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2014-10-27 17:57:29

NTSC、PAL、SECAM三大制式简介


  NTSC、PAL和SECAM是全球三大主要的电视广播制式,这三种制式是不能互相兼容的,例如在PAL制式的电视上播放NTSC的视频,则影像画面将不能正常显示。下面分别对这三种制式进行简要介绍。

NTSC、PAL、SECAM三大制式采用区域分布图
NTSC、PAL、SECAM三大制式采用区域分布图

一、NTSC(National Televison System Committee)制式

  NTSC制式,又简称为N制,是1952年12月由美国国家电视标准委员会(National Television System Committee,缩写为NTSC)制定的彩色电视广播标准,属于同时制,帧率为每秒29.97fps,扫描线为525,隔行扫描,画面比例为4:3,分辨率为720x480。这种制式的色度信号调制包括了平衡调制和正交调制两种,解决了彩色黑白电视广播兼容问题,但存在相位容易失真、色彩不太稳定的问题,需要色彩控制(tint control)来手动调节颜色,这是NTSC的最大缺点之一。美国、加拿大、墨西哥等大部分美洲国家以及日本、台湾、韩国、菲律宾等均采用这种制式,香港部份电视公司也采用NTSC制式广播,其中两大主要分支是NTSC-US(又名NTSC-U/C)与NTSC-J。

二、SECAM(Se'quential Co'uleur A Me'moire)制式

  SECAM制式,又称塞康制,法文全名“Séquential Couleur Avec Mémoire”,意为“按顺序传送彩色与存储”,1966年法国研制成功,它属于同时顺序制,帧率每秒25帧,扫描线625行,隔行扫描,画面比例4:3,分辨率720x576。在信号传输过程中,亮度信号每行传送,而两个色差信号则逐行依次传送,即用行错开传输时间的办法来避免同时传输时所产生的串色以及由其造成的彩色失真。SECAM制式特点是不怕干扰,彩色效果好,但兼容性差。采用SECAM制的国家主要为大部分独联体国家(如俄罗斯)、法国、埃及以及非洲的一些法语系国家等等。

三、PAL(Phase Alternative Line)制式

  PAL制式,又称帕尔制,英文全名“Phase Alternating Line”,意为“逐行倒相”,在1967年由当时任职于德律风根(Telefunken)公司的德国人沃尔特·布鲁赫(Walter Bruch)提出,也属于同时制,帧率每秒25帧,扫描线625行,隔行扫描,画面比例4:3,分辨率720x576。PAL发明的原意是要在兼容原有黑白电视广播格式的情况下加入彩色信号时,为克服NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺点,在综合NTSC制的技术成就基础上研制出来的一种改进方案。所谓“逐行倒相”是指每行扫描线的彩色信号跟上一行倒相,其作用是自动改正在传播中可能出现的错相。

  PAL采用逐行倒相正交平衡调幅技术方法,对同时传送的两个色差信号中的一个色差信号采用逐行倒相,另一个色差信号进行正交调制方式。这样,如果在信号传输过程中发生相位失真,则会由于相邻两行信号的相位相反起到互相补尝作用,从而有效地克服了因相位失真而起的色彩变化。因此,PAL制对相位失真不敏感,图像彩色误差较小,与黑白电视的兼容也好。早期的PAL电视机没有特别的组件改正错相,严重的错相产生时通过肉眼都能明显看到,后期改进的电视把上行的色彩信号跟下一行的平均起来才显示,虽然这样PAL的垂直色彩分辨率会低于NTSC ,但由于人眼对色彩的灵敏不及对光暗,因此并不明显。英国、香港、澳门使用的是PAL-I。中国大陆使用的是PAL-D、新加坡使用的是PAL B/G或D/K。

Ⅰ.PAL制式的细分格式

  PAL本身是一种彩色电视广播标准,经常被配以625线,每秒25帧画面,隔行扫描的电视广播格式。PAL制式中根据不同的参数细节,又可以进一步划分为如B、D、G、H、I、N等制式,例如PAL-D制就是我国大陆采用的制式。也有某些PAL是配以其他分辨率的格式,例如巴西使用的M广播格式为525线,29.97帧(与NTSC格式一样),用NTSC彩色副载波,但巴西是使用PAL彩色调频的。现在大部分的PAL电视机都能收看以上所有不同系统格式的PAL。很多PAL电视机更能同时收看基频的NTSC-M(例如电视游戏机、录影机等等的NTSC信号),但是却不一定可以接收NTSC广播。

  当视频信号是以基频传送(例如电视游戏机、录影机等等)时,以及对于数字视频(DVD、数字电视等)的情况,各种以“字母”细分广播格式就没有具体分别了,在这种情况下,“PAL”被用来泛指625条扫描线,每秒25帧,隔行扫描,PAL色彩调频的电视制式(即是说PAL的广义泛指概念包含了PAL和SECAM两种制式中的所有细分格式)。

Ⅱ.在PAL制式下播放电影

  视频图像PAL制式每秒50场,NTSC制是每秒60场,由于当时的电视都是隔行扫描,通过奇偶两场组成一幅完整帧,所以可以大概认为PAL制每秒25个完整视频帧,NTSC制30个完整视频帧。而电影放映的时候都是每秒24个胶片帧,由于帧率的差别,因此要在PAL或者NTSC制式的电视上播放电影,通常需要做一些特别处理,具体又可分为视频和音频两部分处理:

  首先关于视频,NTSC每秒有30帧,与电影的24帧/秒差别太大,因此必须通过“2:3 Pull-Up”等办法把24个电影帧转成30个视频帧,这30个视频帧里所包含的内容和24个电影帧是相等的,所以NTSC的播放速度和电影一样。 而PAL和电影每秒只差1帧,所以以前一般来说就直接一帧对一帧进行制作,没有经过任何处理直接被装载到DVD中去,这样PAL每秒会比电影多放一帧,因此其播放速度比电影院内或NTSC制式电视广播加快了1/24≈4%。

  所以,对于同一部电影来说,PAL制的DVD会比NTSC制的同一部片子快1/24(时间换算公式:NTSC时间 × 24 ÷ 25 = PAL时间)。例如一部100分钟的电影,在NTSC上播放还是100分钟,而放在PAL上播放就变成96分钟了。为了获得跟电影一样的播放速度,也有一些PAL制DVD采用了24+1的制作方法,也就是把24帧中的其中一帧重复一次,确保每秒25帧的帧率。

  其次关于音频,由于PAL制的视频比原始影片短,所以为了使声音与视频同步,声音也必须变短。那声音怎样变短呢?自然是加快声音的播放速度了,效果可以类比磁带快放,这样做的结果就是声音的声调会变高。PAL的音频就是这样一个“快放”的过程,虽然这个声音速度的变化只有4%,音调失真不会特别严重,但若不对声音的音调进行调校补偿,细心聆听下仍会发现音乐变高了一个半音。

  可见在PAL制下播放电影在视频和音频上都不完美,这也是一些DVD爱好者不喜欢PAL制DVD的原因之一。


NTSC、PAL、SECAM三大制式对比
制式 NTSC SECAM PAL
应用对比
全名 National Television System Committee
(美国国家电视标准委员会)
Se'quential Co'uleur A Me'moire
(法文:按顺序传送彩色与存储)
Phase Alternating Line
(逐行倒相)
戏称 Never The Same Color
(不会出现一样的色彩)
System Essentially Contrary to American Method
(本质上有别与美国的系统)
Shows Every Color All Murky
(把每一个颜色显示得模糊)
Perfect At Last
(终于完美了)
开发国家 美国 法国 联邦德国(西德)
成立时间 1953年 1966年 1967年
细分格式 6种:NTSC、NTSC-C、NTSC-J、NTSC-M、NTSC-U、NTSC-Us 6种:SECAM、SECAM-B、SECAM-D、SECAM-G、SECAM-K、SECAM-L 10种:PAL、PAL-B、PAL-D、PAL-G、PAL-H、PAL-I、PAL-K、PAL-K1、PAL-N、PAL-M
采用国家/地区 美国、加拿大、墨西哥等大部分美洲国家以及日本、台湾、韩国、菲律宾等国家/地区 俄罗斯、法国、埃及以及非洲的一些法语系国家等等 除北美、东亚部分地区、中东、法国及东欧以外的世界上大部份国家/地区
技术对比
圆场频率 59.94 Hz 50 Hz 50 Hz
圆框扫描线 525条 625条 625条
水平扫描频率 15,734.264 Hz 15,625 Hz 15,625 Hz
亮度信号带宽 4.2 MHz 6.0 MHz 5.5 MHz
声音载波 4.5 MHz (System-M) 6.5 MHz (System-DK) 欧洲 5.5 MHz (System-BG)
英国 6.0 MHz (System-I)
色信号 I、Q DR +350K~-500K Hz
DB + 350 K~-350 K Hz
U ± V
系色信号 (455/2)fH = 3.579545MHz fDR 282fH = 4.2500MHz
fDB 272fH = 4.4065MHz
(1135/4)fH + fV/2 = 4.433618MHz
色信号调频方式 相位及振幅正交调变 6.5 Hz 相位及振幅正交调变
(每隔一条线变换一次)
色差信号带宽 I=1.3 MHz
Q=0.6 MHz
fDR> 1.0 MHz

fDB > 1.0 MHz

U=1.3 MHz
V=1.3 MHz
系色信号相位 -(B-Y) fDR 和 fDB

每隔3条扫描线改变180?

U ± V
色信号控制 不需要 利用垂直归线时9条扫描线 利用±180?摆动信号
外加信号 fH / 2,fH / 4,fVfV / 2 fH / 2修正闸控信号
数字化 较难 最难 容易
转换特性 NTSC<->PAL 容易
NTSC<->SECAM 较难
SECAM<->PAL 容易
SECAM<->NTSC 较难
PAL<->NTSC 容易
PAL<->SECAM 容易
卫星通信 可行 可行 可行
操作方式 繁琐 最简单 简单
画面效果 会闪烁 细致 较稳定
兼容性 最佳 稍差
彩色同步频率 3.58 MHz 4.433 MHz 4.433 MHz


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