Системы PAL и NTSC

Существует гораздо больше систем цветности, чем PAL и NTSC. О них в этой статье будет умышленно замолчано, потому что речь пойдет не просто о системе цветности, а о современных стандартах цветности. Такими сегодня являются PAL и NTSC. С приходом DVD появились и первые DVD-плейеры. Вот в них и были заложены эти стандарты для систем PAL и NTSC. Рассмотрим, какими свойствами должны обладать эти форматы, чтобы их воспринимал не только компьютер, но и DVD-плейер.

PAL

К основным стандартам формата DVD  для системы PAL относится частота кадров (25 кадров и секунду) и его максимальное соотношение сторон — 720х576 точек. Это процесс, когда за секунду передается 25 кадров, длительность которых составляет 40000 микросекунд (для каждого кадра). Соответственно длительность строки составит 40000:625 = 64 микросекунды. Система PAL содержит в режиме чересстрочной развертки 625 строк. Если вычесть время, ушедшее на строчную и кадровую синхронизацию, то из 64-х останется полезных только 52мкс. Соответственно изображение может быть передано не за время 625 строк, а за оставшееся время 576 строк.

Во время дигитализации сигнала максимальная частота достигает значения 13.5МГц. Стало быть, считывание сигнала будет происходить в 52мкс*13.5 МГц=702 точках. Это и будет называться активной частью кадра (702х576), которая соответствует соотношению сторон 1,33:1. Когда строки дополняются при помощи черных точек, происходит полное формирование кадра (720х576).

Кроме максимального соотношения сторон (720х576), существуют и другие разрешения, с чтением которых прекрасно справляются бытовые DVD-плеера.

Стандартные разрешения для системы PAL

720 x 576 (Кодовое название — Full-D1)
704 x 576
352 x 576 (Кодовое название — Half-D1 или CVD-стандарт)
352 x 288
352 x 288 (Кодовое название — VCD-стандарт)

Для разрешения 352 x 288 используется кодек MPEG1, в остальных – MPEG2.

NTSC

Что касается стандарта NTSC, то здесь в секунду успевает передаваться 29.97 кадров, которые содержат 525 строк чересстрочной развертки. Тогда длительность одной строки получается равной 63+(5:9)=63.556мкс. Время передачи изображения равно 52+(2:3)=52.667мкс. Остальное время оставлено для резерва под строчную синхронизацию. Таким же образом из 525 строк под изображение задействовано только 486, а остальное время отведено под кадровую синхронизацию.

Следовательно, активную часть кадра (соотношение сторон 1,33:1) создают именно 52.667 микросекунд.

Как и в системе PAL, выборки при дигитализации сигнала, достигают частоты 13.5 МГц. Следовательно, за 52.667мкс сигнал будет считан в 52.667мкс*13.5 МГц=711 точках. В результате мы получаем соотношение сторон 711х486, которые и составляют активную часть кадра.

Чтобы сформировать полный кадр, строки дополнены черными точками замещения до ширины 720 точек. Почему 720? Одна из причин, это для удобства. 720 делится на 16 без остатка. Второй причиной является тот факт, что в аналоговом сигнале может происходить колебание частоты строк. Поэтому целесообразней зарезервировать несколько точек, чтобы активная часть строки была захвачена полностью.

Из 486 строк 6 строк удаляется чисто для удобства, так как 480 делится на 16 без остатка. В результате получается полный кадр 720х480

Кроме максимального соотношения сторон (720х576), существуют и другие разрешения, с чтением которых прекрасно справляются бытовые DVD-плеера.

Стандартные разрешения для системы NTSC

720 x 480 (Кодовое название — Full-D1)
704 x 480
352 x 480 (Кодовое название — Half-D1 или CVD-стандарт)
352 x 240
352 x 240 (Кодовое название — VCD-стандарт)

Для разрешения 352 x 240 используется кодек MPEG1, в остальных – MPEG2.

Потери при конвертировании систем цветности

Проанализировав оба стандарта цветности, мы видим, что они абсолютно разные по своим числовым характеристикам. Активная часть PAL имеет разрешение 702х576 и полностью помещается в кадр. У NTSC активная часть 711х486. Это не только шире, но и последние 6 строк обрезаны. Как видите, коэффициенты геометрических пропорций немного отличаются. Поэтому преобразование NTSC в PAL и наоборот обычно приводит к искажению пропорций. Кроме того, надо учитывать интерлейсинг видеосигнала и смену частоты кадров, которая тоже существенно отлична.

Из всего вышеперечисленного можно прийти к выводу, что если у вас исходный файл в одной системе цветности, не стоит его преобразовывать в другую систему без особой надобности. К тому же DVD формат способен к комбинированию PAL и NTSC. Точнее говоря, DVD проект может одновременно состоять из PAL и NTSC файлов.

Автор: Александр Кравченко