System NTSC

Kasprzak Dawid
Kamiński Daniel
Elektonikum Techniczne
w Inowrocławiu.
System NTSC
Opracowany w 1953 roku w USA system NTSC stanowi podstawę innych systemów, które spełniają zasadę kompatybilności. W systemie tym w matrycy kodującej są wytwarzane następujące sygnały: luminancji 'Y' i chrominancji, w skład którego wchodzą sygnały różnicowe 'I' oraz 'Q' związane z kolorem czerwonym i niebieskim. Szerokość kanału telewizyjnego w standardzie amerykańskim wynosi 6 Mhz. Pasmo sygnału luminancji 4,2 Mhz, wobec czego sygnał chrominancji powinien zajmować stosunkowo wąskie pasmo częstotliwości. Dążąc do minimalizacji szerokości pasma sygnału chrominancji dokonano dalszego przekształcenia zredukowanych sygnałów różnicowych w ten sposób, aby umożliwić redukcję pasma częstotliwości jednego z nich. Wykorzystano tu zjawisko niejednakowej rozdzielczości oka dla poszczególnych barw. Kiedy rozmiary oglądanego obiektu maleją wtedy oko ludzkie koncentruje się na barwach w odcieniach pomarańczowego i niebiesko ­ zielonego (turkusowego). Barwę małych elementów należy więc traktować jako mieszaninę nie trzech, lecz dwóch barw: pomarańczowej i turkusowej. Przy dalszym zmniejszaniu wymiarów elementów obrazu, postrzegane są one jako bezbarwne. Rozróżnialność szczegółów barwnych, stanowiących mieszaniny barwy pomarańczowej i turkusowej jest ograniczona do wymiarów, które na ekranie odbiornika odpowiadają częstotliwości do 1,5 Mhz. Tak więc sygnały różnicowe po odpowiednim przekształceniu, tj. po ograniczeniu pasma ( 'I' do częstotliwości 1,3 Mhz, 'Q' do 0.6 Mhz), modulują dwie podnośne o tej samej częstotliwości, ale o fazie przesuniętej o 90 stopni. Jest to tzw. modulacja kwadraturowa z całkowitym wytłumieniem wstęgi bocznej, co oznacza, że jeśli sygnał modulujący jest równy zeru to sygnał zmodulowany również jest równy zeru. Amplituda sygnału na wyjściu modulatora jest proporcjonalna do amplitudy sygnału modulującego. Proces modulacji kwadraturowej odbywa się w modulatorach zrównoważonych 'Q' oraz 'I', do których jest doprowadzony sygnał podnośnej o fazie odpowiednio 33 stopnie oraz (33 +90) stopni.
Wadą systemu NTSC jest wrażliwość na pasożytnicze przesunięcia fazowe sygnału chrominancji pojawiające się przy różnych poziomach luminancji w przypadku przesyłania sygnałów TVC łączami radiowymi na duże odległości. Owe błędy fazy wpływają bezpośrednio na odcień odtwarzanych barw.
Parametry:
− National Television System Committee (Krajowy Komitet ds. Systemu Telewizyjnego) – obowiązuje głównie w Ameryce oraz Azji
− powstał w 1953 roku
− 525 linii
− częstotliwość odświeżania – 59,94 Hz, 29,97 klatek na sekundę
− szerokość pasma wizji – 4,2 MHz
− szerokość kanału TV – 6 MHz
− częstotliwość zmian linii – 15,750
−
−
−
−
−
szerokość częściowa wytłumionej wstęgi bocznej – 0,75
fonia modulowana amplitudowo
częstotliwość różnicowa fonii ­ + 4,5 MHz
fala podnośna zawiera 2/3 informacji o kolorze – czerwony i zielony
duża podatność na zakłócenia fazowe
System PAL
Pal­plus
Stanowi on kompatybilną kontynuację systemu PAL, przewyższając go nie tylko pod względem jakości transmitowanego obrazu, lecz przez zmianę formatu (stosunku szerokości do wysokości tzw. 'ratio' ) stanowi swoistą formę domowego kina panoramicznego. Można również uważać go za właściwe rozwiązanie na okres przejściowy do telewizji cyfrowej. Od momentu powołania konsorcjum PAL plus (1989r.) do wdrożenia systemu i pojawienia się na rynku nowych odbiorników od 1994 od 1995 upłynęło niewiele czasu, co świadczy o ogromnej dynamice tego przedsięwzięcia i o znaczeniu wynikającej z tego poprawy jakości systemu PAL dla nadawców wykorzystujących sieci naziemne, dążących przy tym za wszelką cenę do zachowania dotychczasowego kręgu swoich odbiorców.
Główne cechy systemu PAL plus:
− pełna kompatybilność z eksploatowanym dotychczas systemem PAL
− szerokoekranowy obraz o proporcji 16:9 akceptowany jako format światowy
− podwyższony standard jakości dzięki: wykorzystaniu całego pasma sygnału luminancji systemu PAL, obniżeniu poziomu wzajemnego przenikania sygnałów luminancji i chrominancji, likwidacji odbić obrazu, możliwości poprawy jakości dźwięku.
Istotną właściwością systemu PAL plus jest zastosowanie pamięci pola i obrazu do łączenia informacji otrzymywanych w różnym czasie, m. in. dla poprawy jakości obrazu, a szczególnie w celu zminimalizowania wzajemnych prześwitów sygnałów luminancji i chrominancji. Spełnienie tego warunku, jak również rozszerzenie użytecznego pasma sygnału luminancji (polepszającego rozdzielczość poziomą obrazu) wymagało zastosowania nowej metody separacji sygnałów, tj. MACP (ang. Motion Adaptive Colour Plus). Umożliwia ona rozszerzenie użytecznego pasma sygnału luminancji z ok. 3,5 MHz do 5 MHz, przy czym dla optymalizacji tej techniki zachodzi konieczność rozróżniania źródła sygnału kodowanego (kamera / film). Informacja ta wraz z informacją o formacie nadawanego obrazu musi być przekazana do odbiornika razem z sygnałem wizyjnym w celu ustawienia właściwego trybu pracy dekodera oraz formatu odchylania.
Podczas transmisji obrazu kodowanego w systemie PAL plus, a więc w formacie 16:9, jego odtwarzanie na ekranie odbiornika z rastrem o bokach 4:3 wymaga konwersji formatu dla zachowania jego właściwych proporcji. Oczywiste jest, że bez dokonania konwersji obrazu z formatu 16:9 na ekranie o formacie 4:3 będzie nieproporcjonalnie wysoki, ściśnięty w kierunku poziomym, a konkretnie wyższy o ¼ jego faktycznej wysokości. Spośród kilku metod konwersji formatu obrazu najodpowiedniejszą wydaje się być metoda letterbox, w której dla zachowania właściwych proporcji obrazu – jego szerokość pozostaje niezmieniona, zaś o ¼ zmniejsza się jego wysokość. Do tego celu służy tzw. układ konwersji pionowej, w którym linie czynne ( 576 ) są próbkowane ze współczynnikiem ¾, zatem na wyjściu tego układu pojawiają się już tylko 432 linie. Pierwsza z tych linii jest wykorzystywana do przesyłania impulsów (przebiegów) sygnalizujących charakterystyczne stany pracy systemu PAL plus, ostatnie linie zaś do przesyłania sygnału odniesienia.
Parametry:
− Phase Alternating Line – standard kodowania europejskiego, powstał w Niemczech w 1967r.
− 625 linii
− częstotliwość odświeżania – 50 Hz, 25 klatek na sekundę
− w fali podnośnej jest zawarta informacja o dwóch kolorach – czerwonym i niebieskim
− odwracana jest faza co drugiej linii o 180 stopni
− w celach korekcji błędów w sygnale zawarta jest linia opóźniająca z informacją o kolorze ze wcześniejszej linii
− w Polsce system ten obowiązuje od 1995 roku
System SECAM
System telewizji kolorowej SECAM powstał około 1959 r. Twórcą tego systemu jest Henri de France. Obecnie stosowana wersja tego systemu nosi oznaczenie: 'SECAM IIIb optymalizowany'. Przedstawiając dalej system SECAM będziemy mieli na uwadze jedynie tę ostatnią wersję. Cechą charakterystyczną systemu SECAM jest niejednoczesna transmisja sygnałów różnicowych. W czasie trwania jednej linii obrazu jest transmitowany (oprócz sygnałów: luminancji, fonii i pomocniczych) tylko jeden z sygnałów różnicowych. Dla realizacji takiej metody kodowania umieszcza się w koderze telewizji kolorowej SECAM przełącznik elektroniczny przełączany co linię impulsami synchronizacji linii. Uzyskiwany na wyjściu przełącznika ciąg sygnałów różnicowych jest następnie odpowiednio kształtowany, w celu uodpornienia go na zniekształcenia i zakłócenia procesu transmisji. Do najważniejszych operacji dokonywanych nad tymi sygnałami należy zaliczyć:
− normalizację ich wartości międzyszczytowych
− preemfazę m. cz polegającą na wzmocnieniu składników o najmniejszych częstotliwościach.
Pierwszy w wymienionych procesów ma za zadanie pełne wykorzystanie zakresu pracy modulatora, drugi zmniejsza wpływ szumów na jakość odtwarzanych kolorów. Ukształtowany ciąg sygnałów różnicowych moduluje w częstotliwości podnośną chrominancji, której częstotliwość spoczynkowa ulega zmianie co linie.
Zmodulowana podnośna chrominancji podlega także kształtowaniu. Cel tych operacji jest ten sam co w przypadku kształtowania sygnałów różnicowych. Do najważniejszych procesów zachodzących w tej części kodera należy zaliczyć: − preemfazę w. cz. polegającą na zwiększeniu amplitudy podnośnej dla zwiększonych odchyleń jej chwilowej częstotliwości od wartości spoczynkowych.
Parametry:
− Système Electronique Couleur Avec Mémoire (elektroniczny system koloru z pamięcią), powstał we Francji, pierwszy raz użyty w 1967 roku
− modulowana tylko fala podnośna na przemian dwoma składowymi koloru – czerwonym i niebieskim
− rozdzielczość sygnału chrominancji jest dwa razy mniejsza od rozdzielczości sygnału luminancji
− 625 linii
− szerokość pasma wizji – 6MHz
− szerokość kanału TV – 8 MHz
− częstotliwość zmian półobrazów – 50 Hz, 25 klatek na sekundę
Opracowane na podstawie:
Janusz Morawski Urządzenia telewizyjne Warszawa 1988 wydanie pierwsze
Jerzy Orzechowski Podstawy techniki telewizyjnej Warszawa 1999 wydanie pierwsze