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NTSC

Analog television encoding systems by nation: NTSC (green), SECAM (orange), and PAL (blue)

NTSC (from National Television Standards Committee) is the first American standard for analog television, published in 1941.[1] In 1961, it was assigned the designation System M. It is also known as EIA standard 170.[2]

In 1953, a second NTSC standard was adopted, which allowed for color television broadcast compatible with the existing stock of black-and-white receivers. It is one of three major color formats for analog television, the others being PAL and SECAM. NTSC color is usually associated with the System M; this combination is sometimes called NTSC II.[3][4] The only other broadcast television system to use NTSC color was the System J. Brazil used System M with PAL color. Vietnam, Cambodia and Laos used System M with SECAM color - Vietnam later started using PAL in the early 1990s.

The NTSC/System M standard was used in most of the Americas (except Argentina, Brazil, Paraguay, and Uruguay), Myanmar, South Korea, Taiwan, Philippines, Japan, and some Pacific Islands nations and territories (see map).

Since the introduction of digital sources (ex: DVD) the term NTSC has been used to refer to digital formats with number of active lines between 480 and 487 having 30 or 29.97 frames per second rate, serving as a digital shorthand to System M. The so-called NTSC-Film standard has a digital standard resolution of 720 × 480 pixel for DVD-Videos, 480 × 480 pixel for Super Video CDs (SVCD, Aspect Ratio: 4:3) and 352 × 240 pixel for Video CDs (VCD).[5] The digital video (DV) camcorder format that is equivalent to NTSC is 720 × 480 pixels.[6] The digital television (DTV) equivalent is 704 × 480 pixels.[6]

History

The National Television System Committee was established in 1940 by the United States Federal Communications Commission (FCC) to resolve the conflicts between companies over the introduction of a nationwide analog television system in the United States. In March 1941, the committee issued a technical standard for black-and-white television that built upon a 1936 recommendation made by the Radio Manufacturers Association (RMA). Technical advancements of the vestigial side band technique allowed for the opportunity to increase the image resolution. The NTSC selected 525 scan lines as a compromise between RCA's 441-scan line standard (already being used by RCA's NBC TV network) and Philco's and DuMont's desire to increase the number of scan lines to between 605 and 800.[7] The standard recommended a frame rate of 30 frames (images) per second, consisting of two interlaced fields per frame at 262.5 lines per field and 60 fields per second. Other standards in the final recommendation were an aspect ratio of 4:3, and frequency modulation (FM) for the sound signal (which was quite new at the time).

In January 1950, the committee was reconstituted to standardize color television. The FCC had briefly approved a 405-line field-sequential color television standard in October 1950, which was developed by CBS.[8] The CBS system was incompatible with existing black-and-white receivers. It used a rotating color wheel, reduced the number of scan lines from 525 to 405, and increased the field rate from 60 to 144, but had an effective frame rate of only 24 frames per second. Legal action by rival RCA kept commercial use of the system off the air until June 1951, and regular broadcasts only lasted a few months before manufacture of all color television sets was banned by the Office of Defense Mobilization in October, ostensibly due to the Korean War.[9][10][11][12] A variant of the CBS system was later used by NASA to broadcast pictures of astronauts from space.[citation needed] CBS rescinded its system in March 1953,[13] and the FCC replaced it on December 17, 1953, with the NTSC color standard, which was cooperatively developed by several companies, including RCA and Philco.[14]

In December 1953, the FCC unanimously approved what is now called the NTSC color television standard (later defined as RS-170a). The compatible color standard retained full backward compatibility with then-existing black-and-white television sets. Color information was added to the black-and-white image by introducing a color subcarrier of precisely 315/88 MHz (usually described as 3.579545 MHz±10 Hz).[15] The precise frequency was chosen so that horizontal line-rate modulation components of the chrominance signal fall exactly in between the horizontal line-rate modulation components of the luminance signal, such that the chrominance signal could easily be filtered out of the luminance signal on new television sets, and that it would be minimally visible in existing televisions. Due to limitations of frequency divider circuits at the time the color standard was promulgated, the color subcarrier frequency was constructed as composite frequency assembled from small integers, in this case 5×7×9/(8×11) MHz.[16] The horizontal line rate was reduced to approximately 15,734 lines per second (3.579545×2/455 MHz = 9/572 MHz) from 15,750 lines per second, and the frame rate was reduced to 30/1.001 ≈ 29.970 frames per second (the horizontal line rate divided by 525 lines/frame) from 30 frames per second. These changes amounted to 0.1 percent and were readily tolerated by then-existing television receivers.[17][18]

The first publicly announced network television broadcast of a program using the NTSC "compatible color" system was an episode of NBC's Kukla, Fran and Ollie on August 30, 1953, although it was viewable in color only at the network's headquarters.[19] The first nationwide viewing of NTSC color came on the following January 1 with the coast-to-coast broadcast of the Tournament of Roses Parade, viewable on prototype color receivers at special presentations across the country. The first color NTSC television camera was the RCA TK-40, used for experimental broadcasts in 1953; an improved version, the TK-40A, introduced in March 1954, was the first commercially available color television camera. Later that year, the improved TK-41 became the standard camera used throughout much of the 1960s.

The NTSC standard has been adopted by other countries, including some in the Americas and Japan.

Con la llegada de la televisión digital , las transmisiones analógicas fueron eliminadas en gran medida. La FCC exigió a la mayoría de las emisoras NTSC de EE. UU. que apagaran sus transmisores analógicos antes del 17 de febrero de 2009, sin embargo, esto se trasladó posteriormente al 12 de junio de 2009. Las estaciones de baja potencia , las estaciones de Clase A y los traductores debían cerrar para 2015. aunque una extensión de la FCC permitió que algunas de las estaciones que operaban en el Canal 6 operaran hasta el 13 de julio de 2021. [20] Estaba previsto que los transmisores de televisión analógica canadienses restantes, en mercados no sujetos a la transición obligatoria en 2011, cerraran en enero. 14 de 2022, según un cronograma publicado por Innovación, Ciencia y Desarrollo Económico de Canadá en 2017; sin embargo, las fechas de transición programadas ya pasaron para varias estaciones enumeradas que continúan transmitiendo en analógico (por ejemplo, CFJC-TV Kamloops, que aún no ha realizado la transición a digital, figura como que se le solicitó realizar la transición antes del 20 de noviembre de 2020). [21]

Conversión digital

La mayoría de los países que utilizan el estándar NTSC, así como aquellos que utilizan otros estándares de televisión analógica , han cambiado o están en proceso de cambiar a estándares de televisión digital más nuevos , existiendo al menos cuatro estándares diferentes en uso en todo el mundo. América del Norte, partes de América Central y Corea del Sur están adoptando o han adoptado los estándares ATSC , mientras que otros países, como Japón , están adoptando o han adoptado otros estándares en lugar del ATSC. Después de casi 70 años, la mayoría de las transmisiones NTSC por aire en los Estados Unidos cesaron el 12 de junio de 2009 [22] y el 31 de agosto de 2011 [23] en Canadá y la mayoría de los demás mercados NTSC. [24] La mayoría de las transmisiones NTSC finalizaron en Japón el 24 de julio de 2011, y las prefecturas japonesas de Iwate , Miyagi y Fukushima finalizaron el año siguiente. [23] Después de un programa piloto en 2013, la mayoría de las estaciones analógicas de máxima potencia en México abandonaron el aire en diez fechas en 2015, y a unas 500 estaciones repetidoras y de baja potencia se les permitió permanecer en analógico hasta finales de 2016. La transmisión digital permite televisión de mayor resolución , pero la televisión digital de definición estándar continúa utilizando la velocidad de fotogramas y el número de líneas de resolución establecidos por el estándar analógico NTSC.

Detalles técnicos

Resolución y frecuencia de actualización

La codificación de color NTSC se utiliza con la señal de televisión System M , que consta de 301,001  (aproximadamente 29,97)  fotogramas de vídeo entrelazados por segundo . Cada cuadro se compone de dos campos, cada uno de los cuales consta de 262,5 líneas de exploración, para un total de 525 líneas de exploración. La trama visible se compone de 486 líneas de escaneo. El estándar digital posterior, Rec. 601 , solo usa 480 de estas líneas para ráster visible. El resto (el intervalo de supresión vertical ) permite la sincronización vertical y el retroceso. Este intervalo de supresión se diseñó originalmente para simplemente suprimir el haz de electrones del CRT del receptor para permitir los circuitos analógicos simples y el retroceso vertical lento de los primeros receptores de TV. Sin embargo, algunas de estas líneas ahora pueden contener otros datos, como subtítulos y código de tiempo de intervalo vertical (VITC). En el ráster completo (sin tener en cuenta las medias líneas debido al entrelazado ), se dibujan las líneas de escaneo pares (cualquier otra línea que sería par si se contara en la señal de video, por ejemplo, {2, 4, 6, ..., 524}) en el primer campo, y los números impares (cualquier otra línea que sería impar si se contara en la señal de vídeo, por ejemplo, {1, 3, 5, ..., 525}) se dibujan en el segundo campo, para producir un Imagen sin parpadeos con una frecuencia de actualización de campo de 601,001  Hz (aproximadamente 59,94 Hz). A modo de comparación, los sistemas de 625 líneas (576 visibles), normalmente utilizados con color PAL-B/G y SECAM , tienen una resolución vertical más alta, pero una resolución temporal más baja de 25 fotogramas o 50 campos por segundo.

La frecuencia de actualización del campo NTSC en el sistema en blanco y negro originalmente coincidía exactamente con la frecuencia nominal de 60 Hz de la corriente alterna utilizada en los Estados Unidos. Hacer coincidir la frecuencia de actualización del campo con la fuente de energía evitó la intermodulación (también llamada latido ), que produce barras móviles en la pantalla. Por cierto, la sincronización de la frecuencia de actualización con la corriente ayudó a las cámaras de cinescopio a grabar las primeras transmisiones de televisión en vivo, ya que era muy sencillo sincronizar una cámara de película para capturar un cuadro de video en cada cuadro de película usando la frecuencia de corriente alterna para establecer la velocidad de la Cámara con motor de CA síncrono. Así, como se mencionó, es como funcionaba la frecuencia de actualización del campo NTSC en el sistema original en blanco y negro; Sin embargo, cuando se agregó color al sistema, la frecuencia de actualización se desplazó ligeramente hacia abajo en un 0,1%, a aproximadamente 59,94 Hz, para eliminar patrones de puntos estacionarios en la diferencia de frecuencia entre las portadoras de sonido y color (como se explica a continuación en § Codificación de color). . Cuando la velocidad de fotogramas cambió para adaptarse al color, era casi igual de fácil activar el obturador de la cámara desde la propia señal de vídeo.

The actual figure of 525 lines was chosen as a consequence of the limitations of the vacuum-tube-based technologies of the day. In early TV systems, a master voltage-controlled oscillator was run at twice the horizontal line frequency, and this frequency was divided down by the number of lines used (in this case 525) to give the field frequency (60 Hz in this case). This frequency was then compared with the 60 Hz power-line frequency and any discrepancy corrected by adjusting the frequency of the master oscillator. For interlaced scanning, an odd number of lines per frame was required in order to make the vertical retrace distance identical for the odd and even fields,[clarification needed] which meant the master oscillator frequency had to be divided down by an odd number. At the time, the only practical method of frequency division was the use of a chain of vacuum tube multivibrators, the overall division ratio being the mathematical product of the division ratios of the chain. Since all the factors of an odd number also have to be odd numbers, it follows that all the dividers in the chain also had to divide by odd numbers, and these had to be relatively small due to the problems of thermal drift with vacuum tube devices. The closest practical sequence to 500 that meets these criteria was 3×5×5×7=525. (For the same reason, 625-line PAL-B/G and SECAM uses 5×5×5×5, the old British 405-line system used 3×3×3×3×5, the French 819-line system used 3×3×7×13 etc.)

Colorimetry

1931 CIE chromaticity diagram, showing gamuts for NTSC, BT.709, and P3

Colorimetry refers to the specific colorimetric characteristics of the system and its components, including the specific primary colors used, the camera, the display, etc. Over its history, NTSC color had two distinctly defined colorimetries, shown on the accompanying chromaticity diagram as NTSC 1953 and SMPTE C. Manufacturers introduced a number of variations for technical, economic, marketing, and other reasons.[25]

NTSC 1953

La especificación NTSC de color original de 1953, que aún forma parte del Código de Regulaciones Federales de los Estados Unidos , definía los valores colorimétricos del sistema como se muestra en la tabla anterior. [26]

Los primeros receptores de televisión en color, como el RCA CT-100 , eran fieles a esta especificación (que se basaba en los estándares cinematográficos predominantes) y tenían una gama más amplia que la mayoría de los monitores actuales. Sus fósforos de baja eficiencia (especialmente en el Rojo) eran débiles y persistentes durante mucho tiempo, dejando rastros después de los objetos en movimiento. A partir de finales de la década de 1950, los fósforos de los tubos de imagen sacrificarían la saturación en aras de un mayor brillo; esta desviación del estándar tanto en el receptor como en la emisora ​​​​fue la fuente de una variación de color considerable.

SMPTEC

Para garantizar una reproducción del color más uniforme, algunos fabricantes incorporaron circuitos de corrección de color en conjuntos, que convertían la señal recibida (codificada para los valores colorimétricos enumerados anteriormente) ajustándose a las características reales del fósforo utilizadas en el monitor. Dado que dicha corrección de color no se puede realizar con precisión en las señales no lineales con corrección gamma transmitidas, el ajuste sólo puede ser aproximado, introduciendo errores de tono y luminancia para colores altamente saturados.

De manera similar, en la etapa de radiodifusión, en 1968-69, Conrac Corp., en colaboración con RCA, definió un conjunto de fósforos controlados para su uso en monitores de vídeo con imágenes en color para transmisiones . [27] Esta especificación sobrevive hoy como especificación de fósforo SMPTE C : [28]

Al igual que con los receptores domésticos, se recomendó además [29] que los monitores de estudio incorporaran circuitos de corrección de color similares para que las emisoras transmitieran imágenes codificadas con los valores colorimétricos originales de 1953, de acuerdo con los estándares de la FCC.

En 1987, el Comité de Tecnología de Televisión de la Sociedad de Ingenieros de Cine y Televisión (SMPTE), Grupo de Trabajo sobre Colorimetría de Monitores de Estudio, adoptó los fósforos SMPTE C (Conrac) para uso general en la Práctica Recomendada 145, [30] lo que llevó a muchos fabricantes a modificar sus diseños de cámaras codifican directamente para colorimetría SMPTE C sin corrección de color, [31] según lo aprobado en el estándar SMPTE 170M, "Señal de video analógico compuesto - NTSC para aplicaciones de estudio" (1994). Como consecuencia, el estándar de televisión digital ATSC establece que para señales 480i , se debe asumir la colorimetría SMPTE C a menos que se incluyan datos colorimétricos en el flujo de transporte. [32]

Japanese NTSC never changed primaries and whitepoint to SMPTE C, continuing to use the 1953 NTSC primaries and whitepoint.[29] Both the PAL and SECAM systems used the original 1953 NTSC colorimetry as well until 1970;[29] unlike NTSC, however, the European Broadcasting Union (EBU) rejected color correction in receivers and studio monitors that year and instead explicitly called for all equipment to directly encode signals for the "EBU" colorimetric values.[33]

Color compatibility issues

In reference to the gamuts shown on the CIE chromaticity diagram (above), the variations between the different colorimetries can result in significant visual differences. To adjust for proper viewing requires gamut mapping via LUTs or additional color grading. SMPTE Recommended Practice RP 167-1995 refers to such an automatic correction as an "NTSC corrective display matrix."[34] For instance, material prepared for 1953 NTSC may look desaturated when displayed on SMPTE C or ATSC/BT.709 displays, and may also exhibit noticeable hue shifts. On the other hand, SMPTE C materials may appear slightly more saturated on BT.709/sRGB displays, or significantly more saturated on P3 displays, if the appropriate gamut mapping is not performed.

Color encoding

NTSC uses a luminance-chrominance encoding system, incorporating concepts invented in 1938 by Georges Valensi. Using a separate luminance signal maintained backward compatibility with black-and-white television sets in use at the time; only color sets would recognize the chroma signal, which was essentially ignored by black and white sets.

The red, green, and blue primary color signals are weighted and summed into a single luma signal, designated (Y prime)[35] which takes the place of the original monochrome signal. The color difference information is encoded into the chrominance signal, which carries only the color information. This allows black-and-white receivers to display NTSC color signals by simply ignoring the chrominance signal. Some black-and-white TVs sold in the U.S. after the introduction of color broadcasting in 1953 were designed to filter chroma out, but the early B&W sets did not do this and chrominance could be seen as a crawling dot pattern in areas of the picture that held saturated colors.[36]

To derive the separate signals containing only color information, the difference is determined between each color primary and the summed luma. Thus the red difference signal is and the blue difference signal is . These two color signals known as (in-phase) and (in quadrature) in a process called QAM. The two signals each amplitude modulate[37] 3.58 MHz carriers which are 90 degrees out of phase with each other[38] and the result added together but with the carriers themselves being suppressed.[39][37] The result can be viewed as a single sine wave with varying phase relative to a reference carrier and with varying amplitude. The varying phase represents the instantaneous color hue captured by a TV camera, and the amplitude represents the instantaneous color saturation. The 3.579545 MHz subcarrier is then added to the Luminance to form the composite color signal[37] which modulates the video signal carrier. 3.58 MHz is often stated as an abreviation instead of 3.579545 MHz.[40]

For a color TV to recover hue information from the color subcarrier, it must have a zero-phase reference to replace the previously suppressed carrier. The NTSC signal includes a short sample of this reference signal, known as the colorburst, located on the back porch of each horizontal synchronization pulse. The color burst consists of a minimum of eight cycles of the unmodulated (pure original) color subcarrier. The TV receiver has a local oscillator, which is synchronized with these color bursts to create a reference signal. Combining this reference phase signal with the chrominance signal allows the recovery of the and signals, which in conjunction with the signal, is reconstructed to the individual signals, that are then sent to the CRT to form the image.

In CRT televisions, the NTSC signal is turned into three color signals: red, green, and blue, each controlling an electron gun that is designed to excite only the corresponding red, green, or blue phosphor dots. TV sets with digital circuitry use sampling techniques to process the signals but the result is the same. For both analog and digital sets processing an analog NTSC signal, the original three color signals are transmitted using three discrete signals (Y, I and Q) and then recovered as three separate colors (R, G, and B) and presented as a color image.

Cuando un transmisor transmite una señal NTSC, modula en amplitud una portadora de radiofrecuencia con la señal NTSC que acabamos de describir, mientras que modula en frecuencia una portadora 4,5 MHz superior con la señal de audio. Si se produce una distorsión no lineal en la señal de transmisión, la portadora de color de 3,579545 MHz puede chocar con la portadora de sonido para producir un patrón de puntos en la pantalla. Para hacer que el patrón resultante sea menos notorio, los diseñadores ajustaron la velocidad de la línea de exploración original de 15.750 Hz en un factor de 1,001 (0,1%) para que coincida con la frecuencia de la portadora de audio dividida por el factor 286, lo que dio como resultado una velocidad de campo de aproximadamente 59,94 Hz. Este ajuste asegura que la diferencia entre la portadora de sonido y la subportadora de color (el producto de intermodulación más problemático de las dos portadoras) sea un múltiplo impar de la mitad de la velocidad de línea, que es la condición necesaria para que los puntos en líneas sucesivas sean opuestos en fase, haciéndolos menos perceptibles.

La tasa de 59,94 se deriva de los siguientes cálculos. Los diseñadores optaron por hacer que la frecuencia subportadora de crominancia sea un múltiplo n + 0,5 de la frecuencia de línea para minimizar la interferencia entre la señal de luminancia y la señal de crominancia. (Otra forma de decir esto a menudo es que la frecuencia de la subportadora de color es un múltiplo impar de la mitad de la frecuencia de línea). Luego optaron por hacer que la frecuencia de la subportadora de audio fuera un múltiplo entero de la frecuencia de línea para minimizar la interferencia visible (intermodulación) entre las señales de audio. señal y la señal de crominancia. El estándar original en blanco y negro, con su frecuencia de línea de 15.750 Hz y su subportadora de audio de 4,5 MHz, no cumple con estos requisitos, por lo que los diseñadores tuvieron que aumentar la frecuencia de la subportadora de audio o reducir la frecuencia de línea. Elevar la frecuencia de la subportadora de audio impediría que los receptores existentes (blanco y negro) sintonicen correctamente la señal de audio. Reducir la frecuencia de línea es comparativamente inocuo, porque la información de sincronización horizontal y vertical en la señal NTSC permite que un receptor tolere una cantidad sustancial de variación en la frecuencia de línea. Entonces los ingenieros eligieron la frecuencia de línea que se cambiaría para el estándar de color. En el estándar de blanco y negro, la relación entre la frecuencia de la subportadora de audio y la frecuencia de la línea es 4,5 MHz15.750 Hz  = 285,71. En el estándar de color, esto se redondea al número entero 286, lo que significa que la velocidad de línea del estándar de color es 4,5 MHz286  ≈ 15.734 Hz. Manteniendo el mismo número de líneas de escaneo por campo (y cuadro), la velocidad de línea más baja debe producir una velocidad de campo más baja. Dividiendo 4500000286 líneas por segundo por 262,5 líneas por campo se obtienen aproximadamente 59,94 campos por segundo.


Método de modulación de transmisión.

Espectro de un canal de televisión System M con color NTSC

An NTSC television channel as transmitted occupies a total bandwidth of 6 MHz. The actual video signal, which is amplitude-modulated, is transmitted between 500 kHz and 5.45 MHz above the lower bound of the channel. The video carrier is 1.25 MHz above the lower bound of the channel. Like most AM signals, the video carrier generates two sidebands, one above the carrier and one below. The sidebands are each 4.2 MHz wide. The entire upper sideband is transmitted, but only 1.25 MHz of the lower sideband, known as a vestigial sideband, is transmitted. The color subcarrier, as noted above, is 3.579545 MHz above the video carrier, and is quadrature-amplitude-modulated with a suppressed carrier. The audio signal is frequency-modulated, like the audio signals broadcast by FM radio stations in the 88–108 MHz band, but with a 25 kHz maximum frequency deviation, as opposed to 75 kHz as is used on the FM band, making analog television audio signals sound quieter than FM radio signals as received on a wideband receiver. The main audio carrier is 4.5 MHz above the video carrier, making it 250 kHz below the top of the channel. Sometimes a channel may contain an MTS signal, which offers more than one audio signal by adding one or two subcarriers on the audio signal, each synchronized to a multiple of the line frequency. This is normally the case when stereo audio and/or second audio program signals are used. The same extensions are used in ATSC, where the ATSC digital carrier is broadcast at 0.31 MHz above the lower bound of the channel.

"Setup" is a 54 mV (7.5 IRE) voltage offset between the "black" and "blanking" levels. It is unique to NTSC. CVBS stands for Color, Video, Blanking, and Sync.

The following table shows the values for the basic RGB colors, encoded in NTSC[41]

Frame rate conversion

There is a large difference in frame rate between film, which runs at 23.976 frames per second, and the NTSC standard, which runs at approximately 29.97 (10 MHz×63/88/455/525) frames per second.

En regiones que utilizan estándares de televisión y vídeo de 25 fps, esta diferencia se puede superar aumentando la velocidad .

Para estándares de 30 fps, se utiliza un proceso llamado " pulldown 3:2 ". Se transmite un fotograma de película para tres campos de vídeo (que duran 1+12  fotogramas de vídeo), y el siguiente fotograma se transmite para dos campos de vídeo (que duran 1 fotograma de vídeo). De este modo se transmiten dos fotogramas de película en cinco campos de vídeo, durante una media de 2+12  campos de vídeo por cuadro de película. La velocidad de fotogramas media es, por tanto, 60 ÷ 2,5 = 24 fotogramas por segundo, por lo que la velocidad media de la película es nominalmente exactamente la que debería ser. (En realidad, en el transcurso de una hora de tiempo real, se muestran 215.827,2 campos de vídeo, lo que representa 86.330,88 fotogramas de película, mientras que en una hora de proyección de película real a 24 fps, se muestran exactamente 86.400 fotogramas: por tanto, NTSC de 29,97 fps La transmisión de una película de 24 fps se ejecuta al 99,92% de la velocidad normal de la película.) La captura de fotogramas fijos durante la reproducción puede mostrar un fotograma de vídeo con campos de dos fotogramas de película diferentes, por lo que cualquier diferencia entre los fotogramas aparecerá como un rápido avance y retroceso. parpadeo. También puede haber una fluctuación/"tartamudeo" notable durante los movimientos lentos de la cámara ( temblor de telecine ).

Las películas filmadas específicamente para televisión NTSC generalmente se toman a 30 (en lugar de 24) cuadros por segundo para evitar una reducción de 3:2. [42]

Para mostrar material de 25 fps (como series de televisión europeas y algunas películas europeas) en equipos NTSC, se duplica cada quinto fotograma y luego se entrelaza la secuencia resultante.

Las películas filmadas para televisión NTSC a 24 fotogramas por segundo tradicionalmente se han acelerado 1/24 (hasta aproximadamente el 104,17% de la velocidad normal) para su transmisión en regiones que utilizan estándares de televisión de 25 fps. Este aumento en la velocidad de la imagen ha ido tradicionalmente acompañado de un aumento similar en el tono y el tempo del audio. Más recientemente, la combinación de fotogramas se ha utilizado para convertir vídeos de 24 FPS a 25 FPS sin alterar su velocidad.

Las películas filmadas para televisión en regiones que utilizan estándares de televisión de 25 fps se pueden manejar de dos maneras:

Because both film speeds have been used in 25-fps regions, viewers can face confusion about the true speed of video and audio, and the pitch of voices, sound effects, and musical performances, in television films from those regions. For example, they may wonder whether the Jeremy Brett series of Sherlock Holmes television films, made in the 1980s and early 1990s, was shot at 24 fps and then transmitted at an artificially fast speed in 25-fps regions, or whether it was shot at 25 fps natively and then slowed to 24 fps for NTSC exhibition.

These discrepancies exist not only in television broadcasts over the air and through cable, but also in the home-video market, on both tape and disc, including laser disc and DVD.

In digital television and video, which are replacing their analog predecessors, single standards that can accommodate a wider range of frame rates still show the limits of analog regional standards. The initial version of the ATSC standard, for example, allowed frame rates of 23.976, 24, 29.97, 30, 59.94, 60, 119.88 and 120 frames per second, but not 25 and 50. Modern ATSC allows 25 and 50 FPS.

Modulation for analog satellite transmission

Because satellite power is severely limited, analog video transmission through satellites differs from terrestrial TV transmission. AM is a linear modulation method, so a given demodulated signal-to-noise ratio (SNR) requires an equally high received RF SNR. The SNR of studio quality video is over 50 dB, so AM would require prohibitively high powers and/or large antennas.

Wideband FM is used instead to trade RF bandwidth for reduced power. Increasing the channel bandwidth from 6 to 36 MHz allows a RF SNR of only 10 dB or less. The wider noise bandwidth reduces this 40 dB power saving by 36 MHz / 6 MHz = 8 dB for a substantial net reduction of 32 dB.

Sound is on an FM subcarrier as in terrestrial transmission, but frequencies above 4.5 MHz are used to reduce aural/visual interference. 6.8, 5.8 and 6.2 MHz are commonly used. Stereo can be multiplex, discrete, or matrix and unrelated audio and data signals may be placed on additional subcarriers.

Se agrega una forma de onda de dispersión de energía triangular de 60 Hz a la señal de banda base compuesta (subportadoras de video más audio y datos) antes de la modulación. Esto limita la densidad espectral de potencia del enlace descendente del satélite en caso de que se pierda la señal de vídeo. De lo contrario, el satélite podría transmitir toda su potencia en una única frecuencia, interfiriendo con los enlaces terrestres de microondas en la misma banda de frecuencia.

En el modo de medio transpondedor, la desviación de frecuencia de la señal de banda base compuesta se reduce a 18 MHz para permitir otra señal en la otra mitad del transpondedor de 36 MHz. Esto reduce un poco el beneficio de FM y las SNR recuperadas se reducen aún más porque la potencia de la señal combinada debe "reducirse" para evitar la distorsión de intermodulación en el transpondedor del satélite. Una única señal de FM tiene una amplitud constante, por lo que puede saturar un transpondedor sin distorsión.

Orden de campo

Una trama NTSC consta de dos campos, F1 (campo uno) y F2 (campo dos). El dominio del campo depende de una combinación de factores, incluidas decisiones de varios fabricantes de equipos, así como convenciones históricas. Como resultado, la mayoría de los equipos profesionales tienen la opción de cambiar entre un campo superior dominante o un campo inferior dominante. No es aconsejable utilizar los términos par o impar cuando se habla de campos, debido a una ambigüedad sustancial. Por ejemplo, si la numeración de líneas de un sistema en particular comienza en cero, mientras que otro sistema comienza su numeración de líneas en uno. Como tal, el mismo campo podría ser par o impar. [22] [43]

Si bien a un televisor analógico no le importa el dominio del campo per se, el dominio del campo es importante al editar vídeo NTSC. La interpretación incorrecta del orden de los campos puede causar un efecto de estremecimiento cuando los objetos en movimiento saltan hacia adelante y hacia atrás en cada campo sucesivo.

Esto es de particular importancia cuando el NTSC entrelazado se transcodifica a un formato con un dominio de campo diferente y viceversa. El orden de los campos también es importante al transcodificar vídeo progresivo a NTSC entrelazado, ya que en cualquier lugar donde haya un corte entre dos escenas en el vídeo progresivo, podría haber un campo intermitente en el vídeo entrelazado si la dominancia del campo es incorrecta. El proceso de telecine cinematográfico en el que se utiliza un menú desplegable de tres o dos para convertir 24 fotogramas en 30, también proporcionará resultados inaceptables si el orden de los campos es incorrecto.

Debido a que cada campo es temporalmente único para el material capturado con una cámara entrelazada, la conversión del entrelazado a un medio digital de fotograma progresivo es difícil, ya que cada fotograma progresivo tendrá artefactos de movimiento en cada línea alterna. Esto se puede observar en las utilidades de reproducción de video basadas en PC y frecuentemente se resuelve simplemente transcodificando el video a la mitad de la resolución y usando solo uno de los dos campos disponibles.

Variantes

NTSC-M

Unlike PAL and SECAM, with its many varied underlying broadcast television systems in use throughout the world, NTSC color encoding is almost invariably used with broadcast system M, giving NTSC-M.

NTSC-N and NTSC-50

NTSC-N was originally proposed in the 1960s to the CCIR as a 50 Hz broadcast method for System N countries Paraguay, Uruguay and Argentina before they chose PAL. In the mid 1980s, it was effectively reintroduced as NTSC-50, a pseudo-system combining 625-line video with 3.58 MHz NTSC color. For example, an Atari ST running PAL software on their NTSC color display used this system as the monitor could not decode PAL color. Most analog NTSC television sets and monitors with a V-Hold knob can display this system after adjusting the vertical hold.[44]

NTSC-J

Only Japan's variant "NTSC-J" is slightly different: in Japan, black level and blanking level of the signal are identical (at 0 IRE), as they are in PAL, while in American NTSC, black level is slightly higher (7.5 IRE) than blanking level. Since the difference is quite small, a slight turn of the brightness knob is all that is required to correctly show the "other" variant of NTSC on any set as it is supposed to be; most watchers might not even notice the difference in the first place. The channel encoding on NTSC-J differs slightly from NTSC-M. In particular, the Japanese VHF band runs from channels 1–12 (located on frequencies directly above the 76–90 MHz Japanese FM radio band) while the North American VHF TV band uses channels 2–13 (54–72 MHz, 76–88 MHz and 174–216 MHz) with 88–108 MHz allocated to FM radio broadcasting. Japan's UHF TV channels are therefore numbered from 13 up and not 14 up, but otherwise uses the same UHF broadcasting frequencies as those in North America.

NTSC 4.43

NTSC 4.43 is a pseudo-system that transmits a NTSC color subcarrier of 4.43 MHz instead of 3.58 MHz[45] The resulting output is only viewable by TVs that support the resulting pseudo-system (such as most PAL TVs).[46] Using a native NTSC TV to decode the signal yields no color, while using an incompatible PAL TV to decode the system yields erratic colors (observed to be lacking red and flickering randomly). The format was used by the USAF TV based in Germany during the Cold War and Hong Kong Cable Television.[citation needed] It was also found as an optional output on some LaserDisc players and some game consoles sold in markets where the PAL system is used.

El sistema NTSC 4.43, aunque no es un formato de transmisión, aparece con mayor frecuencia como una función de reproducción de VCR de formato de casete PAL, comenzando con el formato U-Matic de 3/4" de Sony y luego siguiendo con las máquinas de formato Betamax y VHS, comúnmente anunciadas como " Reproducción NTSC en PAL TV". Como Hollywood tiene la pretensión de proporcionar la mayor cantidad de software en casetes (películas y series de televisión) para videograbadoras para los espectadores del mundo, y como no todos los lanzamientos en casetes estaban disponibles en formatos PAL, una forma de reproducir el formato NTSC casetes era muy deseado.

En Europa ya se utilizaban monitores de vídeo multiestándar para acomodar fuentes de transmisión en formatos de video PAL, SECAM y NTSC. El proceso de color heterodino de U-Matic, Betamax y VHS se prestó a modificaciones menores de los reproductores de VCR para acomodar casetes de formato NTSC. El formato de color inferior de VHS utiliza una subportadora de 629 kHz, mientras que U-Matic y Betamax utilizan una subportadora de 688 kHz para transportar una señal cromática de amplitud modulada para los formatos NTSC y PAL. Dado que la videograbadora estaba lista para reproducir la parte en color de la grabación NTSC usando el modo de color PAL, las velocidades del escáner y del cabrestante PAL tuvieron que ajustarse desde la velocidad de campo de 50 Hz de PAL a la velocidad de campo de 59,94 Hz de NTSC y una velocidad de cinta lineal más rápida.

Los cambios en el VCR PAL son menores gracias a los formatos de grabación de VCR existentes. La salida de la videograbadora cuando se reproduce un casete NTSC en modo NTSC 4.43 es de 525 líneas/29,97 fotogramas por segundo con color heterodino compatible con PAL. El receptor multiestándar ya está configurado para admitir las frecuencias NTSC H y V; solo necesita hacerlo mientras recibe el color PAL.

La existencia de estos receptores multiestándar probablemente formaba parte del impulso para la codificación regional de los DVD. Como las señales de color son componentes del disco para todos los formatos de visualización, casi no se requerirían cambios para que los reproductores de DVD PAL reproduzcan discos NTSC (525/29.97) siempre que la pantalla fuera compatible con la velocidad de fotogramas.

OSKM (URSS-NTSC)

En enero de 1960 (siete años antes de la adopción de la versión SECAM modificada), el estudio de televisión experimental de Moscú comenzó a transmitir utilizando el sistema OSKM. OSKM fue la versión de NTSC adaptada al estándar europeo D/K 625/50. La abreviatura OSKM significa "Sistema simultáneo con modulación en cuadratura" (en ruso: Одновременная Система с Квадратурной Модуляцией). Usó el esquema de codificación de colores que luego se usó en PAL (U y V en lugar de I y Q).

La frecuencia de la subportadora de color era de 4,4296875 MHz y el ancho de banda de las señales U y V era cercano a 1,5 MHz. [47] Sólo se produjeron alrededor de 4000 televisores de 4 modelos (Raduga, [48] Temp-22, Izumrud-201 e Izumrud-203 [49] ) para estudiar la calidad real de la recepción de televisión. Estos televisores no estaban disponibles comercialmente, a pesar de estar incluidos en el catálogo de productos para la red comercial de la URSS.

La transmisión con este sistema duró aproximadamente 3 años y cesó mucho antes de que comenzaran las transmisiones SECAM en la URSS. Ninguno de los receptores de TV multiestándar actuales es compatible con este sistema de TV.

Película NTSC

El contenido cinematográfico normalmente filmado a 24 fotogramas/s se puede convertir a 30 fotogramas/s mediante el proceso de telecine para duplicar fotogramas según sea necesario.

Matemáticamente para NTSC esto es relativamente simple ya que sólo es necesario duplicar cada cuarto cuadro. Se emplean varias técnicas. NTSC con una velocidad de fotogramas real de 241,001   (aproximadamente 23,976) fotogramas/s a menudo se define como película NTSC. Un proceso conocido como pullup, también conocido como pulldown, genera los fotogramas duplicados durante la reproducción. Este método es común para el vídeo digital H.262/MPEG-2 Parte 2, de modo que el contenido original se conserva y se reproduce en equipos que pueden mostrarlo o se puede convertir para equipos que no pueden.

Calidad comparativa

Las barras de colores SMPTE , un ejemplo de patrón de prueba

Para NTSC y, en menor medida, PAL, los problemas de recepción pueden degradar la precisión del color de la imagen, donde las imágenes fantasma pueden cambiar dinámicamente la fase de la ráfaga de color con el contenido de la imagen, alterando así el equilibrio de color de la señal. La única compensación del receptor se encuentra en los circuitos de cancelación de fantasmas del receptor de TV profesional utilizados por las compañías de cable. La electrónica de tubos de vacío utilizada en los televisores durante la década de 1960 provocó varios problemas técnicos. Entre otras cosas, la fase de explosión de color a menudo cambiaba. Además, los estudios de televisión no siempre transmitían correctamente, lo que provocaba cambios de tono al cambiar de canal, por lo que los televisores NTSC estaban equipados con un control de tinte. Los televisores PAL y SECAM tenían menos necesidad de uno. SECAM en particular era muy robusto, pero PAL, si bien era excelente para mantener los tonos de piel a los que los espectadores son particularmente sensibles, distorsionaba otros colores ante errores de fase. En caso de errores de fase, sólo los receptores "Deluxe PAL" eliminarían la distorsión de las "barras de Hannover". Los controles de tono todavía se encuentran en los televisores NTSC, pero la desviación de color en general dejó de ser un problema para los circuitos más modernos en la década de 1970. En comparación con PAL, en particular, la precisión y consistencia del color NTSC a veces se consideraban inferiores, lo que llevó a los profesionales del vídeo y a los ingenieros de televisión a referirse en broma a NTSC como Nunca el mismo color , Nunca dos veces el mismo color o Sin colores de piel reales , [50] mientras que para el sistema PAL, más caro, era necesario pagar por un lujo adicional . [ cita necesaria ]

El uso de color codificado NTSC en sistemas S-Video , así como el uso de NTSC compuesto de circuito cerrado, eliminan las distorsiones de fase porque no hay imágenes fantasma en la recepción en un sistema de circuito cerrado que difuminen la ráfaga de color. Para cintas de video VHS en el eje horizontal y velocidad de fotogramas de los tres sistemas de color cuando se usan con este esquema, el uso de S-Video brinda una calidad de imagen de mayor resolución en monitores y televisores sin una sección de filtrado de peine con compensación de movimiento de alta calidad. (La resolución NTSC en el eje vertical es inferior a los estándares europeos, 525 líneas frente a 625). Sin embargo, utiliza demasiado ancho de banda para la transmisión inalámbrica. Las computadoras domésticas Atari 800 y Commodore 64 generan S-video, pero solo cuando se usan con monitores especialmente diseñados, ya que ningún televisor en ese momento admitía croma y luma separados en conectores RCA estándar . En 1987, se introdujo un conector mini-DIN estandarizado de cuatro clavijas para la entrada de S-video con la introducción de los reproductores S-VHS , que fueron el primer dispositivo producido en utilizar enchufes de cuatro clavijas. Sin embargo, S-VHS nunca llegó a ser muy popular. Las consolas de videojuegos de la década de 1990 comenzaron a ofrecer también salida de S-video.

Referencia de intervalo vertical

La imagen de vídeo NTSC estándar contiene algunas líneas (líneas 1 a 21 de cada campo) que no son visibles (esto se conoce como Intervalo de borrado vertical o VBI); todos están más allá del borde de la imagen visible, pero solo se utilizan las líneas 1 a 9 para los pulsos de sincronización vertical y ecualización. Las líneas restantes se borraron deliberadamente en la especificación NTSC original para dar tiempo al haz de electrones en las pantallas CRT para regresar a la parte superior de la pantalla.

VIR (o referencia de intervalo vertical), ampliamente adoptado en la década de 1980, intenta corregir algunos de los problemas de color del vídeo NTSC añadiendo datos de referencia insertados en el estudio para los niveles de luminancia y crominancia en la línea 19. [51] Los televisores adecuadamente equipados podrían entonces Emplee estos datos para ajustar la visualización para que se acerque más a la imagen original del estudio. La señal VIR real contiene tres secciones, la primera tiene un 70 por ciento de luminancia y la misma crominancia que la señal de ráfaga de color , y las otras dos tienen un 50 por ciento y un 7,5 por ciento de luminancia respectivamente. [52]

Un sucesor menos utilizado de VIR, GCR , también agregó capacidades de eliminación de fantasmas (interferencias multitrayecto).

Las líneas de intervalo de supresión vertical restantes se utilizan normalmente para la transmisión de datos o datos auxiliares, como marcas de tiempo de edición de video ( códigos de tiempo de intervalo vertical o códigos de tiempo SMPTE en las líneas 12 a 14 [53] [54] ), datos de prueba en las líneas 17 a 18, una fuente de red. código en la línea 20 y subtítulos , XDS y datos de V-chip en la línea 21 . Las primeras aplicaciones de teletexto también utilizaban líneas de intervalo de supresión vertical 14-18 y 20, pero los espectadores nunca adoptaron ampliamente el teletexto sobre NTSC. [55]

Muchas estaciones transmiten datos de TV Guide On Screen ( TVGOS ) para una guía electrónica de programas en líneas VBI. La estación principal de un mercado transmitirá 4 líneas de datos y las estaciones de respaldo transmitirán 1 línea. En la mayoría de los mercados, la estación de PBS es el anfitrión principal. Los datos de TVGOS pueden ocupar cualquier línea entre 10 y 25, pero en la práctica se limitan a 11 a 18, 20 y la línea 22. La línea 22 solo se usa para 2 transmisiones, DirecTV y CFPL-TV .

Los datos de TiVo también se transmiten en algunos comerciales y anuncios de programas para que los clientes puedan grabar automáticamente el programa que se anuncia, y también se utilizan en programas pagos semanales de media hora en Ion Television y Discovery Channel que destacan las promociones y los anunciantes de TiVo.

Países y territorios que utilizan o alguna vez utilizaron NTSC

A continuación se detallan los países y territorios que actualmente usan o alguna vez usaron el sistema NTSC. Muchos de ellos han cambiado o están cambiando actualmente de NTSC a estándares de televisión digital como ATSC (Estados Unidos, Canadá, México, Surinam, Jamaica, Corea del Sur, Santa Lucía, Bahamas, Barbados, Granada, Antigua y Barbuda, Haití), ISDB. (Japón, Filipinas, parte de Sudamérica y Saint Kitts y Nevis), DVB-T (Taiwán, Panamá, Colombia, Myanmar y Trinidad y Tobago) o DTMB (Cuba).

Experimentado

Countries and territories that have ceased using NTSC

The following countries and regions no longer use NTSC for terrestrial broadcasts.

See also

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Sources

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