NTSC

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Не следует путать с томской телекомпанией.

NTSC (от англ. National Television System Committee — Национальный комитет по телевизионным системам) — система аналогового цветного телевидения, разработанная в США. 18 декабря 1953 года было начато цветное телевизионное вещание с применением этой системы[* 1]. NTSC была принята в качестве стандартной системы цветного телевидения в США, Канаде, Мексике, Японии, Южной Корее, на Тайване, на Филиппинах и в ряде стран Южной Америки[2].

Страны, использовавшие систему NTSC, обозначены зелёным цветом

В настоящее время в большинстве стран вещание по системе NTSC прекращено: в США большинство передатчиков было отключено в 2009 году, в Канаде и Японии — в 2011 году, в Южной Корее и Мексике — в 2012 году[источник не указан 1847 дней]. В этих странах произошёл переход на цифровые стандарты телевидения, в том числе, высокой чёткости.

Технические особенности

Спектр телевизионного сигнала NTSC M

Базовая система NTSC, применявшаяся в США (т. н. NTSC-M), основана на использовании предыдущего стандарта чёрно-белого телевидения, принятого в 1941 году[* 2], со стандартом разложения 525/60[3]. Для обеспечения совместимости вместо непосредственной передачи сигналов основных цветов используется передача сигнала яркости Y, соответствующего чёрно-белому изображению, и двух цветоразностных сигналов R-Y и B-Y, несущих информацию о красном и синем цветах соответственно. Недостающая информация о зелёном цвете G восстанавливается в приёмнике вычитанием суммы цветоразностных сигналов из яркостного. В случае просмотра программы на чёрно-белом телевизоре используется только сигнал яркости, ничем не отличающийся от видеосигнала чёрно-белого телевидения. Сигнал цветности, который содержит информацию о цветоразностных сигналах, чёрно-белыми телевизорами игнорируется. Его передача осуществляется в спектре яркостного сигнала на вспомогательной частоте (поднесущей) 3 579 545,5 Гц (3,58 МГц), которая принимается устройством цветности цветных телевизоров. Два цветоразностных сигнала ER-Y и EB-Y передаются с помощью квадратурной модуляции поднесущей[2].

Получение КАМ-сигнала в NTSC из двух цветоразностных
Получение КАМ-сигнала в NTSC из двух цветоразностных

Цветоразностные сигналы подаются на балансный модулятор, на котором они модулируются по амплитуде с подавлением поднесущей. Модулированные цветоразностные сигналы красного ER-Y и синего EB-Y сдвинуты относительно друг друга по фазе на 90°. При суммировании они образуют новый сигнал — сигнал цветности. Таким образом:

[math]\displaystyle{ U=\sqrt{E^2_{R-Y}+E^2_{B-Y}} }[/math]
[math]\displaystyle{ \phi=\arctan \frac{E_{R-Y}}{E_{B-Y}} }[/math]

Таким образом, изменение фазы свидетельствует об изменении тона, а модуль вектора определяет насыщенность. При этом, на неокрашенных или слабо окрашенных участках изображения помехи нет, так как поднесущая подавлена.

Применение амплитудной модуляции с подавленной поднесущей порождает трудности при приёме. При детектировании важно, чтобы совпадали фазы и частоты гетеродина и поднесущей. Для этого после каждого строчного синхроимпульса на площадке строчного гасящего импульса передаётся особый импульс-вспышка — англ. Colorburst — он содержит 8—10 периодов колебаний опорного генератора[4].

Частота поднесущей выбрана таким образом, чтобы как можно меньше влиять на приёмники чёрно-белого телевидения.

Помеха от поднесущей. 1-й кадр
Помеха от поднесущей. 2-й кадр

При этом, в интервале строки размещается нечётное число полупериодов поднесущей (точно — 455), поэтому рисунок от помехи имеет вид шахматного поля. Такая структура менее заметная, чем вертикальные полосы.

Полярность поднесущей в смежных кадрах изменяется на противоположную, таким образом, тёмные участки чередуются со светлыми. За счёт временно́й взаимной компенсации помеха становится ещё менее заметной.

Особенностью системы NTSC является то, что информация о цветности передается не в системе координат ER-Y и EB-Y, а в системе EI и EQ, развернутой относительно ER-Y и EB-Y на 33°[5]. Одновременно с этим применяется компрессия по амплитуде для повышения совместимости с чёрно-белым телевидением. Уменьшая размах амплитуды, компрессия обеспечивает отсутствие поднесущей на неокрашенных участках.

[math]\displaystyle{ E_I=\alpha_1 E_{R-Y} \cos 33 - \alpha_2 E_{B-Y} \cos 57; }[/math]
[math]\displaystyle{ E_Q=\alpha_1 E_{R-Y} \cos 57 + \alpha_2 E_{B-Y} \cos 33; }[/math]

[math]\displaystyle{ \alpha_1=0,877; \alpha_2=0,493; }[/math]

[math]\displaystyle{ E_I=0,74 E_{R-Y}-0,27 E_{B-Y}; }[/math]
[math]\displaystyle{ E_Q=0,48 E_{R-Y}+0,41 E_{B-Y}. }[/math]

Кроме того, полосы пропускания для сигналов EI и EQ выбраны различными — таким образом разработчиками учитывается тот факт, что человеческий глаз различает мелкие сине-зелёные детали лучше, чем красные. Для сигнала EI ширина полосы пропускания — 1,3 МГц, для EQ — 0,5 МГц[5].

Значения частот строк и полей в чёрно-белом стандарте 525/60, составлявшие 15750 и 60 Гц, были изменены, для того, чтобы поднесущая звука стала точной 286-й гармоникой частоты строк[6]. Это пришлось сделать потому, что иначе биения между поднесущими звука (4,5 МГц) и цвета (3,58 МГц) создавали крупноструктурную хорошо видимую помеху в виде перемещавшихся по экрану тёмных и светлых «волн». После коррекции строчная составляет приблизительно 15734 Гц, а кадровая — 59,94 Гц, не требуя переделки генераторов развёрток чёрно-белых телевизоров[6]. «Волны» от этого не исчезли, но стали неподвижными и практически незаметны.

Достоинства и недостатки

Главными достоинствами системы NTSC считаются хорошая совместимость с чёрно-белым телевидением, низкий уровень перекрёстных искажений сигналов яркости и цветности, а также хорошая помехоустойчивость и относительная простота приёмного устройства, не требующего ультразвуковых линий задержки, в отличие от PAL и SECAM[7]. При этом канал передачи используется наиболее эффективно из всех существующих систем, позволяя при его относительной узости передавать изображение с хорошей цветовой чёткостью. Система NTSC показала себя с хорошей стороны также при необходимости микширования разных сигналов, позволяя создавать относительно простые студийные видеомикшеры[7].

При этом, системе присущи существенные недостатки, прежде всего заключающиеся в высокой чувствительности к амплитудно-фазовым искажениям канала передачи. Амплитудные искажения отражаются в изменении цветовой насыщенности изображения, неустранимые при помощи автоматической регулировки усиления, а фазовые искажения отражаются в изменении цветового тона в зависимости от яркости передаваемого участка[7]. Это особенно заметно в тонах человеческой кожи, которые могут в ярких участках иметь зелёный оттенок. Необходимость коррекции этих искажений привела к появлению ручной регулировки цветового тона «NTSC TINT», отсутствующей на телевизорах других систем. Распространённость проблемы цветовых искажений в NTSC вызвала появление таких бэкронимов к этой аббревиатуре, как англ. Never Twice the Same Color или Never The Same Color (прибл. «каждый раз другого цвета»), а также несколько менее распространённого No True Skin Colors («неверные цвета кожи»)[8][9].

Жёсткие требования к каналу передачи и дороговизна передающего оборудования заставили разработчиков искать новые технические решения в период становления цветного телевидения в Европе. В результате этих усилий появились стандарты PAL и SECAM, в той или иной степени свободные от недостатков первой в мире системы.

NTSC в СССР

До появления системы цветного телевидения SECAM в СССР на кафедре телевидения ЛЭИС была разработана адаптированная система «ОСКМ» (Одновременная совместимая система с квадратурной модуляцией) на основе NTSC[10]. С 14 января 1960 года из экспериментальной студии МОСЦТ на Шаболовке велось регулярное вещание по этой системе, принимавшееся телевизорами «Темп-22», «Радуга» с отечественным масочным кинескопом 53ЛК4Ц[11], и проекционными телевизорами «Изумруд», оснащёнными тремя кинескопами с люминофорами разных цветов[12]. Всего было выпущено около 4000 таких телевизоров всех четырёх моделей, в том числе проекционных - около 600, продававшихся по распределению. Опытное вещание выявило требовательность системы NTSC к качеству линий связи при передаче на дальние расстояния[13]. Это поставило под сомнение её пригодность для использования в советских условиях.

Некоторые из телевизоров «Темп-22» были позже переделаны своими владельцами для приёма сигналов в стандарте SECAM, причём использовалась схема без линии задержки, вызывавшая снижение цветовой разрешающей способности — цветовосприятие обеспечивалось пространственным усреднением за счёт особенностей зрения, а на ярко-окрашенных объектах была заметна полосатая структура. Тем не менее, журнал «Радио» опубликовал статью об этой переделке, озаглавленную «Любительский цветной телевизор», так как модель «Темп-22» в открытую продажу не поступала.

См. также

Примечания

  1. ↑ Первым в мире стандартом цветного телевидения была система телекомпании CBS с последовательной передачей цветовых полей, принятая в США в 1950 году[1]
  2. ↑ Этот стандарт также назывался NTSC по названию комитета, который созывался дважды: в первый раз для разработки стандарта чёрно-белого телевидения в 1941 году, и вторично для утверждения стандарта цветного вещания в 1953

Источники

  1. ↑ CBS COLOR TELEVISION SYSTEM CHRONOLOGY (англ.) (недоступная ссылка). History of early color television. Дата обращения: 14 февраля 2014. Архивировано 6 декабря 2006 года.
  2. ↑ 2,0 2,1 Телевидение, 2002, с. 249.
  3. ↑ Леонид Чирков, 1998.
  4. ↑ Телевидение, 2002, с. 253.
  5. ↑ 5,0 5,1 Мировое вещательное телевидение. Стандарты и системы, 2004.
  6. ↑ 6,0 6,1 Телевидение, 2002, с. 255.
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 Телевидение, 2002, с. 265.
  8. ↑ Richard W. Kroon. A/V A to Z: An Encyclopedic Dictionary of Media, Entertainment and Other Audiovisual Terms. — McFarland, 2014. — P. 462. — ISBN 9780786457403.
  9. ↑ Carolyn L. Kane. Chromatic Algorithms: Synthetic Color, Computer Art, and Aesthetics after Code. — University of Chicago Press, 2014. — P. 66. — ISBN 9780226002873.
  10. ↑ Цветное телевидение, 1957, с. 3.
  11. ↑ В. Маковеев. Технические аспекты развития телевидения в России (Взгляд из-под палубы) (недоступная ссылка). От черно-белого телевидения к киберпространству. Музей телевидения и радио в Интернете. Дата обращения: 8 февраля 2013. Архивировано 8 октября 2012 года.
  12. ↑ Цветной телевизор Изумруд-203 (1959) (6 сентября 2022).
  13. ↑ Broadcasting №6, 2007.

Литература

  • В. Е. Джакония. 12.1. Система цветного телевидения NTSC // Телевидение. — М.,: «Горячая линия — Телеком», 2002. — С. 249—265. — 640 с. — ISBN 5-93517-070-1.
  • Цветное телевидение / П. В. Шмаков. — М.,: «Связьиздат», 1957. — 122 с.

Шаблон:Стандарты телевизионного вещания

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=NTSC&oldid=13051216