Сколько полных изображений проходит в секунду в цветном телевизоре системы пал

Обновлено: 06.05.2024

Телевизионные сигналы и стандарты

Не стоит ожидать, что в одной короткой статье я дам полное и исчерпывающее описание всего того многообразия, которое составляют телевизионные стандарты, и связанные с этим технологии. Поэтому, да простят меня суровые профессионалы, если они не увидят здесь того, без чего, по их мнению, невозможен разговор про телевизионные технологии. Я не ставил своей целью написать учебник, я хочу просто познакомить читателей с тем, что же это такое "телевизионный сигнал" в самых общих чертах. Приступим. Обычно, телевизионный сигнал является композитным, то есть составным. В него входят три составляющих, сигнал яркости – Y, и два цветоразрастных сигнала называемыми U и V. Прежде чем продолжать, необходимо сделать небольшое отступление, об особенностях человеческого зрения. Большинству читателей, безусловно известно, что любые цвета, которые видит человек, могут быть получены комбинацией трёх цветов, красного (RED), зелёного (GREEN) и синего (BLUE), которые называются опорными. Поэтому, именно эти три цвета (RGB) и используются для формирования цвета в электронной технике. Вооружённые этим знанием, рассмотрим составные телевизионного сигнала поподробнее.

Сигнал яркости, Y. Указывает яркость точки, от чёрной до белой. То есть, он полностью формирует чёрно-белое изображение, и только его воспринимают чёрно белые приёмники.

Цветоразрастные сигналы, U и V. В сочетании с Y сигналом, они позволяют восстановить исходные RGB цвета. Делается это достаточно просто

Y сигнал формируется из RGB сигнала по следующей формуле:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

U и V сигналы формируются так:

U = R - Y, а V = B – Y

При приёме сигнала происходит обратный процесс:

Красный сигнал восстанавливается так:

G = Y - 0.509U - 0.194V

Примечание: цветоразнастные сигналы получили своё название потому, что их можно получить и простым вычитанием яркости из цвета, R-Y для U и B-Y для V

Есть две основные причины, почему были придуманы эти сложности. Во первых, такая схема сохраняет совместимость со старыми чёрно-белыми приёмниками (что было одной из задач, когда разрабатывались принципы по которым работает цветное телевидение). Они просто отображают яркостный сигнал, и выкидывают все остальные. Во вторых, так можно сэкономить пропускную полосу сигнала. Дело в том, что из за особенностей человеческого зрения, изменения цвета не так заметны, как изменения яркости, что даёт возможность передавать U и V сигналы в половинном, по сравнению с Y сигналом, разрешении без сколько-нибудь заметных потерь в качестве. Кроме YUV, в телевизионный сигнал входят так называемые синхроимпульсы, которые сообщают о том что одна строка закончилась, и началась следующая, когда закончился один кадр, и начался другой. Эти особенности видеосигнала обуславливаются тем, как формируется изображение на телевизоре.

Цветность

Как уже говорилось, человеческий глаз менее чувствителен к изменению цвета, чем к изменению яркости. Поэтому, в большинстве телевизионных сигналов цвет передаётся в меньшем разрешении, чем сам сигнал. Внутри компьютера эти сигналы представлены в цифровом виде, и эти особенности аналоговых сигналов вылились в несколько возможных форматов цвета. Формат цвета у цифрового сигнала обозначается набором из трёх цифр, например 4.2.2, или 4.2.0. Эти странные цифры часто ставят в тупик новичков, и о том, что они означают, многие имеют самое общее представление. Несмотря на то, что некоторые знают (или читали где-нибудь), что они показывают насколько меньшее разрешение имеет сигнал цветности, как именно это происходит, часто остаётся непонятым. На самом деле, всё достаточно просто. С тем, что обозначают цифры, можно ознакомиться на схеме:

Светлыми треугольниками обозначены точки, на которых происходит изменение яркостного сигнала, что всегда происходит в полном разрешении, а чёрными треугольниками точки, на которых меняется сигнал цветности, для которого возможны варианты. Как видно из схемы, первая цифра относится к яркостному сигналу, и именно поэтому она 4 практически во всех реально используемых форматах, ведь обычно, как уже говорилось, яркостный сигнал передаётся в полном разрешении. Каждая следующая цифра отвечает за две строчки, 1 и 3, или 2 и 4. А значение этой цифры определяет, сколько точек в каждой из линии меняют своё значение. 4 означает, что меняются по 4 точки в каждой из линий; 2 означает, что меняются только 2 точки (то самое половинное разрешение, про которое говорилось выше), а 1 означает, что меняется всего одна точка в каждой из строк. Наиболее популярным форматом на сегодня является 4.2.2, потому что при его использовании человеческий глаз почти не в состоянии отличить картинку от 4.4.4.

Изображение на телевизионном экране формируется в результате свечения люминофора, обстреливаемого электромагнитными пушками, точно так же, как и на любом CRT устройстве. Всего их три, по одной на каждый из опорных цветов. Картинка на телевизоре рисуется построчно, причём за один проход рисуются чётные строки, а за второй нечётные. Опять же, из-за особенностей человеческого зрения, его инерционности, и времени послесвечения люминофора, это незаметно, и картинка воспринимается как единое целое. Тем не менее, на самом деле, каждый полный кадр делится пополам, на два полукадра, называемых полями. Одно поле состоит из чётных строк, другое их нечётных. Такое изображение называется черезстрочным или interlaced. Именно устройствами с черезстрочной развёрсткой являются подавляющее большинство телевизионных приёмников, которые можно встретить в домах уважаемых читателей.

Кроме чрезстрочных устройств вывода изображения, есть устройства с прогрессивной развёрсткой, коими являются, например, компьютерные мониторы. В отличии от чрезстрочных устройств, прогрессивные устройства выводят весь кадр целиком, что является, безусловно, более правильным. И первые телевизионные приёмники, и телевизионный сигналы, которые передавались на заре телевидения были именно прогрессивными. Но изображение, показанное на CRT экране с частотой обновления 25-30 герц, мерцает настолько сильно, что заметит это даже слепой. Уровень техники в то время не позволял эффективно бороться с этим печальным явлением, поэтому разработчикам пришлось просто разделить один телевизионный кадр на два, и пускать по очереди половинку каждого кадра. Таким образом. получалась частота регенерации в 50-60 герц, что смотрелось уже гораздо лучше. Только теперь, с развитием электронной техники появились и возможности обрабатывать чрезстрочное изображение в реальном времени, и устройства для вывода изображения с только прогрессивной развёрткой (плазменные или LCD панели). Но мы несколько отвлеклись.

Сегодня есть несколько видов сигналов, в которых может подаваться телевизионный сигнал, и которые могут вам встретиться. Это:

Композитный сигнал. Именно он присутствует в VHS, VHS-C, Video-8, и именно его мы получаем через телевизионную антенну, именно с его помощью вещают в эфире. Это один единственный составной видеосигнал, в котором совмещены и яркостный сигнал, оба цветоразностных, и синхроимпульсы. Для подачи такого сигнала надо всего два провода. Из плюсов этого сигнала можно отметить его стандартность (есть практически везде), и наименьшие требования к пропускной способности канала, по сравнению с другими сигналами. Из минусов – наихудшее качество изображения из всех, что обусловлено тем, что сигналы, из которых он состоит, ограничиваются по ширине полосы. А это приводит к снижению чёткости изображения, реальное разрешение получается в районе 230 - 280 ТВЛ.

S-Video. Этот сигнал используется в S-VHS, S-VHS-C и Hi-8. Здесь уже подаётся два сигнала, яркостный (Y), в который входят и синхроимпульсы, и цветности (Chrominance, или С), в который входят оба цветоразностных. Такие сигналы используются, как правило, на видеовоспроизводящей аппаратуре хорошего качества. Требования к пропускной способности канала здесь гораздо либеральнее (ведь через эфир его подавать не надо), поэтому, сигналы не ограничиваются по ширине, и качество изображения получается очень хорошее, реальное разрешение в районе 400 - 500 ТВЛ. Внешне разъёмы для этого сигнала выглядят, обычно, как miniDIN, на 4 или, что реже, на 7 ножек.,

RBG+Sync. Все четыре сигнала подаются по отдельности. Иногда сигнал синхронизации добавляется к G сигналу. Такой сигнал подаётся на SCART выход. Это такой длинный разъём на 21 контакт, который есть на многих современных телевизорах. Кроме этого, RGB выход может иметь вид маленькой фишки (миниждек) с 8 ножками. С его помощью можно добиться максимально возможного качества изображения. Формат изображения подаваемый через RGB всегда 4:4:4. Из других плюсов такого сигнала можно отметить, что он не обрабатывается встроенным в телевизор тюнером, а сразу подаётся на экран. Это благотворно влияет на качество изображения, но имеет и оборотную сторону. Из за такой схемы на многих телевизорах, при работе с RGB сигналом изображение не регулируется средствами самого телевизора. Источником для RGB сигнала может служить либо компьютер, либо DVD плеер, или другая техника подобного класса, потому что в домашних условиях больше негде найти источник сигнала такого качества. К сожалению, современный компьютер нельзя просто так подключить к телевизору по RGB, несмотря на то, что на выходе видеокарты компьютера можно найти все те же сигналы, отдельно R, G, B и Sync. Главная проблема в том, что компьютер работает на слишком высоких частотах, и со слишком большим разрешением. Большинство современных телевизоров просто физически не способны показать такую картинку.

Все вышеперечисленные сигналы передают старый добрый YUV, который состоит из трёх независимых сигналов, яркостного сигнала Y с синхроимпульсами и двух независимых цветоразностных сигналов, U и V. Для YUV сигнала уже не существует понятия системы, в которой он кодирован, PAL, SECAM, NTSC или что-то ещё. Именно YUV сигнал получается в телевизионных приёмниках в результате декодирования любого другого сигнала, закодированного по любой системе. Качество YUV сигнала считается профессиональным, и именно с YUV сигналом работает профессиональная видеоаппаратура. И компьютер. Таким образом, почти любые сигналы, которые описаны выше, легко переводятся один в другой, для чего не надо никакой дополнительной аппаратуру. Разве что пара конденсаторов или сопротивлений, чтобы привести электрические характеристики сигнала в соответствии с тем, что должно быть на соответствующих входах. Но, самом собой, любые трансформации сигнала не приведут к тому, что результат станет лучше исходника. Однако, обычно телевизор пропускает сигнал через встроенный в него тюнер, и не работает с YUV сигналом напрямую. Исключение составляет только RGB+Sync. Во всех остальных случаях, сигнал, подаваемый на телевизор, должен соответствовать тому или иному стандарту.

Телевидение развивалось очень быстро и, в какой то степени, спонтанно, поэтому сегодня существует множество разных телевизионных стандартов, которые хоть и основаны на абсолютно одинаковых общих принципах, но имеют весьма существенные различия. При работе с видео на компьютере Вам придётся сталкиваться с одним или другим стандартом, а то и с несколькими, поэтому рассмотрим их поподробнее. Наиболее распространёнными являются всего три:

Это первый формат цветного телевидения который получил широкое распространение. Полностью стандарт был сформулирован 17 Декабря 1953 года в Соединённых Штатах Америки Федеральной Коммуникационной Комиссией (FCC), и регулярные трансляции в этом формате начались 23 Января 1954 года. За разработку NTSC мы должны быть благодарны National Television System Committee (NTSC), аббревиатура которой и дала название стандарту, в который входили крупнейшие, на то время, электронные компании, такие как RCA, General Electric, и многие другие. Одной из задач, которая ставилась при разработке NTSC. являлась совместимость с существовавшим на то время форматом чёрно белого вещания. Это и определило разрешение в 525 строк с частотой 30 кадров, или 60 полей в секунду. Из за особенностей большинства телевизионных приёмников, на самом деле, обычно, видится всего 480 строк.

Основой формата является яркостный, Y сигнал, который формируется из RGB цветов по следующей формуле:

Y (luma) = 0.299R + 0.587G + 0.114B

Как вы уже поняли, именно этот сигнал воспринимается старыми чёрно-белыми приёмниками (совместимость с которыми была одним из обязательных условий при разработке формата), и именно он формирует изображение. Для передачи цвета в NTSC используются I (зелёно-фиолетовый) и Q (оранжево-цианитовый) сигналы, которые формируются так:

I = 0.737U - 0.268V

Сделано это для того, чтобы уменьшить ширину канала, необходимого для передачи цветовой информации, даже по сравнению с YUV сигналом. Оборотной стороной этого является то, что из за некоторых особенностей формирования сигнала при использовании NTSC формата, при обратном декодировании не удаётся полностью разделить сигнал на составляющие, цветовые сигналы смешиваются с яркостным. Это приводит к тому, что в зависимости от яркости участка изображения, оно несколько меняет свой цветовой тон. В настоящее время NTSC используется практически во всех странах Северной и Южной Америк, а так же в Японии, Южной Кореи и на Тайване.

Сложно, если вообще возможно, назвать день, когда этот стандарт сформировался окончательно. С 1953 по 1967 год в Европе параллельно развивались несколько чёрно-белых телевизионных стандартов, которые работали в 625 строках с частотой 25 кадров, или 50 полей в секунду. Как и в случае с NTSC, особенности большинства телевизионных приёмников приводят к тому, что реально мы видим всего 576 строк. Вещание c использованием Phase Alternation Line (так расшифровывается PAL) формата началось в 1967 году в Германии и Великобритании, причём несмотря на одинаковое название, системы несколько различались. Так осталось и поныне, только вариантов PAL систем стало ещё больше. Для решения проблем с разделением сигнала на составляющие, через строку меняется знак амплитуды сигнала U. Поэтому, колебания яркостного сигнала влияют только на небольшое изменение цветовой насыщенности. Эта методика, по сути, вдвое снижает вертикальное разрешение. Впрочем, это несколько компенсируется большим количеством строк, по сравнению с NTSC. PAL система используется в большинстве стран Западной Европы, Африки, Азии, в Австралии и Новой Зеландии.

SECAM

Sequential Couleur Avec Memoire (SECAM), или Секвенсный Цветной с Памятью формат был разработан во Франции, и регулярное вещание с его использованием началось в том 1967 году, в Франции и СССР. Так же как и PAL, SECAM работает в 625 строках с частотой 25 кадров, или 50 полей в секунду. И так же как и в PAL, из за особенностей большинства телевизионных приёмников, реально видно всего 576 строк. Но, в SECAM другой метод кодирования цвета. Цветовая информация передаётся поочерёдно, одна линия R-Y, и следующая B-Y. В декодере данные восстанавливаются путём простого повторения строк. Как и в случае с PAL, это вдвое снижает вертикальную чёткость. Зато SECAM позволяет полностью отделить цветовые сигналы от яркостного, что позволяет добиться более правильной цветопередачи. Используется SECAM в Франции, Монако и Люксембурге, в странах бывшего CCCP, Восточной Европе, в некоторых арабских странах, и некоторых странах Африки. В общем, в основном в тех странах, где влияние CCCР было особенно сильно. В настоящее время многие из этих стран либо рассматривают возможность перехода в PAL систему, либо уже перешли в неё. Причём, причина этого вовсе не политические игры, а в том, что гораздо проще найти обученный персонал и аппаратуру для работы в PAL системе, что обусловлено широчайшей распространённостью этого стандарта.

Конечно, на самом деле всё гораздо сложнее, ведь есть ещё и звук, есть возможность передавать множество телевизионных программ одновременно, и многое другое. Да и видов и вариаций телевизионных стандартов гораздо больше. Но это выходит за рамки этой статьи, поэтому не буду забивать голову читателя излишними подробностями. Но, как видно даже из столь скудного описания, наибольшие проблемы всегда вызывало именно кодирование цвета. Действительно, если яркостный сигнал (Y) везде кодируется практически одинаково, и формируется по уже знакомой вам формуле (Y (luma) = 0.299R + 0.587G + 0.114B), то цветоразностные сигналы кодируются по разному. Это обуславливает то, что даже при использовании аппаратуры не поддерживающей тот или иной стандарт, обычно удаётся увидеть хотя бы чёрно-белую картинку. Впрочем, вряд ли читателям придётся серьёзно страдать из за этой проблемы, каким бы способом они не выводили видео с компьютера, у них почти гарантировано будет возможность выбрать как минимум из двух форматов, PAL или NTSC. То же самое касается и телевизоров, на которые подаётся сигнал, если в телевизоре есть вход, куда можно подать сигнал, то почти наверняка он поддерживает хотя бы один из этих двух стандартов. Клинические случаи, вроде старых советских телевизоров, 15-20 лет от роду можно не рассматривать, всё равно на них нет фишек нормального формата, к которым можно подключиться. А про то, какие фишки всё-таки бывают, и как к ним подключаться (особенно когда фишка на компьютере совсем на такая, как на телевизоре), мы поговорим в следующий раз.

Виртуальный тур, Выставка произведений искусства, История открытия, Глобальный культурный Интернет.

Фазовая чередующаяся линия (PAL) представляет собой систему кодирования цвета для аналогового телевидения, используемого в системах широковещательного телевидения в большинстве стран, вещающих на поле 625 строк / 50 (25 кадров) в секунду (576i). Другие общие системы кодирования цвета — NTSC и SECAM.

Все страны, использующие PAL, в настоящее время находятся в процессе преобразования или уже преобразовали стандарты в DVB, ISDB или DTMB.

На этой странице в первую очередь обсуждается система кодирования цвета PAL. Статьи о вещательных телевизионных системах и аналоговом телевидении дополнительно описывают частоту кадров, разрешение изображения и модуляцию звука.

история
В 1950-х годах западноевропейские страны начали планировать внедрение цветного телевидения и столкнулись с проблемой, что стандарт NTSC продемонстрировал несколько слабых мест, в том числе изменение цветового тона в условиях плохой передачи, что стало серьезной проблемой, учитывая географию Европы и связанные с погодой особенности. Чтобы преодолеть недостатки NTSC, были разработаны альтернативные стандарты, что привело к разработке стандартов PAL и SECAM. Цель состояла в том, чтобы обеспечить стандарт цветного телевидения для европейской частоты изображения 50 полей в секунду (50 герц) и найти способ устранить проблемы с NTSC.

Telefunken был позже куплен французским производителем электроники Thomson. Томсон также купил Compagnie Générale de Télévision, где Анри де Франс разработал SECAM, первый европейский стандарт для цветного телевидения. Thomson, теперь называемый Technicolor SA, также владеет маркой RCA и лицензирует ее другим компаниям; Радиокорпорация Америки, создатель этого бренда, создала стандарт цветного ТВ NTSC, прежде чем Томсон стал участвовать.

Термин PAL часто использовался неформально и несколько неточно для обозначения телевизионной системы 625 строк / 50 Гц (576i) в целом, чтобы отличать систему 525 строк / 60 Гц (480i), обычно используемую с NTSC. Соответственно, DVD-диски были помечены как PAL или NTSC (со ссылкой на количество строк и частоту кадров), хотя технически диски не содержат ни PAL, ни NTSC-кодированный сигнал. CCIR 625/50 и EIA 525/60 являются правильными именами для этих стандартов (количество строк и скорости поля); PAL и NTSC, с другой стороны, являются методами кодирования информации о цвете в сигнале.

Цветовая кодировка
Как PAL, так и система NTSC используют квадратурную амплитудно-модулированную поднесущую, несущую информацию о цветности, добавленную к видеосигналу яркости, для формирования сигнала основной полосы видеосигнала. Частота этой поднесущей составляет 4,43361875 МГц для PAL и NTSC 4.43, по сравнению с 3,579545 МГц для NTSC 3.58. С другой стороны, система SECAM использует схему частотной модуляции на двух линейных поднесущих цветных поднесущих 4.25000 и 4.40625 МГц.

Частота 4.43361875 МГц несущей цвета является результатом 283,75 цветовых тактовых циклов на линию плюс смещение 25 Гц, чтобы избежать помех.Так как линейная частота (количество строк в секунду) составляет 15625 Гц (625 строк × 50 Гц ÷ 2), частота несущей цвета рассчитывается следующим образом: 4.43361875 МГц = 283,75 × 15625 Гц + 25 Гц.

Цветной декодер требуется оригинальному цветному носителю для воссоздания сигналов разности цветов. Поскольку несущая не передается с видеоинформацией, она должна генерироваться локально в приемнике. Для того чтобы фаза этого локально сгенерированного сигнала могла соответствовать передаваемой информации, 10-кратный пакет цветовой поднесущей добавляется к видеосигналу вскоре после синхронизирующего импульса линии, но до информации о снимке во время так называемого заднего крыльца. Этот цветовой пакет фактически не находится в фазе с исходной цветной поднесущей, но ведет на 45 градусов по нечетным линиям и уклоняется на 45 градусов по четным линиям. Этот размахивающий импульс позволяет схеме цветового декодера различать фазу вектора RY, которая меняет направление каждой линии.

PAL против NTSC
PAL обычно имеет 576 видимых линий по сравнению с 480 линиями с NTSC, что означает, что PAL имеет разрешение на 20% выше, на самом деле оно даже имеет более высокое разрешение, чем стандарт Enhanced Definition (854 × 480). Большинство ТВ-выход для PAL и NTSC используют чересстрочные кадры, что означает, что даже строки обновляются в одном поле и нечетные строки обновляются в следующем поле. Кадры чередования обеспечивают более плавное движение с половиной частоты кадров. NTSC используется с частотой кадров 60i или 30p, тогда как PAL обычно использует 50i или 25p; оба используют достаточно высокую частоту кадров, чтобы создать иллюзию движения жидкости. Это связано с тем, что NTSC обычно используется в странах с частотной частотой 60 Гц и PAL в странах с частотой 50 Гц, хотя существует множество исключений. И PAL, и NTSC имеют более высокую частоту кадров, чем пленка, которая использует 24 кадра в секунду. PAL имеет более близкую частоту кадров к фильму, поэтому большинство фильмов ускоряется на 4%, чтобы играть на PAL-системах, сокращая время работы пленки и, без регулировки, слегка увеличивая высоту звуковой дорожки. Конверсии фильмов для NTSC вместо этого используют разворот 3: 2 для распространения 24 кадров пленки на 60 чересстрочных полей. Это поддерживает время работы пленки и сохраняет исходный звук, но может привести к ухудшению искажения артефактов во время быстрого движения.

Ресиверы NTSC имеют регулировку оттенка вручную для ручной коррекции цвета. Если это неправильно отрегулировано, цвета могут быть неисправными. Стандарт PAL автоматически отменяет ошибки оттенка путем разворота фазы, поэтому управление оттенком не требуется, но управление насыщенностью может быть более полезным. Ошибки фазы Chrominance в системе PAL отменяются с использованием линии задержки 1H, что приводит к более низкому насыщению, что значительно менее заметно для глаза, чем ошибки оттенка NTSC.

Тем не менее, чередование информации о цвете — ганноверские бары — может привести к отображению изображения на изображениях с экстремальными фазовыми ошибками даже в системах PAL, если схемы декодера смещены или использовать упрощенные декодеры ранних рисунков (как правило, для преодоления ограничений роялти). В большинстве случаев такие экстремальные фазовые сдвиги не происходят. Этот эффект, как правило, наблюдается, когда канал передачи плохой, как правило, в застроенных районах или где местность неблагоприятна. Эффект более заметен на СВЧ, чем сигналы УКВ, поскольку сигналы УКВ имеют тенденцию быть более надежными.

В начале 1970-х годов некоторые японские производители разработали системы декодирования, чтобы избежать выплаты роялти Telefunken. Лицензия Telefunken охватывала любой метод декодирования, который полагался на фазу чередующейся поднесущей для уменьшения фазовых ошибок. Это включало в себя очень простые декодеры PAL, которые полагались на человеческий глаз, чтобы усреднить ошибки фазы нечетной / четной линии. Одним из решений было использование 1-х аналоговой линии задержки, позволяющей декодировать только нечетные или четные линии. Например, цветность на нечетных линиях будет переключена непосредственно в декодер, а также будет сохранена в линии задержки. Затем на четных строках сохраненная нечетная строка будет снова декодирована. Этот метод эффективно преобразовал PAL в NTSC. Такие системы подвергались ошибкам оттенка и другим проблемам, присущим NTSC, и требовали добавления ручного управления оттенком.

PAL и NTSC имеют несколько расходящиеся цветовые пространства, но различия цветового декодера здесь игнорируются.

PAL против SECAM
Патенты SECAM предшествуют патентам PAL на несколько лет (1956 против 1962). Его создатель Анри де Франс в поисках ответа на известные проблемы с оттенками NTSC придумал идеи, которые должны были стать фундаментальными для обеих европейских систем, а именно: 1) информация о цвете на двух последовательных телевизионных линиях очень похожа, и вертикальное разрешение может уменьшаться вдвое без серьезного воздействия на воспринимаемое качество изображения. 2) более надежная передача цвета может быть достигнута путем распространения информации на двух ТВ-линиях, а не только на 3) информация из двух телевизионных линий может быть рекомбинирована с использованием линии задержки.

SECAM не содержит ошибок цвета и насыщенности. Он не чувствителен к фазовым сдвигам между цветовой вспышкой и сигналом цветности, и по этой причине иногда использовался в ранних попытках записи цветного видео, где колебания скорости ленты могли привести к проблемам других систем. В приемнике он не требовал кристалла кварца (который в то время был дорогостоящим компонентом) и, как правило, мог работать с линиями и компонентами с более низкой точностью задержки.

Передачи SECAM более надежны на больших расстояниях, чем NTSC или PAL. Однако из-за их FM-характер цветовой сигнал остается присутствующим, хотя и при уменьшенной амплитуде даже в монохромных частях изображения, тем самым подвергаясь более сильному поперечному цвету.

Один серьезный недостаток в работе студии заключается в том, что добавление двух сигналов SECAM не дает достоверной информации о цвете из-за использования частотной модуляции. Необходимо было демодулировать FM и обрабатывать его как AM для правильного микширования, прежде чем, наконец, переконфигурировать как FM, за счет некоторой дополнительной сложности и деградации сигнала. В последующие годы это уже не было проблемой из-за более широкого использования компонентного и цифрового оборудования.

Следовательно, PAL можно рассматривать как гибридную систему, ее структура сигнала ближе к NTSC, но ее декодирование существенно заимствует от SECAM.

Что касается ранних (аналоговых) видеодисков, установленный стандарт Laserdisc поддерживал только NTSC и PAL. Тем не менее, другой формат оптического диска, оптический диск Thomson Transissive, сделанный кратким появлением на рынке. В какой-то момент он использовал модифицированный сигнал SECAM (одна поднесущая FM на частоте 3,6 МГц). Гибкий и прозрачный материал носителей позволил получить прямой доступ к обеим сторонам без переливания диска, что появилось в многослойных DVD-дисках примерно пятнадцать лет спустя.

Детали сигнала PAL
Для PAL-B / G сигнал имеет эти характеристики.

(Общее время синхронизации по горизонтали 12,05 мкс)

Через 0,9 мкс отправляется цветная вспышка 2,25 ± 0,23 мкс в 10 ± 1 цикла. В большинстве случаев время нарастания / спада находится в диапазоне 250 ± 50 нс. Амплитуда составляет 100% для белого уровня, 30% для черного и 0% для синхронизации. Электрическая амплитуда CVBS равна Vpp 1,0 В и импедансу 75 Ом.

параметр	Стоимость
Вертикальные линии	312,5 (всего 625)
Отображаются вертикальные линии	288 (всего 576)
Вертикальная полярность синхронизации	Отрицательный (всплеск)
Вертикальная частота	50 Гц
Длительность синхронизации (F)	0,576 мс (всплеск)
Активное видео (H)	18,4 мс

(Общее время синхронизации по вертикали 1,6 мс)

Поскольку PAL чересстрочная развертка, каждое из двух полей суммируется для создания полного кадра изображения.

Luminance, Y, выводится из сигналов красного, зеленого и синего (R’G’B ‘):

U и V используются для передачи цветности. Каждая из них имеет типичную полосу пропускания 1,3 МГц.

Композитный сигнал PAL времени, когда ..

Частота поднесущей составляет 4,43361875 МГц (± 5 Гц) для PAL-B / D / G / H / I / N.

Системы вещания PAL
Эта таблица иллюстрирует различия:

PAL B	PAL G, H	PAL I	PAL D / K	ПАЛЬМА	PAL N
Полоса пропускания	УКВ	UHF	UHF / VHF *	VHF / UHF	VHF / UHF	VHF / UHF
поля	50	50	50	50	60	50
линии	625	625	625	625	525	625
Активные линии	576	576	576	576	480	576
Пропускная способность канала	7 МГц	8 МГц	8 МГц	8 МГц	6 МГц	6 МГц
Скорость передачи видео	5,0 МГц	5,0 МГц	5,5 МГц	6,0 МГц	4,2 МГц	4,2 МГц
Цветовая поднесущая	4,43361875 МГц	4,43361875 МГц	4,43361875 МГц	4,43361875 МГц	3,575611 МГц	3,58205625 МГц
Расстояние между зрительными / звуковыми носителями	5,5 МГц	5,5 МГц	6,0 МГц	6,5 МГц	4,5 МГц	4,5 МГц

* Система I никогда не использовалась на УКВ в Великобритании.

PAL-B / G / D / K / I
Многие страны отключили аналоговые передачи, поэтому следующее не применяется, за исключением использования устройств, которые выводят широковещательные сигналы, например, видеомагнитофоны. Разрешение, предоставляемое PAL, может или не может использоваться, но HD или Full HD чаще всего используются в цифровых передачах.

Большинство стран, использующих PAL, имеют телевизионные стандарты с 625 линиями и 50 полями в секунду, различия касаются частоты несущей аудио и пропускной способности канала. Возможны следующие варианты:

Стандарты B / G используются в большинстве стран Западной Европы, Австралии и Новой Зеландии
Стандарт I в Великобритании, Ирландии, Гонконге, Южной Африке и Макао
Стандарты D / K (вместе с SECAM) в большинстве стран Центральной и Восточной Европы
Стандарт D в материковой части Китая. Большинство аналоговых камер видеонаблюдения являются стандартными D.
Системы B и G аналогичны. Система B используется для каналов с частотой 7 МГц на УКВ, а система G используется для каналов шириной 8 МГц на УКВ (Австралия использует систему B на УВЧ). Аналогично, системы D и K аналогичны, за исключением используемых полос: система D используется только на УКВ (за исключением континентального Китая), а система K используется только на УВЧ. Хотя система I используется в обеих полосах частот, она использовалась только для УВЧ в Соединенном Королевстве.

PAL-M (Бразилия)
В Бразилии PAL используется в сочетании с линией 525, 59.94 field / s system M, используя (очень близкую) частоту поднесущей цвета NTSC. Точная цветовая частота поднесущей PAL-M составляет 3,575611 МГц. Почти все другие страны, использующие систему M, используют NTSC.

PAL-N (Аргентина, Парагвай и Уругвай)
В Аргентине, Парагвае и Уругвае используется вариант PAL-N. Он использует 625 строк / 50 полей в секунду для сигналов PAL-B / G, D / K, H и I, но на канале 6 МГц с частотой поднесущей цветности 3,582056 МГц, очень похожей на NTSC.

Ленты VHS, записанные с трансляций PAL-N или PAL-B / G, D / K, H или I, неотличимы, поскольку понижающая поднесущая на ленте одинакова. VHS, записанный с телевизора (или выпущенный) в Европе, будет воспроизводиться по цвету на любом видеомагнитофоне PAL-N и телевизоре PAL-N в Аргентине, Парагвае и Уругвае. Аналогично, любая лента, записанная в Аргентине, Парагвае или Уругвае, с телевизионной трансляцией PAL-N может быть отправлена всем в европейских странах, которые используют PAL (и Австралию / Новую Зеландию и т. Д.), И она будет отображаться в цвете. Это также будет успешно работать в России и других странах SECAM, поскольку в 1985 году в СССР была утверждена совместимость PAL — это оказалось очень удобным для видео-сборщиков.

В Аргентине, Парагвае и Уругвае обычно есть телевизоры, которые также показывают NTSC-M, в дополнение к PAL-N. Прямое телевидение также удобно транслируется в NTSC-M для Северной, Центральной и Южной Америки. Большинство проигрывателей DVD, продаваемых в Аргентине, Парагвае и Уругвае, также воспроизводят диски PAL, однако это обычно выводится в европейском варианте (частота цветной поднесущей 4.433618 МГц), поэтому люди, которые владеют телевизором, который работает только в PAL-N (плюс NTSC -M в большинстве случаев) придется смотреть эти импортные DVD-диски PAL в черно-белом режиме (если телевизор не поддерживает RGB SCART), поскольку частота цветной поднесущей в телевизоре представляет собой изменение PAL-N 3,582056 МГц.

В случае, если VHS или DVD-плеер работает в PAL (а не в PAL-N), а телевизор работает в PAL-N (а не в PAL), существует два варианта:

изображения можно увидеть в черно-белом режиме или
недорогой транскодер (PAL -> PAL-N) можно купить, чтобы увидеть цвета
Некоторые проигрыватели DVD (обычно менее известные бренды) включают в себя внутренний транскодер, и сигнал может выводиться в NTSC-M с некоторыми потерями качества видео из-за преобразования системы с 625/50 PAL DVD на выход NTSC-M 525/60 формат. Несколько проигрывателей DVD, продаваемых в Аргентине, Парагвае и Уругвае, также позволяют выводить сигналы NTSC-M, PAL или PAL-N. В этом случае диск PAL (импортированный из Европы) можно воспроизводить на телевизоре PAL-N, потому что нет конверсий полей / линий, качество, как правило, превосходное.

Расширенные функции спецификации PAL, такие как Teletext, реализованы совершенно иначе в PAL-N. PAL-N поддерживает модифицированный 608 формат закрытых субтитров, который предназначен для облегчения совместимости с исходным контентом NTSC, переносимым по строке 18, и измененным форматом телетекста, который может занимать несколько строк.

Доступны некоторые специальные видеомагнитофоны VHS, которые могут позволить зрителям гибкость в использовании записей PAL-N с использованием стандартного цветного телевизора PAL (625/50 Гц) или даже через многосистемные телевизоры. Видеомагнитофоны, такие как Panasonic NV-W1E (AG-W1 для США), AG-W2, AG-W3, NV-J700AM, Aiwa HV-M110S, HV-M1U, Samsung SV-4000W и SV-7000W оснащены системой цифрового телевидения схема преобразования.

Е сли Вы любитель кино, геймер или режиссер-любитель, Вы наверняка слышали о NTSC и PAL. Но в чем разница? И актуальны ли эти форматы сегодня?

Американцы используют NTSC; Все остальные используют PAL

NTSC является аналоговой системой цветного телевидения, используемой в Северной Америке, Центральной Америке и некоторых частях Южной Америки. PAL — это аналоговая система цветного телевидения, используемая в Европе, Австралии, некоторых частях Азии, некоторых частях Африки и некоторых частях Южной Америки.

Системы невероятно похожи, главное отличие — потребление электроэнергии. В Северной Америке электроэнергия вырабатывается с частотой 60 Гц. На других континентах стандарт составляет 50 Гц, но это различие оказывает большее влияние, чем Вы могли ожидать.

Почему потребление электроэнергии имеет большое значение

Частота обновления (частота кадров) аналогового телевизора прямо пропорциональна его потребляемой мощности. Но то, что телевизор работает на частоте 60 Гц, не означает, что он отображает 60 кадров в секунду.

Аналоговые телевизоры используют электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) для излучения света на заднюю часть экрана. Эти трубки не похожи на проекторы — они не могут заполнить экран за один раз. Вместо этого они быстро излучают свет сверху экрана. В результате, изображение в верхней части экрана начинает блекнуть, поскольку лучи ЭЛТ светятся в нижней части экрана.

PAL технически превосходен

Помимо частоты кадров, PAL технически превосходит NTSC.

Когда в начале 50-х годов США начали вещание цветного телевидения, то назрел вопрос с обратной совместимостью. У большинства американцев уже были черно-белые телевизоры, поэтому обеспечить совместимость цветного вещания со старыми телевизорами было несложно. В результате NTSC застрял с черно-белым разрешением (525 строк), работает на частотах с низкой пропускной способностью и, как правило, ненадежен.

Другие континенты не хотели иметь дело с ненадежностью NTSC и просто ждали, когда технология цветного телевидения станет лучше. Регулярные трансляции цветного телевидения не доходили до Англии до 1966 года, когда BBC укрепил формат PAL. PAL предназначался для решения проблем с NTSC. Он имеет повышенное разрешение (625 строк), работает на частотах с высокой пропускной способностью и более надежен, чем NTSC.

Почему все это имеет значение сейчас? Мы продолжаем говорить об аналоговых телевизорах, но как насчет цифровых телевизоров?

Почему это важно в эпоху цифровых технологий

Неисправности (или особенности) NTSC и PAL определяются главным образом тем, как работают аналоговые телевизоры. Цифровые телевизоры способны полностью преодолеть эти ограничения (в частности, частоту кадров), но мы по-прежнему видим, что NTSC и PAL используются сегодня. Зачем?

Ну, это в основном проблема совместимости. Если Вы передаете видеоинформацию с помощью аналогового кабеля (RCA, коаксиальный, SCART, s-video), Ваш телевизор должен иметь возможность декодировать эту информацию. Хотя некоторые современные телевизоры поддерживают форматы NTSC и PAL, есть вероятность, что Ваш поддерживает только один из двух. Поэтому, если Вы попытаетесь подключить австралийскую игровую приставку или DVD-плеер к американскому телевизору через кабель RCA, это может не сработать.

Существует также проблема кабельного телевидения и вещательного телевидения (теперь называется ATSC, а не NTSC). Оба формата теперь цифровые, но они все еще работают на 30 или 60 FPS для поддержки старых телевизоров с ЭЛТ. В зависимости от страны происхождения Вашего телевизора, возможно, он не сможет декодировать Ваш видеосигнал, если Вы используете аналоговые кабели.

Чтобы обойти это, Вам нужно будет купить совместимый с NTSC/PAL конвертер HDMI, и они стоят дорого. Но он стоит дешевле, чем новый телевизор, и он пригодится, когда вы купите телевизор, у которого нет аналоговых портов.

Некоторые новые телевизоры не имеют аналоговых портов

Если Вы купили телевизор в прошлом году, Вы могли заметить, что у него есть несколько портов HDMI, возможно, DisplayPort, но ему не хватает разноцветных RCA-портов, к которым Вы привыкли. Аналоговое видео наконец умирает.

Это решает проблему совместимости NTSC/PAL, устраняя возможность использовать старые видеоисточники с новыми телевизорами.

В будущем Вам, возможно, придется купить совместимый с NTSC/PAL конвертер HDMI. Опять же, они сейчас довольно дорогие. Однако, как только спрос вырастет, они должны стоить дешевле.

Изменение фазы вектора Е_R _– _Y приводит к тому, что фазовые ошибки Δθ двух соседних строк m и m + 1 (рис.4.5а), одинаковые по величине, имеют разные знаки.

Рис.4.5. Компенсация фазовых искажений в системе PAL

а – векторные диаграммы двух соседних строк;

б – суммарный вектор 2Е_Р в приёмнике после сумматора.

Е_Р1 и Е_Р2 – векторы, правильно отображающие цвета m и m = 1 строк;

Е'_Р1 и Е'_Р2 – реальные векторы цветности с учётом фазовых искажений;

Δθ и Δθ – дополнительные изменения угла θ из-за фазовых искажений.

В системе PAL, как и в системе SECAM, используются ЦРС Е_R _– _Y и Е_B _– _Y.

В ТВ-приёмнике для сигнала цветности устанавливается ультразвуковая линия задержки на период одной строки (64 мкс). Таким образом, в тракте обработки появляются два одноименных сигнала цветности с относительной задержкой на период одной строки. Изменение полярности вектора Е_R _– _Y в сигнале цветности на выходе линии задержки и последующее сложение двух напряжений (напряжения на выходе УЗЛЗ Е'_Р1 c инвертированным напряжением на её входе Е'_Р2) устраняет фазовую ошибку Δθ, что показано на рис.4.5б. Удвоенный размах вектора Е_Р за счёт ограничения приводится к нормальной величине.

Одним из недостатков системы PAL является усложнение тракта обработки сигнала цветности. Однако достоинства этой системы перед NTSC сделали эту систему весьма привлекательной, поэтому многие страны Западной Европы, Азии, Африки и Австралия приняли её в качестве своего ТВ-стандарта.

Структурная схема кодирующего устройства системы PAL

Упрощённая структурная схема кодирующего устройства системы PAL показана на рис.4.6.

Рис. 4.6. Упрощённая структурная схема кодирующего устройства

Структурная схема декодирующего устройства системы PAL

Упрощённая структурная схема декодирующего устройства системы PAL показана на рис.4.7.

Рис.4.7. Упрощённая структурная схема декодирующего устройства

Достоинства системы PAL:

Поскольку в системе PAL используется квадратурная модуляция, все достоинства системы NTSC следует отнести и к системе PAL;

Модернизация квадратурной модуляции позволила устранить чувствительность к фазовым искажениям сигналов цветности и использовать при передаче сигналы цветности с ОБП;

Применение сигналов цветности с ОБП позволяет расширить полосу частот ЦРС, и, следовательно, улучшить цветовую чёткость изображения.

Недостатки системы PAL:

Несколько большая сложность телевизионного приёмника по сравнению с системой NTSC.

Практически все телевизоры, выпущенные промышленностью Советского Союза, не имели возможности принимать цветное изображение, передаваемое в системах NTSC и PAL. Для ликвидации этого недостатка были разработаны приставки к блокам цветности (транскодеры), способные обеспечивать воспроизведение изображения в цвете. Это усложняло схемы телевизоров; установка таких транскодеров производилась, как правило, неспециалистами, что приводило к ухудшению качества работы ТВ-приёмника и, в конечном итоге, к снижению надёжности его работы.

Современные телевизоры, выпускаемые ведущими фирмами мира, оснащены мультистандартными устройствами, позволяющими воспроизводить цветное изображение с высоким качеством в любом стандарте цветного телевидения.

Контрольные вопросы:

Что такое квадратурная модуляция?

Почему в системах NTSC и PAL используются сигналы с квадратурной модуляцией?

Какие достоинства и недостатки систем NTSC и PAL вы знаете?

Что такое сигнал с ОБП? В чём его преимущества?

Объясните по функциональной схеме работу кодирующего устройства системы PAL.

Объясните по функциональной схеме работу декодирующего устройства системы PAL.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Читайте также: