NTSC

NTSC er et analogt TV-system som brukes blant annet i Sør-Korea, Japan, USA og Canada. Navnet er en forkortelse for National Television System(s) Committee, standardiseringsorganisasjonen som skapte NTSC.

Historie

National Television System Committee ble etablert i 1940 av Federal Communications Commission (FCC) i USA for å løse konflikten mellom flere selskaper over standarden på et landsdekkende analogt TV-system. Komitéen ga ut en teknisk standard for svart-hvitt TV i mars 1941. Den var basert på anbefalingen om å bruke 441 linjer fra Radio Manufacturers Association (RMA) fra 1936. På grunn av utviklingen innen restsidebånd-teknikker, som øker tilgjengelig båndbredde, oppstod det en anledning til å øke bildeoppløsningen. NTSC endte opp med 525 linjer, et kompromiss mellom RCAs ønske om å benytte 441 linjer (NBC, som de eide, brukte allerede denne standarden) og Philcos ønske om å øke oppløsningen til mellom 605 og 800 linjer. Andre spesifikasjoner i standarden var en bildefrekvens på 30 bilder per sekund, et sideforhold på 4:3 og frekvensmodulasjon for lydsignalet. Hvert bilde består av to delbilder (et delbilde består av annenhver linje av det komplette bildet) og hvert delbilde består av 262,5 linjer, slik at man får 60 delbilder per sekund.

Januar 1950 ble komitéen samlet igjen for å bestemme en standard for farge-TV. Mars 1953 ble det som nå er kalt NTSC enstemnig vedtatt. Den ble senere definert som RS-170a. Denne oppdaterte standarden ble laget for å også være kompatibel med svart-hvitt-TV-er. Fargeinformasjon ble lagt til svart-hvitt-bildet ved å legge en hjelpebærebølge på 3.58 MHz til videosignalet. Av tekniske hensyn, måtte bildefrekvensen justeres ned fra 30 bilder per sekund til 29,97.

FCC hadde godkjent et annet fargesystem i 1950. Det var utviklet av CBS og var ikke kompatibelt med svart-hvitt-sendinger. Systemet brukte et roterende fargehjul, reduserte antall linjer fra 525 til 405 og høynet delbildefrekvensen fra 60 til 144 (men hadde en effektiv bildefrekvens på 24 bilder per sekund). Utsettelsestaktikker fra konkurrenten RCA holdt tilbake systemet frem til midten av 1951 og sendingene varte bare noen få måneder før produsering av CBS-kompatible systemer ble forbydd av National Production Authority (NPA). De eksisterende apparatene ble raskt destruert og man kjenner til bare to mottakere som eksisterer i dag. CBS-systemet ble avskaffet av FCC i 1953 og ble byttet ut senere samme år med NTSC-standarden. En variant av CBS-systemet ble senere brukt av NASA for å kringkaste bilder av astronauter fra rommet.

Et tredje «line sequential»-system fra Color Television Inc. (CTI) ble også tatt i betrakning før NTSC ble godkjent. CBS- og NTSC-systemene er henholdsvis kalt «field sequential» og «dot sequential».

Det første kameraet, som støttet NTSC i farger, var RCA TK-40. Det ble brukt til prøvesendinger i 1953. En forbedret versjon, TK-40A, ble introdusert i mars 1954 og var det første kommersielt tilgjengelige TV-kameraet som filmet i farger. Det ble avløst ett år senere av en den forbedrede TK-41, som ble standardkameraet for mesteparten av 1960-tallet.

NTSC-standarden har senere blitt adoptert av mange andre land, slik som mesteparten av Amerika og Japan.

Tekniske detaljer

Oppfriskingsfrekvens

NTSC-formatet, eller mer korrekt, system M, består av 29,97 bilder per sekund. Hvert bilde består av 480 linjer av totalt 525 linjer (resten er brukt til synkronisering, vertikalt tilbakeløp og annen data, slik som undertekster). NTSC bruker delbilder, hvor hvert delbilde enten tegner alle oddetalls-linjene eller alle partalls-linjene i bildet. Hvert bilde består derfor av to slike delbilder. Dette gjør at man får et nesten flimmerfritt bilde med en oppfriskingsfrekvens på 59,94 Hz (nøyaktig: 60 Hz/1,001). Dette er gunstigere enn PAL og SECAMs oppfriskingsfrekvens på 50 Hz (moderne PAL-TV-er opererer dog på 100 Hz). Delbilder gjør videoredigering mere komplisert, noe som alle systemer som er basert på delbilder deler, inkludert PAL og SECAM.

Oppfriskingsfrekvensen var opprinnelig akkurat 60 Hz i svart-hvitt-systemet. Den ble valgt fordi vekselstrømsystemet i USA opererer på denne frekvensen. Ved å bruke denne frekvensen eliminerer man bølgeinterferens som ville ha produsert rullende streker på skjermen. Det hjalp også kinescopekameraer til å filme direktesendinger, siden det var veldig enkelt å synkronisere et filmkamera til å ta bilde av en videomonitor ved å bruke vekselstrømmen som en utløser for lukkeren.

525 linjer ble valgt som en konsekvens av begrensningene vakuumrørene hadde på den tiden. I tidlige TV-er ble en spenningskontrollert oscillator satt til å svinge på det dobbelte av horisontal-linjefrekvensen (antall linjer tegnet på ett sekund, 15750 Hz), og denne frekvensen ble delt med antall linjer (525) slik at man fikk delbildefrekvensen (60 Hz). Denne frekvensen ble sammenlignet med vekselsstrømmen og eventuelle avvik ble korrigert ved å forandre utgangsfrekvensen på oscillatoren.

På denne tiden var vipper den eneste praktiske måten å dividere frekvenser på, men de kunne bare dividere med små nummer. Antallet linjer i et delbildesystem kan bare være et oddetall, så en kjede med vipper var nødvendig og disse måtte dividere på små oddetall. Den minste, praktiske sekvensen til 500 er 3 × 5 × 5 × 7 = 525. Det er også teoretisk mulig å bruke andre verdier, men de er høyere, slik som 13 og 17, og vil derfor gjøre at kretsen blir mindre pålitelig. Alle moderne TV-systemer utleder frekvensene fra hjelpebærebølgen til fargesignalet.

NTSC-signalet har mange mulige oppsett (mange flere enn PAL). Et NTSC-signal kan være 60i (60 diskrete delbilder), 30p (kalt 2:2 pullup, altså to delbilder som er en del av et bilde), 24p (3:2 pullup) og et PAL-signal hvor hastigheten er justert ned (også 3:2 pullup). Det finnes også andre versjoner på grunn av feil gjort under laging av DVD-er. For mer informasjon, se her.

Fargekoding

På grunn av at fargesendinger skulle være kompatible med svart-hvitt-TV-er, bruker NTSC en luminans-krominans-kodingssytem oppfunnet av George Valensi i 1938. Luminans (utledet matematisk fra kompositt-fargesignalet) overtar plassen til det opprinnelige monokromsignalet. Krominans overfører fargeinformasjon. Dette lar svart-hvitt-mottakere vise NTSC-signaler ved å ignorere krominansen. I NTSC blir krominans kodet i to signaler på 3,579545 MHz, som er 90 grader ut av fase (kjent som I (kryssmodulasjon) og Q (kvadratur)). Faseforholdet mellom I og Q i hjelpebærebølgen på 3,579545 MHz samsvarer med fargetonene tatt opp av et TV-kamera; amplituden samsvarer med fargemetningen (renheten) i det opprinnelige signalet.

For at en TV skal kunne ta imot fargeinformasjonen, må den ha et referansesignal på 3,579545 MHz. Dette signalet er inkludert i NTSC-signalet som fargesynksignal, lokalisert på begynnelsen av hver horisontale linje i mellom slutten på den horisontale synkpulsen og slukkepulsen på hver linje. Fargesynksignalet består av minimum åtte svingninger av umodulert hjelpebærebølge for fargesignalet. Ved å sammenligne referansesignalet utledet fra fargesynksignalet og fargesignalets amplitude og fase, kan man dekode fargetone- og fargemetnings-informasjonen.

Når NTSC er kringkastet, blir en radiobærebølge amplitudemodulert av NTSC-signalet, mens lydsignalet blir overført ved å modulere en bærebølge som er 4,5 MHz høyere. Hvis signalet blir påvirket av ikke-lineær forvrengning, kan fargesignalet på 3,58 MHz slå i takt med lydbærebølgen og et punktmønster vil oppstår på skjermen. Den opprinnelige delbildefrekvensen på 60 Hz ble justert ned med en faktor på 1000 / 1001 til ca. 59,95059 Hz slik at dette mønstret ble mindre merkbart.

En annen viktig grunn til at delbildefrekvensen ble nedjustert var at man fikk redusere interferensen mellom fargesignalet og lydbærebølgen. Fargesignalet er n + 0,5 ganger (eksakt 227,5) av horisontal-linjefrekvensen for å minimalisere interferens mellom luminans og krominans. Lydbærebølgen er et heltall multiplisert (286,0) med horisontal-linjefrekvensen for å minimisere interferens med fargesignalet. På gunn av at lydbærebølgefrekvensen ble definert for svart-hvitt-standarden (4,5 MHz) og fordi at å forandre den var verre enn å forandre delbildefrekvesen, ble delbildefrekvensen forandret fra 60,00 Hz til 4 500 00 Hz / 286 / 262,5 = 15750 Hz / 1,001 / 262,5 = 15734,26573 / 262,5 = 59,95005 Hz = 60 Hz / 1,001 Hz.

Modulasjonsoppsett for transmisjon

En TV-kanal for NTSC okkuperer en båndbredde på 6 MHz. Et sikkerhetsbånd, som ikke overfører noen signaler, okkuperer de første 250 kHz av hver kanal for å unngå interferens mellom videosignalet i en kanal med lydsignalet i kanalen rett under. Videosignalet, som er amplitudemodulert, okkuperer området 500 kHz–5,45 MHz i forhold til den nedre grensen for kanalen. Bærefrekvensen er 1,25 MHz over den nedre grensen. Slik som alle modulerte signal, genererer videosignalet to sidebånd, et over bærebølgen og ett under. Hvert sidebånd er 4,2 MHz bredt. Hele det øvre sidebåndet blir overført, men bare 750 kHz av det nedre, kjent som et restsidebånd, blir overført. Fargehjelpebærebølgen, som nevnt ovenfor, er 3,579545 MHz over videobærebølgen og er kvadraturmodulert med undertrykt bærebølge. De øverste 250 kHz av hver kanal inneholder lydsignalet, som er frekvensmodulert, noe som betyr at det er kompatibelt med lydsignalene som er kringkastet av FM-radiostasjoner i 88–108 MHz-båndet. Hovedlydbærebølgen er 4,5 MHz over videobærebølgen. Noen ganger kan en kanal inneholde et MTS-signal, som ganske enkelt er mere enn ett lydsignal. Dette brukes vanligvis nå man har stereolyd eller hvis sendingen har mere enn ett lydspor.

Bildefrekvenskonversjon

Det er en stor forskjell i bildefrekvens mellom NTSC og film. Sistnevnte har 24 bilder per sekund mens NTSC har ca. 29,97 bilder per sekund. I motsetning til PAL og SECAM, hvor man setter opp farten på filmen til 25 bilder per sekund, må man bruke en mer kompleks prosess, kalt 3:2 pulldown, for NTSC. Denne prosessen gjentar deler av bildene, slik at man kan gå fra 24 til 29,97 bilder per sekund uten å forandre hastigheten på filmen. Dette introduserer noe risting hvis kameraet panorerer sakte. Se telecine for mer informasjon.

Hvis man vil se materiale tatt opp i PAL eller SECAM på NTSC-utstyr, må man konvertere. Det er to måter man kan konvertere på:

Bildefrekvensen kan justeres ned til 23,976 bilder per sekund (som gjør at alt går 4,3% saktere) og så bruke 3:2 pulldown. Denne prosessen, kjent som NTSC slowdown, introduserer de samme forandringene i lyden som PAL speed-up.
Interpolering av innholdet i tilliggende bilder slik at man kan produsere nye bilder. Denne konverteringen er lett å oppdage av et trent øye fordi bevegelsene i filmen vil bli noe forandret.

Kvalitetsproblemer

Profesjonelle innen video- og TV-industrien holder ikke NTSC høyt og spøker med at forkortelsen står for «Never The Same Color», «Never Twice the Same Color» eller «Never Tested Since Christ». Kablingsproblemer har en tendens til å forringe bildet (ved å forandre fasen til fargesginalet), så det mister ofte fargebalansen innen det har nådd seeren. Dette gjør det nødvendig å inkludere en fargetonekontroll i NTSC-TV-er, noe som ikke er nødvendig for PAL og SECAM, selv om mange av disse TV-ene likevel har det. Noen klager også på at 525 linjer gjør at bildet får en dårligere kvalitet enn det utstyret er i stand til. I tillegg trenger man en mer kompleks konverteringsprosess for å spille av filmer i NTSC.

Det er ikke noen tvil om at NTSC gjenspeiler begrensningene og teknologien fra svunnen æra. Dens kompatibilitet er grunnen til at standarden har overlevd i over sju tiår. Digital-TV og HDTV vil sannsynligvis bety slutten på NTSC.

Varianter av NTSC

I motsetning til PAL, med sine mange forskjellige varianter, er NTSC brukt med kringkastingssystem M, som gjør at det også kalles NTSC-M. Storbritannia overveide å bruke et system med 405 linjer, kalt NTSC-A, på toppen av sitt eget svart-hvitt-system. De endte istedenfor opp med PAL-I. Japans variant, NTSC-J, er en smule forskjellig. I Japan er svartnivået og slukkenivået identisk (0 IRE), slik som PAL, mens amerikansk NTSC har et svartivå på 7,5 IRE. Siden forskjellen er veldig liten, trenger man bare å forandre kontrasten på TV-en for å se på den «andre» varianten av NTSC.

Det brasilianske PAL-M-systemet bruker samme kringkastingsbåndbredde, bildefrekvens og antall linjer som NTSC, men er PAL-kodet. Det er derfor NTSC-kompatibelt når det gjelder kilder, slik som VHS og DVD, men fargeinformasjonen kan ikke mottas av en NTSC-TV.

Utviklingen av NTSC

NTSC I er det opprinnelige, monokrome 525/60-signalet som ble den første standarden i USA i 1941, og senere i Canada.
NTSC II er fargesystemet, med nesten alle aspektene av NTSC-signalet strengt definert. NTSC II har en liten forskjell i bildefrekvensen, slik at det blir et 525/59,94-signal. Etter introduksjonen av NTSC II, ble 525/60 (RGB) en separat produksjonsstandard, som brukes med NTSC II ved å justere ned bildefrekvensen med en faktor på 1000 / 10001.
NTSC III ble introdusert på grunn av digital-TV-ruting på 1980-tallet. Alle aspekter ved NTSC III er matematisk definert.

NTSC III i dag

I Nord-Amerika brukes det i dag bare NTSC III. NTSC II-utstyr brukes ved å konvertere signalet digitalt.

Vanlige landbaserte TV-sendere eller kabelselskap sender ut NTSC III-signaler, spesielt hvis kilden er TVRO eller ATSC. Alle «free-to-air» analoge satellittsendinger er også NTSC III. Scramblingsystemer, slik som VideoCipher, kan ikke oppnå full NTSC III-kompatibilitet på grunn av problemer med at signalet er analogt.

Det er ingen kjente kompatibilitetsproblemer mellom NTSC II og III. Eldre NTSC II-TV-er skal kunne vise NTSC III-signaler uten noen problemer, til og med hvis man tar med mindre frekvensforandringer i fargesynkroniseringen.

Vertikal intervallreferanse

Et NTSC-bilde inneholder noen linjer (1–21 i hvert felt) som ikke er synlige. 1–9 brukes for vertikal synkronisering og utligningspulser. Resten av linjene er slukket med vilje for å gi elektronstrålen i bilderør-TV-ens tid til å returnere til toppen av skjermen.

VIR, som ble tatt i bruk på 1980-tallet, prøver å korrigere noen av fargeprobleme i NTSC ved å legge til referansedata for luminans og krominans på linje 19.[1] Kompatible TV-er kunne så bruke disse dataene til å korrigere bildet. VIR-signalet består av tre deler. Den første delen har 70% luminans og samme krominans som fargesynksignalet og de to andre delene har henholdsvis 50% og 7,5% luminans.[2]

En mindre brukt etterfølger til VIR, GCR (Ghost-canceling reference), la også til muligheter for å fjerne refleks i bildet.

De andre linjene i det vertikale slukkeintervallet er vanligvis brukt for tilleggsdata, eller data som tidskoder og SMPTE-koder på linje 12–14, testdata på linje 17–18, nettverkskoder på linje 20 og undertekster, XDS og V-chip-data på linje 21. Tidlige tekst-TV-oppsett brukte linje 14–18 og 20, men tekst-TV på NTSC slo aldri gjennom hos seerne.[3]

Land og territorium som bruker NTSC

Nord-Amerika

Canada
Mexico
USA – Høyspennings kringkasting gjennom luften ble skrudd av 12. juni 2009 til fordel for ATSC. Lav-spennings-stasjoner, klasse-A-stasjoner o.l, samt kabelnettet ble ikke direkte påvirket av dette. NTSC er også fremdeles i bruk som standard mellom ulikt A/V-utstyr som TV-er og DVD-spillere.

Mellom-Amerika og Karibia

Sør-Amerika

Bolivia
Chile
Colombia
Ecuador
Guyana
Peru
Surinam
Venezuela
Brasil (bruker PAL-M, basert på NTSC-M, men med fargekoding i PAL; mange DVD-er og VHSer er NTSC så DVD- og VHS-spillere er NTSC-kompatible)

Asia

Japan
Burma (tidligere, Myanmar bruker nå PAL)
Filippinene
Sør-Korea
Taiwan
Thailand (tidligere, Thailand bruker nå PAL)
Kambodsja (tidligere, Kambodsja bruker nå PAL)
Nord-Korea (Propagandastasjon beregnet på Sør-Korea; innenlandssendinger bruker PAL)
Sør-Vietnam (tidligere, hele Vietnam bruker nå PAL)

Stillehavet

Territorier som tilhører USA

Amerikansk Samoa
Guam
Saipan, også kjent som Nord-Marianene
Midwayøyene (en amerikansk militærbase)

Andre nasjoner

Marshalløyene (medlem av Compact of Free Association med USA; USA støttet overgang til NTSC)
Mikronesiaføderasjonen (medlem av Compact of Free Association med USA)
Palau (in Compact of Free Association with US; adopted NTSC before independence)
Samoa (closely tied to American Samoa; US aid funded NTSC adoption)
Tonga (US aid funded NTSC adoption)

Har brukt NTSC

Fiji (brukt av amatører før 1989, Fiji har brukt PAL siden 1990)
Australia (tidligere, Australia bruker nå PAL)

De indiske hav

Diego Garcia

Midtøsten

Sør-Jemen (tidligere, hele Jemen bruker nå PAL)

Europa

Storbritannia (tidligere, Storbritannia bruker nå PAL)

Se også

PAL

Litteratur

En standard, som definerer NTSC-systemet, ble utgitt av International Telecommunication Union i 1998 med tittelen Recommendation ITU-R BT.470-6, Conventional Television Systems. Den er ikke offentlig tilgjengelig på internett, men kan kjøpes fra ITU.
CBS Field Sequential Color System av Ed Reitan (1997)