Стандарты видеоизображения

В отличие от стандарта передачи чёрно-белого изображения, который был более-менее единым во всём мире (различалось только расстояние между частотами передачи изображения и звука), существует несколько стандартов цветного телевидения. Основные системы цветного телевидения — это SECAM, PAL, NTSC. Система SECAM принята в странах бывшего СССР, а также во Франции. Система PAL принята в странах западной Европы, кроме Франции. Система NTSC принята на американском континенте и в Японии. Стандарты PAL и SECAM были разработаны на основе единого стандарта черно-белого изображения и с возможностью приема нового телесигнала старыми телевизорами, поэтому частично совместимы друг с другом (одинаково кодируется развертка изображение и яркость, но по разному кодируется баланс цвета). Стандарт NTSC разрабатывался независимо от старого стандарта. В настоящий момент идет раработка, а в некоторых страннах введение цифровых стандартов, преимущество которых увеличенное разрешение картинки, увеличиная частота картинка, а также помехозащищенность сигнала. В России переход на цифорвое вещание планируется осуществить в 2010 году.

NTSC

Стандарт видеозаписи, телевещания. Используется в США, Японии и других странах (в Европе и остальных странах мира основным телевизионными стандартами являются PAL и SECAM). Спецификация на стандарт NTSC определена в 1952 году национальным комитетом стандартов в области телевидения (National Television Standards Committee). Отсюда и происходит название стандарта. Стандарт определяет метод кодирования информации в композитный видеосигнал. Согласно стандарту NTSC, каждый видеокадр состоит из 525 горизонтальных строк экрана, по которым каждую 1/30 секунды проходит электронный луч. При отрисовке кадра электронный луч делает два прохода по всему экрану: сначала по нечетным строкам, а потом по четным (чересстрочная развертка - interlacing). Обеспечивается поддержка 16 миллионов разных цветов. В настоящее время разрабатываются новые разновидности стандарта NTSC "Super NTSC" и "16 х 9", которые будут входить в состав стандарта MPEG и стандарта разработки DVD.

PAL

Основной телевизионный стандарт в Европе (Россия, Франция - SECAM). Используется также в Великобритании, Австралии и Южной Африке. Название происходит от "Phase Alternate Line". Стандарт PAL использует метод добавления цвета к телевизионному сигналу черного и белого цвета. Создает на экране 625 строк с частотой 25 кадров в секунду. Аналогично системе NTSC использует чересстрочную развертку.

SECAM

Телевизионный формат, используемый в России, Франции, странах Восточной Европы. Название происходит от французского "SEquential Couleur Avec Memoire". Предусматривает разложение телевизионного кадра на 625 строк, частоту кадров 50 Гц. Так как частота кадров и количество строк соответствует стандарту PAL, есть возможность просматривать видео в формате SECAM на видеоплеере PAL стандарта (и наоборот), но в монохромном варианте.

ЦВЕТОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ

NTSC (National Television System Color) - первая система цветного телевидения, нашедшая практическое применение. Она была разработана в США и уже в 1953 г. принята для вещания, а в настоящее время вещание по этой системе ведется также в Канаде, большинстве стран Центральной и Южной Америки, Японии, Южной Корее и Тайване. Именно при ее создании были выработаны основные принципы передачи цвета в телевидении. В NTSC каждая телевизионная строка содержит составляющую яркости Y и два сигнала цветности EI = 0.737U - 0.268V , EQ=0.478U+0.413V. Здесь переход от осей цветового кодирования U, V к осям I, Q обусловлен необходимостью сужения ширины полос цветовых поднесущих всего до ¦ 0.5 Мгц (в NTSC используется самая узкая полоса видеосигнала). Поскольку глаз человека мелкие детали зеленого и пурпурного цветов (ось Q) воспринимает как неокрашеные (ось I - перпендикулярная к Q), то для сигналов EQ и EI это удается без дополнительных потерь в разрешении. Цветоразностные сигналы передаются путем амплитудной модуляции поднесущих на одной и той же частоте, но с фазовым сдвигом на 90° . Последнее обстоятельство является принципиально важным для разделения сигналов при приеме. Однако, из-за неизбежных нелинейных искажений в канале передачи поднесущие оказываются промодулированными сигналом яркости как по амплитуде, так и по фазе. В результате в зависимости от яркости участков изображений изменяются их цветовой тон. Например, человеческие лица на изображении окрашиваются в красноватый цвет в тенях и в зеленоватый - на освещенных участках. Это и является основным недостатком системы NTSC.

C целью его устранения немецкой фирмой Telefunken в 1963 г. была разработана система PAL (Phase Alternation Line). Здесь использована аналогичная амплитудная модуляция цветоразностных сигналов EU=0.877U и EV=0.493V с фазовым сдвигом на 90° , но через строку дополнительно производится изменение знака амплитуды составляющей EU. В результате при восстановлении в декодере цветовые составляющие надежно разделяются сложением/вычитанием сигналов цветности последовательных телевизионных строк, и паразитная яркостная модуляция приводит лишь к некоторому изменению цветовой насыщенности. Усреднение сигналов двух строк обеспечивает также повышение отношения сигнал/шум, но приводит к снижению вертикальной четкости в два раза. Впрочем частично последнее компенсируется увеличением числа телевизионных строк разложения. Система PAL принята в большинстве стран Западной Европы, Африки и Азии, включая Китай, Австралию и Новую Зеландию.

Система SECAM (SEquentiel Couleur A Memoire) первоначально была предложена во Франции еще в 1954 г., но регулярное вещание после длительных доработок было начато только в 1967 одновременно во Франции и СССР. В настоящее время она принята также в Восточной Европе, Монако, Люксембурге, Иране, Ираке и некоторых других странах. Основная особенность системы - поочередная, через строку, передача цветоразностных сигналов (DR= v1.9U, DB=1.5V) с дальнейшим восстановлением в декодере путем повторения строк. При этом в отличие от PAL и NTSC используется частотная модуляция поднесущих. В результате цветовой тон и насыщенность не зависят от освещенности, но на резких переходах яркости возникают цветовые окантовки. Обычно после ярких участков изображения окантовка имеет синий цвет, а после темных - желтый. Кроме того, как и в системе PAL, цветовая четкость по вертикали снижена вдвое.