附錄C
NTSC視訊信號
National Television Standards Committee
(美國)國家電視標準委員會簡稱NTSC,是台灣現在採用的視訊系統標準。其掃描線為近乎水平之直線,由左至右以掃描等速移動。對電視系統來說,掃描線是指影像管之電子束由螢光幕之左邊橫掃至右邊所構成的線條,掃描線的亮暗即為電子束的強弱。電子束弱則螢光幕上所見的便是暗點,而電子束強則可看到亮點,攝影機所送出之電壓信號及攸關電子束的強弱。
掃描線到達每一條線之終端時,在水平遮沒信號時掃描線迅速移至次一掃描線之開始位置,掃描線以等速水平移動外,同時亦以極小幅度垂直等速移動由上而下,當掃描線到達畫面之最下方中間位置,在垂直遮沒信號時回到頂部準備開始次一畫面掃描過程。
每個圖像都以為一個圖框表示,每一秒鐘之內則能顯示30個圖框的圖像。由於平均作用人眼能將每秒鐘24個畫面看成連續,因此每秒鐘顯示30個圖框,其閃爍現象已經能為肉眼所接受。
NTSC系統的每一個圖像使用525條掃描線,因此第一個圖場佔用前262.5條,第二個圖場佔用後262.5條掃描線。在顯像時,掃描線成交互重疊。NTSC系統的每一個圖像掃描線,在顯像時倆個圖場的掃描線互相平行,如下圖C.1所示。
每一個掃描畫面是由倆個分開的圖場所組成,NTSC系統中提供30掃描畫面/秒,每個圖場的顯示頻率為60圖場/秒,而每一個圖場的顯示時間為16.7ms。NTSC系統的每一個圖像掃描線,在顯像時倆個圖場的掃描線互相平行。第一個圖場掃描線的位置順序為奇數位置,而第二個圖場掃描線的位置順序為偶數位置,此即間線掃描。
圖C.1 NTSC訊號掃描
每一個掃描畫面是由倆個分開的圖場所組成,NTSC系統中提供30掃描畫面/秒,每個圖場的顯示頻率為60圖場/秒,而每一個圖場的顯示時間為16.7ms。因為一個圖場需16.7ms的時間,而一個畫面需倆個圖場的掃描線來構成,故一個畫面所需的全部時間為
16.7ms x 2 = 33.3ms。至於彩色訊號跟黑白訊號的分別,其特性如下表C.1所示。
表C.1 彩色訊號跟黑白訊號的分別
|
黑白 |
彩色(NTSC) |
掃描條數 |
525條 |
525條 |
垂直掃描週期 |
16.7ms |
16.683ms |
水平掃描週期 |
63.5s |
63.556s |
垂直歸線返馳時間 |
5~8% |
7~8% |
水平歸線返馳時間 |
16.5~18 % |
16.5~18 % |
影像信號 |
灰度信號 |
灰度信號&色差信號 |
電子束由左至右需63.5μsec的時間是根據依水平同步信號為基準週期的水平鋸齒波而定的。而電子束由右邊返回到左邊的時間,影像訊號沒有讓螢光幕顯示任何影像,稱之為水平歸線反馳時間。水平歸線反馳時間約佔整條水平掃描時間63.5μsec的16.5%左右,其餘部分為影像顯示時間,稱之為有效水平掃描期間,所以其掃描時間為53μsec。電子束在螢幕上由上往下的掃描時間為16.7msec,其則由垂直同步信號所控制的垂直波來決定。當電子束由下回到上邊的這段掃描期間,螢光幕上無影像出現,稱之為垂直歸線反馳時間。大約佔整個圖場掃描期間的6%。其有效垂直歸線掃描期間約為15.7msec,因此可知一個圖場有效的掃描線條是約246.5條,整個圖框的有效掃描線數為246.5x2=493條。
影像感測器所取得原始影像訊號,當被照體的明暗發生變化時,其輸出訊號振幅也會隨著變化。在水平或垂直歸線期間中的影像訊號,為掃描回歸期間,不需要顯示畫面。所以在原始影像訊號加上歸線消除訊號,將此一部份的影像信號截止,影像信號及包含了歸線消除的位準部分,如圖C.2所示。
圖C.2 影像灰度信號
歸線消除位準為視訊信號的基準位準,將黑色影像信號的位準設定在歸線位準附近,白色影像信號的位準則設定在其上。如此,愈高於歸線消除位準的信號,在畫面上愈明亮;相反地,在歸線消除位準以下的信號,在畫面上不會顯現。接著將同步訊號(圖C.3上方所示之訊號)加在歸線消除期間,變得到如下圖C.3所示之復合同步影像訊號。
圖C.3 復合同步影像訊號
為了讓系統能分辨出水平回歸期間,所以在每一水平回歸消除期間加入水平回歸同步訊號;同樣的,為了能辨別出垂直回歸期間,故在垂直回歸消除期間加入垂直回歸訊號。
圖C.4 垂直回歸訊號示意圖
如圖C.4所示,中間所示之大範圍的水平凹陷區域即為垂直回歸同步訊號。之前提到,垂直回歸所要花費的時間比水平回歸所花的時間要來得長,故其所涵蓋的範圍較大。為了讓系統能分辨出水平回歸期間,所以在每一水平回歸消除期間加入水平回歸同步訊號;同樣的,為了能辨別出垂直回歸期間,故在垂直回歸消除期間加入垂直回歸訊號。
在下面這個的訊號圖中,兩個大凹陷部分即為垂直回歸同步訊號,故其中所包括的部分即為整個圖場的訊號部分。但因為整個圖場中有多條水平訊號,所以在圖C.5上不易分辨出來。
圖C.5 單個圖場示意圖
將圖C.5水平座標拉長,即為圖C.6所示。在圖C.6中可以很明顯地在低位準中看出其中有3段水平同步訊號的分布。
圖C.6 水平回歸信號示意圖 |