NTSC

Den här artikeln handlar om tv-systemet. För den indonesiska statliga myndigheten, se National Transportation Safety Committee . För organisationen i Kina, se National Time Service Center .
480i för det digitala videoläget i standardupplösning som ibland kallas NTSC .
Analoga TV-kodningssystem per land; NTSC (grön), SECAM (orange) och PAL (blå)

Den första amerikanska standarden för analog tv- sändning utvecklades av National Television System Committee ( NTSC ) 1941. 1961 tilldelades den beteckningen System M .

1953 antogs en andra NTSC-standard, som gjorde det möjligt för färg-tv- sändningar som var kompatibla med det befintliga lagret av svartvita mottagare. Det är ett av tre stora färgformat för analog tv, de andra är PAL och SECAM . NTSC-färg förknippas vanligtvis med System M. Det enda andra TV-systemet som använder NTSC-färg var System J.

Sedan införandet av digitala källor (ex: DVD) kan termen "NTSC" användas för att hänvisa till digitala format med antalet aktiva linjer mellan 480 och 487 med 30 eller 29,97 bilder per sekund. Denna lånade term ska inte förväxlas med själva det analoga färgsystemet.

Geografisk räckvidd

NTSC-standarden användes i de flesta av Amerika (förutom Argentina , Brasilien , Paraguay och Uruguay ), Myanmar , Sydkorea , Taiwan , Filippinerna , Japan och vissa Stillahavsöarnas nationer och territorier (se kartan).

Digital konvertering

De flesta länder som använder NTSC-standarden, såväl som de som använder andra analoga tv-standarder , har bytt till, eller håller på att byta till, nyare digital-tv- standarder, med minst fyra olika standarder som används runt om i världen. Nordamerika, delar av Centralamerika och Sydkorea antar eller har antagit ATSC- standarderna, medan andra länder, som Japan , antar eller har antagit andra standarder istället för ATSC. Efter nästan 70 år upphörde majoriteten av NTSC-överföringar i USA den 1 januari 2010 och den 31 augusti 2011 i Kanada och de flesta andra NTSC-marknader. Majoriteten av NTSC-sändningarna avslutades i Japan den 24 juli 2011, med de japanska prefekturerna Iwate , Miyagi och Fukushima som avslutades nästa år. Efter ett pilotprogram 2013 lämnade de flesta analoga stationer med full effekt i Mexiko sändningen vid tio datum 2015, med cirka 500 lågeffekts- och repeaterstationer som tillåts förbli i analoga till slutet av 2016. Digital sändning möjliggör högre upplösning TV , men digital standard-tv fortsätter att använda bildhastigheten och antalet upplösningslinjer som fastställts av den analoga NTSC-standarden.

Historia

Se även: TV:s historia

National Television System Committee inrättades 1940 av United States Federal Communications Commission (FCC) för att lösa konflikterna mellan företag om införandet av ett rikstäckande analogt tv-system i USA. I mars 1941 utfärdade kommittén en teknisk standard för svart-vit-tv som byggde på en rekommendation från 1936 från Radio Manufacturers Association (RMA). Tekniska framsteg av den rudimentala sidobandstekniken möjliggjorde möjligheten att öka bildupplösningen. NTSC valde 525 skanningslinjer som en kompromiss mellan RCA :s 441-skanningslinjestandard (används redan av RCAs NBC TV-nätverk) och Philcos och DuMonts önskan att öka antalet skanningslinjer till mellan 605 och 800. Standarden rekommenderade en bildrutehastighet på 30 bildrutor (bilder) per sekund, bestående av två sammanflätade fält per bildruta med 262,5 linjer per fält och 60 fält per sekund. Andra standarder i den slutliga rekommendationen var ett bildförhållande på 4:3 och frekvensmodulering (FM) för ljudsignalen (vilket var ganska nytt på den tiden).

I januari 1950 ombildades kommittén för att standardisera färg-tv . FCC hade kort godkänt en 405-linjers fältsekventiell färgtelevisionsstandard i oktober 1950, som utvecklades av CBS . CBS-systemet var inkompatibelt med befintliga svart-vita mottagare. Den använde ett roterande färghjul, minskade antalet skanningslinjer från 525 till 405 och ökade fälthastigheten från 60 till 144, men hade en effektiv bildhastighet på endast 24 bilder per sekund. Rättsliga åtgärder från rivaliserande RCA höll kommersiell användning av systemet i luften fram till juni 1951, och regelbundna sändningar varade bara några månader innan tillverkning av alla färg-tv-apparater förbjöds av Office of Defense Mobilization i oktober, skenbart på grund av Koreakriget . CBS upphävde sitt system i mars 1953 och FCC ersatte det den 17 december 1953 med NTSC-färgstandarden, som utvecklades i samarbete av flera företag, inklusive RCA och Philco.

I december 1953 godkände FCC enhälligt vad som nu kallas NTSC färg-tv-standard (senare definierad som RS-170a). Den kompatibla färgstandarden behöll full bakåtkompatibilitet med då befintliga svartvita TV-apparater. Färginformation lades till den svartvita bilden genom att introducera en färgunderbärvåg på exakt 315/88 MHz (vanligtvis beskrivet som 3,579545 MHz±10 Hz eller cirka 3,58 MHz). Den exakta frekvensen valdes så att horisontella linjehastighetsmoduleringskomponenter i krominanssignalen faller exakt mellan de horisontella linjehastighetsmoduleringskomponenterna i luminanssignalen, vilket gör det möjligt för krominanssignalen att filtreras bort från luminanssignalen med mindre försämring av luminanssignalen. (Minimera också synligheten på befintliga uppsättningar som inte filtrerar bort den.) På grund av begränsningar av frekvensdelarkretsar vid den tidpunkt då färgstandarden offentliggjordes, konstruerades färgunderbärvågsfrekvensen som en sammansatt frekvens sammansatt av små heltal, i detta fall 5×7×9/(8×11) MHz. Den horisontella linjehastigheten reducerades till cirka 15 734 linjer per sekund (3,579545×2/455 MHz = 9/572 MHz) från 15 750 linjer per sekund, och bildhastigheten reducerades till 30/1,001 ≈ 29,970 bilder per sekund (den horisontella linjen) hastighet dividerat med 525 rader/bildruta) från 30 bilder per sekund. Dessa förändringar uppgick till 0,1 procent och tolererades lätt av dåvarande tv-mottagare.

Den första offentligt tillkännagivna nätverks-tv-sändningen av ett program som använder NTSCs "kompatibla färg"-system var ett avsnitt av NBC:s Kukla, Fran och Ollie den 30 augusti 1953, även om det endast kunde ses i färg på nätverkets huvudkontor. Den första rikstäckande visningen av NTSC-färg kom den följande 1 januari med kust-till-kust-sändningen av Tournament of Roses Parade , som kan ses på prototypfärgmottagare vid speciella presentationer över hela landet. Den första färg-NTSC TV-kameran var RCA TK-40, som användes för experimentella sändningar 1953; en förbättrad version, TK-40A, som introducerades i mars 1954, var den första kommersiellt tillgängliga färg-tv-kameran. Senare samma år blev den förbättrade TK-41 standardkameran som användes under stora delar av 1960-talet.

NTSC-standarden har antagits av andra länder, inklusive några i Amerika och Japan .

Med tillkomsten av digital-tv fasades analoga sändningar i stort sett ut. De flesta amerikanska NTSC-sändare var tvungna av FCC att stänga av sina analoga sändare senast den 17 februari 2009, men detta flyttades senare till den 12 juni 2009. Lågeffektstationer, klass A -stationer och översättare var tvungna att stänga av 2015, även om en FCC-förlängning gjorde det möjligt för några av de stationer som var på Channel 6 att fungera fram till den 13 juli 2021. De återstående kanadensiska analoga TV-sändarna, på marknader som inte omfattas av den obligatoriska övergången 2011, var planerade att stängas av den 14 januari 2022 , enligt ett schema publicerat av Innovation, Science and Economic Development Canada 2017; de schemalagda övergångsdatumen har dock redan passerat för flera listade stationer som fortsätter att sända i analogt (t.ex. CFJC-TV Kamloops, som ännu inte har övergått till digitalt, är angett som att ha behövt övergå till den 20 november 2020).

Tekniska detaljer

Upplösning och uppdateringsfrekvens

- färgkodning används med TV-signalen System M , som består av 30 ⁄ 1 001 (ungefär 29,97) sammanflätade bildrutor per sekund . Varje bildruta är sammansatt av två fält, vart och ett bestående av 262,5 skanningslinjer, för totalt 525 skanningslinjer. Det synliga rastret består av 486 skanningslinjer. Den senare digitala standarden, Rec. 601 , använder endast 480 av dessa rader för synligt raster. Resten (det vertikala släckintervallet ) möjliggör vertikal synkronisering och spårning. Detta släckintervall utformades ursprungligen för att helt enkelt släcka elektronstrålen i mottagarens CRT för att möjliggöra de enkla analoga kretsarna och långsamma vertikala återgången hos tidiga TV-mottagare. Men vissa av dessa rader kan nu innehålla andra data som t.ex. textning och vertikal intervalltidskod (VITC). I det fullständiga rastret (bortsett från halvlinjer på grund av sammanflätning ) ritas de jämna avsökningslinjerna (varannan linje som skulle vara jämn om den räknades i videosignalen, t.ex. {2, 4, 6, ..., 524}) i det första fältet, och de udda numrerade (varannan rad som skulle vara udda om den räknades i videosignalen, t.ex. {1, 3, 5, ..., 525}) ritas i det andra fältet, för att ge en flimmerfri bild vid fältuppdateringsfrekvensen på 60 ⁄ 1 001 Hz (ungefär 59,94 Hz) . Som jämförelse kan nämnas att system med 625 linjer (576 synliga), vanligtvis används med PAL-B/G och SECAM- färg, och har därför en högre vertikal upplösning, men en lägre tidsupplösning på 25 bildrutor eller 50 fält per sekund.

NTSC-fältets uppdateringsfrekvens i det svart-vita systemet matchade ursprungligen exakt den nominella 60 Hz- frekvensen för växelströmseffekt som används i USA. Genom att matcha fältets uppdateringsfrekvens till strömkällan undvek intermodulation (även kallad beating ), vilket ger rullande stänger på skärmen. Synkronisering av uppdateringsfrekvensen till strömmen hjälpte för övrigt kinescope- kameror att spela in tidiga live-tv-sändningar, eftersom det var mycket enkelt att synkronisera en filmkamera för att fånga en bildruta på varje filmbild genom att använda växelströmsfrekvensen för att ställa in hastigheten på synkron AC-motordriven kamera. Detta är, som nämnts, hur NTSC-fältuppdateringsfrekvensen fungerade i det ursprungliga svart-vita systemet; när färg lades till systemet ändrades dock uppdateringsfrekvensen något nedåt med 0,1 %, till ungefär 59,94 Hz, för att eliminera stationära punktmönster i skillnadsfrekvensen mellan ljud- och färgbärarna (som förklaras nedan i   § Färgkodning ) . När bildhastigheten ändrades för att passa färg var det nästan lika lätt att utlösa kameraslutaren från själva videosignalen.

Den faktiska siffran på 525 linjer valdes som en konsekvens av begränsningarna hos dagens vakuumrörsbaserade teknologier. I tidiga TV-system kördes en masterspänningsstyrd oscillator med två gånger den horisontella linjefrekvensen, och denna frekvens delades ned med antalet använda linjer (i detta fall 525) för att ge fältfrekvensen (60 Hz i detta fall) . Denna frekvens jämfördes sedan med 60 Hz kraftledningsfrekvensen och eventuella avvikelser korrigerades genom att justera masteroscillatorns frekvens. För interlaced scanning krävdes ett udda antal rader per bildruta förtydligande behövs ] för att göra det vertikala återgångsavståndet identiskt för de udda och jämna fälten, [ vilket innebar att masteroscillatorfrekvensen måste delas ner med ett udda tal. Vid den tiden var den enda praktiska metoden för frekvensdelning användningen av en kedja av vakuumrörs multivibratorer , varvid det totala divisionsförhållandet var den matematiska produkten av kedjans divisionsförhållanden. Eftersom alla faktorer för ett udda tal också måste vara udda tal, följer det att alla delare i kedjan också måste dividera med udda tal, och dessa måste vara relativt små på grund av problemen med termisk drift med vakuumröranordningar . Den praktiska sekvensen närmast 500 som uppfyller dessa kriterier var 3×5×5×7=525 . (Av samma anledning använder 625-linjers PAL-B/G och SECAM 5×5×5×5 , det gamla brittiska 405-linjesystemet använde 3×3×3×3×5 , det franska 819-linjesystemet använde 3×3×7×13 etc.)

Kolorimetri

NTSC 1953 kolorimetri färgkub (färgprofilkodad, kräver en kompatibel webbläsare och monitor för korrekt visning).

Den ursprungliga NTSC-färgspecifikationen från 1953, fortfarande en del av United States Code of Federal Regulations , definierade de kolorimetriska värdena för systemet enligt följande:

Färg rymd Vit punkt CCT Primärfärger (CIE 1931)
x W y W K x R y R x G y G x B y B
Original NTSC kolorimetri (1953) 0,310 0,316 6774

( Ljuskälla C )

0,67 0,33 0,21 0,71 0,14 0,316

Tidiga färg-tv-mottagare, såsom RCA CT-100 , var trogna denna specifikation (som baserades på rådande filmstandarder), med ett större spektrum än de flesta av dagens bildskärmar. Deras lågeffektiva fosfor (särskilt i det röda) var svaga och långlivade och lämnade spår efter att föremål flyttats. Från och med slutet av 1950-talet skulle bildrörsfosforer offra mättnad för ökad ljusstyrka; denna avvikelse från standarden hos både mottagaren och sändaren var källan till betydande färgvariationer.

SMPTE C

SMPTE C färgkub (färgprofilkodad, kräver en kompatibel webbläsare och monitor för korrekt visning).

För att säkerställa en mer enhetlig färgåtergivning började mottagare att inkorporera färgkorrigeringskretsar som omvandlade den mottagna signalen – kodad för de kolorimetriska värdena som anges ovan – till signaler kodade för de fosforer som faktiskt används i monitorn. Eftersom sådan färgkorrigering inte kan utföras exakt på de icke-linjära gammakorrigerade signalerna som sänds, kan justeringen endast approximeras, vilket introducerar både nyans- och luminansfel för mycket mättade färger.

På samma sätt på sändningsstadiet, 1968–69, definierade Conrac Corp., som arbetade med RCA, en uppsättning kontrollerade fosforer för användning i utsända färgbildvideomonitorer . Denna specifikation överlever idag som SMPTE "C" fosforspecifikation:

Färg rymd Vit punkt CCT Primärfärger (CIE 1931)
x W y W K x R y R x G y G x B y B
SMPTE "C" kolorimetri (1987) 0,3127 0,329 6500

( Ill uminant D65 )

0,63 0,34 0,31 0,595 0,155 0,070

Liksom med hemmottagare rekommenderades det vidare att studiomonitorer inkorporerade liknande färgkorrigeringskretsar så att sändare skulle sända bilder kodade för de ursprungliga kolorimetriska värdena från 1953, i enlighet med FCC-standarder.

År 1987 antog Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) Committee on Television Technology, Working Group on Studio Monitor Colorimetry, fosforerna SMPTE C (Conrac) för allmänt bruk i Rekommenderad praxis 145, vilket fick många tillverkare att modifiera sina kameradesigner. att direkt koda för SMPTE "C" kolorimetri utan färgkorrigering, som godkänts i SMPTE standard 170M, "Composite Analog Video Signal – NTSC for Studio Applications" (1994). Som en konsekvens ATSC- digital-tv-standarden att för 480i- signaler bör SMPTE "C"-kolorimetri antas om inte kolorimetrisk data ingår i transportströmmen.

Japanska NTSC ändrade aldrig primärval och vitpunkt till SMPTE "C", och fortsatte att använda 1953 års NTSC-primärer och vitpunkt. Både PAL- och SECAM- systemen använde den ursprungliga 1953 NTSC-kolorimetrin också fram till 1970; Till skillnad från NTSC avvisade emellertid European Broadcasting Union (EBU) färgkorrigering i mottagare och studiomonitorer det året och krävde istället uttryckligen all utrustning för att direkt koda signaler för de "EBU" kolorimetriska värdena, vilket ytterligare förbättrade färgåtergivningen för dessa system.

Färgkodning

För bakåtkompatibilitet med svart-vit-tv använder NTSC ett luminans - krominanskodningssystem som uppfanns 1938 av Georges Valensi . De tre färgbildsignalerna är uppdelade i Luminans (härledd matematiskt från de tre separata färgsignalerna (röd, grön och blå)) som tar platsen för den ursprungliga monokroma signalen och krominans som endast bär färginformationen. Denna process tillämpas på varje färgkälla av sin egen Colorplexer , vilket gör att en kompatibel färgkälla kan hanteras som om den vore en vanlig monokrom källa. Detta gör att svartvita mottagare kan visa NTSC-färgsignaler genom att helt enkelt ignorera krominanssignalen. Vissa svart-vita TV-apparater som såldes i USA efter introduktionen av färgsändningar 1953 var designade för att filtrera bort chroma, men de tidiga B&W-apparaterna gjorde inte detta och chrominance kunde ses som ett "prickmönster" i mycket färgade områden av bilden.

I NTSC kodas krominans med två färgsignaler som kallas I (i-fas) och Q (i kvadratur) i en process som kallas QAM . De två signalerna amplitudmodulerar vardera 3,58 MHz bärvågor som är 90 grader ur fas med varandra och resultatet läggs ihop men med själva bärvågorna undertryckta . Resultatet kan ses som en enkel sinusvåg med varierande fas relativt en referensbärvåg och med varierande amplitud. Den varierande fasen representerar den momentana färgtonen som fångas av en TV-kamera, och amplituden representerar den momentana färgmättnaden . Denna 3,58 MHz underbärvåg läggs sedan till Luminansen för att bilda den sammansatta färgsignalen som modulerar videosignalbärvågen precis som vid monokrom överföring .

För att en färg-TV ska kunna återställa nyansinformation från färgunderbäraren måste den ha en nollfasreferens för att ersätta den tidigare undertryckta bärvågen. NTSC-signalen inkluderar ett kort sampel av denna referenssignal, känd som colorburst , belägen på baksidan av varje horisontell synkroniseringspuls. Färgskuren består av minst åtta cykler av den omodulerade (fast fas och amplitud) färgunderbärvågen. TV-mottagaren har en lokaloscillator , som är synkroniserad med dessa färgskurar. Kombination av denna referensfassignal härledd från färgskuren med krominanssignalens amplitud och fas möjliggör återhämtning av I- och Q-signalerna som när de kombineras med luminansinformationen tillåter rekonstruktion av en färgbild på skärmen. Färg-TV har sagts vara en färg- TV på grund av den totala separationen av ljusstyrkan i bilden från färgdelen. I CRT-tv-apparater omvandlas NTSC-signalen till tre färgsignaler: rödgrön och blå, som var och en styr den färgelektronpistolen. TV-apparater med digitala kretsar använder samplingstekniker för att bearbeta signalerna men resultatet är detsamma. För både analoga och digitala uppsättningar som behandlar en analog NTSC-signal, sänds de ursprungliga tre färgsignalerna med hjälp av tre diskreta signaler (luminans, I och Q) och återvinns sedan som tre separata färger och kombineras som en färgbild.

När en sändare sänder en NTSC-signal amplitudmodulerar den en radiofrekvensbärvåg med den just beskrivna NTSC-signalen, medan den frekvensmodulerar en bärvåg 4,5 MHz högre med ljudsignalen. Om icke-linjär distorsion inträffar med sändningssignalen, kan 3,579545 MHz färgbärvåg slå med ljudbäraren för att producera ett prickmönster på skärmen. För att göra det resulterande mönstret mindre märkbart justerade designers den ursprungliga skanningshastigheten på 15 750 Hz ned med en faktor 1,001 (0,1%) för att matcha ljudbärarfrekvensen dividerad med faktorn 286, vilket resulterade i en fälthastighet på cirka 59,94 Hz. Denna justering säkerställer att skillnaden mellan ljudbäraren och färgsubbärvågen (den mest problematiska intermodulationsprodukten av de två bärvågorna) är en udda multipel av halva linjehastigheten, vilket är det nödvändiga villkoret för att prickarna på successiva linjer ska vara motsatta i fas, vilket gör dem minst märkbara.

Räntan på 59,94 härleds från följande beräkningar. Designers valde att göra krominansunderbärvågsfrekvensen till en n + 0,5 multipel av linjefrekvensen för att minimera interferens mellan luminanssignalen och krominanssignalen. (Ett annat sätt som detta ofta anges är att färgunderbärvågsfrekvensen är en udda multipel av halva linjefrekvensen.) De valde då att göra ljudunderbärvågsfrekvensen till en heltalsmultipel av linjefrekvensen för att minimera synliga (intermodulations)interferenser mellan ljudet signalen och krominanssignalen. Den ursprungliga svart-vita standarden, med sin 15 750 Hz linjefrekvens och 4,5 MHz ljudunderbärvåg, uppfyller inte dessa krav, så designers var tvungna att antingen höja ljudunderbärarfrekvensen eller sänka linjefrekvensen. En höjning av ljudunderbärarfrekvensen skulle förhindra befintliga (svartvita) mottagare från att ställa in ljudsignalen korrekt. Att sänka linjefrekvensen är jämförelsevis ofarligt, eftersom den horisontella och vertikala synkroniseringsinformationen i NTSC-signalen tillåter en mottagare att tolerera en avsevärd variation i linjefrekvensen. Så ingenjörerna valde linjefrekvensen som skulle ändras för färgstandarden. I den svart-vita standarden är förhållandet mellan ljudunderbärvågsfrekvens och linjefrekvens 4,5 MHz ⁄ 15 750 Hz = 285,71. I färgstandarden avrundas detta till heltal 286, vilket betyder att färgstandardens linjehastighet är 4,5 MHz ⁄ 286 ≈ 15 734 Hz. Om man bibehåller samma antal skanningslinjer per fält (och ram), måste den lägre linjehastigheten ge en lägre fälthastighet. Att dividera 4500000 ⁄ 286 linjer per sekund med 262,5 linjer per fält ger ungefär 59,94 fält per sekund.

Transmissionsmoduleringsmetod

Spektrum för en System M-tv-kanal med NTSC-färg

En NTSC- tv-kanal som sänds upptar en total bandbredd på 6 MHz. Den faktiska videosignalen, som är amplitudmodulerad , sänds mellan 500 kHz och 5,45 MHz över kanalens nedre gräns. Videobäraren är 1,25 MHz över kanalens nedre gräns . Som de flesta AM-signaler genererar videobäraren två sidband , ett ovanför bärvågen och ett under. Sidobanden är var och en 4,2 MHz breda. Hela det övre sidbandet sänds, men endast 1,25 MHz av det nedre sidbandet, känt som ett rudimentalt sidoband , sänds. Färgunderbärvågen, som noterats ovan, är 3,579545 MHz över videobärvågen och är kvadraturamplitudmodulerad med en undertryckt bärvåg. Ljudsignalen är frekvensmodulerad , som ljudsignalerna som sänds av FM- radiostationer i 88–108 MHz-bandet, men med en maximal frekvensavvikelse på 25 kHz , i motsats till 75 kHz som används på FM-bandet , vilket gör analog tv ljudsignaler låter tystare än FM-radiosignaler som tas emot på en bredbandsmottagare. Huvudljudbäraren är 4,5 MHz ovanför videobäraren, vilket gör den 250 kHz under toppen av kanalen. Ibland kan en kanal innehålla en MTS- signal, som erbjuder mer än en ljudsignal genom att lägga till en eller två underbärvågor på ljudsignalen, var och en synkroniserad till en multipel av linjefrekvensen. Detta är normalt fallet när stereoljud och/eller andra ljudprogramsignaler används. Samma anknytningar används i ATSC , där den digitala ATSC-bärvågen sänds vid 0,31 MHz över kanalens nedre gräns.

spänningsförskjutning på 54 mV (7,5 IRE ) mellan nivåerna "svart" och "släckning". Det är unikt för NTSC. CVBS står för Color, Video, Blanking och Sync.

Följande tabell visar värdena för de grundläggande RGB-färgerna, kodade i NTSC

Färg Luminansnivå Krominansnivåer Krominans amplitud Fas
Vit 100 IRE 0 IRE 0 IRE –
Gul 89,5 IRE 48,1 – 130,8 IRE 82,7 IRE 167,1
Cyan 72,3 IRE 13,9 – 130,8 IRE 116,9 IRE 283,5
Grön 61,8 IRE 7,2 – 116,4 IRE 109,2 IRE 240,7
Magenta 45,7 IRE −8,9 – 100,3 IRE 109,2 IRE 60,7
Röd 35,2 IRE −23,3 – 93,6 IRE 116,9 IRE 103,5
Blå 18 IRE −23,3 – 59,4 IRE 82,7 IRE 347,1
Svart 7.5 IRE 0 IRE 0 IRE –

Konvertering av bildhastighet

Se även: Telecine

Det är stor skillnad i bildhastighet mellan film, som körs med 24,0 bilder per sekund, och NTSC-standarden, som körs med cirka 29,97 (10 MHz×63/88/455/525) bilder per sekund. I regioner som använder 25-fps TV- och videostandarder kan denna skillnad övervinnas genom att snabba upp .

används en process som kallas " 3:2 pulldown ". En filmbildruta sänds för tre videofält (varar 1 + 1 ⁄ 2 videobildrutor), och nästa bildruta sänds för två videofält (varar 1 videobildruta). Två filmrutor sänds alltså i fem videofält, i genomsnitt 2 + 1 ⁄ 2 videofält per filmruta. Den genomsnittliga bildhastigheten är alltså 60 ÷ 2,5 = 24 bilder per sekund, så den genomsnittliga filmhastigheten är nominellt exakt vad den borde vara. (I verkligheten, under loppet av en timmes realtid, visas 215 827,2 videofält, vilket representerar 86 330,88 bildrutor av film, medan i en timmes äkta 24-fps filmprojektion visas exakt 86 400 bildrutor: alltså 29,97-fps NTSC sändning av 24-fps film körs med 99,92 % av filmens normala hastighet.) Stillbild vid uppspelning kan visa en videoram med fält från två olika filmrutor, så varje skillnad mellan bildrutorna kommer att visas som en snabb bakåt-och- fram flimmer. Det kan också förekomma märkbart jitter/"stamning" vid långsam kamerapanorering ( telecine judder) .

För att undvika 3:2-neddragning tas film som tagits specifikt för NTSC-tv ofta med 30 bilder/s. [ citat behövs ]

För att visa 25-fps material (som europeiska tv-serier och vissa europeiska filmer) på NTSC-utrustning dupliceras var femte bildruta och sedan sammanflätas den resulterande strömmen.

Film inspelad för NTSC-tv med 24 bilder per sekund har traditionellt accelererats med 1/24 (till cirka 104,17 % av normal hastighet) för sändning i regioner som använder 25-fps TV-standarder. Denna ökning av bildhastigheten har traditionellt åtföljts av en liknande ökning av ljudets tonhöjd och tempo. På senare tid har frame-blending använts för att konvertera 24 FPS video till 25 FPS utan att ändra dess hastighet.

Film inspelad för tv i regioner som använder 25-fps tv-standarder kan hanteras på något av två sätt:

  • Filmen kan spelas in med 24 bilder per sekund. I detta fall, när den sänds i sin ursprungliga region, kan filmen accelereras till 25 fps enligt den analoga tekniken som beskrivs ovan, eller hållas vid 24 fps med den digitala tekniken som beskrivs ovan. När samma film sänds i regioner som använder en nominell 30-fps TV-standard, sker ingen märkbar förändring i hastighet, tempo och tonhöjd.
  • Filmen kan spelas in med 25 bilder per sekund. I det här fallet, när den sänds i sin ursprungliga region, visas filmen i sin normala hastighet, utan någon ändring av det medföljande ljudspåret. När samma film visas i regioner som använder en 30-fps nominell tv-standard, dupliceras var femte bildruta, och det finns fortfarande ingen märkbar förändring i hastighet, tempo och tonhöjd.

Eftersom båda filmhastigheterna har använts i 25-fps-regioner kan tittarna möta förvirring om den verkliga hastigheten för video och ljud, och tonhöjden för röster, ljudeffekter och musikframträdanden, i tv-filmer från dessa regioner. De kanske till exempel undrar om Jeremy Brett -serien av Sherlock Holmes TV-filmer, gjorda på 1980-talet och början av 1990-talet, spelades in med 24 fps och sedan sändes med en artificiellt snabb hastighet i 25-fps-regioner, eller om den spelades in vid 25 fps inbyggt och sedan saktat ner till 24 fps för NTSC-utställning.

Dessa avvikelser finns inte bara i tv-sändningar via etern och via kabel, utan även på hemmavideomarknaden, på både band och skivor, inklusive laserskivor och DVD .

Inom digital-tv och video, som ersätter sina analoga föregångare, visar enstaka standarder som kan ta emot ett bredare spektrum av bildhastigheter fortfarande gränserna för analoga regionala standarder. Den ursprungliga versionen av ATSC -standarden tillät till exempel bildhastigheter på 23,976, 24, 29,97, 30, 59,94, 60, 119,88 och 120 bilder per sekund, men inte 25 och 50. Modern ATSC tillåter 25 och 50 FPS.

Modulering för analog satellitöverföring

Eftersom satelliteffekten är starkt begränsad, skiljer sig analog videoöverföring via satelliter från marksänd TV-överföring. AM är en linjär moduleringsmetod, så ett givet demodulerat signal-brusförhållande (SNR) kräver ett lika högt mottaget RF-SNR. SNR för video i studiokvalitet är över 50 dB, så AM skulle kräva oöverkomligt höga effekter och/eller stora antenner.

Wideband FM används istället för att byta ut RF-bandbredd för reducerad effekt. Att öka kanalbandbredden från 6 till 36 MHz tillåter en RF SNR på endast 10 dB eller mindre. Den bredare brusbandbredden minskar denna energibesparing på 40 dB med 36 MHz / 6 MHz = 8 dB för en avsevärd nettominskning på 32 dB.

Ljud finns på en FM-underbärare som vid marksändning, men frekvenser över 4,5 MHz används för att minska ljud-/visuella störningar. 6,8, 5,8 och 6,2 MHz används ofta. Stereo kan vara multiplex, diskret eller matris och orelaterade ljud- och datasignaler kan placeras på ytterligare underbärvågor.

En triangulär 60 Hz energispridningsvågform läggs till den sammansatta basbandssignalen (video plus ljud- och dataunderbärare) före modulering. Detta begränsar satellitens nedlänkseffektspektraltäthet om videosignalen går förlorad. Annars kan satelliten sända all sin kraft på en enda frekvens och störa markbundna mikrovågslänkar i samma frekvensband.

I halvtranspondermod reduceras frekvensavvikelsen för den sammansatta basbandssignalen till 18 MHz för att tillåta en annan signal i den andra halvan av 36 MHz-transpondern. Detta minskar FM-fördelen något, och de återvunna SNR:erna reduceras ytterligare eftersom den kombinerade signaleffekten måste "backas av" för att undvika intermodulationsdistorsion i satellittranspondern. En enda FM-signal är konstant amplitud, så den kan mätta en transponder utan distorsion.

Fältorder

En NTSC- ram består av två fält, F1 (fält ett) och F2 (fält två). Fältdominansen , inklusive beslut av olika utrustningstillverkare samt historiska konventioner. Som ett resultat har de flesta professionella utrustningar möjlighet att växla mellan ett dominant övre eller dominant nedre fält. Det är inte tillrådligt att använda termerna jämnt eller udda när man talar om fält, på grund av betydande otydlighet. Till exempel om radnumreringen för ett visst system börjar på noll, medan ett annat system börjar sin radnumrering på ett. Som sådant kan samma fält vara jämnt eller udda.

Medan en analog TV inte bryr sig om fältdominans i sig, är fältdominans viktig när man redigerar NTSC-video. Felaktig tolkning av fältordningen kan orsaka en rysningseffekt när rörliga objekt hoppar framåt och bakåt på varje på varandra följande fält.

Detta är särskilt viktigt när sammanflätad NTSC omkodas till ett format med en annan fältdominans och vice versa. Fältordning är också viktig vid omkodning av progressiv video till sammanflätad NTSC, eftersom varje plats där det finns ett klipp mellan två scener i den progressiva videon, kan det finnas ett blixtfält i den sammanflätade videon om fältdominansen är felaktig. Filmen telecine-processen där en tre-två neddragning används för att konvertera 24 bildrutor till 30, kommer också att ge oacceptabla resultat om fältordningen är felaktig.

Eftersom varje fält är tidsmässigt unikt för material som tagits med en sammanflätad kamera, är det svårt att konvertera sammanflätade till ett digitalt medium med progressiv bildruta, eftersom varje progressiv bildruta kommer att ha rörelseartefakter på varje alternerande linje. Detta kan observeras i PC-baserade videouppspelningsverktyg och löses ofta helt enkelt genom att omkoda videon med halv upplösning och endast använda ett av de två tillgängliga fälten.

Varianter

NTSC-M

Till skillnad från PAL och SECAM, med dess många olika underliggande TV-system som används över hela världen, används NTSC-färgkodning nästan undantagslöst med sändningssystem M , vilket ger NTSC-M.

NTSC-N/NTSC50

NTSC-N/NTSC50 är ett inofficiellt system som kombinerar 625-linjers video med 3,58 MHz NTSC-färg. PAL-programvara som körs på en NTSC Atari ST- skärm använder detta system eftersom den inte kan visa PAL-färg. TV-apparater och monitorer med V-Hold-ratt kan visa detta system efter att ha justerat det vertikala hållet.

NTSC-J

Endast Japans variant " NTSC-J " är något annorlunda: i Japan är svartnivån och släckningsnivån för signalen identiska (vid 0 IRE ), som de är i PAL, medan i amerikansk NTSC är svartnivån något högre ( 7,5 IRE ) än blankningsnivå. Eftersom skillnaden är ganska liten är en lätt vridning av ljusstyrkeratten allt som krävs för att korrekt visa den "andra" varianten av NTSC på vilken uppsättning som helst som den ska vara; de flesta tittare kanske inte ens märker skillnaden i första hand. Kanalkodningen på NTSC-J skiljer sig något från NTSC-M. I synnerhet går det japanska VHF-bandet från kanalerna 1–12 (finns på frekvenser direkt ovanför det japanska FM-radiobandet 76–90 MHz ) medan det nordamerikanska VHF TV-bandet använder kanalerna 2–13 (54–72 MHz, 76–88) MHz och 174–216 MHz) med 88–108 MHz tilldelade FM-radiosändningar. Japans UHF-TV-kanaler är därför numrerade från 13 upp och inte 14 upp, men använder i övrigt samma UHF-sändningsfrekvenser som de i Nordamerika .

NTSC 4.43

NTSC 4.43 är ett pseudosystem som sänder en NTSC-färgunderbärvåg på 4,43 MHz istället för 3,58 MHz. Den resulterande utsignalen kan endast ses av TV-apparater som stöder det resulterande pseudosystemet (som de flesta PAL-TV-apparater). Att använda en inbyggd NTSC-TV för att avkoda signalen ger ingen färg, medan användning av en inkompatibel PAL-TV för att avkoda systemet ger oregelbundna färger (som observeras sakna rött och flimrar slumpmässigt). Formatet användes av USAF TV baserad i Tyskland under det kalla kriget . Det hittades också som en valfri utgång på vissa LaserDisc- spelare och vissa spelkonsoler som säljs på marknader där PAL-systemet används.

NTSC 4.43-systemet, även om det inte är ett sändningsformat, visas oftast som en uppspelningsfunktion för videobandspelare i PAL-kassettformat, som börjar med Sony 3/4" U-Matic-formatet och sedan följer på Betamax- och VHS-formatmaskiner, vanligtvis annonserade som " NTSC-uppspelning på PAL TV". Eftersom Hollywood har anspråk på att tillhandahålla mest kassettmjukvara (filmer och tv-serier) för videobandspelare för världens tittare, och eftersom inte alla kassettutgåvor gjordes tillgängliga i PAL- format , ett sätt att spela NTSC-format kassetter var mycket önskat.

Multi-standard videomonitorer användes redan i Europa för att ta emot sändningskällor i PAL-, SECAM- och NTSC-videoformat. Den heterodyna färg-under-processen av U-Matic, Betamax & VHS lämpade sig för mindre modifieringar av videobandspelare för att rymma NTSC-formatkassetter. Färg-under-formatet för VHS använder en 629 kHz underbärvåg medan U-Matic & Betamax använder en 688 kHz underbärvåg för att bära en amplitudmodulerad chroma-signal för både NTSC- och PAL-format. Eftersom videobandspelaren var redo att spela upp färgdelen av NTSC-inspelningen med PAL-färgläge, måste PAL-skanner- och capstanhastigheten justeras från PAL:s 50 Hz fältfrekvens till NTSC:s 59,94 Hz fälthastighet, och snabbare linjär bandhastighet.

Ändringarna i PAL-videobandspelaren är små tack vare de befintliga videobandspelarens inspelningsformat. Utsignalen från videobandspelaren vid uppspelning av en NTSC-kassett i NTSC 4.43-läge är 525 linjer/29,97 bilder per sekund med PAL-kompatibel heterodynerad färg. Multistandardmottagaren är redan inställd för att stödja NTSC H & V-frekvenser; den behöver bara göra det medan den tar emot PAL-färg.

Förekomsten av dessa multi-standard mottagare var förmodligen en del av enheten för regionkodning av DVD-skivor. Eftersom färgsignalerna är en komponent på skivan för alla visningsformat skulle nästan inga ändringar krävas för att PAL DVD-spelare ska kunna spela NTSC-skivor (525/29.97) så länge som skärmen var kompatibel med bildhastighet.

OSKM (USSR-NTSC)

I januari 1960 (7 år före antagandet av den modifierade SECAM-versionen) började den experimentella TV-studion i Moskva sända med OSKM-systemet. OSKM var versionen av NTSC anpassad till europeisk D/K 625/50-standard. OSKM-förkortningen betyder "Simultant system med kvadraturmodulering" (på ryska: Одновременная Система с Квадратурной Модуляцией). Den använde färgkodningsschemat som senare användes i PAL (U och V istället för I och Q).

Färgunderbärvågsfrekvensen var 4,4296875 MHz och bandbredden för U- och V-signaler var nära 1,5 MHz. Endast cirka 4000 TV-apparater med 4 modeller (Raduga, Temp-22, Izumrud-201 och Izumrud-203) producerades för att studera den verkliga kvaliteten på TV-mottagning. Dessa TV-apparater var inte kommersiellt tillgängliga, trots att de inkluderades i varukatalogen för handelsnätet i Sovjetunionen.

Sändningen med detta system varade i cirka 3 år och upphörde långt innan SECAM-sändningar startade i Sovjetunionen. Ingen av de nuvarande multistandard-TV-mottagarna kan stödja detta TV-system.

NTSC-film

Huvudartikel: 24p

Filminnehåll som vanligtvis tas med 24 bilder/s kan konverteras till 30 bilder/s genom telecineprocessen för att duplicera bilder efter behov.

Matematiskt för NTSC är detta relativt enkelt eftersom det bara behövs för att duplicera var fjärde bildruta. Olika tekniker används. NTSC med en faktisk bildhastighet på 24 ⁄ 1,001 (ungefär 23,976) bilder/s definieras ofta som NTSC-film. En process som kallas pullup, även känd som pulldown, genererar de duplicerade bildrutorna vid uppspelning. Denna metod är vanlig för H.262/MPEG-2 Part 2 digital video så det ursprungliga innehållet bevaras och spelas upp på utrustning som kan visa det eller kan konverteras till utrustning som inte kan det.

Kanada/USA:s videospelsregion

Ibland används NTSC-U , NTSC-US eller NTSC-U/C för att beskriva videospelsregionen i Nordamerika (U/C hänvisar till USA + Kanada), eftersom regional lockout vanligtvis begränsar spel från att kunna spelas utanför regionen .

Jämförande kvalitet

SMPTE -färgfälten , ett exempel på ett testmönster

För NTSC, och i mindre utsträckning, PAL, kan mottagningsproblem försämra bildens färgnoggrannhet, där spökbilder dynamiskt kan ändra fasen av färgskuren med bildinnehållet, och därmed förändra färgbalansen för signalen. Den enda mottagarkompensationen finns i de professionella TV-mottagarens spökavbrytande kretsar som används av kabelbolag. Vakuumrörelektroniken som användes i tv-apparater under 1960-talet ledde till olika tekniska problem. Bland annat skulle färgburstfasen ofta glida. Dessutom sände tv-studiorna inte alltid ordentligt, vilket ledde till nyansförändringar när kanaler byttes, varför NTSC-tv-apparater var utrustade med en färgtonskontroll. PAL- och SECAM-tv-apparater hade mindre behov av en. SECAM i synnerhet var mycket robust, men PAL, även om det var utmärkt för att bibehålla hudtoner som tittarna är särskilt känsliga för, skulle ändå förvränga andra färger inför fasfel. Med fasfel skulle bara "Deluxe PAL"-mottagare bli av med "Hanover bars" distorsion. Nyanskontroller finns fortfarande på NTSC-TV-apparater, men färgavdrift upphörde i allmänhet att vara ett problem för modernare kretsar på 1970-talet. Jämfört med PAL, i synnerhet, ansågs NTSC-färgnoggrannhet och konsistens ibland vara sämre, vilket ledde till att videoproffs och tv-ingenjörer skämtsamt hänvisade till NTSC som Aldrig samma färg , Aldrig två gånger samma färg eller Inga äkta hudfärger , medan det för dyrare PAL-system var det nödvändigt att betala för ytterligare lyx .

PAL har även kallats Peace At Last , Perfection At Last eller Pictures Always Lovely i färgkriget. Detta gällde dock mestadels vakuumrörsbaserade TV-apparater, och senare modeller av solid state-apparater som använder Vertical Interval Reference-signaler har mindre skillnad i kvalitet mellan NTSC och PAL. Denna kontroll av färgfas, "ton" eller "nyans" gör det möjligt för alla som är skickliga på området att enkelt kalibrera en monitor med SMPTE-färgfält , även med en uppsättning som har glidit i sin färgrepresentation, vilket gör att de rätta färgerna kan visas. Äldre PAL-TV-apparater kom inte med en användartillgänglig "nyans"-kontroll (den var inställd på fabriken), vilket bidrog till dess rykte för reproducerbara färger.

Användningen av NTSC-kodad färg i S-videosystem , såväl som användningen av komposit-NTSC med sluten krets, eliminerar båda fasförvrängningarna eftersom det inte finns någon mottagningsspökbild i ett slutet kretssystem för att smeta ut färgskuren. För VHS-videoband på den horisontella axeln och bildhastighet för de tre färgsystemen när de används med detta schema, ger användningen av S-Video den högre upplösningen bildkvalitet på monitorer och TV-apparater utan en högkvalitativ rörelsekompenserad kamfiltreringssektion. (NTSC-upplösningen på den vertikala axeln är lägre än de europeiska standarderna, 525 linjer mot 625.) Den använder dock för mycket bandbredd för överföring via luften. Atari 800 och Commodore 64 hemdatorer genererade S-video, men endast när de användes med specialdesignade bildskärmar eftersom ingen TV vid den tiden stödde separat chroma och luma på vanliga RCA-uttag . 1987 introducerades ett standardiserat fyrstifts mini-DIN- uttag för S-videoingång med introduktionen av S-VHS -spelare, som var den första enheten som tillverkades för att använda fyrstiftskontakterna. S-VHS blev dock aldrig särskilt populärt. Videospelkonsoler på 1990-talet började också erbjuda S-videoutgång.

Missmatchningen mellan NTSC:s 30 bildrutor per sekund och filmens 24 bildrutor övervinns genom en process som drar nytta av fälthastigheten för den sammanflätade NTSC-signalen, och på så sätt undviker filmuppspelningshastigheten som används för 576i-system med 25 bildrutor per sekund (vilket orsakar det medföljande ljudet att öka i tonhöjd något, ibland rättas till med användning av en pitch shifter ) till priset av lite ryckigheter i videon . Se Konvertering av bildfrekvens ovan.

Vertikal intervallreferens

Standard NTSC-videobilden innehåller några linjer (raderna 1–21 i varje fält) som inte är synliga (detta är känt som Vertical Blanking Interval eller VBI); alla är bortom kanten av den synliga bilden, men endast raderna 1–9 används för vertikalsynkronisering och utjämningspulser. De återstående linjerna släcktes avsiktligt i den ursprungliga NTSC-specifikationen för att ge tid för elektronstrålen i CRT-skärmar att återgå till toppen av skärmen.

VIR (eller Vertical Interval Referens), som användes allmänt på 1980-talet, försöker korrigera några av färgproblemen med NTSC-video genom att lägga till studioinlagda referensdata för luminans- och krominansnivåer på linje 19. Lämpligt utrustade TV-apparater skulle då kunna använda dessa data för att justera displayen så att den matchar den ursprungliga studiobilden. Den faktiska VIR-signalen innehåller tre sektioner, den första har 70 procent luminans och samma krominans som färgburstsignalen, och de andra två har 50 procent respektive 7,5 procent luminans.

En mindre använd efterföljare till VIR, GCR , lade också till spökavlägsnande (multipath interference).

De återstående vertikala släckintervalllinjerna används vanligtvis för datasändning eller tilläggsdata som videoredigeringstidstämplar ( vertikala intervalltidskoder eller SMPTE -tidskoder på raderna 12–14), testdata på raderna 17–18, en nätverkskällkod på rad 20 och stängd textning , XDS och V-chipdata på linje 21 . Tidiga text-TV- applikationer använde också vertikala släckintervalllinjerna 14–18 och 20, men text-TV över NTSC anammades aldrig allmänt av tittarna.

Många stationer sänder TV Guide On Screen ( TVGOS ) data för en elektronisk programguide på VBI-linjer. Den primära stationen på en marknad kommer att sända 4 rader data, och reservstationer kommer att sända 1 linje. På de flesta marknader är PBS-stationen den primära värden. TVGOS-data kan uppta vilken linje som helst från 10–25, men i praktiken är den begränsad till 11–18, 20 och linje 22. Linje 22 används endast för 2-sändningar, DirecTV och CFPL-TV .

TiVo-data överförs också på vissa reklam- och programannonser så att kunderna kan spela in det program som annonseras automatiskt, och används också i veckovisa halvtimmesbetalda program på Ion Television och Discovery Channel som lyfter fram TiVo-kampanjer och annonsörer.

Länder och territorier som använder eller en gång använt NTSC

Ytterligare information: Digital-tv-övergång i USA

Nedan länder och territorier använder för närvarande eller en gång använde NTSC-systemet. Många av dessa har bytt eller byter för närvarande från NTSC till digital-tv-standarder som ATSC (USA, Kanada, Mexiko, Surinam, Jamaica, Sydkorea), ISDB (Japan, Filippinerna och en del av Sydamerika), DVB-T ( Taiwan, Panama, Colombia, Myanmar och Trinidad och Tobago) eller DTMB (Kuba).

Experimenterade

Länder och territorier som har slutat använda NTSC

Följande länder och regioner använder inte längre NTSC för markbundna sändningar.

Land Bytte till Övergången genomförd
 Bermuda DVB-T 2016-03-01 mars 2016
 Kanada ATSC 2012-07-31 31 augusti 2011 (utvalda marknader)
 Japan ISDB-T 2012 31 mars 2012
 Sydkorea ATSC 2012-12-31 31 december 2012
 Mexiko ATSC 2015-12-31 31 december 2015 (fulla kraftverk)
 Taiwan DVB-T 2012-06-30 30 juni 2012
 Förenta staterna ATSC

2009-06-12 12 juni 2009 (fulla kraftverk) 1 september 2015 (klass A-stationer) 13 juli 2021 (låga kraftverk)

Se även

Källor

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=NTSC&oldid=1138981422 "