SECAM, их необходимо демодулировать, демодулированные сигналы смешать и снова ремодулировать. Следовательно, пост-продакшн часто выполняется в PAL или в компонентных форматах, с результатом, кодируемым или транскодируемым в SECAM в точке передачи. Сокращение затрат на эксплуатацию телевизионных станций является одной из причин перехода некоторых стран на PAL.
Большинство телевизоров, которые в настоящее время продаются в странах SECAM, поддерживают как SECAM, так и PAL , а в последнее время также и композитный видеосигнал NTSC (хотя обычно не транслируют NTSC, то есть не могут принимать сигнал вещания с антенны). Хотя старые аналоговые видеокамеры ( VHS , VHS-C ) выпускались в версиях SECAM, ни одна из 8-мм или Hi-band моделей ( S-VHS , S-VHS-C и Hi-8 ) не записывала его напрямую. Видеокамеры и видеомагнитофоны этих стандартов, продаваемые в странах SECAM, имеют внутренний PAL. Результат можно преобразовать обратно в SECAM в некоторых моделях; большинство людей, покупающих такое дорогое оборудование, имели бы многостандартный телевизор и, таким образом, не нуждались бы в преобразовании. Цифровые видеокамеры или DVD-плееры (за исключением некоторых ранних моделей) не принимают и не выводят аналоговый сигнал SECAM. Однако это имеет все меньшее значение: с 1980 года большинство европейского бытового видеооборудования используют французские разъемы SCART , позволяющие передавать сигналы RGB между устройствами. Это устраняет устаревшие стандарты цветовых поднесущих PAL, SECAM и NTSC.
В целом, современное профессиональное оборудование теперь полностью цифровое и использует компонентные цифровые соединения, такие как CCIR 601, чтобы исключить необходимость какой-либо аналоговой обработки перед окончательной модуляцией аналогового сигнала для вещания. Тем не менее, большие установленные базы аналогового профессионального оборудования все еще существуют, особенно в странах третьего мира.
Список пользователей SECAM в 1998 году доступен в Рекомендации МСЭ-Р BT.470-6 - Обычные телевизионные системы, Приложение 1 к Приложению 1 , [18] а список до перехода многих стран OIRT на PAL можно найти в Отчете CCIR 624-3 Характеристики телевизионных систем, Приложение I. [19 ]
Ниже приведен обновленный список стран, которые в настоящее время разрешают использование стандарта SECAM для телевизионного вещания. Он может быть изменен по мере перехода стран на PAL и DVB-T . Эти миграции перечислены отдельно.
Чешская Республика, Словакия, Венгрия и страны Балтии также изменили свой базовый стандарт звукового носителя в диапазоне UHF с D/K на B/G, который используется в большинстве стран Западной Европы, чтобы облегчить использование импортного вещательного оборудования, оставив стандарт D/K на VHF. Однако это потребовало от зрителей покупки многостандартных приемников. Другие упомянутые страны сохранили свои существующие стандарты (B/G в случае Восточной Германии и Греции, D/K для остальных). [23]