NTSC ، الذي يحمل اسم لجنة النظام التليفزيوني الوطني ، هو نظام التلفزيون التناظري المستخدم في أمريكا الشمالية ، وحتى استخدام التحويل الرقمي في معظم الأمريكتين (باستثناء البرازيل والأرجنتين وباراغواي وأوروغواي وغويانا الفرنسية) ؛ ميانمار؛ كوريا الجنوبية؛ تايوان. الفلبين ، اليابان وبعض دول وأقاليم جزر المحيط الهادئ.
تم تطوير أول معيار NTSC في عام 1941 ولم يكن لديه نصوص للون. في عام 1953 ، تم اعتماد معيار NTSC ثاني ، والذي سمح للبث التلفزيوني الملون الذي يتوافق مع المخزون الحالي من أجهزة الاستقبال بالأبيض والأسود. كان نظام NTSC أول نظام لبث إذاعي معتمد على نطاق واسع وظل سائداً حتى العقد الأول من القرن العشرين ، عندما بدأ يتم استبداله بمعايير رقمية مختلفة مثل ATSC وغيرها.
لقد تحولت معظم البلدان التي تستخدم معيار NTSC ، فضلاً عن تلك التي تستخدم معايير تلفزيونية تماثلية أخرى ، أو هي في طريقها إلى التحول إلى معايير التلفزيون الرقمي الأحدث ، حيث توجد أربعة معايير مختلفة على الأقل في جميع أنحاء العالم. تعتمد أمريكا الشمالية ، وأجزاء من أمريكا الوسطى ، وكوريا الجنوبية أو تبنت معايير ATSC ، بينما تتبنى دول أخرى (مثل اليابان) أو تبنت معايير أخرى بدلاً من ATSC. بعد ما يقرب من 70 عامًا ، توقفت غالبية عمليات بث NTSC عبر الهواء في الولايات المتحدة في 1 يناير 2010 ، وبحلول 31 أغسطس 2011 في كندا ومعظم أسواق NTSC الأخرى. أغلقت معظم عمليات نقل NTSC في اليابان في 24 يوليو 2011 ، مع محافظات اليابان في Iwate و Miyagi و Fukushima تنتهي في العام المقبل. بعد برنامج تجريبي في عام 2013 ، تركت معظم محطات التناظرية كاملة الطاقة في المكسيك البث الجوي في عشر تواريخ في عام 2015 ، مع السماح بتبديل حوالي 500 محطة منخفضة القدرة ومكرر في البث التناظري حتى نهاية عام 2016. يسمح البث الرقمي بمزيد من الدقة التلفزيون ، ولكن التلفزيون الرقمي ذي الوضوح القياسي يستمر في استخدام معدل الإطارات وعدد خطوط الدقة المحددة بواسطة معيار NTSC التناظري.
التاريخ
تأسست لجنة النظام التليفزيوني الوطني في عام 1940 من قبل لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية (FCC) لحل النزاعات التي نشبت بين الشركات حول إدخال نظام التلفزيون التناظري على مستوى البلاد في الولايات المتحدة. في مارس 1941 ، أصدرت اللجنة معيارًا فنيًا للتلفزيون الأبيض والأسود اعتمد على توصية لعام 1936 قدمتها رابطة مصنعي الراديو (RMA). وقد سمحت التطورات التقنية لتقنية النطاق الجانبي من خلال الفرصة لزيادة دقة الصورة. اختار NTSC خطوط المسح 525 كحل وسط بين معيار خط 441 للمسح الخاص بـ RCA ورغبة Philco و DuMont في زيادة عدد خطوط المسح إلى ما بين 605 و 800. أوصى المعيار بمعدل إطارات يبلغ 30 إطارًا (صورًا) في الثانية ، من حقلين متشابكين لكل إطار عند 262.5 سطرًا لكل حقل و 60 حقلاً في الثانية. وكانت المعايير الأخرى في التوصية النهائية هي نسبة العرض إلى الارتفاع 4: 3 ، وتشكيل التردد (FM) للإشارة الصوتية (التي كانت جديدة تماماً في ذلك الوقت).
في يناير 1950 ، أعيد تشكيل اللجنة لتوحيد التلفزيون الملون. وافقت لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) لفترة قصيرة على معيار تلفزيوني ملون في أكتوبر 1950 تم تطويره من قبل CBS. نظام CBS غير متوافق مع أجهزة الاستقبال الموجودة بالأبيض والأسود. تستخدم عجلة دوارة دوّارة ، وتخفّض عدد خطوط المسح من 525 إلى 405 ، وتزيد من معدل الحقل من 60 إلى 144 ، لكن لديها معدل إطارات فعال يبلغ 24 إطارًا في الثانية فقط. استمالت الإجراءات القانونية من قبل RCA المتنافسة في الاستخدام التجاري للنظام على الهواء حتى يونيو 1951 ، واستمرت الإذاعات المنتظمة لمدة بضعة أشهر فقط قبل أن يتم حظر تصنيع جميع أجهزة التلفاز الملون من قبل مكتب الحشد العسكري في أكتوبر ، وذلك بسبب الحرب الكورية. . ألغت CBS نظامها في مارس 1953 ، واستبدلته FCC في 17 ديسمبر 1953 ، بمعيار لون NTSC ، الذي تم تطويره بشكل تعاوني من قبل العديد من الشركات ، بما في ذلك RCA و Philco.
في ديسمبر 1953 ، أقرت لجنة الاتصالات الفيدرالية بالإجماع ما يسمى الآن بمعيار التلفزيون الملون NTSC (والذي تم تعريفه فيما بعد باسم RS-170a). يحتفظ معيار الألوان المتوافق بالتوافق الكامل للخلف مع أجهزة التلفزيون الموجودة بالأبيض والأسود. تمت إضافة معلومات اللون إلى الصورة بالأبيض والأسود عن طريق إدخال موجة حاملة فرعية ملونة بدقة MHz 315/88 (عادةً ما توصف بـ 3.579545 MHz أو 3.58 MHz). تم اختيار التردد الدقيق بحيث تقع مكونات التعديل الأفقي لمعدل السرعة لإشارة التلوّن بالضبط بين مكونات التضمين الأفقي لمعدل الخطوط لإشارة النصوع ، مما يتيح ترشيح إشارة التلوّن من إشارة النصوع مع الانحطاط البسيط لـ إشارة الإنارة. ونظرًا للقيود المفروضة على دوائر مقسمات التردد في الوقت الذي تم فيه إصدار معيار الألوان ، تم إنشاء تردد الموجة الحاملة للون كتردد مركب تجميعه من الأعداد الصحيحة الصغيرة ، في هذه الحالة 5 × 7 × 9 / (8 × 11) ميغاهيرتز. تم تخفيض معدل الخط الأفقي إلى حوالي 15،734 خط في الثانية (3.579545 × 2/455 MHz = 9/572 MHz) من 15،750 خط في الثانية ، وتم تخفيض معدل الإطارات إلى 30 / 1.001 ≈ 29،970 إطارًا في الثانية (الخط الأفقي) المعدل مقسومًا على 525 خطًا / إطارًا) من 30 إطارًا في الثانية. وتصل هذه التغييرات إلى 0.1 في المائة ويمكن التغاضي عنها بسهولة من خلال أجهزة الاستقبال التلفزيونية القائمة.
كان أول بث تلفزيوني تم الإعلان عنه علانية عن الشبكة باستخدام برنامج NTSC “لون متوافق” هو حلقة من برنامج Kukla، Fran and Ollie في NBC في 30 أغسطس 1953 ، على الرغم من أنه كان قابل للعرض بالألوان فقط في مقر الشبكة. أول مشاهدة على مستوى البلاد للون NTSC جاءت في الأول من يناير / كانون الثاني التالي مع بث ساحلي لمهرجان Tournament of Roses Parade ، قابل للعرض على مستقبلات الألوان النموذجية في عروض خاصة في جميع أنحاء البلاد. كانت أول كاميرا تلفزيونية NTSC بالألوان هي RCA TK-40 ، المستخدمة في عمليات البث التجريبية في عام 1953 ؛ كانت النسخة المحسنة ، TK-40A ، التي قدمت في مارس 1954 ، أول كاميرا تلفزيونية ملونة متاحة تجاريًا. في وقت لاحق من ذلك العام ، أصبحت كاميرا TK-41 المحسنة هي الكاميرا القياسية المستخدمة خلال معظم فترة الستينيات.
اعتمد معيار NTSC من قبل البلدان الأخرى ، بما في ذلك معظم الأمريكتين واليابان.
مع ظهور التلفزيون الرقمي ، يتم التخلص التدريجي من البث التمثيلي. طلبت لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) من معظم هيئات البث في الولايات المتحدة الأمريكية (NCC) إغلاق أجهزة الإرسال التناظرية في عام 2009. وكان من المطلوب إغلاق محطات الطاقة المنخفضة ومحطات الفئة A والمترجمين بحلول عام 2015.
تفاصيل تقنية
الخطوط ومعدل التحديث
يتم استخدام ترميز ألوان NTSC مع الإشارة التلفزيونية للنظام M ، والتي تتكون من إطارات 30-10101 (حوالي 29.97) متداخلة من الفيديو في الثانية. يتكون كل إطار من حقلين ، يتكون كل منهما من 262.5 خط مسح ، بما مجموعه 525 سطر مسح. تشكل خطوط المسح 483 خطوط المسح المرئية. يسمح الباقي (فترة الطمس العمودي) بالتزامن الرأسي والتراجع. تم تصميم فترة الطمس هذه أصلاً ببساطة لإفراغ CRT للمستقبِل للسماح للدوائر التناظرية البسيطة وببطء الاستعادة العمودية لأجهزة الاستقبال التلفزيونية المبكرة. ومع ذلك ، قد تحتوي بعض هذه الخطوط الآن على بيانات أخرى مثل التسمية التوضيحية المغلقة والرمز الزمني الفاصل الرأسي (VITC). في الخطوط النقطية الكاملة (متجاهلة نصف الخطوط بسبب التشابك) يتم رسم خطوط المسح الضوئي ذات الأرقام الزوجية (كل خط آخر حتى لو تم احتسابه في إشارة الفيديو ، على سبيل المثال {2 ، 4 ، 6 ، … ، 524}) في الحقل الأول ، والعدد المندرج فرديًا (كل سطر آخر قد يكون غريبًا إذا تم حسابه في إشارة الفيديو ، على سبيل المثال {1 ، 3 ، 5 ، … ، 525}) يتم رسمه في الحقل الثاني ، للحصول على صورة خالية من الوميض عند تردد تحديث الحقل البالغ 60⁄101 هرتز (حوالي 59.94 هرتز). وعلى سبيل المقارنة ، تستخدم أنظمة 576i مثل PAL-B / G و SECAM 625 خطًا (576 مرئية) ، وبالتالي يكون لها دقة رأسية أعلى ، ولكن دقة زمنية أقل من 25 إطارًا أو 50 حقلاً في الثانية.
تردد NTSC للتحديث الميداني في النظام الأبيض والأسود يتطابق تمامًا مع تردد 60 هرتز الاسمي من الطاقة المتناوبة الحالية المستخدمة في الولايات المتحدة. مطابقة معدل تحديث الحقل إلى مصدر الطاقة تجنب التشكيل البيني (يسمى أيضًا الضرب) ، والذي ينتج أشرطة المتداول على الشاشة. ساعد التزامن لمعدل التحديث إلى الطاقة بمساعدة كاميرات التصوير السينمائي في تسجيل البث التلفزيوني المباشر المبكر ، حيث كان من السهل جدًا مزامنة كاميرا الفيلم لالتقاط إطار واحد من الفيديو على كل إطار فيلم باستخدام تردد التيار المتناوب لتعيين سرعة متزامن AC موتور محرك الكاميرا. عند إضافة اللون إلى النظام ، تم تغيير تردد التحديث إلى الأسفل قليلاً بنسبة 0.1٪ إلى 59.94 هرتز تقريبًا للقضاء على أنماط النقاط الثابتة في تردد الفرق بين الموجات الحاملة للصوت واللون ، كما هو موضح أدناه في “ترميز الألوان”. في الوقت الذي تغير فيه معدل الإطارات ليتناسب مع اللون ، كان من السهل تقريبًا تشغيل مصراع الكاميرا من إشارة الفيديو نفسها.
تم اختيار الرقم الفعلي من 525 خطًا كنتيجة لحدود التقنيات المستندة إلى الأنبوب المفرغ في اليوم. في أنظمة التلفزيون المبكرة ، تم تشغيل مذبذب رئيسي للجهد عند مضاعفة تردد الخط الأفقي ، وتم تقسيم هذا التردد على عدد الخطوط المستخدمة (في هذه الحالة 525) لإعطاء تردد المجال (60 هرتز في هذه الحالة) . ثم تمت مقارنة هذا التردد مع تردد خط القدرة 60 هرتز وأي تضارب تم تصحيحه عن طريق ضبط تردد المذبذب الرئيسي. لإجراء مسح ضوئي متداخل ، يلزم وجود عدد فردي من الخطوط لكل إطار من أجل جعل مسافة الاستعادة الرأسية متماثلة للحقول الفردية والزوجية ، مما يعني أن تردد المذبذب الرئيسي يجب أن يكون مقسّمًا برقم فردي. في ذلك الوقت ، كانت الطريقة العملية الوحيدة لتقسيم التردد هي استخدام سلسلة من أجهزة التفريغ متعددة الأنبوب الفراغي ، وكانت نسبة التقسيم الكلية هي المنتج الرياضي لنسب القسمة في السلسلة. بما أن جميع عوامل الرقم الفردي يجب أن تكون أرقامًا غريبة أيضًا ، فإن ذلك يعني أن جميع الفواصل في السلسلة يجب أن تقسم أيضًا بأعداد فردية ، ويجب أن تكون هذه الأرقام صغيرة نسبيًا نظرًا لمشاكل الانجراف الحراري مع أجهزة الأنابيب المفرغة. . كان أقرب تسلسل عملي إلى 500 يفي بهذه المعايير هو 3 × 5 × 5 × 7 = 525. (وللسبب نفسه ، يستخدم جهاز PAL-B / G و SECAM من فئة 625 خطًا 5 × 5 × 5 × 5 ، ويستخدم النظام البريطاني القديم 405 خطًا 3 × 3 × 3 × 3 × 5 ، ويستخدم النظام الفرنسي 819 خطًا 3 × 3 × 7 × 13 إلخ.)
قياس الألوان
حددت مواصفات NTSC اللونية الأصلية لعام 1953 ، والتي لا تزال جزءًا من قانون الولايات المتحدة للوائح الفيدرالية ، القيم اللونية للنظام على النحو التالي:
| قياس اللون NTSC الأصلي (1953) | CIE 1931 x | CIE 1931 y |
|---|---|---|
| الأحمر الأساسي | 0.67 | 0.33 |
| الأخضر الأساسي | 0.21 | 0.71 |
| الأزرق الأساسي | 0.14 | 0.08 |
| النقطة البيضاء (CIE Standard illuminant C) 6774 K | 0.310 | 0.316 |
كانت مستقبلات التلفزيون الملون المبكرة ، مثل RCA CT-100 ، وفية لهذه المواصفات (التي كانت تستند إلى معايير الصورة المتحركة السائدة) ، وكان نطاقها أكبر من معظم شاشات اليوم. كانت فوسفوراتها ذات الكفاءة المنخفضة (لا سيما في الأحمر) ضعيفة وثابتة ، تاركة المسارات بعد تحريك الأشياء. ابتداءً من أواخر الخمسينات من القرن العشرين ، سوف تضحي فوسفورات أنبوبة الصورة بالتشبع لزيادة السطوع ؛ هذا الانحراف عن المعيار في كل من المتلقي والمذيع كان مصدر اختلاف كبير في اللون.
SMPTE C
ولضمان إعادة إنتاج أكثر تجانسا للألوان ، بدأت أجهزة الاستقبال في دمج دارات تصحيح الألوان التي حولت الإشارة المستقبلة – المشفرة للقيم اللونية المذكورة أعلاه – إلى إشارات مشفرة للفسفور المستخدم بالفعل داخل الشاشة. وحيث أنه لا يمكن إجراء تصحيح الألوان هذا بدقة على الإشارات غير الخطية المصححة بأشعة غاما المنقولة ، فإن عملية الضبط يمكن تقريبها فقط ، مما يؤدي إلى إدخال كل من أخطاء التشوه والإنارة للألوان المشبعة بدرجة عالية.
وبالمثل في مرحلة البث ، في عام 1968-1969 ، قامت شركة كونراك ، التي تعمل مع RCA ، بتعريف مجموعة من الفوسفورات الخاضعة للرقابة لاستخدامها في شاشات الفيديو ذات الصور الملونة. هذه المواصفات تبقى اليوم في مواصفات فوسفور SMPTE “C”:
| SMPTE “C” قياس الألوان | CIE 1931 x | CIE 1931 y |
|---|---|---|
| الأحمر الأساسي | 0.630 | 0.340 |
| الأخضر الأساسي | 0.310 | 0.595 |
| الأزرق الأساسي | 0.155 | 0.070 |
| النقطة البيضاء (CIE illuminant D65) | 0.3127 | 0.3290 |
وكما هو الحال مع المستقبِلات المنزلية ، فقد أوصي كذلك بأن تدمج شاشات الاستوديو دارات تصحيح ألوان متشابهة بحيث ترسل هيئات البث صورًا مشفرة للقيم اللونية الأصلية لعام 1953 ، وفقًا لمعايير لجنة الاتصالات الفيدرالية FCC.
في عام 1987 ، تبنت لجنة تكنولوجيا التصوير السينمائي والتليفزيون (SMPTE) التابعة للجنة مهندسي التلفزيون والتلفزيون ، الفريق العامل المعني بمعيار التصوير الفوتوغرافي لقياس الألوان في الاستوديو ، فسفورات SMPTE C (Conrac) للاستخدام العام في الممارسة العملية الموصى بها 145 ، مما دفع العديد من المصنعين إلى تعديل تصاميم كاميراتهم ترميز مباشر لـ SMPTE “C” قياس الألوان بدون تصحيح الألوان ، كما تمت الموافقة عليه في SMPTE القياسي 170M ، “Composite Analog Video Signal – NTSC for Studio Applications” (1994). ونتيجة لذلك ، ينص معيار التلفزيون الرقمي ATSC على أنه بالنسبة للإشارات 480i ، ينبغي افتراض قياس الألوان SMPTE “C” ما لم يتم تضمين بيانات قياس الألوان في قطار النقل.
لم يغير نظام NTSC الياباني أبدا الانتخابات التمهيدية والنقاط البيضاء إلى SMPTE “C” ، واستمر في استخدام الانتخابات التمهيدية للنطاق NTSC عام 1953 والنقطة البيضاء. استخدم كل من أنظمة PAL و SECAM نظام قياس الألوان NTSC الأصلي لعام 1953 أيضًا حتى عام 1970 ؛ وعلى عكس NTSC ، رفض اتحاد الإذاعات الأوروبية (EBU) تصحيح الألوان في أجهزة الاستقبال ومراقبة الاستوديو في ذلك العام ، وبدلاً من ذلك دعا صراحةً جميع الأجهزة إلى تشفير الإشارات المباشرة لقيم الألوان اللونية “EBU” ، مما أدى إلى تحسين دقة ألوان هذه الأنظمة.
ترميز اللون
للتوافق مع التلفزيون الأبيض والأسود ، يستخدم NTSC نظام تشفير النصوع- chrominance الذي ابتكره جورج فالينسي في عام 1938. تنقسم إشارات الصورة الملونة الثلاثة إلى Luminance (مستمدة رياضيا من الإشارات الملونة الثلاث المنفصلة (الأحمر ، الأخضر والأزرق)) التي تأخذ مكان الإشارة أحادية اللون الأصلية و Chrominance التي تحمل فقط معلومات اللون. يتم تطبيق هذه العملية على كل مصدر ألوان من خلال Colorplexer الخاص به ، مما يسمح بإدارة مصدر ألوان متوافق كما لو كان مصدرًا أحاديًا عاديًا. يسمح هذا لأجهزة الاستقبال بالأبيض والأسود بعرض إشارات ألوان NTSC ببساطة عن طريق تجاهل إشارة التلون. تم بيع بعض أجهزة التلفزيون بالأبيض والأسود في الولايات المتحدة بعد إدخال البث الملون في عام 1953 تم تصميمها لتصفية Chroma بها ، ولكن مجموعات B & W المبكرة لم تفعل ذلك ويمكن اعتبار التلوّن “نمطًا نقطيًا” في المناطق الملونة للغاية من الصورة.
في NTSC ، يتم ترميز التكرارات باستخدام اثنين من إشارات اللون المعروفة باسم I (في الطور) و Q (في التربيع) في عملية تسمى QAM. ويشير الاثنان إلى أن كل اتساع يقوم بتعديل الموجات الحاملة 3،58 ميغاهيرتز التي تكون 90 درجة خارج الطور مع بعضها البعض والنتيجة مضافة معاً ولكن مع الحاملات نفسها التي يتم قمعها. يمكن النظر إلى النتيجة كموجة جيبية واحدة ذات طور متفاوت بالنسبة إلى الناقل المرجعي وبسعة متفاوتة. وتمثل المرحلة المتغيرة صبغة الألوان الآنية الملتقطة بكاميرا تلفزيون ، ويمثل الاتساع تشبع اللون الفوري. ثم يتم إضافة هذه الموجة الفرعية 3.58 ميغاهرتز إلى Luminance لتشكيل “إشارة الألوان المركبة” التي تعدل ناقل إشارة الفيديو تماماً كما هو الحال في الإرسال أحادي اللون.
بالنسبة إلى التلفزيون الملون لاستعادة معلومات التوهج من الموجة الحاملة الفرعية للون ، يجب أن يكون لها مرجع طور صفر لاستبدال الموجة الحاملة المثبطة سابقًا. تتضمن إشارة NTSC عينة قصيرة من هذه الإشارة المرجعية ، والمعروفة باسم colorburst ، وتقع على ‘الشرفة الخلفية’ لكل نبضة تزامن أفقي. يتكون الانشطار اللوني من ثماني دورات على الأقل من الموجة الحاملة الفرعية الملونة غير الثابتة (ذات المرحلة الثابتة والسعة). يحتوي مستقبل التلفزيون على “مذبذب محلي” ، وهو متزامن مع رشقات اللون هذه. ويجمع الجمع بين إشارة المرحلة المرجعية المشتقة من انفجار اللون مع اتساع وسعة إشارة التلون ، استرجاع إشارات “I” و “Q” التي تسمح عند دمجها مع معلومات Luminance بإعادة بناء صورة ملونة على الشاشة. وقد قيل التلفزيون الملون أن يكون حقا TV الملونة بسبب فصل كامل للجزء سطوع من الصورة من جزء اللون. في تلفزيونات CRT ، يتم تحويل إشارة NTSC إلى ثلاثة إشارات ملونة تسمى الأحمر والأخضر والأزرق ، كل منها يتحكم في مدفع الإلكترون الملون. تستخدم أجهزة التلفزيون مع الدوائر الرقمية تقنيات أخذ العينات لمعالجة الإشارات ولكن النتيجة النهائية هي نفسها. بالنسبة لكل من المجموعات التناظرية والرقمية معالجة إشارة NTSC تناظرية ، تنتقل الإشارات الثلاثة الأصلية للألوان (الأحمر والأخضر والأزرق) باستخدام ثلاثة إشارات منفصلة (Luminance و I و Q) ثم تسترد ثلاثة ألوان منفصلة وتجميعها كصورة ملونة .
عندما يبث المرسل إشارة NTSC ، فإنه يقوم بتشكيل موجة حاملة تردد راديوي مع إشارة NTSC الموصوفة للتو ، بينما يقوم التردد بتشكيل الموجة الحاملة 4.5 MHz أعلى مع الإشارة السمعية. إذا حدث تشوه غير خطي للإشارة الإذاعية ، فقد يتفوق الناقل الملون MHz 3،58545 مع حاملة الصوت لإنتاج نمط نقطي على الشاشة. ولجعل المخطط الناتج أقل ظهوراً ، قام المصممون بتعديل المعدل الأصلي للمسح الضوئي البالغ 15.750 هرتز بنسبة معامل قدره 1.001 (0.1٪) لمطابقة تردد الموجة الحاملة مقسوماً على العامل 286 ، مما أدى إلى معدل حقل يبلغ حوالي 59.94 هرتز. يضمن هذا التعديل أن مجاميع الموجات الصوتية واختلافها وحملة الموجة الحاملة الفرعية للون ومضاعفاتها (أي نواتج التشكيل البيني للحاملين) ليست مضاعفات دقيقة لمعدل الإطارات ، وهو الشرط الضروري للنقاط حتى تظل ثابتة على الشاشة ، مما يجعلها أكثر وضوحًا.
يتم اشتقاق معدل 59.94 من الحسابات التالية. اختار المصممون جعل تردد الموجة الحاملة للون الصبغي مضاعف n + 0.5 لتردد الخط لتقليل التداخل بين إشارة النصوع وإشارة التلوّن. (هناك طريقة أخرى غالباً ما يتم ذكرها وهي أن تردد الموجة الحاملة للون هو مضاعف فردي لنصف تردد الخط.) ثم اختاروا جعل تردد الموجة الحاملة للصوت الصوتي مضاعفاً صحيحاً للتردد الخطي للحد من التداخل المرئي (التشكيل البيني) بين الصوت إشارة و إشارة التلون. لا تفي المواصفات القياسية الأصلية بالأبيض والأسود ، بتردد خطها البالغ 15 750 هيرتز وحاملها الفرعي الصوتي 4،5 ميغاهيرتز ، بهذه المتطلبات ، لذا كان على المصممين إما رفع تردد الموجة الحاملة للصوت أو خفض تردد الخط. ومن شأن رفع تردد الموجة الحاملة الفرعية للصوت أن يمنع المستقبلات القائمة (السوداء والبيضاء) من التوليف السليم في الإشارة السمعية. إن تخفيض تردد الخط غير ضار نسبياً ، لأن معلومات التزامن الأفقية والرأسية في إشارة NTSC تسمح للمستقبل أن يتحمل مقداراً كبيراً من التباين في تردد الخط. لذلك اختار المهندسون تردد الخط ليتم تغييره لمعيار اللون. في المعيار الأسود والأبيض ، تكون نسبة تردد الموجة الحاملة الفرعية الصوتية إلى تردد الخط 4،5 MHz⁄ 750،50 هرتز = 285،71. في معيار اللون ، يتم تقريب ذلك إلى الرقم الصحيح 286 ، مما يعني أن معدل خط اللون القياسي هو 4.5 MHz⁄ 266 ≈ 15،734 Hz. الحفاظ على نفس عدد خطوط المسح لكل حقل (والإطار) ، يجب أن يؤدي معدل الخط الأدنى إلى انخفاض معدل الحقل. تقسيم 4500000⁄286 سطر في الثانية بمقدار 262.5 سطر لكل حقل يعطي حوالي 59.94 حقل في الثانية.
طريقة تشكيل الإرسال
تشغل قناة NTSC التليفزيونية المنقولة عرض نطاق كلي يبلغ 6 MHz. تُرسَل الإشارة الفيديوية الفعلية ، التي هي مشكّلة السعة ، بين kHz 500 و MHz 5،45 فوق الحد الأدنى للقناة. مشغّل الفيديو هو 1،25 ميغاهرتز فوق الحد الأدنى للقناة. مثل معظم إشارات AM ، ينشئ مشغل الفيديو شريطين جانبيين ، أحدهما أعلى الناقل والآخر أدناه. تكون النطاقات الجانبية بعرض يبلغ 4.2 MHz. وينتقل النطاق الجانبي العلوي بأكمله ، ولكن يرسل فقط 1.25 ميغاهرتز من النطاق الجانبي الأدنى ، المعروف باسم نطاق جانبي أصيل. أما الموجة الحاملة الفرعية للون ، كما هو موضح أعلاه ، فهي MHz 3،595455 أعلى من حاملة الفيديو ، وهي مشكّلة بتردد تربيعي مع موجة حاملة مكبوتة. تكون الإشارة السمعية مشكّلة بالتردد ، مثل الإشارات الصوتية التي تبثها محطات الراديو FM في النطاق MHz 108،8 ، ولكن مع انحراف للتردد الأقصى بمقدار kHz 25 ، مقابل kHz 75 كما هو مستخدم في نطاق FM ، مما يجعل التلفزيون التماثلي الإشارات الصوتية أكثر هدوءا من إشارات راديو FM كما وردت على جهاز استقبال واسع النطاق. الناقل الرئيسي للصوت هو 4.5 ميغاهرتز فوق مشغل الفيديو ، مما يجعله أقل من 250 كيلو هرتز تحت الجزء العلوي للقناة. في بعض الأحيان ، قد تحتوي القناة على إشارة MTS ، التي تقدم أكثر من إشارة صوتية بإضافة واحدة أو اثنتين من الموجات الحاملة الفرعية على الإشارة السمعية ، وكل واحدة متزامنة مع مضاعف تردد الخط. هذا هو الحال عادة عندما يتم استخدام صوت ستيريو و / أو إشارات البرنامج السمعي الثاني. وتُستخدم نفس الامتدادات في ATSC ، حيث تُبث الحاملة الرقمية ATSC عند التردد MHz 1،3 فوق الحد الأدنى للقناة.
“الإعداد” هو إزاحة الجهد 54 فولت (7.5 IRE) بين مستويات “الأسود” و “الطمس”. انها فريدة من نوعها ل NTSC. تشير CVBS إلى اللون والفيديو والاختزال والتزامن.
تحويل معدل الإطار
هناك فرق كبير في معدل الإطارات بين الفيلم ، الذي يعمل بمعدل 24.0 إطار في الثانية ، ومعيار NTSC ، الذي يعمل على إطارات تقريبًا 29.97 (10 ميغاهيرتز × 63/88/455/525) في الثانية. في المناطق التي تستخدم معايير التلفزيون والفيديو 25-fps ، يمكن التغلب على هذا الاختلاف عن طريق تسريع.
بالنسبة لمعايير 30-fps ، يتم استخدام عملية تسمى “3: 2 pulldown”. يتم إرسال إطار فيلم واحد لثلاثة حقول فيديو (دائمًا 1½ إطارات فيديو) ، ويتم إرسال الإطار التالي لحقلي فيديو (دائمًا 1 إطار فيديو). وهكذا يتم إرسال إطارين من الأفلام في خمسة مجالات فيديو ، في المتوسط لحوالي 2 درجة فيديو لكل إطار فيلم. وبالتالي ، يكون متوسط معدل الإطارات 60 ÷ 2.5 = 24 إطارًا في الثانية ، لذا فإن متوسط سرعة الفيلم هو اسمياً بالضبط ما ينبغي أن يكون عليه. (في الواقع ، خلال ساعة من الزمن الحقيقي ، يتم عرض 215،827.2 حقل فيديو ، مما يمثل 86،330.88 إطارًا للفيلم ، بينما في غضون ساعة من عرض فيلم حقيقي 24 إطارًا في الثانية ، يتم عرض 86،400 إطارًا بالضبط: وهكذا ، 29.97 إطارًا في الثانية NTSC يتم تشغيل فيلم 24 -ps بمعدل 99.92٪ من السرعة العادية للفيلم.) يمكن للتأطير عند التشغيل عرض إطار فيديو مع حقول من إطارين مختلفين للأفلام ، لذا سيظهر أي فرق بين الإطارات كخلفية سريعة تومض يمكن أن يكون هناك أيضا ارتعاش ملحوظ / “تلعثم” أثناء مقالي الكاميرا البطيئة (القضاء على الات التصوير).
لتجنب 3: 2 المنسدلة ، غالبًا ما يتم التقاط الفيلم الذي يتم تصويره خصيصًا لتلفزيون NTSC على 30 إطارًا / ثانية.
لإظهار مواد 25-fps (مثل المسلسل التلفزيوني الأوروبي وبعض الأفلام الأوروبية) على معدات NTSC ، يتم تكرار كل إطار خامس ثم يتم تشابك الدفق الناتج.
تسارعت عملية تصوير الأفلام في التلفزيون NTSC بمعدل 24 إطارًا في الثانية بشكل تقليدي بمقدار 1/24 (إلى حوالي 104.17٪ من السرعة العادية) للإرسال في المناطق التي تستخدم معايير التلفزيون 25 إطارًا في الثانية. وقد ترافقت هذه الزيادة في سرعة الصورة تقليديا بزيادة مماثلة في درجة الصوت وتيرة الصوت. وفي الآونة الأخيرة ، تم استخدام مزج الإطار لتحويل 24 فيديو FPS إلى 25 إطارًا في الثانية دون تغيير سرعتها.
يمكن التعامل مع الأفلام التي يتم تصويرها للتلفزيون في المناطق التي تستخدم معايير التلفزيون ذات 25 إطارًا في الثانية بطريقتين:
يمكن تصوير الفيلم بمعدل 24 إطارًا في الثانية. في هذه الحالة ، عند الإرسال في منطقته الأصلية ، يمكن تسريع الفيلم إلى 25 إطارًا في الثانية وفقًا للتقنية التناظرية الموضحة أعلاه ، أو الاحتفاظ بمعدل 24 إطارًا في الثانية بواسطة التقنية الرقمية الموضحة أعلاه. عندما يتم نقل الفيلم نفسه في المناطق التي تستخدم معيارًا تلفزيونيًا 30 إطارًا في الثانية ، لا يوجد أي تغيير ملحوظ في السرعة والإيقاع والارض.
يمكن تصوير الفيلم بمعدل 25 إطارًا في الثانية. في هذه الحالة ، عند الإرسال في منطقته الأصلية ، يتم عرض الفيلم بسرعة عادية ، دون أي تغيير في الموسيقى التصويرية المصاحبة. عندما يتم عرض الفيلم نفسه في المناطق التي تستخدم معيارًا تلفزيونيًا إسميًا يبلغ طوله 30 إطارًا في الثانية ، يتم تكرار كل إطار خامس ، ولا يوجد أي تغيير ملحوظ في السرعة والإيقاع والارض.
نظرًا لاستخدام سرعتي التصوير في مناطق 25 إطارًا في الثانية ، يمكن للمشاهدين مواجهة الارتباك حول السرعة الحقيقية للفيديو والصوت ونبرة الأصوات والمؤثرات الصوتية والأداء الموسيقي في الأفلام التليفزيونية من تلك المناطق. على سبيل المثال ، قد يتساءلون عما إذا كانت سلسلة أفلام جيريمي بريت التي صنعتها أفلام شيرلوك هولمز التلفزيونية في الثمانينيات وأوائل التسعينات قد تم تصويرها بسرعة 24 إطارًا في الثانية ثم نقلها بسرعة فائقة بشكل مصطنع في مناطق 25 إطارًا في الثانية ، أو ما إذا تم تصويرها في 25 إطارًا في الثانية أصلاً ثم تباطأ إلى 24 إطارًا في الثانية لمعرض NTSC.
هذه التناقضات لا توجد فقط في البث التلفزيوني عبر الهواء وعبر الكابل ، ولكن أيضًا في سوق الفيديو المنزلي ، على كل من الشريط والقرص ، بما في ذلك قرص الليزر و DVD.
في التليفزيون الرقمي والفيديو ، اللذان يستعاضان عن أسلافهما التناظريين ، لا تزال المعايير الفردية التي يمكن أن تستوعب مجموعة أوسع من معدلات الإطارات تظهر حدود المعايير الإقليمية التناظرية. فمعيار ATSC ، على سبيل المثال ، يسمح بمعدلات إطارات تبلغ 23.976 و 24 و 29.97 و 30 و 59.94 و 60 إطاراً في الثانية ، ولكن ليس 25 و 50.
تعديل للإرسال الساتلي التمثيلي
ونظرًا لأن قدرة القمر الصناعي محدودة للغاية ، فإن إرسال الفيديو التناظري عبر السواتل يختلف عن الإرسال التلفزيوني الأرضي. AM هي طريقة تشكيل خطية ، لذلك تتطلب نسبة إشارة إلى ضوضاء معيبة (SNR) نسبة عالية من الترددات الراديوية RF. تزيد نسبة الإشارة إلى الضوضاء الناتجة عن الفيديو عالي الجودة عن 50 ديسيبل ، لذا فإن AM تتطلب صلاحيات عالية للغاية و / أو هوائيات كبيرة.
يستخدم التردد العريض FM بدلا من ذلك لتداول النطاق الترددي RF لتقليل الطاقة. تسمح زيادة عرض نطاق القناة من 6 إلى 36 ميغاهرتز بنفاذ التردد اللاسلكي بمعدل لا يتجاوز 10 ديسيبل أو أقل. يقلل عرض نطاق الضوضاء الأوسع من توفير الطاقة بمقدار 40 ديسيبل عن طريق MHz 6 / MHz 36 = dB 8 لتخفيض صافٍ كبير يبلغ 32 ديسيبل.
الصوت على موجة حاملة فرعية FM كما هو الحال في الإرسال الأرضي ، ولكن يتم استخدام الترددات فوق 4.5 ميغاهيرتز لتقليل التداخل السمعي / البصري. 6.8 و 5.8 و 6.2 MHz شائعة الاستخدام. يمكن أن يكون الاستريو متعدد الإرسال أو منفصلاً أو مصفوفة وقد يتم وضع إشارات صوتية وبيانات غير مرتبطة على موجات حاملة فرعية إضافية.
يضاف شكل موجة تفريق الطاقة Hz الثلاثي 60 Hz إلى إشارة النطاق الأساسي المركبة (الفيديو بالإضافة إلى الموجات الحاملة الفرعية للصوت والبيانات) قبل التشكيل. وهذا يحد من الكثافة الطيفية للقدرة للوصلة الهابطة الساتلية في حالة فقدان إشارة الفيديو. وبخلاف ذلك ، قد ينقل الساتل جميع طاقته على تردد واحد ، متداخلاً مع وصلات الموجات الصغرية للأرض في نفس نطاق التردد.
في الأسلوب نصف المستجيب ، ينخفض انحراف التردد في إشارة النطاق الأساسي المركب إلى 18 MHz للسماح بإشارة أخرى في النصف الآخر من جهاز إرسال مستجيب MHz 36. ويقلل ذلك من منفعة FM إلى حد ما ، وتقلص نسب الإشارة إلى الضوضاء (SNRs) المستردة لأن “قدرة الإشارة المجمعة يجب أن تكون” متوقفة “لتجنب تشوه التشكيل البيني في المرسل المستجيب الساتلي. إشارة FM واحدة هي السعة الثابتة ، لذلك يمكن أن تشبع المستجيب دون تشويه.
مجال الطلب
يتكون “إطار” NTSC من حقل “زوجي” متبوعًا بحقل “فردي”. وبقدر ما يتعلق الأمر باستقبال إشارة تناظرية ، فإن هذا الأمر مجرد مسألة اتفاقية ، ولا يحدث أي فرق. إنها بالأحرى مثل الخطوط المكسورة التي تسير في منتصف الطريق ، لا يهم ما إذا كان زوج خط / فضاء أو زوج فضاء / خط ؛ التأثير على السائق هو نفسه بالضبط.
أدى إدخال تنسيقات التلفزيون الرقمي إلى تغيير بعض الأشياء. معظم تنسيقات التلفزيون الرقمي تخزين ونقل الحقول في أزواج كإطار رقمي واحد. تنسيقات رقمية تتطابق مع معدل مجال NTSC ، بما في ذلك تنسيق DVD المشهور ، تسجل الفيديو مع الحقل الزوجي أولاً في الإطار الرقمي ، بينما تسجل الصيغ التي تتطابق مع معدل الحقل لنظام 625 خطًا ، في كثير من الأحيان تسجيل الفيديو بإطار فردي أولاً. وهذا يعني أنه عند إعادة إنتاج العديد من التنسيقات الرقمية غير المستندة إلى NTSC ، من الضروري عكس ترتيب الحقل ، وإلا يحدث تأثير “مشط” غير مقبول يرتعد على الأجسام المتحركة كما هو موضح في مجال واحد ثم ينتقل إلى التالي.
أصبح هذا أيضًا خطرًا حيث يتم تحويل ترميز الفيديو NTSC غير المتداخل إلى فيديو متشابك والعكس صحيح. يجب أن تتأكد الأنظمة التي تستعيد الإطارات التقدمية أو فيديو التحويل من أن “أمر الحقل” مطاع ، وإلا سيتكون الإطار المسترد من حقل من إطار واحد وحقل من إطار مجاور ، مما يؤدي إلى تشابك “مشط”. يمكن ملاحظة ذلك غالبًا في أدوات تشغيل الفيديو التي تعتمد على الكمبيوتر الشخصي في حالة إجراء اختيار غير مناسب لخوارزمية إزالة التشابك.
خلال عقود البث عبر تقنية NTSC عالية القدرة في الولايات المتحدة ، تم إنجاز التبديل بين وجهات النظر من كاميرتين وفقًا لمعايير اثنين ، حيث تم الاختيار بين الاثنين من خلال الجغرافيا ، الشرق مقابل الغرب. في منطقة واحدة ، تم التبديل بين الحقل الغريب الذي أنهى إطارًا واحدًا والحقل المتساوي الذي بدأ الإطار التالي ؛ في الآخر ، تم التبديل بعد حقل زوجي وقبل حقل غريب. وهكذا ، على سبيل المثال ، فإن تسجيل VHS المنزلي المصنوع من نشرة الأخبار التلفزيونية المحلية في الشرق ، عند الإيقاف المؤقت ، لن يظهر سوى العرض من كاميرا واحدة (ما لم يكن المقصود به حل أو أي لقطة أخرى متعددة الكاميرا) ، في حين أن تشغيل VHS لكوميديا الموقف يمكن أن يتم إيقافها وتحريرها في لوس أنجلوس ثم نقلها على الصعيد الوطني في لحظة التبديل بين الكاميرات مع نصف الخطوط التي تصور اللقطة الصادرة والنصف الآخر يصور اللقطة القادمة.