NTSC:Igår, idag, för alltid?

I levande färg
NTSC-standarden flyttade oss från svartvita bilders gråa länder till den moderna färg-tv-världen. Med denna övergång uppstod vissa hinder förknippade med en videosignal som inte bara måste inkludera och överföra färginformation, utan som också måste vara bakåtkompatibel med befintliga svartvita TV-apparater. För att uppnå detta resultat börjar en färgvideosignal precis som en svartvit signal. En sinusvåg med åtta cykler som genererar färgskuren läggs sedan till signalen.

Moderna färg-tv-apparater använder röda, gröna och blå (RGB) färger för att skapa hela regnbågen vi ser. De vanligaste och mest ekonomiska typerna av tv-apparater på marknaden är TV-apparater med katodstrålerör (CRT) som skapar färgbilder genom att skjuta elektronstrålar på färgade fosforer, som helt enkelt är föreningar som avger ljus när de träffas av elektroner. Ett lager av fosforprickar täcker (insidan) av en tv:s bildrör och, när en elektronstråle spårar linjer över bildskärmen, lyser fosforn och skapar de bilder du ser som film.

En NTSC-tv-skärm visar ungefär två miljoner olika färger. Som jämförelse stöder nuvarande CRT-baserade datorskärmar standarden Video Graphics Array (VGA), som kan visa 16,8 miljoner färger, även kallade sanna färger.

Med tanke på bara skillnaderna i färgprestanda bör du alltid förhandsgranska dina datorredigerade projekt på en NTSC-tv och använda NTSC-säkra färger i ditt redigeringsprogram (om du kan ange detta med ett filter). De flesta system har inbyggda NTSC-paletter för att hjälpa dig att bestämma dessa färger automatiskt. Det kommer inte att vara en katastrof om du inte gör det, men du kan bli förvånad över skillnaderna.

Arbeta med volt
Den svartvita signalen bär luminansinformationen. Luminans hänvisar till ljusstyrkan på TV:ns bild, som bestäms av signalens spänning. Spänningen för luminansinformationen varierar kontinuerligt. När en videokamera spelar in bilder registreras luminansinformationen en skanningslinje i taget. Höga spänningsnivåer representerar ljusare områden och lägre spänningsnivåer representerar mörkare områden.

Om spänningen är för hög i områden visas de som överexponerade vita blubbar. Spänningssignaler som närmar sig noll ser helt svarta ut. Vågformsmonitorer mäter spänningsnivåer i ett intervall på upp till 100 procent. Vanligtvis ligger ansiktstoner ungefär inom intervallet 70 procent, medan svagt detaljerade vita områden är 90 till 100 procent och skuggade områden är under 30 procent. Det totala intervallet eller kontrastförhållandet avgör hur detaljerad bilden kan vara. Definitionen av exakt vad som är svart och vad som är vitt kan vara mycket viktigt vid kalibrering av kamera-, sändnings- och visningsutrustning.

Perfekt timing
Förutom luminansen fanns det ytterligare en praktisk anledning till att den svartvita videosignalen ingick i NTSC-videostandarden:föråldrad. Du kanske tror att det är ett modernt problem att hänga med i tekniken, vilket bevisas av den snabba inkuransen av datorn du köpte för bara två år sedan. Men även svartvit tv var ny 1953, och den var dyr, och NTSC kunde inte mycket väl överge den.

Så ingenjörerna utvecklade ett sätt att använda den befintliga svartvita signalen med färgsignalen inlagd i den. För att göra detta utan att orsaka störningsproblem valde de en bildhastighet på 29,97 bilder per sekund. Men att justera bildhastigheten skapade synkroniseringsproblem. Även om tre bilder på 3 000 verkar ganska triviala, summerar denna siffra till ett tidsfel som ackumuleras över tiden till över tre sekunder varje timme. Detta är en mycket märkbar försening.

Ange dropframe-video. NTSC drop-frame-video räknar bildrutor lite konstigt för att bibehålla korrekt timing. Inga faktiska bildrutor av video tappas faktiskt i denna process, trots namnet, och 29,97 SMPTE drop-frame tidskod är bara ett numreringssystem. När det gäller faktisk omnumrering ger detta upp till 108 bildrutor varje timme. Att komma till 108 är inte lätt. Två bilder per minut ger totalt 120 bilder under en timme, vilket är 12 bilder för mycket. Om du hoppar över var tionde minut av videon (2 bildrutor per minut X 6 tiominutersintervaller i och timme), kommer det korrekta antalet 108 bildrutor att justeras varje timme.

Blir progressiv
Ett annat problem med rörlig bild är flimmer. Eftersom en film inte är något annat än en serie statiska bilder som spelas upp i tur och ordning, skapar luckorna mellan bilderna en flimmereffekt. Filmer på bio och video på tv kan båda lida av detta problem.

Videon flimrar 30 gånger i sekunden (30 Hz). En NTSC-videoram består av 525 horisontella skanningslinjer. Ingenjörer tog varannan bildruta och delade upp dem från videosignalen i två fält. Interlaced scanning delar in skanningslinjerna i övre (udda) och nedre (jämna) fält, och elektronkanonen gör en separat passage över hela skärmen två gånger för varje fält. Pistolen skannar alternativa linjer som sedan sammanflätas för att bilda en ram. Eftersom det krävs två pass för att rita en enda bildruta i en bild, är fälthastigheten för sammanflätad video dubbelt så hög bildhastighet:30 bilder per sekund är lika med 60 fält per sekund.

Digital video skapad för datorskärmar använder inte interlacing. Istället visas dessa bilder uppifrån och ner i ett enda pass över skärmen. Monitorer med icke-interlaced eller progressiv avsökning skannar varje rad i ordning, även om deras uppdateringsfrekvens (d.v.s. flimmer) är mycket snabbare än 30 Hz. För bästa resultat i redigeringsfacket är det idealiskt att förhandsgranska sammanflätad video på en sammanflätad NTSC-skärm och video med progressiv avsökning på en VGA-datorskärm.

Adjö NTSC, Hej ATSC
Nästa generations tv-standard är här och NTSC kommer snart att vara en teknisk kuriosa från det förflutna. Liksom 1953 kommer vi dock fortfarande att ha att göra med äldre teknik under en tid framöver. En av de ledande internationella organisationerna som hjälper till att bana väg för en digital standard är Advanced Television Systems Committee (ATSC). Bildades 1982 av organisationer som Electronics Industry Association (EIA), Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), National Association of Broadcasters (NAB), National Cable Television Association (NCTA) och Society of Motion Picture och Television Engineers (SMPTE), ATSC är ett anmärkningsvärt standardorgan. Det finns cirka 140 medlemmar som representerar sändnings-, sändningsutrustning, hemelektronik, dator-, kabel-, satellit-, film- och halvledarindustrin.

ATSC hoppas kunna skapa en standard som kommer att omfatta många former av digitala medier, såsom digital-tv, interaktiva system och bredbandsmultimediakommunikation. Målet är att täcka allt, från ljud till video, från standardupplösning (SD) till högupplöst (HD) och hela vägen till nya specifikationer för gamla goda NTSC.

Det kan dröja år innan en annan standard ersätter NTSC-signalen. Digitala sändningssignaler mättar redan många delar av landet och kommer snabbt att spridas. Det finns en klar parallell med införandet av digital-tv och införandet av färg-tv. När fler kabelbolag och nätverk går mot digital programmering kommer drömmarna om en digital framtid och en ny standard att bli verklighet.

Pat Bailey är en digital videotekniker för teknisk support och frilansskribent.

[Sidofält:Plasma och LCD]
Som du utan tvekan har märkt finns det ett stort antal platt-TV-apparater (plasma och LCD) i din lokala elektronikaffär. Platt-TV-apparater har inte den lilla krökning som de flesta CRT-TV-apparater, även om du kan köpa platta CRT-apparater också. Det finns många grundläggande skillnader mellan dessa nyare (och dyrare) TV-apparater och äldre CRT-apparater, men för närvarande stöder de alla TV-standarden NTSC. CRT-tv är fortfarande den vanligaste och mest ekonomiska typen av tv, men platta och smala alternativ vinner snabbt mark.