Zrozumienie koncepcji, które kierują używanymi przez nas technologiami, zawsze zapewnia ogromną przewagę zarówno profesjonalnym, jak i hobbystom. Częścią tego zrozumienia jest badanie standardów, wokół których rozwinęły się te technologie. W 1953 roku Narodowy Komitet ds. Systemów Telewizyjnych (NTSC) opracował amerykański standard telewizji nadawczej, który pozostaje standardem używanym dzisiaj w całej Ameryce Północnej.
W żywych kolorach
Standard NTSC przeniósł nas z szarej krainy czarno-białych obrazów do nowoczesnego świata telewizji kolorowej. Wraz z tym przejściem pojawiły się pewne przeszkody związane z sygnałem wideo, który nie tylko musiał zawierać i przesyłać informacje o kolorze, ale także musiał być wstecznie kompatybilny z istniejącymi telewizorami czarno-białymi. Aby osiągnąć ten wynik, kolorowy sygnał wideo zaczyna się tak samo, jak sygnał czarno-biały. Ośmiookresowa fala sinusoidalna, która generuje impuls kolorów, jest następnie dodawana do sygnału.
Nowoczesne telewizory kolorowe wykorzystują kolory czerwony, zielony i niebieski (RGB), aby stworzyć pełną tęczę, którą widzimy. Najpopularniejszymi i najbardziej ekonomicznymi typami telewizorów na rynku są telewizory z lampami katodowymi (CRT), które tworzą kolorowe obrazy, strzelając wiązkami elektronów do kolorowych luminoforów, które są po prostu związkami emitującymi światło, gdy są uderzane przez elektrony. Warstwa punktów luminoforowych pokrywa (wewnętrzną) powierzchnię kineskopu telewizora, a gdy wiązka elektronów śledzi linie na ekranie, luminofory świecą i tworzą obrazy, które widzisz jako obraz ruchomy.
Telewizor NTSC pokazuje około dwóch milionów różnych kolorów. Dla porównania, obecne monitory komputerowe oparte na CRT obsługują standard Video Graphics Array (VGA), który może wyświetlać 16,8 miliona kolorów, zwanych również prawdziwymi kolorami.
Biorąc pod uwagę tylko różnice w wydajności kolorów, należy zawsze wyświetlać podgląd projektów edytowanych komputerowo na telewizorze NTSC i używać kolorów bezpiecznych w systemie NTSC w oprogramowaniu do edycji (jeśli można to określić za pomocą filtra). Większość systemów ma wbudowane palety NTSC, które pomagają w automatycznym określaniu tych kolorów. Nie będzie to katastrofą, jeśli tego nie zrobisz, ale możesz być zaskoczony różnicami.
Praca z woltami
Czarno-biały sygnał zawiera informacje o luminancji. Luminancja odnosi się do jasności obrazu telewizora, która jest określana przez napięcie sygnału. Napięcie informacji o luminancji ciągle się zmienia. Gdy kamera wideo rejestruje obrazy, informacja o luminancji jest rejestrowana po jednej linii skanowania na raz. Wysokie poziomy napięcia reprezentują jaśniejsze obszary, a niższe poziomy napięcia oznaczają ciemniejsze obszary.
Jeśli napięcie w obszarach jest zbyt wysokie, pojawiają się jako prześwietlone białe plamy. Sygnały napięciowe zbliżające się do zera są całkowicie czarne. Monitory przebiegów mierzą poziomy napięcia w zakresie do 100 procent. Zazwyczaj odcienie twarzy mieszczą się w przybliżeniu w 70 procentach, podczas gdy nieco szczegółowe białe obszary to 90 do 100 procent, a obszary zacienione poniżej 30 procent. Całkowity zakres lub współczynnik kontrastu określa, jak szczegółowy może być obraz. Definicja tego, co jest czarne, a co białe, może być bardzo ważna przy kalibracji kamery, sprzętu do transmisji i oglądania.
Doskonały czas
Oprócz luminancji istniał inny praktyczny powód, dla którego czarno-biały sygnał wideo został włączony do standardu wideo NTSC:starzenie się. Można by pomyśleć, że nadążanie za technologią to współczesny problem, o czym świadczy szybkie starzenie się komputera, który kupiłeś zaledwie dwa lata temu. Ale nawet czarno-biała telewizja była nowa w 1953 roku i była droga, a NTSC nie mogła z niej zrezygnować.
Dlatego inżynierowie opracowali sposób na wykorzystanie istniejącego sygnału czarno-białego z nałożonym na niego sygnałem kolorowym. Aby to zrobić bez powodowania problemów z zakłóceniami, wybrali częstotliwość 29,97 klatek na sekundę. Jednak dostosowanie szybkości klatek powodowało problemy z synchronizacją. Chociaż trzy klatki na 3000 wydają się dość trywialne, ta liczba składa się na błąd synchronizacji, który narasta w czasie do ponad trzech sekund na godzinę. To bardzo zauważalne opóźnienie.
Wprowadź wideo poklatkowe. Wideo NTSC z upuszczanymi klatkami trochę dziwnie liczy klatki, aby zachować dokładny czas. Jednak pomimo nazwy w tym procesie żadne rzeczywiste klatki wideo nie są pomijane, a kod czasowy porzucanych klatek 29,97 SMPTE jest tylko systemem numerowania. Jeśli chodzi o rzeczywistą zmianę numeracji, daje to do 108 klatek wideo na godzinę. Dotarcie do 108 nie jest łatwe. Dwie klatki na minutę dają łącznie 120 klatek w ciągu godziny, czyli o 12 klatek za dużo. Jeśli pominiesz co dziesiątą minutę filmu (2 klatki na minutę x 6 dziesięciominutowych odstępów w ciągu godziny), co godzinę zostanie skorygowana prawidłowa liczba 108 klatek.
Toczenie progresywne
Kolejny problem z ruchomym obrazem to migotanie. Ponieważ film to nic innego jak seria statycznych obrazów odtwarzanych kolejno, przerwy między obrazami tworzą efekt migotania. Na ten problem mogą cierpieć zarówno filmy w kinach, jak i wideo w telewizji.
Obraz miga 30 razy na sekundę (30 Hz). Ramka wideo NTSC składa się z 525 poziomych linii skanowania. Inżynierowie wzięli co drugą linię klatki i podzielili je z sygnału wideo na dwa pola. Skanowanie z przeplotem dzieli linie skanowania na górne (nieparzyste) i dolne (parzyste) pola, a działo elektronowe wykonuje osobne przejście przez cały ekran dwa razy dla każdego pola. Pistolet skanuje naprzemienne linie, które następnie przeplatają się, tworząc ramkę. Ponieważ narysowanie pojedynczej klatki obrazu wymaga dwóch przejść, szybkość pola wideo z przeplotem jest dwukrotnie większa niż szybkość klatek:30 klatek na sekundę to 60 pól na sekundę.
Wideo cyfrowe tworzone dla monitorów komputerowych nie wykorzystuje przeplotu. Zamiast tego obrazy te pojawiają się od góry do dołu w jednym przejściu przez ekran. Monitory bez przeplotu lub ze skanowaniem progresywnym skanują każdą linię w kolejności, chociaż ich częstotliwość odświeżania (tj. migotanie) jest znacznie większa niż 30 Hz. Aby uzyskać najlepsze wyniki w zatoce edycyjnej, idealnie nadaje się do podglądu wideo z przeplotem na monitorze NTSC z przeplotem i wideo ze skanowaniem progresywnym na monitorze komputera VGA.
Do widzenia NTSC, witaj ATSC
Nadszedł standard telewizyjny nowej generacji, a NTSC wkrótce stanie się techniczną ciekawostką przeszłości. Jednak podobnie jak w 1953 roku, przez jakiś czas będziemy mieć do czynienia ze starszą technologią. Jedną z wiodących organizacji międzynarodowych pomagających utorować drogę do standardu cyfrowego jest Komitet Zaawansowanych Systemów Telewizyjnych (ATSC). Utworzona w 1982 r. przez organizacje takie jak Electronics Industry Association (EIA), Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), National Association of Broadcasters (NAB), National Cable Television Association (NCTA) oraz Society of Motion Picture i Inżynierowie telewizyjni (SMPTE), ATSC jest niezwykłym organem normalizacyjnym. Istnieje około 140 członków reprezentujących branżę nadawczą, sprzęt nadawczy, elektronikę użytkową, komputerową, kablową, satelitarną, filmową i półprzewodnikową.
ATSC ma nadzieję stworzyć standard, który obejmie wiele form mediów cyfrowych, takich jak telewizja cyfrowa, systemy interaktywne i szerokopasmowa komunikacja multimedialna. Celem jest objęcie wszystkiego, od audio do wideo, od standardowej rozdzielczości (SD) do wysokiej rozdzielczości (HD) i aż do nowych specyfikacji dla starego dobrego NTSC.
Mogą minąć lata, zanim inny standard zastąpi sygnał NTSC. Cyfrowe sygnały nadawcze już nasycają wiele części kraju i szybko się rozprzestrzenią. Następuje wyraźna paralela z pojawieniem się telewizji cyfrowej i wprowadzeniem telewizji kolorowej. W miarę jak coraz więcej firm i sieci kablowych zmierza w kierunku programowania cyfrowego, marzenia o cyfrowej przyszłości i nowym standardzie staną się rzeczywistością.
Pat Bailey jest analitykiem pomocy technicznej ds. cyfrowych filmów wideo i niezależnym autorem.
[Pasek boczny:Plazma i LCD]
Jak zapewne zauważyłeś, w Twoim lokalnym sklepie z elektroniką jest duża liczba płaskich telewizorów (plazma i LCD). Telewizory z płaskim ekranem nie mają lekkiej krzywizny większości telewizorów CRT, chociaż można również kupić płaskie CRT. Istnieje wiele podstawowych różnic między tymi nowszymi (i droższymi) telewizorami a starszymi CRT, ale na razie wszystkie obsługują standard telewizji NTSC. Telewizory CRT są nadal najpopularniejszym i najbardziej ekonomicznym rodzajem telewizji, ale płaskie i wąskie alternatywy szybko zyskują na popularności.