Standard televisivo
Uno standard televisivo specifica il modo in cui vengono trasmesse diverse informazioni, come dati di immagine e suono nella televisione durante la trasmissione dal trasmettitore al ricevitore . Ha senso distinguere tra tre diversi livelli di trasmissione:
- Definizione dei parametri dell'immagine e del suono
- Trasmissione di segnali elettrici in banda base : come segnali video e audio analogici o codificati digitalmente
- Trasmissione remota: RF analogica o digitale - tipi di modulazione
storia
Prime norme
Simile all'espansione mondiale della radio , c'era anche la necessità di una regolamentazione internazionale per la televisione. Con la televisione, tuttavia, si doveva determinare molto di più della semplice larghezza di banda , della distanza tra le stazioni e delle frequenze di trasmissione da assegnare , perché le stazioni radio trasmettevano solo suoni. Quando la trasmissione televisiva arriva al suono , il segnale dell'immagine viene aggiunto.
Quasi contemporaneamente allo sviluppo della televisione in bianco e nero , ci furono anche esperimenti con la televisione a colori . Nei primi tentativi sono state sviluppate diverse varianti. Ad esempio, il pioniere della televisione John Logie Baird ha provato un sistema a due colori per il suo televisore meccanico . Altri hanno sperimentato tre canali (un'immagine parziale è stata trasmessa in ciascuno dei tre colori primari in ciascun canale) o la trasmissione tramite un canale e filtri colorati rotanti sincronizzati davanti alla telecamera e al ricevitore. In questo caso, tuttavia, è stato necessario trasmettere un numero significativamente maggiore di singole immagini per creare l'impressione di un'immagine priva di sfarfallio. L'emittente televisiva americana CBS ha introdotto un sistema televisivo a colori con filtri colorati a rotazione rapida nel 1943.
In questi primi tentativi di televisione a colori della CBS, le immagini venivano trasmesse utilizzando lo standard di trasmissione di 405 linee e 144 fotogrammi al secondo. L'immagine era molto buona, ma i ricevitori colore con i dischi filtro colore, ad esempio, erano molto goffi, rumorosi e incompatibili con il sistema a 525 linee e 60 campi al secondo, che era stato introdotto nel frattempo, a causa di questi dischi più grandi davanti al piccolo schermo. Nel 1941, la Federal Communications Commission (FCC) degli Stati Uniti ha introdotto il suo primo standard in bianco e nero con un'immagine di 525 linee e un intervallo suono-immagine di 4,5 MHz. (vedi anche → Comitato Nazionale dei Sistemi Televisivi )
In Germania nel 1935, con l'introduzione della televisione, furono usate come standard 180 linee a 25 full frame al secondo, ma solo un anno dopo fu sostituito da 441 linee con 50 campi. In Gran Bretagna, quando è stata introdotta la televisione, sono stati inizialmente condotti esperimenti con 240 linee con 25 frame e 405 linee con 50 campi (trasmessi su base settimanale). Anche lì, dopo solo un anno, si decise a favore dello standard a 405 linee, poi denominato "Standard A". In Francia fu introdotta ufficialmente la televisione con 453 linee, durante l'occupazione tedesca della Francia lo standard fu cambiato in 441 linee e temporaneamente mantenuto anche dopo la fine della guerra, a volte in parallelo con il nuovo standard di 819 linee.
Norme del dopoguerra
La Francia ha introdotto un nuovo standard di trasmissione nel 1948 con 819 linee per immagine.
Nel settembre 1948, un gruppo di esperti di 34 persone nella Germania occidentale decise un futuro standard di trasmissione sotto la direzione del direttore tecnico della NWDR Werner Nestel, uno standard di 625 righe con una procedura interlacciata 2: 1 e una struttura dell'immagine frequenza di 50 Hz, che significa: 25 volte al secondo, un'immagine cinematografica successiva viene scomposta elettronicamente in 625 righe, per cui nei 50esimi dispari di secondo solo le righe con i numeri di riga dispari 1, 3, 5, ecc. di la rispettiva immagine e nei 50° pari di secondo possono essere trasmesse le righe con i numeri di riga pari 2, 4, 6 ecc., cioè 2 * 25 = 50 campi al secondo. I due campi di un'immagine sono messi insieme o interbloccati esattamente per formare un'immagine completa sullo schermo (vedi animazione sotto). Questi parametri risultavano da un lato dalla tradizionale frequenza della corrente alternata di rete in Europa di 50 Hz; dall'altro, la specifica di 625 linee corrispondeva ad una conversione approssimativa dello standard americano statunitense NTSC a queste condizioni tecniche europee stabilite : 30 immagini 525 linee risultano in un totale di 15.750 linee da formare al secondo. 25 fotogrammi x 625 righe corrispondono a 15625 righe al secondo. La frequenza di linea è 15.625 Hz. Questo standard proposto è stato poi esaminato dal comitato responsabile CCIR ( Comité Consultatif International des Radiocommunications ) dell'Unione internazionale delle telecomunicazioni di Ginevra (ITU) come base per uno standard di trasmissione televisiva uniforme dell'Europa occidentale e meridionale.
Nel 1961 questo fu poi dichiarato a Stoccolma con alcune modifiche (in particolare la definizione della larghezza di banda del canale a 7 MHz e una spaziatura della frequenza portante audio e video di 5,5 MHz) come proposta di standard ufficiale, il cosiddetto "standard Gerber " del CCIR ( dal nome del presidente del gruppo di lavoro CCIR Walter Gerber ). Al contrario, alcuni paesi dell'Europa centrale (come la DDR fino al 1956/57) e la maggior parte dei paesi dell'Europa orientale utilizzavano le bande di frequenza estese a 8 MHz e una spaziatura portante audio/video di 6,5 MHz, ma come lo standard CCIR , un numero di righe pari a 625. È noto come standard OIRT . Alcuni dei paesi dell'OIRT sono passati allo standard CCIR nel 21° secolo .
Standard televisivi analogici
Bianco e nero
Agli albori della televisione (dagli anni '30 agli anni '50), le trasmissioni erano solo in bianco e nero. Durante questo periodo, gli standard tecnici nei diversi paesi erano già divergenti. Durante la seconda guerra mondiale , molti paesi hanno interrotto le loro attività televisive e, quando hanno ripreso, sono passati in alcuni casi a uno standard diverso.
Gli standard ancora in uso dopo questa fase di cambiamento furono designati dall'ITU con numeri romani e attualmente con lettere maiuscole e classificati come segue:
Codice norma | Linee | Frequenza fotogrammi (Hz) |
Distanza suono/immagine (MHz) |
Sottoportante colore (MHz) |
Larghezza del canale (MHz) |
Segnale immagine (MHz) |
Banda laterale vestigiale (MHz) |
Polarità di modulazione dell'immagine |
modulazione del tono | nastro | sistema di colori predominante |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
405 | 25 | -3,50 | 2.66 | 5.00 | 3.0 | 0,75 | positivo | AL | VHF | ||
441 | - | −2.8 | - | - | - | - | positivo | AL | VHF | ||
625 | 25 | +5,50 | 4.43 | 7.00 | 5,0 | 0,75 | negativo | FM | VHF | AMICO | |
C. | 625 | 25 | +5,50 | 4.43 | 7.00 | 5,0 | 0,75 | positivo | AL | VHF | |
625 | 25 | +6.50 | 4.43 | 8.00 | 6.0 | 0,75 | negativo | FM | VHF | Secam | |
819 | 25 | +11,15 | 8.37 | 14.00 | 10.0 | 2.00 | positivo | AL | VHF | ||
819 | 25 | +5,50 | ./. | 7.00 | 5,0 | 0,75 | positivo | AL | VHF | ||
G | 625 | 25 | +5,50 | 4.43 | 8.00 | 5,0 | 0,75 | negativo | FM | UHF | AMICO |
h | 625 | 25 | +5,50 | 4.43 | 8.00 | 5,0 | 1.25 | negativo | FM | UHF | AMICO |
IO. | 625 | 25 | +6.00 | 4.43 | 8.00 | 5,5 | 1.25 | negativo | FM | UHF | AMICO |
J | 525 | 30 | +4,50 | 6.00 | 4.2 | 0,75 | negativo | FM | UHF / VHF | NTSC | |
K | 625 | 25 | +6.50 | 4.43 | 8.00 | 6.0 | 0,75 | negativo | FM | UHF | Secam |
K' (K1) | 625 | 25 | +6.50 | 4.43 | 8.00 | 6.0 | 1.25 | negativo | FM | UHF | Secam |
l. | 625 | 25 | +6.50 | 4.43 | 8.00 | 6.0 | 1.25 | positivo | AL | UHF | Secam |
525 | 30 | +4,50 | 3.58 | 6.00 | 4.2 | 0,75 | negativo | FM | UHF / VHF | NTSC | |
625 | 25 | +4,50 | 3.58 | 6.00 | 4.2 | 0,75 | negativo | FM | UHF / VHF | AMICO |
Terminologia e parametri
Esempi di una designazione combinata dalle specifiche ITU con i codici in lettere maiuscole per gli standard in bianco e nero e per un sistema televisivo a colori utilizzato e applicato sono i seguenti:
- PAL J = sistema PAL con standard bianco e nero J
- NTSC M = sistema NTSC con standard M bianco e nero.
- Secam L = Sistema Secam con standard bianco e nero L
I parametri più importanti sono il numero di linee , i cambiamenti dell'immagine al secondo , la spaziatura immagine/suono, la modulazione del suono ( FM o AM ) e la polarità della modulazione dell'immagine (positiva o negativa). Le restanti colonne sono relative alla larghezza di banda speciale che un canale TV richiede per trasmettere i segnali audio e video nello spettro .
Tutti questi comuni TV standard al interlacciato ( interlacciato ), d. H. ogni frame viene trasmesso in due campi successivi, in modo da raddoppiare la frequenza di campo.
Griglia canali VHF
- Sistema B: E-2… E-12 (CCIR eccetto F, Monaco , Italia )
- Sistema M: A-2… A-13 (FCC)
- Sistema D: RI… R XII (OIRT)
- Sistema A: B-1… B-14 (vecchio Regno Unito)
- Sistema I: IB, ID, IF, IH, IJ ( Irlanda )
- Sistema F: F-2, F-4… F-12, F-8 A (F)
- Sistema B: A, B, C, D, E, F, G, H, H1 (Italia)
- Sistema B': 4… 10 ( Marocco )
- Sistema B ": 0… 11,5 A ( Australia )
- Sistema B: 1… 9 (NZ)
- Sistema M: J-1… J-12 ( Giappone )
Griglia canali UHF
- Sistema G: E-21... E-72 (non FCC)
- Sistema M: A-14… A-83 (FCC)
- Sistema M: J-45… J-62 (Giappone)
colore
La TV a colori è stata aggiunta in seguito, per gli Stati Uniti e il Giappone negli anni '50 e per il resto del mondo negli anni '60 o successivi. Poiché doveva rimanere compatibile verso il basso con la televisione in bianco e nero , gli standard esistenti sono stati mantenuti e solo un segnale a colori è stato aggiunto sotto forma di portante ausiliario per la colorazione.
I ricevitori in bianco e nero non possono decodificare questa portante aggiuntiva e quindi ricevono le trasmissioni a colori come al solito in bianco e nero; è così che si stabilisce la compatibilità. I ricevitori a colori decodificano i segnali in bianco e nero ea colori e generano l'immagine a colori dai due insieme. Questa procedura è comune a tutti gli standard analogici terrestri.
Il segnale di colore aggiunto può essere modulato in tre modi diversi: PAL , SECAM o NTSC. In linea di principio, uno qualsiasi dei tre standard di colore può essere combinato con uno qualsiasi degli standard in bianco e nero A – N. In effetti, però, PAL e SECAM sono per lo più utilizzati con uno degli standard 625/25 e NTSC solo con lo standard M. Tuttavia, ci sono anche "ibridi" come B. PAL sulla norma M in Brasile .
Trasmissione RF (analogica)
I parametri specifici dell'antenna necessari per catturare il segnale, come la direzione dell'antenna, la polarizzazione e la posizione dell'antenna, non vengono presi in considerazione in questa considerazione.
Trasmissione terrestre
Con la trasmissione terrestre classica i parametri sono:
- Frequenza portante video (esistono raster a canale fisso per ogni standard, anche se questo non è più rilevante per i ricevitori moderni a causa della sintonizzabilità continua),
- La dimensione del legamento collaterale più grande e più piccolo, nonché la posizione del legamento collaterale più grande,
- Modulazione positiva o negativa, livello bianco e nero,
- Distanza e direzione del vettore sonoro,
- Modulazione della portante sonora ( AM o FM ), preenfasi utilizzata in FM
- vari processi sonori a due canali per la trasmissione di più canali audio.
Trasmissione cablata
Il cavo utilizza esattamente gli stessi parametri della trasmissione terrestre classica. Sono invece ammesse altre frequenze riservate a fini non televisivi nella classica trasmissione terrestre; queste bugie
- tra il volume II e il volume III : area del canale speciale inferiore ,
- tra la banda III e 300 MHz: area del canale speciale superiore,
- tra 300 MHz e banda IV: gamma di canali speciali estesa, chiamata anche iperbanda .
Trasmissione satellitare
Nella classica trasmissione satellitare analogica, i parametri sono:
- Portante FM a frequenza centrale,
- Corsa nominale,
- Pre-enfasi video,
- Limitazione dell'ictus,
- Distanza tra i supporti sonori,
- Modulazione della portante sonora (FM o QPSK con ADR ), preenfasi utilizzata con FM.
Trasmissione RF (digitale)
Digitale terrestre
- DVB-T
- La modulazione utilizzata è OFDM con QPSK, 16QAM o 64QAM su ogni singola portante.
- DVB-H (dispositivi mobili)
- Anche la modulazione utilizzata è OFDM.
- DVB-T2 (non compatibile)
Satellite digitale
- DVB-S
- La modulazione utilizzata è QPSK ,
- DVB-S2
- Oltre a QPSK, qui viene utilizzato anche 8PSK .
Cavo digitale
- DVB-C
- Vengono utilizzati diversi tipi di modulazione di ampiezza in quadratura (16QAM, 64QAM o 256QAM), a seconda della robustezza richiesta.
- DVB-C2
- Un metodo COFDM con modulazione di ampiezza in quadratura viene utilizzato su ogni singola portante (da 16QAM a 4096QAM). DVB-C2 è attualmente di quasi nessuna importanza nella pratica (dal 2019), poiché la trasmissione di canali HDTV è già possibile con il precedente standard DVB-C.
Trasmissione del segnale in banda base (analogica)
Nel caso di trasmissione analogica in banda base, vengono aggiunti i seguenti parametri di immagine:
- Modulazione del colore ( PAL , NTSC , SECAM )
- Frequenza portante colore (3,58 ... MHz: NTSC-3,58, 4,43 ... MHz: PAL-4,43 e NTSC-4,43, 4,25 e 4,406 ... MHz: SECAM)
- Dimensione dell'intervallo di blanking orizzontale (12 di 64 µs)
- Dimensione dell'intervallo di soppressione verticale (24,5 ... 25 righe per CCIR, 19,5 ... 22,5 per FCC)
Trasmissione del segnale in banda base (digitale)
MPEG-2 (H.262) o MPEG-4 (H.264, H.265) viene utilizzato per la trasmissione digitale dell'immagine (raramente anche MPEG-1), per il suono sia audio MPEG-1 che MPEG-2 ( Layer 2 o AAC) e Dolby Digital (AC-3 o E-AC3), per cui l'audio MPEG è obbligatorio. Tuttavia, di solito ci sono restrizioni:
- alcuni formati di immagine
- velocità dati massima
- Lunghezza GOP
- offset immagine-suono temporale
Parametri immagine
I seguenti parametri sono quindi i parametri effettivi dell'immagine:
- Frequenza dei fotogrammi
- Usa scansione interlacciata o progressiva
- Numero di righe
- Posizione dei colori primari in CIElab - spazio colore
- Valore gamma per l'assegnazione tra valore e luminosità
- Con trasmissione analogica: risoluzione orizzontale
- Con trasmissione digitale: numero orizzontale di pixel
- Geometria dei pixel o rapporto tra altezza e larghezza dell'immagine
terminologia
Spesso nel settore digitale, "PAL" viene utilizzato come abbreviazione di "625 righe / 25 cambi immagine al secondo con supporto colore PAL" e "NTSC" come abbreviazione per "525 righe / 30 cambi immagine al secondo con supporto colore NTSC ”. Questo è sbagliato, tuttavia, perché i segnali dei componenti vengono utilizzati quasi esclusivamente nella tecnologia digitale e la specifica esatta dello standard televisivo di un paese è lo standard in bianco e nero + lo standard a colori. Quindi usa z. B. gli USA lo standard M con NTSC, la maggior parte degli standard dell'Europa occidentale B/G con PAL, l'ex standard GDR B/G con SECAM, la maggior parte degli standard dell'Europa orientale D/K con SECAM o PAL, lo standard della Francia L con SECAM. Molti ex paesi SECAM sono ora migrati al PAL, ma generalmente mantengono lo standard in bianco e nero sottostante.
Funzioni aggiuntive
Inoltre, ci sono diversi standard per la televisione analogica
- Suono stereo : A2 , NICAM , MTS
- Servizi di testo: Televideo , Antiope , Sottotitoli
- Trasmissione widescreen compatibile: PALplus
(parzialmente) digitale
- PALplus : un'estensione di PAL, compatibile con le versioni precedenti
- D2-MAC : portato ad un miglioramento della qualità principalmente attraverso la trasmissione separata ( time-division multiplex ) del segnale immagine, il segnale colore e il segnale audio digitale, era principalmente trasmesso via satellite, non poteva prevalere.
- HDTV : termine collettivo per gli standard televisivi con risoluzioni più elevate
- DVB : Digital Video Broadcasting, termine collettivo per vari standard di televisione digitale
Gli standard televisivi digitali si basano su alcune caratteristiche degli standard televisivi analogici, come il numero di linee e il frame rate. Lo standard MPEG-2 è generalmente utilizzato per comprimere i dati .
A differenza degli standard televisivi analogici, un'ulteriore caratteristica degli standard televisivi digitali è il numero di colonne in un'immagine. Insieme al numero di linee dell'immagine, si ottiene la cosiddetta risoluzione dell'immagine in punti dell'immagine (pixel). Il numero di colonne è scelto idealmente in modo che l'altezza dei singoli pixel non differisca in modo significativo dalla loro larghezza quando viene visualizzata l'immagine. Invece del tradizionale formato 4:3, viene utilizzato sempre di più il 16:9 a causa dei dispositivi di visualizzazione modificati (TV a schermo piatto e videoproiettori) .
Guarda anche
letteratura
- Charles Poynton: Algoritmi e interfacce per video digitali e HDTV , Morgan Kaufmann Publishers, 2003. ISBN 1-55860-792-7
- Collettivo di autori Werner e Barth, pratica di riparazione di televisori. Tecnologia VEB Verlag. Berlino, 1962.
link internet
Evidenze individuali
- ^ Lett.: Bischoff, Jürgen: L'economia politica dell'HDTV. Francoforte sul Meno, 1993
- ↑ http://www.sptv.demon.co.uk/tvstandards.html
- ^ Pubblicazioni da Transdiffusion.org
- ↑ pubblicazioni SPTV
- ↑ Ulrich Schmidt: tecnologia video professionale . 5a edizione. Springer, Berlino 2009, ISBN 978-3-642-02506-8 , pp. 103 .