W 1953 roku National Television Systems Committee (NTSC) opracował amerykański standard sygnał wideo, który jest nadal używany. Zrozumienie tego standardu daje wgląd w to, w jaki sposób kamera nagrywa i dostarcza sygnał wideo. Standard NTSC służył nam dość dobrze w ciągu stulecia wypełnionego najszybszymi zmianami technologicznymi w historii ludzkości, ale czy wraz z pojawieniem się HDTV jest to ostatnie dni?
Spójrz na ten ekran
Jeśli przyjrzysz się uważnie swojemu obrazowi telewizyjnemu, zobaczysz, że nie jest to ciągły obraz, ale raczej seria poziomych linii. Fosfory — związki, które emitują światło po uderzeniu wiązką elektronów — pokrywają powierzchnię kineskopu. Wiązka elektronów śledzi linie w kineskopie (525 z nich co 30 sekundy), zapalając luminofory i generując obraz. Ruchome obrazy rejestrowane kamerą to w rzeczywistości seria obrazów nieruchomych. Kiedy te zdjęcia poruszają się z wystarczająco dużą prędkością, oko postrzega je jako jeden ciągły ruchomy obraz. Ale nawet 30 klatek na sekundę to za mało. Wynikowy obraz nadal wydaje się trochę migotać.
Inżynierowie rozwiązali ten problem, dzieląc każdą ramkę na dwa pola – jedno zawierające nieparzystą liczbę wierszy, a drugie zawierające parzystą liczbę wierszy. Wiązka elektronów śledzi nieparzyste ponumerowane linie, a następnie wraca na górę i umieszcza między nimi linie parzyste. Ten proces nazywa się skanowaniem z przeplotem. Teraz system wyświetla 60 pól na sekundę, a widz nie widzi już migotania.
Przyjrzyj się bliżej
Czarno-biała część klatki wideo, zwana informacją o luminancji, jest reprezentowana w sygnale NTSC jako stale zmieniające się napięcie. Gdy kamera nagrywa obraz wideo, informacja o luminancji jest rejestrowana pojedynczo po jednej poziomej linii skanowania. Jasne obszary obrazu odpowiadają wysokim napięciem, podczas gdy ciemniejsze obszary odpowiadają niższym napięciu.
W jednej klatce wideo znajduje się 525 poziomych linii, ale nie można zobaczyć ich wszystkich. Pierwsze 40 wierszy, po 20 z każdego pola, jest zarezerwowanych na informacje niebędące obrazami. Ramka wokół kineskopu odcina jeszcze kilka, zmniejszając liczbę do 480. To poważne ograniczenie; w rezultacie najmniejszy szczegół w pionie, jaki można rozwiązać, to odległość między tymi liniami poziomymi.
Gdy wiązka dociera do prawej strony obrazu, wyłącza się, zanim przeskoczy z powrotem na lewą stronę, aby uzyskać kolejną linię. W konsekwencji obcy ślad nie będzie widoczny. Interwał wygaszania poziomego wyłącza wiązkę. Kiedy wiązka dociera do dołu ekranu po wyświetleniu co drugiej poziomej linii, wyłącza się, zanim wróci na górę ekranu, aby rozpocząć kolejne pole. Jest to spowodowane interwałem wygaszania pionowego.
Sygnał
Rysunek 1 przedstawia jeden wiersz informacji o obrazie wideo widocznym na monitorze przebiegu. Kwadratowe koryto to impuls synchronizacji. Twój monitor wideo lub telewizor używa tego do prawidłowego lokalizowania linii skanowania, dzięki czemu wideo jest odtwarzane na ekranie we właściwym czasie. Niektóre inne cechy sygnału podchwyciły kolorowe etykiety z lat 50. XX wieku. Obszar przed impulsem synchronizacji to ganek z przodu, a obszar za nim to ganek z tyłu. Kiedy inżynierowie NTSC dodali odniesienie do serii kolorów na tylnym ganku, pozostawili obszar, który nazwali breezeway, między impulsem synchronizacji a impulsem kolorów. Rzeczywista informacja o luminancji znajduje się na tylnej werandzie.
Kolorowy impuls to sygnał odniesienia składający się z ośmiu cykli fali sinusoidalnej. Odzyskuje informację o kolorze lub chrominancji zakodowaną w innej fali sinusoidalnej, która sama jest połączona z sygnałem NTSC za pomocą procesu zwanego modulacją amplitudy. Ten modulowany sygnał koloru.
Wadą technologii NTSC jest to, że gdy wszystkie te sygnały są przesyłane tym samym przewodem, mają tendencję do zakłócania się nawzajem. Kable Y/C umożliwiają formatom S-VHS i Hi8 osiągnięcie poprawy jakości obrazu poprzez proste oddzielenie sygnałów luminancji i chrominancji, ale ograniczona rozdzielczość monitora NTSC (480 linii) jest kolejną wadą. Wreszcie, wideo NTSC opiera się na sygnale analogowym, który ulega degradacji z każdą wykonaną kopią. Zbyt często skutkuje to frustrującym brakiem szczegółów (patrz pasek boczny Utrata generacji).
HDTV–koniec NTSC?
Nowa specyfikacja HDTV oferuje obrazowanie w wysokiej rozdzielczości, jak nigdy dotąd. Zamiast zaledwie 480 linii skanowania, niektóre telewizory HDTV mają do 1080 linii rozdzielczości pionowej. Podobnie jak monitor komputera, niektóre formy HDTV wykorzystują skanowanie progresywne (patrz pasek boczny Skanowanie progresywne). Co więcej, telewizja HDTV jest cyfrowa, co oznacza, że jest znacznie bardziej odporna na hałas. Więc czy powinieneś wyrzucić swoją kolekcję sprzętu NTSC? Jeszcze nie.
Cyfrowy świat może kiedyś istnieć, ale będziesz kręcić dużo analogowej taśmy, zanim sygnał NTSC zniknie.
Niektórzy porównali wprowadzenie HDTV z pojawieniem się telewizji kolorowej na początku lat 50-tych. Nadawanie telewizji w czerni i bieli rozpoczęło się w 1941 roku. Dwanaście lat później wprowadzono telewizję kolorową. Ponieważ stacje nadawały w czerni i bieli (a sklepy sprzedały czarno-białe telewizory), pojawiły się obawy o starzenie się. Usunięcie wszystkich telewizorów czarno-białych jako przestarzałych spowodowałoby, że branża stałaby się niepopularna, więc zaistniała potrzeba umożliwienia zarówno telewizorom czarno-białym, jak i kolorowym używania tego samego sygnału.
Czarno-białe telewizory z pewnością nie stały się przestarzałe, wiele z nich jest nadal w użyciu, prawie 50 lat później. Jednak większa satysfakcja z oglądania telewizji w pełnym kolorze odciągnęła miliony konsumentów od ich „staromodnych” czarno-białych zestawów. W ten sam sposób ten nowy telewizor NTSC, który właśnie kupiłeś, lub stary, który miałeś w pobliżu, nie będzie przestarzały przez bardzo długi czas. Kiedy i jeśli kupisz telewizor HD, niedrogi dekoder przekonwertuje sygnał HDTV na NTSC do oglądania na obecnym telewizorze.