Benutzer-Werkzeuge

Webseiten-Werkzeuge


NTSC / PAL / SECAM

Das National Television Systems Committee (NTSC, RS-170A) ist eine US-amerikanische Institution, die das erste Farbübertragungssystem für analoge Fernsehsignale festlegte, das in weiten Teilen Amerikas und einigen Ländern Ostasiens verwendet wird. Der Begriff setzte sich später als Bezeichnung für dieses Fernsehsystem als solches durch.

Verbreitung

im Amiga

Im Gegensatz zu den europäischen PAL-Geräten sind die amerikanischen Geräte als NTSC-Version gebaut worden. Die Änderungen sind zumindest ein anderer Quarz-Oszillator und oft ein anderer AGNUS.

Technische Details

Das NTSC-Signal wird (anders als bei PAL) in allen Ländern, die es heute nutzen bzw. bis zur jeweiligen Analogabschaltung genutzt haben, mit identischen Sendeparametern benutzt: 525 Zeilen (davon maximal 486 sichtbar), Interlace, 29,97 Vollbilder pro Sekunde (ursprünglich 30 bei Schwarzweiß), Farbträger ca. 3,58 MHz, Tonträger 4,5 MHz, Kanalabstand 6 MHz, negative Amplitudenmodulation für das Bild, Frequenzmodulation für den Ton, Stereoton (soweit vorhanden) mit dem analogen MTS-Verfahren kodiert. Diese Eigenschaften alle zusammen genommen bezeichnet man vollständig als NTSC-M. Lediglich Japan verwendet eine minimal abweichende Norm mit einem leicht anderen Schwarzpegel; durch Verstellung des Helligkeits-Reglers am Empfänger kann dieser Unterschied aber bei allen NTSC-Empfangsgeräten ausgeglichen werden.

Im digitalen Bereich, zum Beispiel auf DVDs, bezeichnet NTSC nur mehr das Bildformat von 720 x 480 Bildpunkten bei 29,97 Vollbildern pro Sekunde. Die übrigen oben aufgezählten Eigenschaften sind für digitale Signale nicht mehr relevant. Das Seitenverhältnis ist 4:3, die Auflösung entspricht 3:2.

Bildwiederholrate

Der NTSC-Standard, oder korrekterweise M-Standard, besteht aus 29,97 Vollbildern pro Sekunde. Jedes Bild besteht aus maximal 486 sichtbaren Zeilen (von denen heute oft nur noch 480 genutzt werden; durch Overscan kann der Zuschauer meist ohnehin weniger als 480 Zeilen auf seinem Bildschirm tatsächlich sehen). Die restlichen zu 525 fehlenden Zeilen werden für die Synchronisation, Rekonstruktion des Bildes und andere Daten wie Untertitel verwendet. Das NTSC-System setzt ein Bild (engl. „frame“) aus zwei Halbbildern (engl. „fields“) zusammen, indem es jeweils abwechselnd nur die ungeradzahligen und nur die geradzahligen Zeilen des Bildes überträgt. Damit wird ein mit 59,94 Hz (beim ursprünglichen Schwarzweißsystem 60 Hz) schwingendes, nahezu flimmerfreies Bild erzeugt. Die 625-zeiligen Formate PAL und SECAM, die beide mit lediglich 50 Hz arbeiten, sind für Bildflimmern etwas anfälliger. Das Zusammensetzen der Bilder macht die Videobearbeitung zwar etwas komplizierter, was aber für alle weitverbreiteten analogen Videoformate, also auch für PAL und SECAM, gilt.

Die NTSC-Bildwiederholrate lief anfangs, in Anlehnung an das in den USA übliche Wechselstromnetz, mit genau 60 Hz. Es war günstiger, die Bildwiederholrate an die Frequenz der Energiequelle anzupassen, da sonst in der Nähe starker Stromquellen oder im Licht von Leuchtstoffröhren laufende Balken auf dem Bildschirm sichtbar gewesen wären. Die Angleichung der Wiederholrate an die Stromversorgung war außerdem für die frühen Liveübertragungen hilfreich: Es war dadurch sehr einfach, die Kamera dazu zu bringen, ein Bild zu speichern, indem man die Wechselspannung als Blendenauslöser verwendete. Im Farbsystem wurde die Wiederholrate dann leicht nach unten auf 59,94 Hz (genauer: 60000 Halbbilder je 1001 s) abgesenkt, da sich so gewisse Interferenzen zwischen Farbträger und Tonträger verringern lassen (Bildfrequenz = 59,94005994… Hz, Zeilenfrequenz = 262,5 × Bildfrequenz = 15.734,265734… Hz, Farbträgerfrequenz = 227,5 × Zeilenfrequenz = 3.579.545,454… Hz, Tonträgerfrequenz = 286 × Zeilenfrequenz = 4.500.000,000 Hz: Farbträger und Tonträger unterscheiden sich um ein halbzahliges Vielfaches der Zeilenfrequenz).

Die unterschiedliche Bildwiederholrate zwischen NTSC und den anderen beiden Bildformaten PAL und SECAM ist das größte Ärgernis bei einer Videoumwandlung. Häufig erfolgt das Umwandeln durch das Weglassen bzw. Wiederholen von Frames oder Fields, was das bekannte Ruckeln bei Schwenks auslöst. Hochwertige und teure Wandler setzen auf Objektverfolgung und Interpolation der Bilder aus benachbarten Bildern. Diese Technik wurde erstmals 1994 zur Fußball-WM in größerem Maße eingesetzt – damals war das recht aufwändig. Obwohl diese Technik mittlerweile Stand der Technik ist (jeder 100 Hz-TFT-Fernseher hat so etwas in leicht vereinfachter Form), ist es trotzdem heutzutage immer noch üblich, die alte ruckelnde Wandlungsmethode zu verwenden.

Farbkodierung

Für die Abwärtskompatibilität zum Schwarzweiß-Fernsehen benutzt das NTSC-Format ein Helligkeits- und ein Farbsystem, die getrennt übertragen werden. Diese Zusammensetzung wurde 1938 von Georges Valensi erfunden. Das Helligkeitssystem ist im Grunde genommen das alte Schwarzweißsystem, wohingegen das Farbsystem die eigentlichen Farbinformationen enthält: Es benutzt für die Farbübertragung zwei Farbdifferenzsignale nach dem YUV-Modell.[A 1] Das erlaubt es den alten Schwarzweiß-Empfängern, Farbsendungen darzustellen, indem sie die Farbinformationen einfach ignorierten.

Zur Übertragung im FBAS-Videosignal moduliert das NTSC-Format die Farbinformationen auf eine Trägerwelle, auch Farbträger oder Farbhilfsträger genannt, mit einer Frequenz von 3,579545 MHz.[A 2]

Die Modulationsart ist eine QAM- Restseitenbandmodulation (Siehe SSB, PAL), mit dem sich beide Farbdifferenzsignale gleichzeitig übertragen lassen.

Die Trägerwelle selbst wird während der Übertragung aus Effizienzgründen unterdrückt, und später bei der (QAM-)Demodulation im Empfänger wieder rekonstruiert. Dazu verwendet man ein kurzes Referenzsignal, ein „Paket“ von Sinusschwingungen der gleichen Frequenz und Phasenlage, welches man Colorburst oder kurz Burst nennt. Es befindet sich am Anfang jeder Bildzeile im eigentlich ungenutzten Raum zwischen dem waagerechten (Horizontal-)Synchronisierungsimpuls und dem Start des sichtbaren Bildinhalts (also in der hinteren Schwarzschulter). Der Colorburst selbst besteht aus acht bis zehn Takten der unmodulierten Trägerwelle mit 180° Phasenlage als Referenz. Zur Rekonstruktion des Farbträgers wird ein in engen Grenzen abstimmbarer (Quarz-)Oszillator mit einem Phasenregelkreis (PLL) auf den Colorburst synchronisiert.

Um die beiden Farbsignale U und V im Empfänger zu gewinnen, erfolgt die Demodulation des QAM-Farbsignals nun mit dem rekonstruierten Farb(hilfs)träger.

Auf dem Funkübertragungskanal und im Empfänger kann es leicht zu Phasenverschiebungen zwischen Burst, bzw. Farbträger, und dem QAM-Signal kommen. Weil NTSC im Gegensatz zu den alternativen Systemen PAL und SECAM ursprünglich nicht über dynamische Korrekturmaßnahmen dagegen verfügte, kam es früher häufig zu charakteristischen Farbverfälschungen wie ins Grüne oder Violette verfälschte Hautfarben. Siehe unterer Abschnitt „Farbfehler“.

www.amigawiki.org

Links

Zuletzt geändert: 2015/03/02 20:10

Seiten-Werkzeuge