Televizní standard

Mapa světa tří nejběžnějších analogových barevných televizních systémů (stav z roku 2005)

NTSC

PAL nebo PAL / SECAM

SECAM

Televizní norma specifikuje způsob, jakým různé informace, jako je například obraz a zvuk je přenášen od vysílače k přijímači během televizního přenosu . Dává smysl rozlišovat mezi třemi různými úrovněmi přenosu:

• Definice parametrů obrazu a zvuku
• Přenos elektrického signálu v základním pásmu : buď jako analogové video a audio signály, nebo digitálně kódované
• Dálkový přenos: analogový nebo digitální RF - typy modulace

příběh

První normy

Podobně jako u celosvětové expanze rozhlasu byla potřeba mezinárodní regulace pro televizi. U televize však bylo třeba určit mnohem více než jen šířku pásma , vzdálenost mezi stanicemi a vysílací frekvence, které mají být přiřazeny , protože rozhlasové stanice přenášely pouze zvuky. Když televizní vysílání jde o zvuk se obrazového signálu dodává.

Téměř současně s rozvojem černobílé televize probíhaly i experimenty s barevnou televizí . Při prvních pokusech bylo vyvinuto několik variant. Například průkopník televize John Logie Baird vyzkoušel pro svou mechanickou televizi dvoubarevný systém. Jiní experimentovali buď se třemi kanály (částečný obraz byl přenášen v každé ze tří primárních barev v každém kanálu), nebo přenosem přes jeden kanál a synchronizovanými rotujícími barevnými filtry před kamerou a přijímačem. V tomto případě však musel být přenesen výrazně vyšší počet jednotlivých snímků, aby se vytvořil dojem obrazu bez blikání. Americký televizní vysílač CBS představil v roce 1943 barevný televizní systém s rychle rotujícími barevnými filtry.

V těchto raných pokusech o barevnou televizi CBS byly obrazy přenášeny pomocí přenosového standardu 405 řádků a 144 snímků za sekundu. Obraz byl velmi dobrý, ale například barevné přijímače s barevnými filtračními kotouči byly velmi neohrabané, hlasité a nekompatibilní se systémem 525 řádků a 60 polí za sekundu, který byl mezitím zaveden, kvůli těmto větší disky před malou obrazovkou. V roce 1941 představila americká federální komunikační komise (FCC) svůj první černobílý standard s 525 řádkovým obrazem a intervalem zvuku a obrazu 4,5 MHz. (viz také → Národní výbor pro televizní systémy )

V Německu v roce 1935 se zavedením televize se standardně používalo 180 řádků při 25 plných snímcích za sekundu, ale jen o rok později bylo nahrazeno 441 řádky s 50 poli. Ve Velké Británii, když byla televize poprvé představena, byly původně prováděny experimenty s 240 řádky s 25 snímky a 405 řádky s 50 poli (vysílány každý týden). Také tam bylo po jediném roce rozhodnuto ve prospěch standardu se 405 řádky, později nazývaného „Standard A“. Ve Francii byla oficiálně zavedena televize se 453 řádky, během německé okupace Francie byla norma změněna na 441 řádků a dočasně zachována i po skončení války, občas souběžně s novým standardem linky 819.

Poválečné normy

Francie zavedla nový vysílací standard v roce 1948 s 819 řádky na obrázek.

V září 1948 se 34členná skupina odborníků v západním Německu rozhodla pro budoucí vysílací standard pod vedením technického ředitele NWDR Wernera Nestela , linkový standard 625 řádků s prokládaným postupem 2: 1 a strukturou obrazu frekvence 50 Hz, což znamená: 25krát za sekundu je následný filmový obraz elektronicky rozdělen na 625 řádků, přičemž v lichých 50tinách sekundy pouze řádky s čísly lichých řádků 1, 3, 5 atd. příslušný obraz a v sudých 50tinách sekundy pak mohou být přenášeny řádky se sudými čísly řádků 2, 4, 6 atd., tj. 2 * 25 = 50 polí za sekundu. Dvě pole obrázku jsou spojena nebo spojena přesně tak, aby na obrazovce vytvořila úplný obrázek (viz animace níže). Na jedné straně tyto parametry vyplývaly z tradiční frekvence síťového střídavého proudu 50 Hz; na druhé straně specifikace 625 linek odpovídala přibližnému převodu americké americké normy NTSC na tyto zavedené evropské technické podmínky : 30 obrázků 525 řádků má za následek celkem 15 750 vytvořených řádků za sekundu. 25 snímků x 625 řádků odpovídá 15625 řádkům za sekundu. Kmitočet linky je 15 625 Hz. Tímto navrhovaným standardem se poté zabýval příslušný výbor CCIR ( Comité Consultatif International des Radiocommunications ) Ženevské mezinárodní telekomunikační unie (ITU) jako základ jednotného západního a jihoevropského standardu televizního vysílání.

V roce 1961 to pak bylo ve Stockholmu s určitými změnami (zejména definicí šířky pásma kanálu na 7 MHz a roztečí nosné frekvence zvuku a videa 5,5 MHz) vyhlášeno jako oficiální standardní návrh, takzvaný „Gerberův standard“. “ CCIR (pojmenované po předsedovi pracovní skupiny CCIR Walteru Gerberovi ). Naproti tomu některé středoevropské země (například NDR do roku 1956/57) a většina východoevropských zemí používaly frekvenční pásma rozšířená na 8 MHz a rozteč nosiče zvuku / videa 6,5 ​​MHz, ale stejně jako standard CCIR , počet řádků 625. Je známý jako standard OIRT . Některé země OIRT přešly v 21. století na standard CCIR .

Analogové televizní standardy

Černý a bílý

V počátcích televize (30. až 50. léta) bylo vysílání pouze černobílé. Během této doby se technické normy v různých zemích již rozcházely. Během druhé světové války mnoho zemí přerušilo své televizní aktivity a po obnovení přešlo v některých případech na jiný standard.

Standardy, které se po této fázi změny stále používají, byly ITU označeny římskými číslicemi a v současné době velkými písmeny a klasifikovány následovně:

Terminologie a parametry

Příklady kombinovaného označení ze specifikací ITU s velkými písmeny pro černobílé standardy a pro použitý a používaný systém barevné televize jsou následující:

• PAL J = systém PAL s černobílým standardem J
• NTSC M = systém NTSC s černobílým standardem M.
• Secam L = systém Secam s černobílým standardem L

Nejdůležitějšími parametry jsou počet řádků , změny obrazu za sekundu , rozteč obrazu / zvuku, modulace zvuku ( FM nebo AM ) a polarita modulace obrazu (pozitivní nebo negativní). Zbývající sloupce se týkají speciální šířky pásma, kterou televizní kanál vyžaduje k přenosu zvukových a obrazových signálů ve spektru .

Všechny tyto televizní standardy společné prokládaným ( prokládaným ), d. H. každý rámec je přenášen ve dvou po sobě jdoucích polích, takže se zdvojnásobí výsledky frekvence pole.

Prokládané

Kanálová mřížka VKV

• Systém B: E-2… E-12 (CCIR kromě F, Monaco , Itálie )
• Systém M: A-2… A-13 (FCC)
• Systém D: RI… R XII (OIRT)
• Systém A: B-1… B-14 (starý ve Velké Británii)
• Systém I: IB, ID, IF, IH, IJ ( Irsko )
• Systém F: F-2, F-4… F-12, F-8 A (F)
• Systém B: A, B, C, D, E, F, G, H, H1 (Itálie)
• Systém B ': 4… 10 ( Maroko )
• Systém B ": 0… 11,5 A ( Austrálie )
• Systém B: 1… 9 (NZ)
• Systém M: J-1… J-12 ( Japonsko )

Mřížka kanálu UHF

• Systém G: E-21… E-72 (ne FCC)
• Systém M: A-14… A-83 (FCC)
• Systém M: J-45… J-62 (Japonsko)

barva

Barevná televize byla přidána později, za Spojenými státy a Japonskem v roce 1950 a pro zbytek světa, v roce 1960 nebo později. Protože to mělo zůstat sestupně kompatibilní s černobílou televizí , stávající standardy byly zachovány a byl přidán pouze barevný signál ve formě pomocného nosiče pro barvení.

Černobílé přijímače nemohou dekódovat tento další nosič, a proto přijímají barevné přenosy jako obvykle v černé a bílé; takto je stanovena kompatibilita. Barevné přijímače dekódují černobílé a barevné signály a generují barevný obraz z těchto dvou dohromady. Tento postup je společný pro všechny pozemské analogové standardy.

Přidaný barevný signál lze modulovat třemi různými způsoby: PAL , SECAM nebo NTSC. V zásadě lze libovolný ze tří barevných standardů kombinovat s jakýmkoli černobílým standardem A - N. Ve skutečnosti se však PAL a SECAM většinou používají s jedním ze standardů 625/25 a NTSC pouze se standardem M. Existují však také „hybridy“ jako např B. PAL na Norm M v Brazílii .

RF přenos (analogový)

Parametry specifické pro anténu, které jsou nezbytné pro zachycení signálu, jako je směr antény, polarizace a umístění antény, nejsou v této úvaze brány v úvahu.

Pozemní přenos

U klasického pozemního přenosu jsou parametry následující:

• Frekvence nosiče videa ( pro každý standard existují rastry pevných kanálů , i když to již není pro moderní přijímače relevantní kvůli nepřetržité laditelnosti),
• Velikost většího a menšího kolaterálního vazu a také poloha většího kolaterálního vazu,
• Pozitivní nebo negativní modulace, úroveň černé a bílé,
• Vzdálenost a směr nosiče zvuku,
• Modulace nosiče zvuku ( AM nebo FM ), pre-důraz používaný v FM
• různé dvoukanálové zvukové procesy pro přenos několika zvukových kanálů.

Drátový přenos

Cable používá přesně stejné parametry jako klasický pozemní přenos. Jsou však povoleny jiné frekvence, které jsou v klasickém pozemním přenosu vyhrazeny pro jiné než televizní účely; tito lžou

• mezi svazkem II a svazkem III : spodní speciální oblast kanálu ,
• mezi pásmem III a 300 MHz: oblast horního speciálního kanálu,
• mezi 300 MHz a pásmem IV: Rozšířený speciální rozsah kanálů, nazývaný také hyperpásmo .

Satelitní přenos

U klasického analogového satelitního přenosu jsou parametry následující:

• Středová frekvence Nosič FM,
• Jmenovitý zdvih,
• Pre-důraz videa,
• Omezení zdvihu,
• Vzdálenost mezi nosiči zvuku,
• Modulace nosiče zvuku (FM nebo QPSK s ADR ), pre-důraz používaný u FM.

RF přenos (digitální)

DVB , ATSC , ISDB

Digitální pozemní

DVB-T

Použitá modulace je OFDM s QPSK, 16QAM nebo 64QAM na každém jednotlivém nosiči.

DVB-H (mobilní zařízení)

Použitá modulace je také OFDM.

DVB-T2 (není kompatibilní)

Digitální satelit

DVB-S

Použitá modulace je QPSK ,

DVB-S2

Kromě QPSK se zde používá také 8PSK .

Digitální kabel

DVB-C

Používají se různé typy kvadraturní amplitudové modulace (16QAM, 64QAM nebo 256QAM), v závislosti na požadované robustnosti.

DVB-C2

Na každém jednotlivém nosiči (16QAM až 4096QAM) je použita metoda COFDM s kvadraturní amplitudovou modulací . DVB-C2 nemá v současné době v praxi téměř žádný význam (od roku 2019), protože přenos kanálů HDTV je již možný s předchozím standardem DVB-C.

Přenos signálu v základním pásmu (analogový)

V případě analogového přenosu v základním pásmu se přidávají následující parametry obrazu:

• Barevná modulace ( PAL , NTSC , SECAM )
• Frekvence nosné barvy (3,58 ... MHz: NTSC-3,58, 4,43 ... MHz: PAL-4,43 a NTSC-4,43, 4,25 a 4,406 ... MHz: SECAM)
• Velikost horizontálního zatemňovacího intervalu (12 z 64 µs)
• Velikost vertikálního zatemňovacího intervalu (24,5 ... 25 řádků pro CCIR, 19,5 ... 22,5 pro FCC)

Přenos signálu v základním pásmu (digitální)

Pro digitální přenos obrazu (zřídka také MPEG-1) se používá MPEG-2 (H.262) nebo MPEG-4 (H.264, H.265), pro zvuk zvuk MPEG-1 i MPEG-2 (Layer 2 nebo AAC) a také Dolby Digital (AC-3 nebo E-AC3), přičemž zvuk ve formátu MPEG je povinný. Obvykle však existují omezení:

• určité formáty obrázků
• maximální rychlost přenosu dat
• Délka GOP
• časový posun obrazu a zvuku

Parametry obrazu

Následující parametry jsou pak skutečnými parametry obrazu:

• Snímková frekvence
• Použijte prokládané nebo progresivní skenování
• Počet řádků
• Umístění primárních barev v CIElab - barevný prostor
• Hodnota gama pro přiřazení hodnoty a jasu
• S analogovým přenosem: horizontální rozlišení
• S digitálním přenosem: horizontální počet pixelů
• Geometrie pixelů nebo poměr výšky a šířky obrázku

terminologie

V digitálním sektoru se často používá „PAL“ jako zkratka pro „625 řádků / 25 změn obrazu za sekundu s barevným nosičem PAL“ a „NTSC“ jako zkratka pro „525 řádků / 30 změn obrazových za sekundu s barevným nosičem NTSC “. To je však špatně, protože složkové signály se používají téměř výhradně v digitální technologii a přesná specifikace televizního standardu v dané zemi je černobílý standard + barevný standard. Použijte tedy z. B. USA standard M s NTSC, většina ze západní Evropy standard B / G s PAL, bývalý standard NDR B / G se SECAM, většina z východní Evropy standard D / K se SECAM nebo PAL, francouzský standard L se SECAM. Mnoho bývalých zemí SECAM nyní přešlo na PAL, ale obecně si zachovává základní černobílý standard.

Doplňkové funkce

Kromě toho existují různé standardy pro analogovou televizi

• Stereo zvuk : A2 , NICAM , MTS
• Textové služby: Teletext , Antiope , Skryté titulky
• Kompatibilní širokoúhlý přenos: PALplus

(Částečně) digitální

• PALplus : rozšíření PAL, kompatibilní směrem dolů
• D2-MAC : přinesl zlepšení kvality zejména prostřednictvím odděleného ( časově děleného multiplexovaného ) přenosu obrazového signálu, barevného signálu a digitálního zvukového signálu, byl přenášen hlavně přes satelit, nemohl převládnout.
• HDTV : Souhrnný výraz pro televizní standardy s vyšším rozlišením
• DVB : Digital Video Broadcasting, souhrnné označení pro různé standardy digitální televize

Standardy digitální televize jsou založeny na některých charakteristikách standardů analogové televize, jako je počet řádků a obnovovací frekvence. Ke kompresi dat se obecně používá standard MPEG-2 .

Na rozdíl od standardů analogové televize je další vlastností standardů digitální televize počet sloupců v obrazu. Spolu s počtem obrazových řádků je získáno takzvané rozlišení obrazu v obrazových bodech (pixelech). Počet sloupců je ideálně zvolen tak, aby se výška jednotlivých pixelů výrazně nelišila od jejich šířky v zobrazení obrázku. Místo tradičního poměru stran 4: 3 se stále více používá 16: 9 kvůli změněným zobrazovacím zařízením (ploché obrazovky a videoprojektory) .

Viz také

• Televizní signál
• Kompozice obrazu
• Standardní převodník

literatura

• Charles Poynton: Algoritmy a rozhraní pro digitální video a HDTV , Morgan Kaufmann Publishers, 2003. ISBN 1-55860-792-7
• Autorský kolektiv Werner a Barth, praxe oprav televize. Technologie VEB Verlag. Berlín, 1962.

webové odkazy

• Televizní standardy všech zemí a oblastí světa
• Televizní standard

Individuální důkazy

1. ^ Lit.: Bischoff, Jürgen: Politická ekonomie HDTV. Frankfurt nad Mohanem, 1993
2. ↑ http://www.sptv.demon.co.uk/tvstandards.html
3. ^ Publikace z Transdiffusion.org
4. ↑ publikace SPTV
5. ↑ Ulrich Schmidt: Profesionální video technologie . 5. vydání. Springer, Berlín 2009, ISBN 978-3-642-02506-8 , s. 103 .