Что такое pal secam

Что такое SECAM и чем он отличается от стандарта PAL

Когда телевещание было аналоговым

Что такое SECAM и чем от отличается от стандарта PAL

Когда телевещание было аналоговым

В наше время интернета, стриминга и цифрового видео сложно себе представить, что сравнительно недавно телевидение было аналоговым, транслировалось в эфире с телевизионных башен и было жестко регламентировано программой телепередач. Давайте ненадолго перенесемся в то время и вспомним об аналоговых стандартах цветного телевидения.

Когда небо на экране телевизора стало синим, а трава – зеленой

Первые цветные телепередачи и телевизоры появились в США в середине 50-х годов прошлого века, хотя разработка стандартов цветного телевещания началась ещё до начала Второй мировой войны. Подобные работы проводились и в СССР, но регулярное вещание в цвете у нас началось значительно позже – только в 1967 году. Стандарт цветного телевещания NTSC, ставший базовым для США, был принят в 1953 году, а регулярные трансляции в этом стандарте начались в 1955 году. В этом году в США было продано 40 тысяч цветных телевизоров NTSC.

В Старом свете разрабатывали свои стандарты цветного телевещания, которые должны были учитывать недостатки американского стандарта, главным из которых была низкая устойчивость к фазовым искажениям, вызывавшая нестабильность цветового тона изображения. В Германии в компании Telefunken под руководством Вальтера Бруха разрабатывается система PAL (Phase Alternating Line – построчное изменение фазы), а во Франции – стандарт SECAM (Séquentiel couleur à mémoire – последовательный цвет с памятью), работы над которым возглавлял Анри де Франс (Henri de France), работавший во Французской Телевизионной Компании CFT (Compagnie Française de Télévision).

Передаем цветную картинку, но помним о старых телевизорах

Главным требованием при создании всех трех стандартов цветного телевещания была совместимость с чёрно-белыми телевизорами. То есть, цветные программы должны были без проблем показываться на чёрно-белых телевизионных приемниках, парк которых к 60-м годам в мире был уже достаточно многочисленным. Потому прямой трансляции основных цветовых компонент предпочли технологию, предусматривающую раздельную передачу информации о яркости и цвете с использованием разных несущих частот. Такой подход позволял чёрно-белым телевизорам использовать лишь яркостную составляющую. Сигнал цветности транслировался на вспомогательной несущей частоте – так называемой поднесущей, которая обрабатывалась только декодерами цветных телевизоров, а чёрно-белые её просто игнорировали.

Собственно, разница между тремя стандартами цветного вещания была в технологии кодировки информации о цвете. Во всех трех стандартах, наряду с сигналом яркости Y, кодировались два цветоразностных сигнала R-Y (красный цвет) и B-Y (синий цвет). Информация о третьем компоненте – зелёном цвете G, восстанавливалась в процессе декодирования телевизионного сигнала вычитанием цветоразностных сигналов из яркостного. Но если в стандарте PAL для кодировки цветоразностных сигналов использовалось, как и в NTSC, квадратурная модуляция поднесущей, то в SECAM применялась частотная модуляция. В свою очередь, отличие PAL от NTSC состоит в том, что фаза одной из квадратурных составляющих (красного цвета) сигнала цветности в стандарте PAL меняется от строки к строке на противоположную. То есть цветоразностный сигнал R-Y повторяется при трансляции следующей строки с поворотом фазы на 180 градусов. Декодер складывает текущую строку и предыдущую из памяти (здесь тоже используется память, как и в SECAM), полностью избавляясь от фазовых ошибок, характерных для стандарта NTSC.

Главным отличием стандарта SECAM стала передача во временном слоте трансляции одной телевизионной строки только одного из двух цветоразностных сигналов. То есть, цветоразностные сигналы передавались поочередно. В телевизоре каждый такой сигнал использовался при формировании двух строк, для чего применялась технология строчной памяти. В момент приема телевизором сигнала R-Y из строчной памяти извлекается сигнал B-Y, принятый с предыдущей строкой, и наоборот. Отсюда и название SECAM – Séquentiel couleur à mémoire – буквально с французского – последовательный цвет с памятью.

Для организации последовательной передачи двух цветоразностных сигналов было необходимо добиться согласованной работы передатчика и приёмника, для чего к цветоразностным сигналам добавлялся служебный сигнал синхронизации – последовательность импульсов трапецеидальной формы

Особенности SECAM

Стандарт SECAM смог решить многие проблемы системы NTSC – в частности, последовательная передача цветоразностных сигналов позволила избавиться от перекрёстных искажений между ними. Кроме того, SECAM устойчив к дифференциально-фазовым искажениям – этому бичу стандарта NTSC, вызывающем изменение цветовой насыщенности. При этом, стандарт не может похвастаться высокой устойчивостью к помехам – если параметр сигнал/шум принимаемого сигнала становится меньше 18 дБ, появляются помехи, и качество цветного изображения резко падает. Кроме того, из-за последовательной передачи цветоразностных сигналов цветное изображение SECAM имеет вдвое худшую чёткость по вертикали, чем чёрно-белое. При этом, стандарт хорошо подходил для трансляции на большие расстояния по радиорелейным линиям и позволял задействовать существующую инфраструктуру, что было очень актуальным для СССР с его бескрайними просторами.

Политическая география и цветное телевидение

Как было отмечено выше, у истоков стандарта NTSC стояли США, система PAL была разработана в Западной Германии, а SECAM родился во Франции при участии советских специалистов. Это определило и распространение стандартов цветного телевизионного вещания в мире. SECAM, кроме Франции и СССР, был принят в бывших африканских колониях Франции и в странах СЭВ, включая Восточную Германию, PAL был выбран западно-европейскими странами и их бывшими колониями по всему миру. А учитывая, что среди этих стран были Великобритания и Испания – PAL оказался самой распространенной системой на планете. Стандарт NTSC обосновался в Северной Америке, Японии, которая в годы становления цветного телевещания была под сильным влиянием США, и ряде стран Южной Америки, расположенных в основном на западном побережье континента.

Политические процессы оказывали существенное влияние на географию телевизионных стандартов. Особенно это проявлялось в Европе времен Холодной войны – руководство ГДР, приняв стандарт SECAM, пыталось противостоять популярности в Восточной Германии западногерманского телевидения, использующего стандарт PAL. Впрочем, особой эффективности такое противостояние не имело, поскольку, во-первых, речь шла лишь о невозможности получать корректное цветное изображение, а, во-вторых, лишь вызвало рост популярности универсальных декодеров PAL/SECAM и оснащенных ими телевизоров. С развалом СССР и восточно-европейского блока СЭВ в конце 80-х годов прошлого века система SECAM в странах Восточной Европы стала постепенно заменяться стандартом PAL.

В России и Франции система SECAM оставалась базовым стандартом телевизионного вещания до постепенного вытеснения аналогового вещания цифровыми стандартами DVB и DVC, а также стандартами телевидения высокой четкости HDTV. Во Франции аналоговое вещание было полностью прекращено 29 ноября 2011 года, а в России телетрансляции в стандарте SECAM продолжались до совсем недавнего времени – страна полностью перешла на «цифру» только 14 октября 2019 года.

С приходом цифрового телевидения отпала необходимость в аналоговых системах кодирования и обеспечения совместимости с парком чёрно-белых телевизоров. А значит, стало возможным без ухищрений и технических изысков непосредственно кодировать цветовые компоненты RGB, оставив в прошлом характерные фазовые искажения, биения, взаимовлияние RGB-каналов, а также двоения, троения и оконтуривания. Причем, в данном контексте совершенно не важно каким способом передается контент – считывается с оптического или жесткого диска, поступает по кабелю или транслируется со спутника. Впрочем, аналоговые стандарты не умерли совсем – они продолжают жить в наших архивных видеосъемках на кассетах и сохранившихся фильмотеках на VHS – встречаются порой и такие артефакты. Но течение времени неумолимо, и совсем скоро (если уже не сейчас) молодым людям придется объяснять, о чем, собственно, шутка КВН’щиков из 90-х про то, «как низко пал секам», а они все равно не поймут, о чём идет речь.

Источник

Стандарты: PAL, SECAM, NTSC и HDTV

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»

Осталось только решить, как именно передавать эту информацию (о цвете) и «научить» схему телевизора обрабатывать эту инфу, так родились системы передачи и обработки цветного изображения:

Система цветного телевидения NTSC была разработана в 1953 году в США Национальным комитетом по телевизионным стандартам (National Television Standards Committee). NTSC была принята в качестве стандартной системы цветного телевидения в Канаде, Японии и ряде стран американского континента. В качестве сигналов для передачи цветовой информации в системе NTSC приняты цветоразностные сигналы (R-Y и B-Y). Передача этих сигналов осуществлялась в спектре сигнала яркости на одной цветовой поднесущей частоте, со сдвигом по фазе в 90 градусов

PAL (англ. Phase-alternating by line — построчное изменение фазы) — система аналогового цветного телевидения, разработана инженером немецкой компании «Telefunken» Вальтером Брухом и представленная как стандарт телевизионного вещания в 1967 году. Система PAL является основной системой цветного телевидения в Европе (кроме Франции и, до недавнего времени, России, Украины и Белоруссии), Азии, Австралии и ряде стран Африки и Южной Америки

В системе PAL фаза поднесущей одного цветоразностного сигнала от строки к строке меняется на 180 градусов. Кроме того, в приемнике используется линия задержки на время одной строки (64 мкс). То есть, при черезстрочной развёртке, имеются два сигнала цветности с относительной задержкой на одну строку. Изменение фазы от строки к строке на 180° приводит к тому, что фазовые ошибки, одинаковые по величине, имеют разные знаки («+» и «-«). 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 могла «работать» на оборудовании и в телевизорах, имеющих эту частоту кадровой развёртки

В 1958 г. французский инженер Анри де Франс изобрел новую систему, названную SECAM (SEquential Couleur Avec Memoire), в которой отсутствовал основной недостаток NTSC — искажения цветового тона. Так как между СССР и США в то время была «холодная война», нет ничего странного, что именно СЕКАМ, а не НТСЦ был принят Советским Союзом в качестве основной системы цветного телевещания, SECAM так и называют: советско-французским стандартом

В 1966 году политическая «особенность» SECAM всплыла наружу, когда советское правительство использовало соглашение с Францией (о распространении на территории СССР только системы SECAM) как предлог, чтобы запретить американской вещательной корпорации NBC запись на видеоленту показательных выступлений в Москве. В последнюю минуту правительство СССР потребовало прекратить NTSC-запись, объяснив, что иначе нарушит соглашение

Цветоразностные сигналы в SECAM передаются поочередно: в течение одной строки — сигнал R – Y, в течение следующей — В – Y и т.д. Цветовая информация как для R – Y, так и для В – Y «снимается» через строку и «запоминается» специальной схемой задержки на одну строку (64 мкс), для того, чтобы иметь возможность их сложить и выделить сигнал «зелёного цвета»

При этом получается, что каждый кадр содержит в себе в два раза меньше информации о «цвете», чем при обработке сигнала ПАЛ, отсюда некоторая размытость цветовой окраски мелких деталей, зато (и это было важно в то время) сигнал в СЕКАМ был более помехоустойчив. Изображение могло рябить, из-за плохой антенны или сигнала, но оставалось цветным

Кроме того, в телевидении высокой четкости для передачи изображения и звука применяются исключительно цифровые технологии, основанные на сжатии потока видео- и звуковых данных, а для распространения материалов высокой чёткости на носителях были созданы два новых формата: HD DVD и Blu-Ray

Источник

Каким бывает цветовое пространство мониторов и телевизоров и что это такое

Содержание

Содержание

Изображение, выдаваемое мониторами стандартизировано в наиболее существенных его составляющих: разрешение, частота смены кадров, глубина цвета, гамма, цветовое пространство.

Для построения математической модели восприятия цвета человеком двое ученых — Джон Гилд и Дэвид Райт, независимо друг от друга, провели эксперименты на людях с нормальным зрением.

По результатам этих экспериментов в 1931 году был принят стандарт CIE XYZ, легший в основу почти всех прочих стандартов, в которых так или иначе упоминается цвет. Конечно же эта модель неидеальна.

Например, большую часть цветов этого пространства невозможно увидеть в реальности. Области, увеличенные в 10 раз для наглядности, внутри которых цвета для большинства людей неотличимы друг от друга — весьма неравномерны.

Зато эта диаграмма очень удобна для описания цветовых охватов реальных устройств. Прямая линия между двумя цветами на диаграмме показывает те цвета, которые можно получить при их смешении в разной пропорции. Достаточно знать длину волны и ширину пиков основных цветов чтобы без сложных расчетов найти координаты точки прямо на диаграмме.

Существуют альтернативные пространства, отображающие полный цветовой охват, со своими особенностями. Например, CIE Lab в котором из-за нелинейных преобразований сравнивать мониторы неудобно. Но удобно сравнивать печатающие устройства, из-за того, что цвета рассматривается относительно точки белого, которая для напечатанного изображения меняется в зависимости от освещения.

О наиболее распространенных цветовых пространствах и будет рассказано в данном материале.

Стандарты аналогового телевидения. NTSC, SAMPT-C, PAL/SECAM, REC.601

NTSC стандартом на цвет обзавелся в 1953 году. В те далекие времена телевизоры обеспечивали очень широкий цветовой охват, но используемый люминофор оставлял длинные шлейфы и не давал достаточно яркой картинки, что привело к постепенному отказу производителей от этого стандарта.

В итоге появился стандарт SAMPT-C, учитывающий реальный цвет в телевизорах, который продолжили использовать в вещании NTSC.

Этой неразберихой (использование одного названия как для стандарта цветового пространства, так и системы вещания) пользуются хитрые производители, беря для расчётов процента охвата относительно NTSC (NTSC 1953) другой стандарт цветового охвата SAMPT-C (NTSC 1976) устройство на бумаге выглядело «круче» чем на самом деле. В современности стандарт цветового охвата NTSC (1953 года) нигде кроме маркетинга не используется

Чуть позже разработали другие стандарты телевиденья PAL/SECAM, которые описываются единым стандартом REC.601. В современном цифровом мире единственное подходящее его применение — оцифровка кассет, с последующей конвертацией в другое, более подходящее, пространство.

Но есть еще кое-что. Декодеры h.264 в зависимости от размера изображения по-разному преобразуют закодированную информацию о цвете в итоговые значения RGB. В зависимости от размеров изображения иногда неверно используется стандарт REC.601 вместо REC.709. Это проводит к искажению цветов либо в красноватую, либо в желтоватую область.

sRGB, REC.709

sRGB и REC.709 появились примерно так же, как SAMPT-C — чтобы навести порядок в том хаосе, который устроили производители мониторов. И то, что он так свободно перешел на ЖК-панели, можно считать чудом — принцип получения итоговой картинки разный (разные люминофоры, фильтры и так далее). Интересная особенность стандарта — он не имеет постоянной оптоэлектронной световой характеристики(гаммы).

Изначально обратную гамму использовали для компенсации неравномерности светимости люминофора от уровня сигнала управляющего током луча кинескопа, (производителям так было проще) чтобы итоговое изображение выглядело максимально близко к оригиналу. Но современным мониторам это не так уж и необходимо — они могут работать с любой гамма-функцией.

Сейчас гамма нужна для оптимального распределения информации о цвете на числовой последовательности бит. К примеру, в стандарте вещания HDTV (REC.709) числа 0-15,236-255 нужны для синхронизации кадров хотя реально для этой цели используются только 0 и 255. Чтобы учесть потерю этой части диапазона была подобрана соответствующая гамма функция. А что будет с изображением при подаче REC.709 сигнала на sRGB-монитор видно при неправильной настройке HDMI в драйвере видеокарты.

Так вот, несмотря на то, что везде для sRGB указывается гамма 2,2, на самом деле гамма меняется от 1 до 2,4.

Синий — локальное значение гаммы sRGB, пунктир — гамма 2,2, красный — гамма sRGB.

Сделано это как раз для оптимального распределения цвета по битам с учетом отражения освещения в комнате на экране монитора.

А еще все привыкли к тому, что точка белого указывается в кельвинах (к примеру, 6500К), но и это «неправда». По стандарту белый цвет используемый в sRGB соответствует дневному белому при полуденном солнце, выглядит немного зеленее привычного 6500К и называется D65.

Пока что sRGB — это стандарт цвета для интернета. Именно в этом пространстве стоит работать создателям изображений, дизайнерам, фотографам, ориентирующимся на цифровые публикации. А вот создателям видеоконтента стоит использовать другой стандарт — REC.709, у которого, несмотря на тот же самый цветовой охват, есть отличия в уровне точек черного и белого.

Еще одна особенность sRGB — отношение производителей мониторов к этому стандарту. Даже заявляя заводскую калибровку в sRGB, по факту от стандарта может отличаться все, кроме основных цветов, что осложняет работу. Обращайте внимание на обзоры.

AdobeRGB

Adobe RGB считается стандартом в печати, из-за того, что координаты основных цветов для подобраны таким образом, чтобы точно перекрывать swopCMYK — стандарт цветового охвата для печати 4 красками. В области голубого цвета у sRGB очень большие проблемы. Даже дешевенький домашний струйный принтер дает более насыщенный голубой цвет, чем дорогущий дизайнерский монитор, поддерживающий только sRGB.

Точка белого в Adobe RGB не D65, а D50 как соответствующая белому цвету на высококачественной бумаге. Который может доставить кучу неприятностей даже в любительской печати из-за принципа своей работы. Это вещество, преобразующее ультрафиолетовую часть спектра в синий цвет, что делает желтоватую низкосортную бумагу на вид яркой и белой, а отпечатки на такой бумаге сильно меняют цвета в зависимости от источника света.

Картинка, предназначенная для sRGB с отключенным управлением цветом, на таком мониторе, будет заметно отличаться от оригинального цвета, из-за того, что зеленая компонента не только дальше от точки белого, но еще и немного сдвинута в сторону от линии «точка белого/точка зеленого».

Такое пространство не подходит для потребления контента, цвета получаются нетолько более насыщенными, но и меняют оттенки, что больше всего заметно на лицах, к цвету которых глаз более чувствителен. По той же причине создателям контента, не занимающимся печатью, такое пространство доставит больше проблем чем пользы — практически никто не увидит изображение в изначальном виде.

Чтобы использовать такой монитор как следует, к нему потребуется колориметр-спектрофотометр для точной калибровки как самого монитора, так и принтера, источники света D50 и D65 для контроля отпечатков, помещение без окон, окрашенное серой краской. И всё это для того, чтобы исключить влияние внешнего освещения на восприятие цвета. В противном случае это будет просто монитор с насыщенными зелеными и голубыми цветами.

Из-за слишком широкого охвата может наблюдаться эффект постеризации на 8-битных панелях, а калибровка через LUT видеокарты в более «узкие» пространства только усиливает этот эффект. Поэтому в таких мониторах 14-битный LUT в самом мониторе и 10-битный вход — не роскошь, а необходимость.

Но все эти ухищрения недостаточны, когда дело доходит до многоцветных принтеров. Даже обычный потребительский 6-цветный принтер может выйти за пределы возможностей начальных профессиональных мониторов, поэтому превышение охвата монитора над стандартным очень даже желательно.

DCI-P3, Display-P3, P3-D65

Изначально DCI-P3 был стандартом для кинотеатров.

У оригинального стандарта яркость точки белого всего 45 нит (кд/м²) и заметен зеленоватый оттенок, а используемая гамма 2,6. Большинство мониторов даже если выкрутить яркость на минимум, всё равно будут заметно ярче чем полагается экрану в кинотеатре.

Поэтому у стандарта появились адаптации для потребительской техники — Display-P3, P3-D65, отличающиеся точкой белого, и гаммой, которую приняли за 2,2. Общего у них с изначальным стандартом — только основные цвета.

Этот стандарт планируется в качестве замены sRGB. Своим приходом в массы в скором будущем он будет обязан квантовым точкам — дешёвому люминофору позволяющим получить практически любой цвет без применения редкоземельных металлов.

Мониторов, обеспечивающих достаточный уровень покрытия будущего стандарта, становится все больше, но сейчас это вызывает некоторые сложности. Хотя браузеры и научились преобразованию цвета, для этого им требуется знать охват монитора. А Windows 10 знать не знает об этом стандарте. И если вы стали счастливым обладателем монитора с цветовым охватом отличным от sRGB, то при отсутствии настроек это может привести к искажению цветов.

В отличии от Adobe RGB у семейства P3 охват расширен не только в области зеленых, но и красных оттенков. Это приводит к чрезмерно насыщенным, «кислотным» цветам. Чтобы избежать этого достаточно скачать соответствующий профиль и назначить его по умолчанию для монитора.

К сожалению, производители и обзорщики не часто балуют профилями мониторов, а калибровка стоит денег, которые не хочется тратить. В таком случае поможет стандартный профиль, делающий просмотр интернета более приятным.

REC.2020 REC.2100

Новейший формат для цифрового телевидения — REC.2020 REC.2100. Из-за того, что используются монохромные цвета, даже квантовые точки не смогут обеспечить такого охвата, а значит бюджетных устройств с 100% покрытием в обозримом будущем не предвидится. Скорее всего это цветовое пространство ожидает судьба контейнера —цветового пространства, не соответствующего ни одному реальному устройству, но используемое для хранения информации о цвете, чтобы уже само устройство выполнило преобразования цвета в соответствии со своим возможностями. Это уже происходит на YouTube. Где для правильного отображения цвета видео в формате HDR, перед загрузкой рекомендуется конвертация именно в пространство REC.2020.

Заключение

В первую очередь при покупке монитора следует помнить, что отклонение более чем на 5% от стандартного цветового охвата в большую сторону ведет к существенному изменению цвета, которое без калибратора практически не исправить. А отклонение в меньшую сторону ничем не исправить.

Заводская калибровка вовсе не гарантирует, что монитор будет пригоден для работы.

Как ни странно, несмотря на явное желание производителей сделать DCI-P3 новым стандартом мониторов «по умолчанию», Windows 10 даже не знает о существовании этого пространства. Для того чтобы это исправить потребуется вручную назначить монитору соответствующий профиль.

Но это все настолько заморочено, что даже разработчики ПО и оборудования допускают ошибки.

Источник