NTSC

La colorimetría se refiere a las características colorimétricas del sistema y sus componentes, incluyendo los colores primarios utilizados, la cámara y la pantalla. El sistema de color NTSC tenía dos colorimetrías claramente definidas, representadas en el diagrama de cromaticidad como NTSC 1953 y SMPTE C. Los fabricantes introdujeron diversas variaciones por razones técnicas, económicas, de marketing y otras. ^{[ 28 ]}

Nota: los colores mostrados son aproximados y requieren una pantalla con una amplia gama cromática para una reproducción fiel.

Problemas de compatibilidad de color

En las gamas del diagrama de cromaticidad CIE, las variaciones entre colorimetrías pueden generar diferencias visuales. Para una visualización adecuada, se requiere el mapeo de gama mediante LUTs o una corrección de color adicional . La práctica recomendada SMPTE RP 167-1995 se refiere a dicha corrección automática como una "matriz de visualización correctiva NTSC". ^{[ 37 ]} El material preparado para NTSC de 1953 puede verse desaturado al visualizarse en pantallas SMPTE C o ATSC/ BT.709 , y puede presentar cambios de tono perceptibles. Los materiales SMPTE C pueden aparecer ligeramente más saturados en pantallas BT.709/sRGB, o significativamente más saturados en pantallas P3, si no se realiza un mapeo de gama adecuado.

NTSC utiliza un sistema de codificación de luminancia - crominancia . El uso de una señal de luminancia independiente mantenía la compatibilidad con los televisores en blanco y negro de la época; solo los televisores a color reconocían la señal de croma.

Las señales de los colores primarios rojo, verde y azul${\displaystyle (R^{\prime }G^{\prime }B^{\prime })}$se ponderan y se suman en una única señal de luminancia, designada${\displaystyle Y^{\prime }}$(Y prima), ^{[ 38 ]} que reemplaza la señal monocromática original . La información de diferencia de color se codifica en la señal de crominancia, que transporta únicamente la información de color. Esto permite que los receptores en blanco y negro muestren señales de color NTSC ignorando la señal de crominancia. Algunos televisores en blanco y negro vendidos en EE. UU. después de la introducción de la transmisión en color en 1953 fueron diseñados para filtrar la crominancia, pero los primeros modelos no lo hacían y esta podía verse como un patrón de puntos que se desplazaba en áreas de la imagen con colores saturados. ^{[ 39 ]}

Para derivar señales separadas con solo información de color, se determina la diferencia entre cada color primario y la luminancia sumada; la señal de diferencia roja es${\displaystyle R^{\prime }-Y^{\prime }}$y la señal de diferencia azul es${\displaystyle B^{\prime }-Y^{\prime }}$Estas señales de diferencia se utilizan para derivar dos nuevas señales de color, conocidas como${\displaystyle I^{\prime }}$(en fase) y${\displaystyle Q^{\prime }}$(en cuadratura), en un proceso conocido como QAM . El${\displaystyle I^{\prime }Q^{\prime }}$El espacio de color se rota en relación con el espacio de color de la señal de diferencia; la información de color naranja-azul (a la que el ojo humano es más sensible) se transmite en el${\displaystyle I^{\prime }}$señal con un ancho de banda de 1,3 MHz y la${\displaystyle Q^{\prime }}$La señal codifica información de color púrpura-verde en un ancho de banda de 0,4 MHz. Esto permite que la señal de crominancia utilice menos ancho de banda total sin degradación de color perceptible. Las dos señales modulan cada amplitud ^{[ 40 ]}  portadoras de 3,58 MHz, que están desfasadas  90 grados entre sí, ^{[ 41 ]} y el resultado es la suma con las portadoras suprimidas . ^{[ 42 ] [ 40 ]} El resultado puede verse como una sola onda sinusoidal , con fase variable en relación con una portadora de referencia y con amplitud variable. La fase variable representa el tono de color instantáneo capturado por una cámara de TV, y la amplitud representa la saturación del color . La subportadora de 315/88 MHz se agrega a la luminancia para formar la señal de color compuesta, ^{[ 40 ]} que modula la portadora de la señal de video . ^{[ 43 ]} 

Para que un televisor a color recupere la información de tono de la subportadora de color, debe tener una referencia de fase cero para reemplazar la portadora previamente suprimida. La señal NTSC incluye una muestra corta de esta señal de referencia, conocida como ráfaga de color , ubicada en la parte posterior de cada pulso de sincronización horizontal. La ráfaga de color consta de al menos ocho ciclos de la subportadora de color no modulada. El receptor del televisor tiene un oscilador local, que se sincroniza con estas ráfagas de color para crear una señal de referencia. La combinación de la señal de fase de referencia con la señal de crominancia permite la recuperación de la${\displaystyle I^{\prime }}$y${\displaystyle Q^{\prime }}$señales, que (con el${\displaystyle Y^{\prime }}$La señal) se reconstruye al individuo${\displaystyle R^{\prime }G^{\prime }B^{\prime }}$señales que se envían al tubo de rayos catódicos para formar la imagen.

En los televisores CRT, la señal NTSC se convierte en tres señales de color: rojo, verde y azul; cada una controla un haz de electrones diseñado para excitar únicamente los fósforos rojos, verdes o azules correspondientes. Los televisores con circuitos digitales utilizan técnicas de muestreo para procesar las señales, obteniendo resultados idénticos. En los televisores analógicos y digitales que procesan una señal NTSC analógica, las tres señales de color originales se transmiten como tres señales discretas (Y, I y Q), se recuperan como tres colores separados (R, G y B) y se presentan como una imagen en color.

Cuando un transmisor emite una señal NTSC, modula en amplitud una portadora de radiofrecuencia con la señal NTSC y modula en frecuencia una portadora 4,5  MHz más alta con la señal de audio. Debido a la distorsión no lineal de la señal de transmisión, la portadora de color de 315/88 MHz puede interferir con la portadora de sonido, produciendo un patrón de puntos en la pantalla. 

Un canal de televisión NTSC transmitido tiene un ancho de banda total de 6  MHz. La señal de vídeo real, que está modulada en amplitud , se transmite entre 500 kHz y 5,45 MHz por encima del extremo inferior del canal. La portadora de vídeo está 1,25 MHz por encima del extremo inferior del canal. Como la mayoría de las señales AM, la portadora de vídeo genera dos bandas laterales : una por encima de la portadora y otra por debajo. Cada banda lateral tiene un ancho de 4,2 MHz. Se transmite la banda lateral superior, pero solo se transmiten 1,25 MHz de la banda lateral inferior (conocida como banda lateral vestigial ). La subportadora de color, 3,579545 MHz por encima de la portadora de vídeo, está modulada en amplitud en cuadratura con una portadora suprimida. La señal de audio está modulada en frecuencia con una desviación de frecuencia máxima de 25 kHz , menor que la desviación de 75 kHz en la banda FM . La portadora de audio principal está 4,5 MHz por encima de la portadora de vídeo, 250 kHz por debajo de la parte superior del canal. En ocasiones, un canal puede contener una señal MTS , que ofrece más de una señal de audio mediante la adición de una o dos subportadoras a la señal de audio; esto suele ocurrir cuando se utilizan señales de audio estéreo o de segundo programa de audio . Las mismas extensiones se utilizan en ATSC , cuya portadora digital se encuentra 0,31 MHz por encima del extremo inferior del canal.          

La película tiene una velocidad de fotogramas de 24 fotogramas por segundo, y el estándar NTSC es aproximadamente 29,97 (10  MHz  × 63/88/455/525 )  fps. En regiones con  estándares de televisión y vídeo de 25 fps, esta diferencia se puede superar mediante aceleración . Para  estándares de 30 fps, se utiliza el pulldown 3:2 . Un fotograma de película se transmite para tres campos de vídeo (que duran 1 + 1/2 fotogramas de vídeo), y el siguiente fotograma se transmite para dos campos de vídeo (que duran 1 fotograma de vídeo). Dos fotogramas de película se transmiten en cinco campos de vídeo, para un promedio de 2 + 1/2 campos de vídeo por fotograma de película. La velocidad de fotogramas promedio es 60 ÷ 2,5 = 24 fotogramas por segundo.     

Las películas filmadas específicamente para la televisión NTSC suelen tener una velocidad de 30 fotogramas por segundo para evitar el pulldown 3:2. ^{[ 45 ]} Para mostrar  material de 25 fps (como series de televisión europeas y algunas películas europeas) en equipos NTSC, cada quinto fotograma se duplica y la secuencia resultante se entrelaza .

Las películas grabadas para televisión NTSC a 24 fotogramas por segundo se han acelerado tradicionalmente en 1/24 (hasta aproximadamente el 104,17 % de la velocidad normal) para su transmisión en regiones con  estándares de televisión de 25 fps. Este aumento en la velocidad de imagen ha ido acompañado tradicionalmente de un aumento similar en el tono y el ritmo del audio. La fusión de fotogramas se utiliza para convertir vídeo de 24  fps a 25  fps sin alterar su velocidad.

Las películas grabadas para televisión en regiones con  estándares de televisión de 25 fotogramas por segundo se pueden procesar de dos maneras:

• La película se puede grabar a 24 fotogramas por segundo; al transmitirse en su región de origen, se puede acelerar a 25  fps mediante la técnica analógica o mantener a 24  fps mediante la técnica digital. Al transmitirse en regiones con un  estándar de televisión nominal de 30 fps, no se aprecian cambios significativos en la velocidad, el ritmo ni el tono.
• La película se puede grabar a 25 fotogramas por segundo; al transmitirse en su región de origen, se muestra a su velocidad normal sin alteración de la banda sonora. Al proyectarse en regiones con un  estándar de televisión de 30 fotogramas por segundo, se duplica cada quinto fotograma sin cambios perceptibles en la velocidad, el ritmo ni el tono.

Un fotograma NTSC tiene dos campos : F1 y F2. La dominancia de campo depende de una combinación de factores, incluidas las decisiones de los fabricantes de equipos y las convenciones históricas. La mayoría de los equipos profesionales pueden alternar entre un campo superior dominante o un campo inferior dominante. ^{[ 25 ] [ 46 ]} La dominancia de campo es importante al editar vídeo NTSC; una interpretación incorrecta del orden de los campos puede causar un efecto de temblor, ya que los objetos en movimiento saltan hacia adelante y hacia atrás en cada campo sucesivo. Esto es importante cuando el NTSC entrelazado se transcodifica a un formato con una dominancia de campo diferente. El orden de los campos es importante al transcodificar vídeo progresivo a NTSC entrelazado para evitar campos de destello en el vídeo entrelazado si la dominancia de campo es incorrecta. El pulldown tres a dos, que convierte 24  fps a 30, también proporcionará resultados inaceptables con un orden de campo incorrecto.

A diferencia de PAL y SECAM , que se utilizan en todo el mundo, la codificación de color NTSC se utiliza casi invariablemente con el sistema CCIR M.

NTSC-N se propuso originalmente en la década de 1960 a la CCIR como un  método de transmisión de 50 Hz para los países del Sistema N (Paraguay, Uruguay y Argentina) antes de que optaran por PAL . En 1978, con la introducción del Apple II Europlus , se reintrodujo como NTSC 50: un sistema que combinaba vídeo de 625 líneas con  color NTSC de 3,58 MHz. Un Atari ST que ejecutaba software PAL en su pantalla a color NTSC utilizaba este sistema, ya que el monitor no podía decodificar el color PAL. La mayoría de los televisores y monitores analógicos NTSC con retención vertical pueden mostrar este sistema tras ajustar dicha retención. ^{[ 47 ]}

NTSC 4.43 transmite una subportadora de color NTSC de 4,43  MHz en lugar de 3,58  MHz. ^{[ 48 ]} La salida solo es visible en televisores que admiten el sistema, como la mayoría de los televisores PAL. ^{[ 49 ]}

En enero de 1960, siete años antes de la adopción de la versión modificada de SECAM, el estudio de televisión experimental de Moscú comenzó a transmitir con el sistema OSKM. OSKM era la versión de NTSC adaptada al estándar europeo D/K 625/50. OSKM es un acrónimo de "Sistema simultáneo con modulación en cuadratura" ( en ruso : Одновременная Система с Квадратурной Модуляцией ). Utilizaba el esquema de codificación de colores que más tarde se usaría en PAL (U y V, en lugar de I y Q).

La frecuencia de la subportadora de color era de 4,4296875  MHz, y el ancho de banda de las señales U y V era cercano a 1,5  MHz. ^{[ 50 ]} Se produjeron alrededor de 4000 televisores en cuatro modelos (Raduga, ^{[ 51 ]} Temp-22, Izumrud-201 e Izumrud-203) ^{[ 52 ]} , y no estaban disponibles comercialmente.