NTSC Телевизиясының Тесттік Суреті

Кіріспе

Кең қолданылатын NTSC теледидарлық сынақ үлгісі – SMPTE түс жолақтары, бұл NTSC бейне стандарты қолданылатын теледидарлық сынақ үлгісі, Солтүстік Америка елдері де осыған жатады. Ұлттық кино және теледидар инженерлері қоғамы (SMPTE) бұл үлгіні Инженерлік нұсқаулық (EG) 1 1990 деп атайды. Оның құрауы белгілі бір стандарт болып табылады және сынақ үлгісін жасаушы генераторлар арқылы құрылады. Алған сигналды белгілі стандартпен салыстыру арқылы бейне инженерлері NTSC бейне сигналының жазу немесе тарату кезінде қандай өзгерістерге ұшырағанын және оны техникалық талаптарға сәйкес етуі үшін қандай түзетулер жасау қажет екенін анықтай алады. Бұл, сондай-ақ, теледидар мониторының немесе қабылдағыштың NTSC хроминациясы мен люминациясы туралы ақпаратты дұрыс көрсетуі үшін де қолданылады. SMPTE сынақ үлгісінің алғашқы идеясын RCA зертханаларының Норберт Д. Ларки (1927–2018) және Дэвид Д. Холмс (1926–2006) жасады және алғаш рет 1951 жылдың 7 ақпанында RCA лицензиялық бюллетенінде LB 819 ретінде жарияланды. АҚШ патенты 2,742,525 «Түс сынақ үлгісін жасаушы генератор» (қазір мерзімі өткен) 1956 жылдың 17 сәуірінде Ларки мен Холмсқа берілді. Кейіннен EIA RS 189A стандартын жариялады, ол 1976 жылы EIA 189A болып өзгерді, бұл стандартты түс жолақ сигналын сипаттайды, ол түсті мониторларды реттеу, кодтаушыларды түзету және түсті теледидар тарату жүйелерін жылдам тексеру үшін сынақ сигналы ретінде қолдануға арналған. 1977 жылы CBS технологиялық орталығының А. Голдберг Хэнк Малер (1936–2021) жасаған жақсартылған түс жолақ сынақ сигналын сипаттады, ол SMPTE TV бейне технологиялық комитетіне SMPTE ұсынған практика ретінде қарау үшін ұсынылды. Бұл жақсартылған сынақ сигналы 1978 жылы SMPTE ECR 1 стандарты ретінде жарияланды. CBS компаниясының оны жасауы 2002 жылы «Технология және инженерия» саласындағы «Эмми» сыйлығымен марапатталды. CBS бұл сынақ сигналына патент алған жоқ, осылайша оны өнеркәсіпте жалпы қолдануға берді. HDTV сигналдарын тексеру үшін SMPTE түс жолақтарының кеңейтілген нұсқасы SMPTE RP 219:2002 енгізілді (қосымша бөлімді қараңыз). Түс жолақтары бастапқыда аналогты NTSC жабдықтарын калибрлеу үшін жасалған болса да, олар берілісте және қазіргі заманғы цифрлық теледидар құрылғыларында кеңінен қолданылады. Қазіргі уақытта түс жолақтары CRT, LCD, LED, плазма және басқа да бейне дисплейлерінде, сондай-ақ көшіру, спутниктік, оптикалық талшық және микротолқынды таратуда, теледидар және веб-трансляция жабдықтарында дәл хрома және люминация деңгейлерін сақтау үшін қолданылады. Ұйымның алғашқы 100 жылдығының ең маңызды стандарттарын анықтау бойынша жүргізілген сауалнамада SMPTE EG 1 SMPTE стандартының ең маңызды 5-ші стандарты деп танылды.

Widely used NTSC television test pattern

SMPTE color bars are a television test pattern used where the NTSC video standard is utilized, including countries in North America. The Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) refers to the pattern as Engineering Guideline (EG) 1 1990. Its components are a known standard, and created by test pattern generators. Comparing it as received to the known standard gives video engineers an indication of how an NTSC video signal has been altered by recording or transmission and what adjustments must be made to bring it back to specification. It is also used for setting a television monitor or receiver to reproduce NTSC chrominance and luminance information correctly. A precursor to the SMPTE test pattern was conceived by Norbert D. Larky (1927–2018) and David D. Holmes (1926–2006) of RCA Laboratories and first published in RCA Licensee Bulletin LB 819 on February 7, 1951. U. S. patent 2,742,525 Color Test Pattern Generator (now expired) was awarded on April 17, 1956, to Larky and Holmes. Later, the EIA published a standard, RS 189A, which in 1976 became EIA 189A, which described a Standard Color Bar Signal, intended for use as a test signal for adjustment of color monitors, adjustment of encoders, and rapid checks of color television transmission systems. In 1977, A. A. Goldberg, of the CBS Technology Center, described an improved color bar test signal developed at the center by Hank Mahler (1936–2021) that was then submitted to the SMPTE TV Video Technology Committee for consideration as a SMPTE recommended practice. This improved test signal was published as the standard SMPTE ECR 1 1978. Its development by CBS was awarded a Technology & Engineering Emmy Award in 2002. CBS did not file a patent application on the test signal, thereby putting it into the public domain for general use by the industry. An extended version of the SMPTE color bars, SMPTE RP 219:2002 was introduced to test HDTV signals (see subsection). Although color bars were originally designed to calibrate analog NTSC equipment, they remain widely used in transmission and within modern digital television facilities. In the current context color bars are used to maintain accurate chroma and luminance levels in CRT, LCD, LED, plasma, and other video displays, as well as duplication, satellite, fiber optic and microwave transmission, and television and webcast equipment. In a survey of the top standards of the organizations' first 100 years, SMPTE EG 1 was voted as the 5th most important SMPTE standard.

SMPTE ECR 1-1978 (SDTV)

SMPTE түстер сызықтарының суреттерінде теледидар суретінің жоғарғы үштен екі бөлігі 75% қарқындылықтағы жеті тік сызықтан тұрады. Солдан оңға қарай ақ немесе сұр, сары, көк, жасыл, қызғылт, қызыл және көк түстер орналасқан. Ақ немесе сұр түстің таңдалуы сол сызықтың 100% жарықтыққа ие болуына байланысты. Бұл тізбек үш негізгі түс компонентінің – жасыл, қызыл және көктің – кемінде біреуін пайдаланатын барлық жеті мүмкін комбинацияны қамтиды. Көк түс әр сызық арасында қосылып, өшіріледі, қызыл түс әр екі сызықта қосылып, өшіріледі, ал жасыл түс ең сол жақ төрт сызықта жанған, оң жақ үш сызықта сөніп тұрады. Жасыл түс жарықтыққа ең көп үлес қосады, одан кейін қызыл және көк түстер, сондықтан бұл сызықтар тізбегі жарықтық режиміндегі толқын формасы мониторында солдан оңға қарай төмен қарай баспалдақ ретінде көрінеді. Векторскоптың торшасында сигнал дұрыс реттелген жағдайда осы жеті сызықтың іздері түсуі тиіс рұқсат етілген аймақтарды көрсететін қораптар белгіленген. Жеті сызықтың астында көк, қызғылт, көк және ақ немесе сұр түсті тік тікбұрыштардан тұратын жолақ орналасқан. Теледидар қабылдағышы көк түстен басқа барлық түстерді сүзгілеуге орнатылғанда, бұл тік тікбұрыштар түстер сызықтарының негізгі жиынтығымен бірігіп, түстерді реттеуге қолданылады; олар төрт қатты көк сызық түрінде көрінеді, түстерді реттеу дұрыс болса, сызықтар мен тік тікбұрыштар арасында көзге көрінетін айырмашылық болмайды. Төменгі бөлімде 100% ақ түсті квадрат және 7,5% қара түсті тікбұрыш орналасқан, олар жарықтық диапазонын орнату үшін қолданылады. Үлгінің қазіргі заманғы нұсқаларында PLUGE импульсі бар. Ақ квадрат сары және көк сызықтардың астында орналасқан, ал толқын формасы мониторында 100 IRE бірлігіндегі сары және көк түсті хроманың шыңымен ақ сызық қабаттасқан күйде көрінеді. PLUGE (суреттік желіні келтіру құралдарының аббревиатурасы) импульсі қызыл сызықтың астындағы қара тікбұрыштың ішінде орналасқан (суретте көрсетілген, бірақ көру қиын болуы мүмкін). Ол үш кішкентай тік сызықтан тұрады: оң жақтағысы қара деңгейінен 4% жоғары (11,5 IRE), ортаңғысы қараға тең (7,5 IRE), ал сол жақтағысы қарадан 4% төмен (супер қара немесе қарадан да қара, 3,5 IRE) қарқындылыққа ие. PLUGE импульсі қара түстерді сұр түске айналдырудан немесе қара деңгейінен сәл төмен болатын сигнал кесуінен туындайтын сурет ақпаратын жоғалтудан сақтау үшін жарықтық диапазонының төменгі бөлігін реттеуге көмектеседі (бұл қара түстерді «жақындату» деп аталады). Монитор дұрыс реттелген кезде оң жақ PLUGE сызығы шамалы ғана көрінуі керек, ал сол жақ екі сызық бір-бірінен ажыратылмауы керек және мүлдем қара болуы керек. Төменгі бөлімде YIQ (қараңыз) жүйесіндегі In фазалық және +Quadrature сигналдары бар екі бөлім орналасқан, олар қара деңгейге бағытталған және түс жарылысы сигналымен бірдей күшейтуге ие; олар үлгіде өте қара көк және өте қара қызғылт түсті квадраттар түрінде көрінеді. Векторскопта олар бір-бірінен 90 градус бұрышпен орналасқан екі қысқа сызық түрінде көрінеді. Бұлар теледидар қабылдағышының сигналдың 3,58 МГц түсті субтасымалдаушы бөлігін дұрыс демодуляциялауын қамтамасыз ету үшін қолданылады. Хроминанстық сигнал дұрыс демодуляцияланса, I және +Q блоктарының векторлары векторскоптың I және Q осьтеріне дәл түсуі керек. Бұл сызықтар «сызықтар мен тон» деген сөздің бұрынғы мағынасын тудырады. Әдетте, телеарна желісі, телестанция немесе басқа да бейне бағдарламаларын шығарушы бағдарламалық материалды жіберуден бұрын SMPTE түстер сызықтарын үздіксіз 1,000 Гц синустық толқынымен бірге жібереді, бұл тарату желісіне немесе ортасына иелік етуді растау және қабылдау станциялары мен аралық телекоммуникация провайдерлері өз жабдықтарын реттеу үшін жасалады. Телевизиялық бағдарламаларды шығарушылар әдетте бейнетаспаның немесе басқа жазба құралының басында сызықтар мен дыбыстарды жазады, сонда ойнату құрылғысын калибрлеуге болады. Көбінесе телеарнаның атауы немесе шақыру белгісі, басқа да ақпарат, мысалы, нақты уақыт сағаты немесе басқа да сигнал көзі графикалық түрде сызықтардың үстіне орналасады.

In a SMPTE color bar image, the top two thirds of the television picture contain seven vertical bars of 75% intensity. In order from left to right, the colors are white or gray, yellow, cyan, green, magenta, red, and blue. The choice of white or gray depends on whether that bar's luminance is 100% or not. This sequence runs through all seven possible combinations that use at least one of the three basic color components of green, red, and blue, with blue cycling on and off between every bar, red cycling on and off every two bars, and green on for the leftmost four bars and off for the rightmost three. Because green contributes the largest share of luminance, followed by red, then blue, this sequence of bars thus appears on a waveform monitor in luminance mode as a downward staircase from left to right. The graticule of a vectorscope is etched with boxes showing the permissible regions where the traces from these seven bars are supposed to fall if the signal is properly adjusted. Below the main set of seven bars is a strip of blue, magenta, cyan, and white or gray castellations. When a television receiver is set to filter out all colors except for blue, these castellations, combined with the main set of color bars, are used to adjust the color controls; they appear as four solid blue bars, with no visible distinction between the bars and the castellations if the color controls are properly adjusted. The bottom section contains a square of 100% intensity white and a rectangle of 7.5% intensity black, for use in setting the luminance range. More modern versions of the pattern feature a PLUGE pulse. The white square lines up so that it is below the yellow and cyan bars, and on a waveform monitor this will show up with the white bar overlapping the peak of the yellow and cyan chroma at 100 IRE units. The pluge (short for picture line up generation equipment) pulse is positioned within the black rectangle, below the red bar (it is present in the illustration but may be hard to see). It comprises three small vertical bars, a rightmost one with intensity 4% above black level (11.5 IRE), a middle one with intensity exactly equal to black (7.5 IRE), and a leftmost one with intensity 4% below black (super black or blacker than black, 3.5 IRE). The pluge pulse aids in adjusting the bottom of the luminance range to avoid either washing out the black tones into grays or collapsing picture information into the signal clipping that occurs a small distance below the black level (known as crushing the blacks). When a monitor is properly adjusted, the rightmost pluge bar should be just barely visible, while the left two should appear indistinguishable from each other and completely black. Also in the bottom section are two sections that contain In phase and +Quadrature signals (see YIQ), centered on black level and having the same gain as the color burst signal; these show up on the pattern as a square of very dark blue, and a square of very dark purple. On a vectorscope, they appear as two short lines ninety degrees apart. These are used to ensure that the television receiver is properly demodulating the 3.58 MHz color subcarrier portion of the signal. The vectors for the I and +Q blocks should fall exactly on the I and Q axes on the vectorscope if the chrominance signal is demodulated properly. These bars give rise to the former portion of the casual term bars and tone. Typically, a television network, TV station, or other originator of video programming transmits SMPTE color bars together with a continuous 1,000 Hz sine wave before sending program material, in order to assert ownership of the transmission line or medium, and so that receiving stations and intermediary telecommunications providers may adjust their equipment. Likewise, producers of television programs typically record bars and tone at the beginning of a videotape or other recording medium so that the playback equipment can be calibrated. Often, the name or callsign of the TV station, other information such as a real time clock, or another signal source is graphically superimposed over the bars.