PAL, SECAM и NTSC - это системы, в которых идёт трансляция сигнала (с антенны, кабельного, спутникового ресивера или DVD). Самое важное, что нужно знать о них и немного истории в нашей статье

О том, что такое ПАЛ или СЕКАМ большинство из нас узнало только в конце 80-х годов, когда привозили с собой из-за границы или покупали в фирменных магазинах первые импортные видеомагнитофоны, видеоплееры и видеокассеты с фильмами или музыкой. Каково же было разочарование, когда оказывалось, что их не так просто подключить к нашим, советским телевизорам, а подключив, оказывалось, что картинка была чёрно-белой Вот тогда, обратившись к мастеру, хозяин "видика" узнавал, что его телевизор принимает только систему цвета "SECAM ", а все купленные им видеокассеты записаны в "PAL " или, ещё хуже, в одном из стандартов "NTSC "

Говоря простым языком, PAL, SECAM и NTSC - это системы "цветности" или передачи цвета. При их несовпадении (у источника сигнала и телевизора) картинка на экране будет черно-белой (а ещё может быть зауженной или вообще полоски, вместо картинки). Сам сигнал, который обрабатывает схема телевизора, содержит в себе информацию о яркости (черно-белой картинке) и цветности (о том, как ч/б картинку нужно раскрасить). Так вот, информация о цветности "красках" как раз и закодирована в одну из систем ПАЛ, СЕКАМ...

PAL (Phase Alternating Line) — стандарт телевизионного сигнала, разработанный инженером компании «Telefunken» Вальтером Брухом в Германии в 1963 году.

Как и все аналоговые телевизионные стандарты, PAL является адаптированным и совместимым с более старым монохромным (чёрно-белым) телевещанием. В адаптированных аналоговых стандартах цветного телевещания дополнительный сигнал цветности передается в конце спектра монохромного телесигнала.

Известно, что любой цвет, воспринимаемый зрением человека, можно составить из основных цветов: красного (R), зелёного (G) и синего (B). Эту цветовую модель обозначают аббревиатурой RGB. Из-за преобладания в среднестатистической телевизионной картинке зеленой составляющей цвета и для избежания избыточного кодирования, в качестве дополнительных сигналов цветности используют разности R-Y и B-Y (где Y — общая яркость монохромного телесигнала). В системе PAL используют цветовую модель YUV.

Оба дополнительных сигнала цветности в стандарте PAL передаются одновременно в квадратурной модуляции (разновидность амплитудной модуляции — представляет собой сумму двух несущих колебаний одной частоты, но сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90 градусов, каждая из которых модулирована по амплитуде своим модулирующим сигналом), типичная частота поднесущей — 4433618,75 Гц (4,43 МГц). При этом «красный» цветоразностный сигнал повторяют в следующей строке с поворотом фазы на 180 градусов. Для устранения фазовой ошибки декодер PAL складывает текущую строку и предыдущую из памяти, благодаря чему полностью устраняет фазовые ошибки (типичные для системы NTSC). При сложении двух сигналов взаимно уничтожаются «красные» цветоразностные компоненты, ведь их знак изменился. При вычитании двух сигналов взаимно уничтожаются «синие». Таким образом, на выходах сумматора-вычитателя получаются разделённые сигналы U и V, являющиеся масштабно изменёнными R-Y и B-Y.

В аналоговых телевизионных приемниках для запоминания цветоразностного сигнала от предыдущей строки используется ультразвуковая линия задержки, в цифровых — оперативная память на строку.

Таким образом, в отличие от NTSC, в стандарте PAL при использовании стандартного аналогового декодера цветовое разрешение по вертикали несколько ниже, чем разрешение монохромного изображения (из-за суммирования двух соседних строк по полю). С этим вполне можно смириться, так как разрешение по горизонтали в цвете также меньше из-за уменьшения полосы пропускания. Субъективно, в силу большей чувствительности глаза к яркостной составляющей, на среднестатистических картинках такое ухудшение почти не заметно. При этом надо понимать, что в передаваемом сигнале цветовое разрешение по вертикали — полное, ухудшение разрешения происходит лишь в аналоговых декодерах PAL.

Применение цифровой обработки сигнала позволяет восстанавливать как полное цветовое разрешение по вертикали, так и улучшать разделение яркость/цветность за счет использования гребенчатой (или еще более сложной — так называемой 3D) фильтрации поднесущей.

Применение квадратурной модуляции является отличительной особенностью PAL от стандарта SECAM, поворот фазы «красного» сигнала по строкам отличает его от , цветовая модель YUV отличает от всех аналоговых систем.

Телевизионный кадр стандарта PAL состоит из 576 строк (общее количество 625, часть из которых — служебные), каждая строка состоит из 720 фрагментов, т.е. представляет собой матрицу 720*576.

Каждый кадр состоит из «полей» — чередующихся четных и нечетных строк, чередование четных и нечетных полей позволяет уменьшить мерцание картинки.

Используется несколько модификаций стандарта PAL, с отличиями в диапазонах вещания, полосой пропускания видеосигнала и несущей звуковой частотой.

Большинство аналоговых видеокамер для систем видеонаблюдения работает в стандарте PAL D.

Держу пари, многие слышали такие термины как PAL, SECAM и NTSC. Телевизоры и ТВ-тюнеры в процессе настройки каналов, часто грешат вопросами о выборе одного из них. Ситуация усугубляется, когда дополнительно на выбор предлагает несколько подвидов любого из трёх форматов. И, что же выбрать? А главное, чем же все эти форматы друг от друга отличаются? Во всём этом мы сейчас и будем разбираться.

В мире существует три системы аналогового цветного телевидения - NTSC , PAL и SECAM , во многом похожих, и в тоже время, различающихся по целому ряду параметров. Такое положение зачастую требует использования специальных декодеров для преобразования видеозаписей из одного стандарта в другой.

Телевизионная картинка состоит из последовательно отображаемых на экране строк (линий). Подобный метод формирования изображения называют строчной разверткой , а цикл полной смены изображения (кадра) - кадровой разверткой . Чем больше строк на экране, тем лучше вертикальная чёткость изображения, а повышенная кадровая частота устраняет возможный эффект мерцания.

На рисунке показано преимущественное использование стандартов цветного ТВ по регионам.

Основные параметры телесигналов

Из-за ограниченной пропускной способности каналов связи каждый кадр во всех ТВ-стандартах передается в два приема или, как говорят, состоит из двух полей. Первоначально (в первом поле) отображаются четные строки, затем нечетные. Такая развертка называется чересстрочной и, в отличие от строчной, она несколько ухудшает качество изображения, но позволяет вместить телесигнал в стандартную полосу частот каналов связи.

Частотный спектр полного телесигнала цветного ТВ показан на рисунке, откуда видно, что телесигнал состоит из яркостного, цветового и звукового сигналов, передаваемых по каналам связи с помощью отдельных несущих частот. Основные различия между стандартами заключаются в способах кодирования цвета на основе модуляции несущей частоты цветового сигнала.

При отображении принятого телесигнала цветовая составляющая накладывается яркостную. Поэтому при использовании аппаратуры, не поддерживающей тот или иной стандарт, обычно удаётся получать хотя бы чёрно-белую картинку. Звуковая несущая частота может быть разной даже в вариантах одного и того же стандарта, что и служит иногда причиной отсутствия звука при нормальном воспроизведении видео.

NTSC

Этот стандарт цветного телевидения (NTSC ) разработан в США. Первая версия появилась еще в 1941 году, а регулярные телетрансляции начались в 1954 г. В разработке NTSC принимали участие крупнейшие, в то время, электронные компании, входившие в национальный комитет по системам телевидения (англ. National Television System Committee (NTSC)). В настоящее время стандарт NTSC используется на большей части американского континента, а также в Японии, Южной Корее, на Тайване и Филиппинах.

Широко применяются два варианта NTSC , обозначаемых буквенными индексами M и N. Исторически первым был, и сейчас наиболее распространенный вариант, NTSC M. Затем появился NTSC N (называемый иногда PAL N), сегодня используется в некоторых странах Южной Америки. Правда, в Японии работает еще и NTSC J, но этот вариант незначительно отличается от основного - NTSC M.

Основные характеристики формата NTSC

Частота строчной развертки для NTSC M равняется 525 строкам на экран, частота смены кадров - 30. Полоса частот, занимаемая видеосигналом - 4,2 МГц. В NTSC N используется несколько больше строк - 625 и пониженная кадровая частота - 25 Гц.

Система на основе NTSC позволяет обеспечить высокое качество цветного изображения, но предъявляет весьма жесткие требования к приемной и передающей аппаратуре. Из-за особенностей формирования сигналов этого формата, при декодировании не всегда удаётся полностью разделить сигнал на отдельные составляющие, поэтому цветовые сигналы смешиваются с яркостным. И, в зависимости от яркости участка изображения, оно может несколько менять свой цветовой тон.

Фазовые искажения сигнала, возникающие иногда при передаче, также способствуют не совсем естественной передаче цветового тона, а амплитудно-частотные вызывают изменение насыщенности цвета.

PAL

Стандарт PAL (англ. Phase Alternation Line ) впервые был использован в 1967 году в Германии и Великобритании. Вещание в этих странах началась несколько различающихся вариантах, которых в настоящее время стало еще больше. PAL широко используется в большинстве стран Западной Европы, Африки, Азии, в Австралии и Новой Зеландии.

По сути, PAL является усовершенствованной системой NTSC, в которой устранена чувствительность передаваемого сигнала к фазовым искажениям за счет изменения метода модуляции несущей частоты цвета. Правда, это привело к некоторому ухудшению четкости, что отчасти компенсируется (в некоторых вариантах стандарта) повышенным количеством строк.

Cтандарт PAL имеет наибольшее количество используемых разновидностей.

SECAM

Стандарт SECAM (франц. Sequential Couleur Avec Memoire ) - последовательная передача цветов с запоминанием был разработан во Франции. Регулярное вещание с его использованием началось в 1967 году, во Франции и СССР. В SECAM используется 625 строк с частотой 25 кадров, или 50 полей в секунду. Сейчас SECAM используется во Франции и некоторых странах Европы, в некоторых странах бывшего CCCP и Африки.

Особенность системы в том, что цветоразностные сигналы передаются посредством частотной модуляции. Тогда, как в PAL и NTSC используется квадратурная амплитудная модуляция. Частотная модуляции, а также поочередная (через строку) передача двух цветовых сигналов позволила избавиться от излишней чувствительности к искажениям, но несколько ухудшила четкость, что, впрочем, в условиях приема эфирного телевидения не всегда принципиально и наиболее заметно в кабельных системах. SECAM позволяет добиться более естественной цветопередачи за счет улучшенного разделения цветовых сигналов от яркостного.

Для записи на магнитную ленту использовалась разновидность стандарта - MESECAM , в котором поднесущие цветоразностных сигналов перенесены на более низкие частоты (примерно 1,1 МГц), что позволило минимизировать влияние непостоянства скорости протяжки ленты на качество цвета.

Сравнение форматов

Перечень основных различий между стандартами сведен в таблицу. Как видно, имеются значительные различия по несущим частотам и занимаемой в каналах связи общей полосе частот.

Впрочем, сегодня вряд ли читателям придётся серьёзно страдать из-за проблем, несовместимости форматов. Каким бы способом Вы не выводили бы видео с компьютера, почти всегда будет возможность выбора, как минимум, из двух форматов PAL или NTSC .

PAL, SECAM и NTSC - это системы, в которых идёт трансляция сигнала с антенны, кабельного приёмника, спутникового ресивера или DVD.

PAL, SECAM и NTSC - это системы цветности или передачи цвета. При их несовместимости у источника сигнала и телевизора картинка на экране будет черно-белой, или может быть зауженной либо полосками без стандартного изображения. Сам сигнал, который обрабатывает схема телевизора, содержит в себе информацию о яркости и цветности . Информация о цветности закодирована в одну из систем ПАЛ, СЕКАМ...

Чтобы получить цветное изображение, достаточно всего три цвета: красный , синий и зелёный . Поэтому, телевизионный сигнал должен содержать информацию об этих трёх цветах и сигнале яркости .

Зная информацию о яркости Y , а так же сигнале синего В цвета и красного R , можно, путём несложного вычисления узнать информацию о зелёном цвете G .

• NTSC
  В качестве сигналов для передачи цветовой информации в системе NTSC приняты цветоразностные сигналы (R-Y и B-Y ). Передача этих сигналов осуществляется в спектре сигнала яркости на одной цветовой поднесущей частоте, со сдвигом по фазе в 90 градусов.

  Есть несколько стандартов NTSC , самые популярные из которых: NTSC 4.43 и NTSC 3.58 . Они все имеют частоту смены полукадров 60Гц (точнее: 59,94005994 Гц), число строк: 525 (486 - активных), а цифры: 4.43 или 3.58 - это частота, на которой передаётся информация о цвете (частота модуляции)

  Основной недостаток системы - возможность появления искажений в передаче цвета. Они вызывают изменение цветового тона на экране телевизора в зависимости от яркости данного участка изображения. Например, человеческие лица на экране окрашиваются в красноватый цвет в тенях и в зеленоватый - на освещенных участках. Для уменьшения этих искажений телевизоры NTSC оснащаются регуляторами цветового тона: TINT CONTROL . Этот регулятор позволяет добиться более естественной окраски деталей с какой-то одной яркостью, однако искажения цветового тона более ярких или более темных участков изображения при этом даже возрастают.

• PAL
  PAL — система аналогового цветного телевидения, разработана инженером немецкой компании и представлена как стандарт телевизионного вещания. Система PAL является основной системой цветного телевидения в Европе.

  Основные характеристики: частота смены полукадров - 50Гц , количество строк - 625 (576 активных), частота модуляции цветовой поднесущей (информации о цвете) 4.43 МГц

  Так как количество полных кадров в PAL равно 25 (в секунду) - это близко к 24 -м стандартным кадрам киносъёмки, следовательно - процесс переноса кинопленочных фильмов в телевизионный стандарт ПАЛ максимально прост и удобен (не нужно мудрить лишние несуществующие кадры, как для NTSC)

  Сложение напряжения на входе линии задержки с перевернутым напряжением на ее выходе устраняет ошибку (сбой) фазы и цветовая гамма на экране телевизора выглядит более естественно, чем при просмотре передач, кодированных в НТСЦ.

  Разновидность стандарта PAL-60 , поддерживает частоту смены полей 60 Гц, принятую в системе NTSC, благодаря чему может работать на оборудовании и в телевизорах, имеющих эту частоту кадровой развёртки.

• SECAM
  Основным преимуществом системы SECAM является отсутствие перекрёстных искажений между цветоразностными сигналами, достигаемое за счёт их последовательной передачи. Однако, на практике это преимущество может быть реализовано не всегда из-за несовершенства коммутаторов сигнала цветности в декодирующем устройстве. Система SECAM практически нечувствительна к дифференциально-фазовым искажениям, особенно критичным для системы NTSC. За счёт применения частотной модуляции высока устойчивость к изменениям амплитуды поднесущей, возникающим вследствие неравномерности АФЧХ тракта передачи. Система NTSC более чувствительна к таким искажениям, проявляющимся как изменение цветовой насыщенности. По этим же причинам SECAM менее чувствителен к колебаниям скорости магнитной ленты видео.

  В мире используются несколько модификаций стандарта SECAM , не отличающихся друг от друга способом передачи цветоразностных сигналов, включая так называемые предыскажения. Отличаются только несущие частоты яркостного видеосигнала, звукового сопровождения и способ модуляции звука. Одним из важных отличий в настоящее время является способ опознавания цвета. Для этого могут применяться как стандартные сигналы цветового опознавания SECAM , так и пакеты импульсов поднесущей во время строчного гашения.

• MESECAM
  MESECAM - является разновидностью системы SECAM и служит для того, чтобы видеомагнитофоны, работающие в стандарте PAL имели возможность записи программ, транслируемых в системе SECAM. Это была не лучшая, но достаточно простая и недорогая разработка, необходимость в которой появилась с массовым распространением видеомагнитафонов в странах Восточной Европы (СССР) и Азии, получавших телевизионный сигнал в системе СЕКАМ
• HDTV
  HDTV (High Definition Television) - это новое направление развития телевидения в мире. Название на русском языке - телевидение высокой чёткости (ТВЧ) .

Обычное телевидение предполагает разрешение изображения 720 на 576 точек, а ТВЧ позволяет смотреть телепрограммы с разрешением до 1920 на 1080 точек. Таким образом, размер изображения HDTV в 5 раз больше чем в обычном телевидении, или можно сказать, что HDTV в пять раз чётче обычного ТВ.

Еще одной особенностью стандарта HDTV является то, что он регламентирует 60 прогерессивных кадров в секунду, тогда как обычное ТВ дает только 24 (25) кадра в секунду. Такое количество кадров позволяет получить гораздо более мягкое и естественное изображение на экране, особенно в динамичных сценах.

Термин «Высокая чёткость» появился в 30-е годы 20-го столетия. Именно тогда в телевидении произошёл качественный скачок: стали применяться системы, позволившие отказаться от изображения с разрешением 15 - 200 строк. В середине 50-х годов были созданы первые прототипы. Однако для того, чтобы высокая чёткость телевидения стала заметна невооружённым глазом, необходим дисплей с большой диагональю экрана. Высокая стоимость таких дисплеев тормозила развитие HDTV на протяжении десятилетий. Стремительное развитие HDTV началось в середине 2000-x годов, одновременно с широким распространением плазменных и жидкокристаллических дисплеев.

· 720p: 1280×720 точек, прогрессивная развёртка, отношение сторон 16:9, частота — 24, 25, 30, 50 или 60 кадров в секунду (этот формат ТВЧ рекомендован как стандартный для стран-членов ЕВС);

· 1080i: 1920×1080 точек, чересстрочная развёртка, отношение сторон 16:9, частота — 50 или 60 полей в секунду;

· 1080p: 1920×1080 точек, прогрессивная развёртка, отношение сторон 16:9, частота — 24, 25 или 30 кадров в секунду.

Для просмотра HDTV фильмов вам нужен HDTV телевизор. Это может быть HDTV плазма, ЖК телевизор или HDTV проектор. Можно смотреть и на мониторе (ЖК или ЭЛТ), но всего качества HDTV Вы не увидите. Так же, нужен плеер с поддержкой HDTV , либо мощный компьютер. Если вы хотите наслаждаться HDTV телевидением у себя дома, Вам необходимо приобрести специальный ресивер и спутниковую антенну.

Видео стандарты

Так как речь о видео форматах уже поднималась и по ней уже было достаточно много сказано, в том числе и о аналоговых и цифровых форматах видеозаписи, поэтому я решил поговорить непосредственно о таких распространенных видео стандартах как: NTSC , PAL и SECAM . Давайте разберемся, чем они отличаются друг от друга.

Если вы решите приобретать камеру за рубежом, особенно в США и Японии, будьте крайне осторожны. Цены в этих странах чрезвычайно привлекательны, только все видео оборудование рассчитано для работы в NTSC (правда, специально для русских туристов есть магазины, торгующие электроникой в системе PAL , но здесь надо быть вдвойне бдительными).

В этой связи, есть смысл углубиться в понятие таких аббривиатуар, как NTSC , PAL , SECAM .

Что означает «NTSC» ?

NTSC - это сокр. англ. National Television Standards Committee - Национальный комитет по телевизионным стандартам - стандарт аналогового цветного телевидения, разработанная в США. 18 декабря 1953 года впервые в мире было начато цветное телевизионное вещание с применением именно этой системы . NTSC принята в качестве стандарта цветного телевидения (видео ) также в Канаде, Японии и ряде стран американского континента.

Технические особенности NTSC :

• количество полей - 60 Гц (точнее 59,94005994 Гц);
• количество строк (разрешение) - 525;
• частота поднесущей - 3579545,5 Гц.
• количество кадров в секунду - 30.
• развертка луча чересстрочная (интерлейсинг).

Что означает «PAL»?

PAL - это сокр. от англ. phase-alternating line - стандарт аналогового цветного телевидения, разработана инженером немецкой компании «Telefunken» Вальтером Брухом и представленная как стандарт телевизионного (видео ) вещания в 1967 году.

Как и все аналоговые телевизионные (видео ) стандарты , PAL является адаптированным и совместимым с более старым монохромным (черно-белым) телевещанием. В адаптированных аналоговых стандартах цветного телевещания дополнительный сигнал цветности передается в конце спектра монохромного телесигнала.

Как известно из природы зрения человека, ощущение цвета складывается из трех составляющих: красного (R), зеленого (G) и синего (B) цветов. Такую цветовую модель обозначают аббревиатурой RGB . Из-за преобладания в среднестатистической телевизионной картинке зеленой составляющей цвета и для избежания избыточного кодирования, в качестве дополнительного сигнала цветности используют разность R-Y и B-Y (Y - общая яркость монохромного телесигнала). В системе PAL используют цветовую модель YUV .

Оба дополнительных сигнала цветности в стандарте PAL передаются одновременно в квадратурной модуляции (разновидность AM), типичная частота поднесущего сигнала - 4433618.75 Гц (4.43 МГц).

При этом каждый цветоразностный сигнал повторяют в следующей строке с поворотом фазы с частотой 15,625 кГц на 180 градусов, благодаря чему декодер PAL полностью устраняет фазовые ошибки (типичные для системы NTSC ). Для устранения фазовой ошибки декодер складывает текущую строку и предыдущую из памяти (в аналоговых телевизионных приемниках используется линия задержки). Таким образом, объективно, цветное телевизионное изображение в видео стандарте PAL имеет в два раза меньшее разрешение по вертикали, чем монохромное изображение.

Субъективно, в силу большей чувствительности глаза к яркостной составляющей, на среднестатистических картинках такое ухудшение почти не заметно. Применение цифровой обработки сигнала еще больше сглаживает этот недостаток.

Что означает «SECAM»?

SECAM - это сокр. от фр. Séquentiel couleur avec mémoire, позднее Séquentiel couleur à mémoire - последовательный цвет с памятью - стандарт аналогового цветного телевидения, впервые применённая во Франции. Исторически она является первым европейским стандартом цветного телевидения .

Сигнал цветности в стандарте SECAM передается в частотной модуляции (ЧМ), по одной цветовой составляющей в одной телевизионной строке, поочередно. В качестве недостающих строк используют предыдущий сигнал R-Y или B-Y соответственно, получая его из памяти (в аналоговых телевизионных приемниках для этого используется линия задержки). Таким образом, объективно, цветное телевизионное изображение в стандарте SECAM имеет в два раза меньшее разрешение по вертикали, чем монохромное изображение. Субъективно, в силу большей чувствительности глаза к яркостной составляющей, на среднестатистических картинках такое ухудшение почти не заметно. Применение цифровой обработки сигнала еще больше сглаживает этот недостаток.

В шутку принято расшифровывать аббревиатуру SECAM как «System Essentially Contrary to AMerican» (система, существенно противоположная американской).

Кстати, видеокассеты с маркировкой NTSC по качеству и продолжительности записи не соответствуют стандарту PAL .