NTSC

Televisioonistandardite kasutus maailmas. Riigid, mis kasutavad NTSC süsteemi, on värvitud roheliseks

NTSC (lühend sõnadest National Television System Committee) on USA Riikliku Televisioonistandardite Komitee nõuetega vastavusse viidud värvilise analoogtelevisiooni edastusmeetod.

See võeti kasutusele nii Põhja-Ameerika kui ka Lõuna-Ameerika riikides (v.a Argentinas, Uruguays ja Prantsuse Guajaanas). Lisaks hakati seda standardit kasutama veel Myanmaris, Lõuna-Koreas, Taiwanis, Jaapanis, Filipiinidel ja mõnes Vaikse ookeani saareriigis. See oli ka üks maailma esimesi värvitelevisiooni edastamise standardeid.

Lisaks NTSC-le on maailmas kasutusel veel kaks värvitelevisiooni standardit: Lääne-Euroopas levinuim värvitelevisiooni standard PAL töötati välja Saksamaal ning SECAM Prantsusmaal aastatel 1956–1965.

Ajalugu

Esimene NTSC-standard arendati välja juba 1941. aastal, kuid sellel lahendusel puudus visioon värvilise pildi edastuseks. Järgmises NTSC standardis, mis töötati välja 1953. aastal, oli värvitelevisiooni edastus standardiseeritud ja lisaks oli see tagasiühilduv juba kasutuses olevate must-valge televisiooni vastuvõtuseadmetega.

USA Föderaalse Sidekomisjoni FCC loodud Riiklik Televisioonistandardite Komitee andis 1941. aastal välja esimese versiooni must-valge analoogtelevisiooni edastamiseks. Võeti kasutusele 525 horisontaalset rida. NTSC standardiseeris kaadrisageduseks 30 täiskaadrit sekundis. Üks täiskaader koosneb kahest poolkaadrist (262,5 rida) ehk siis kuvatakse 60 poolkaadrit sekundis. Lisaks määrati kuvasuhteks 4:3 ja helisignaali ülekandmiseks kasutati sagedusmodulatsiooni, mis oli siis üsna uus tehnoloogiline saavutus.

1950. aasta jaanuaris hakkas komitee normeerima värvitelevisiooni edastamist ja 1953. aasta detsembris kiideti üksmeelselt heaks uus NTSC värvitelevisiooni standard. Uus värvitelevisiooni standard oli täielikult tagasiühilduv juba turul eksisteerinud must-valge televisiooni vastuvõtjatega. Must-valge pildi värviliseks tegemiseks lisati signaalile värvikandesagedus 3,58 MHz.

Esimene avalik NTSC standardit kasutav värviline telepilt saadeti eetrisse 30. augustil 1953, olgugi et see oli jälgitav värviliselt ainult sidevõrkude enda peakorteris. Esimene üleriigiline värviteleritest jälgitav NTSC saade "Tournament of Roses Parade" edastati juba järgmise aasta 1. jaanuaril. 1954. aastal katsetati ka esimest NTSC saatekaamerat RCA TK-40. Samal aastal tuli müüki TK-41, mida kasutati edukalt peaaegu 1960. aastateni.

Tehnilised andmed

Read ja kaadrisagedus

NTSC kasutab värvi kodeerimisel süsteemi, kus üks kaader koosneb kahest poolkaadrist. Poolkaadri suuruseks on 262,5 rida. Täiskaadri edastuskiiruseks on 29,97 Hz. Iga kaader koosneb 525 reast, millest 480 sisaldab pildi infot. Ülejäänud ridu kasutatakse elektronkiire viimiseks diagonaalselt kaadri lõpust tagasi uue kaadri algusesse. Lisaks kasutatakse neid ridu ka teleteksti ning vertikaalse ajaintervalli info edastuseks.

Poolkaadrid saadakse ülerealaotuse teel, mis tähendab seda, et paarisarvulised read kantakse ekraanile esimese poolkaadri jooksul ning paaritud teise poolkaadri jooksul. Ühe poolkaadri sageduseks on 59,94 Hz (60 Hz/1,001). Võrdluseks: süsteemides PAL ja SECAM kasutatakse 625 rida 576 pildi ülekandmiseks ning poolkaadri sageduseks on 50 Hz.

Algselt oli kaadrisagedus seotud Ameerika Ühendriikides kasutatava 60 Hz võrgupingega, et vältida võimalikke võrgumürahäireid. Pärast värvi lisamist NTSC signaalile vähendati kaadrisagedus väärtuseni 59,94 Hz selleks, et kõrvaldada häired, mis tekkisid helikandesageduse ja värvikandesageduse ristmodulatsiooni tagajärjel.

Ridade arvu määramisel võeti arvesse nii silma maksimaalne nägemisteravus kui ka ülekandeks vajamineva sagedusspektri laius. Optimaalseks tulemuseks leiti, et rohkem kui 572 rea ülekandmisel ei ole enam mõtet. Arvestati, et silma nägemisteravus on 1 nurgaminut (1/60 kraadi) ning kodus asuks televiisor kuuekordse ekraani kõrguse kaugusel vaatajast. Neid andmeid kasutades saadigi, et 572 rea puhul silm ei suuda enam ridu teineteisest eristada.

Värvipildi moodustamine

NTSC kasutab pildi edastuseks kolme signaalikomponenti. Esimeseks ning ka kõige olulisemaks on pildipunkti heleduse ülekandmine (heleduse tähis on Y). Heledussignaal on ka ainuke pildi edastuse komponent must-valges televisioonis. Teised kaks pildiedastuse komponenti on I ja Q (In-phase ja Quadrature-phase), millega määratakse antud punkti värvitoon. Kuna juba aastaks 1953 oli toodetud hulgaliselt must-valgeid televiisoreid, siis oli vajalik värvitelevisioon teha tagasiühilduvaks juba turul olevate televisiooniseadmetega. See tähendas, et must-valge televiisoriga oli võimalik vaadata ka värvitelevisiooni saateid (muidugi must-valgelt).

NTSC värvitelevisiooni ülekandel kasutatakse kvadratuur-amplituudmodulatsiooni, kus värvisignaalikomponendid I ja Q edastatakse kandesagedusel 3,579545 MHz omavahel 90-kraadise faasinihkega. Signaalid I ja Q annavad pildipunktidele värvi ning amplituudmoduleeritud signaal Y annab punktile heleduse. Värviinfo on paigutatud väikeste fragmentidena, nn etalonsignaalidena reasünkroimpulsi algusesse. Etalonsignaal koosneb vähemalt kaheksast võnkeperioodist ning on jäetud moduleerimata, see tähendab, et signaal peab olema faasi- ja amplituudikindel. Võrreldes etalonsignaali vastuvõetud videosignaaliga, saadakse faasierinevused, millega määratakse värvitoon, ning amplituudi erinevustega tehakse kindlaks antud punkti heledus.

NTSC signaali sageduspekter:
luma carrier – kujutisesignaali kandesagedus
chrome carrier – värvisignaali abikandesagedus
audio carrier – helisignaali kandesagedus

Televisioonisignaali spekter

NTSC televisiooni ühe kanali ribalaius on tervikuna 6 MHz. Kõrvaloleval joonisel on toodud kujutisesignaali ja helisignaaliga sageduste paigutus televisioonikanalis. Kanali alguses on 250 kHz laiune kaitseriba (quard band). Videosignaali kandesagedus, mida analoogmoduleeritakse heledussignaaliga, asub 1,25 MHz saatekanali piirist. Värvussignaaliga sagedusmoduleeritud kandesagedused on paigutatud heledussignaali spektrisse 3,579545 MHz kaugusele heledussignaali kandesagedusest. I ja Q kanali värvussignaalid edastatakse mõlemad samal sagedusel, kuid nad on teineteisega 90-kraadises nihkes. Värvuse ülekandeks kasutatakse heledussignaali spektrist 2 MHz. Helisignaal kantakse üle kanali lõpus 250 kHz enne kanali ülemist piiri.

Üleminek digitelevisioonile

Peamiselt raadiosageduste parema ärakasutamise eesmärgil on analoogtelevisioonilt järk-järgult üle mindud digitaalse telepildi edastusele ehk digilevile. Pärast 70 aasta pikkust NTSC standardi kasutamist lõpetati 12. juunil 2011 Ameerika Ühendriikides NTSC analoogtelevisiooni edastamine ja asendati see telepildi digitaalse edastusega ATSC standardi järgi. Seejuures järgitakse tavalahutusega digitaalse telepildi SDTV standardis NTSC-is määratud kaadrisagedust ja ridade arvu, kusjuures ühes kaadris edastatakse 480×720 pikslit.