Деко́дер сигна́лов цве́тности (канал цветности) — составная часть конструкции цветного телевизора аналоговых стандартов телевидения (NTSC, PAL, SECAM), преобразующая закодированную в цветном телевизионном сигнале информацию о цвете в электрические сигналы, необходимые для воспроизведения цветного изображения. Декодер является составной частью любого цветного телевизора и позволяет декодировать одну или несколько разных систем цветного телевидения. В цифровых стандартах телевидения в кодированном виде передается не только цветовая информация, но весь видеосигнал, поэтому цифровые телевизоры снабжаются более сложным декодером цифровой видеоинформации (чаще всего стандарта MPEG2), который в современных системах реализуется программно, хотя в ранних устройствах (например, Panasonic DDD) представлял собой достаточно сложный аппаратный блок.
До появления в СССР бытовых видеомагнитофонов технический термин «декодер» был знаком только специалистам и радиолюбителям. Массовое появление в конце 1980-х годов пиратских видеокопий иностранных фильмов, записанных в системах, не поддерживаемых штатным декодером советских телевизоров, привело к кустарному производству и установке дополнительных декодеров, в основном системы PAL.
Устройство, преобразующее телевизионный сигнал из одной системы цветного вещания в другую, называется транскодером.
Общие принципы передачи информации о цвете и работы декодера сигналов цветности В цветном телевидении информация о цвете представляется совокупностью трёх монохромных составляющих — основных цветов, получаемых в процессе цветоделения. Для совместимости с чёрно-белыми телевизионными приёмниками вместо непосредственной передачи трёх сигналов основных цветов E'R, E'G, E'B осуществляется передача сигнала яркости E'Y, соответствующего чёрно-белому изображению, и двух цветоразностных сигналов E'R—Y и E'B—Y, получаемых вычитанием сигнала яркости из сигналов красного и синего цветов. Из этих сигналов и сигнала синхронизации развёрток формируется полный цветной телевизионный сигнал (ПЦТС).
В телевизионном приёмнике для получения сигналов трёх основных цветов из ПЦТС и их усиления до уровня, достаточного для подачи на кинескоп или жидкокристаллический дисплей имеется набор устройств, включающий один или несколько каналов цветности (устройств, формирующих цветоразностные сигналы), канал яркости, матрицирующее устройство и выходные видеоусилители. Такой набор устройств может называться блоком, модулем или декодером цветности. Однако общепринято термином декодер обозначать именно устройство, формирующее из ПЦТС цветоразностные сигналы. В этом смысле термины декодер и канал цветности являются синонимами.
Телевизионный сигнал, принимаемый из эфира, либо поступающий с внешнего устройства (например, видеомагнитофона), подаётся в декодер и канал яркости. Поскольку сигнал цветности является помехой для канала яркости, а сигнал яркости — помехой для декодера, выполняется разделение сигналов с помощью фильтров. Декодер обычно содержит полосовой фильтр, а канал яркости — режекторный фильтр. При приеме телевизионного сигнала без цветовой информации декодер сигналов цветности автоматически отключается для того, чтобы на экране не возникали цветные шумы, а в канале яркости отключаются режекторные фильтры с целью передачи черно-белого изображения с максимальной четкостью.
В декодере формируются цветоразностные сигналы E'R—Y и E'B—Y. Способ формирования цветоразностных сигналов различен и зависит от использованной в декодируемом сигнале системы цветного вещания. В некоторых моделях телевизоров декодер цветности выполнялся в виде отдельной печатной платы (субмодуля).
Декодер также содержит схему, обеспечивающую его включение при появлении сигнала цветности в той системе, которую он поддерживает. Если моносистемный телевизор (например, советский телевизор с декодером SECAM) принимает «чужой» для него сигнал цветности (например, в системе PAL) — декодер не включается и зритель видит чёрно-белое изображение. Если отношение сигнал/шум принимаемого телевизионного сигнала слишком мало, например при из-за большого удаления от передающего телецентра, использования приёмной антенны с малым коэффициентом усиления или длинного антенного коаксиального кабеля, то устойчивое формирование цветоразностных сигналов становится невозможно и декодер также отключается. В декодерах SECAM и PAL сигналы включения цветности формируются устройствами цветовой синхронизации.
В канале яркости, помимо подавления сигнала цветности, также выполняется задержка сигнала для совмещения его во времени с цветоразностными сигналами, регулировка яркости и контрастности и установка в начале каждой телевизионной строки уровня напряжения, соответствующего чёрному цвету изображения (фиксация уровня чёрного), что необходимо для последующего матрицирования.
Сигнал яркости и цветоразностные сигналы поступают на матрицирующее устройство, где восстанавливается недостающий сигнал E'G—Y и формируются сигналы основных цветов E'R (красный), E'G (зелёный) и E'B (синий). Затем они усиливаются видеоусилителями и поступают на раздельные катоды электронных пушек кинескопа или на жидкокристаллическую матрицу. Если декодер выключен, на матрицирующее устройство поступает только сигнал яркости, в результате чего сигналы основных цветов имеют одинаковую величину и на экране телевизора изображение становится чёрно-белым.
Обзор конструкций декодеров По количеству поддерживаемых систем декодеры сигналов цветности можно разделить на: односистемные (или моносистемные), поддерживающие только одну систему цветного телевидения, принятую для вещания в регионе работы аппарата. Например, в СССР выпускались декодеры только SECAM, а в Европе - PAL. Такие декодеры применялись начиная с первых моделей телевизоров вплоть до моделей 1980-х годов выпуска, в том числе в большинстве советских телевизоров. К преимуществам можно отнести их простоту, меньшую стоимость изготовления и трудоёмкость при настройке. Недостатком являлась необходимость установки дополнительного декодера другой системы, в случае необходимости получения цветного изображения. мультисистемные, то есть поддерживающие декодирование и автоматически распознающие одну из нескольких систем цветного телевидения. Обычно PAL/SECAM, редко PAL/SECAM/NTSC. Телевизоры и видеомагнитофоны с такими декодерами также назывались мультисистемными. Обычно возможность мультисистемной работы подчёркивалась рекламными надписями на их передней панели, как дополнительное преимущество при покупке.
Декодеры первых моделей цветных телевизоров строились на электронных лампах, например, телевизор RCA CT-100 (1954 год), выпускаемый в США или телевизор Рекорд-101, выпускаемый в СССР (1970 год), затем на транзисторах или даже первых гибридных микросхемах в сочетании с электронными лампами в выходных каскадах, например декодер БЦ (транзисторы и лампы) и БЦИ-1 (транзисторы, лампы и микросхемы) для телевизоров УЛПЦТ(И). Такие декодеры насчитывали несколько сотен электронных компонентов, в некоторых телевизорах (например советских, серии УЛПЦТТелевизоры УЛПЦТ носили торговое наименование «Название-7**») для сохранения требуемых габаритов модуля декодера их значительную часть приходилось размещать на вспомогательных платах (модулях), впаиваемых в основную плату для экономии места. Кроме того, декодеры содержали множество подстроечных элементов схемы, что требовало специального и дорогостоящего настроечного стенда, а декодеры PAL и SECAM использовали дорогостоящую линию задержки на длительность телевизионной строки, с отклонением не более 5 наносекунд для системы PAL.
В конце 1960-х годов начали разрабатываться микросхемы для декодеров цветности. Их применение позволило значительно сократить число электронных компонентов в декодере, удешевить его производство и сократить число точек настройки. Повышение уровня интеграции позволило к середине 1980-х годов создать мультисистемный декодер всего на одной микросхеме (например, TDA4555 фирмы Philips). Однако это не решило проблему сложности настройки декодера и наличия линии задержки. В связи с этим, продолжался поиск способов упрощения конструкции декодеров. Ими стали использование приборов с зарядовой связью (ПЗС) и применение цифровой обработки сигнала. Поскольку ПЗС может выполнять задержку сигнала, его можно использовать вместо линии задержки.
Цифровая обработка представляет собой преобразование видеосигнала, оцифрованного с помощью аналого-цифрового преобразователя, при помощи математических алгоритмов, вместо использования аналогового преобразования в элементах схемы. Перед подачей на выходные видеоусилители производится обратное преобразование в аналоговый сигнал. Даже частичный переход на цифровую обработку сигналов позволяет: применить цифровую память на ОЗУ, что убирает помехи из-за переотражений сигнала внутри аналоговой линии задержки; исключить перекрестные искажения «синего» и «красного» цветоразностных сигналов, возникающие при их аналоговой коммутации; обеспечить высокую точность задержки сигнала; свести к нулю долговременную нестабильность параметров, присущую аналоговым схемам; сократить число настраиваемых компонентов или полностью исключить их; обеспечить высокую повторяемость обработки сигнала, исключив операцию настройки декодера. Вместо этого производится программирование микросхемы памяти EEPROM заранее подобранными при экспериментальной регулировке значениями, и контроль параметров при итоговой настройке всего телевизора. Первый набор микросхем для построения телевизионных декодеров с цифровой обработкой сигналов «DIGIT 2000» был разработан корпорацией ITT в 1981 году. Однако, несмотря на преимущества цифровой обработки, качество изображения, создаваемого такими микросхемами, из-за малого цифрового разрешения (битности) мало отличалось от обычных аналоговых. В немалой степени это было обусловлено высокой ценой на тогдашнюю оперативную память. К тому же, двухслойная печатная плата для компактности декодера имела множество переходных отверстий, окислявшихся со временем, с нарушением множественных соединений. Часто приходилось пропаивать её целиком. Для дальнейшего повышения качества изображения требовались дополнительные методы обработки, например, конвертирование чересстрочной развёртки в прогрессивную, шумоподавление, повышение чёткости и т.д., требующие наличия в телевизоре дорогостоящего на тот момент запоминающего устройства на размер телевизионного поля. Микросхемы с поддержкой внешней памяти были созданы фирмой Philips в 1988 году. В качестве памяти использовались сдвиговые регистры на ПЗС.
К началу 2000-х годов были созданы микросхемы, объединяющие на одном кристалле декодер цветности, ОЗУ, конвертер развёртки и соотношений сторон растра, корректор чёткости цветовых переходов, шумоподавитель и схему цифрового управления по шине I²C (например, VSP 94x2A фирмы Micronas).
Способы построения мультисистемных декодеров На сегодняшний день существуют три основных способа создания мультисистемных декодеров: