A decisão de projeto para diferentes frequências em PAL e NTSC está relacionada à frequência de energia da rede elétrica CA?

Na discussão, um amigo mencionou:

Na implementação original do PAL e NTSC, eles usaram a corrente CA como um meio de fornecer a frequência para a TV. Como as redes principais tinham frequências diferentes, eles projetaram o padrão da TV para ter frequências diferentes.

Eu não tinha certeza sobre isso, então eu queria verificar.

Minha pergunta é: A decisão de projeto para diferentes frequências em PAL e NTSC está relacionada à frequência de energia da rede elétrica CA?

ac frequency mains ntsc

— Hawkeye
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Respostas:

Sim, está relacionado.

Nas implementações iniciais da TV, não era fácil remover toda a ondulação da linha CA dos circuitos de energia CC que acionavam o CRT, e isso resultou em uma ligeira variação na intensidade de cima para baixo. Verificou-se que, se a frequência vertical do sinal de TV fosse a mesma da linha de força, essas variações de intensidade apareceriam no mesmo local em cada varredura vertical, efetivamente fazendo com que elas "parassem" na tela, e isso muito menos censurável do que tê-los à deriva para cima ou para baixo.

Também existem fontes de ruído de RF relacionadas à frequência da linha de energia, e os artefatos visuais causados por esse tipo de ruído também permanecem na tela.

— Dave Tweed
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Além disso, a sincronização de linha congela a distorção da imagem causada por campos magnéticos dos condutores de energia próximos à TV.

— tomnexus

PAL e NTSC são sistemas de codificação em cores e não estão necessariamente relacionados às frequências de varredura horizontal e vertical.

A escolha de tornar as frequências de varredura vertical as mesmas da freqüência da linha de energia local foi tornar a imagem perturbada devido à pouca filtragem da fonte de alimentação e aos campos magnéticos da corrente de energia menos óbvios. Com a frequência da linha de energia e a frequência de varredura vertical iguais, qualquer perturbação desse tipo seria estacionária na tela e seria menos perceptível do que se a perturbação estivesse rolando pela tela, como aconteceria se as frequências fossem diferentes.

— Peter Bennett
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Desde que os padrões de transmissão em cores NTSC foram adotados, a taxa de quadros não é mais de 30 quadros (1/2 da frequência da linha) por segundo, mas de 30 / 1.001 (aproximadamente 29,97) quadros por segundo, para reduzir a interferência observada nas TVs em preto e branco entre os sinal colorido e a portadora FM para áudio.

— tcrosley

@tcrosley Eu sempre assumi que a frequência estava realmente bloqueada na linha local (por exemplo, câmeras de segurança fazem isso). A frequência da linha varia, mas há benefícios em ser bloqueado durante a gravação e novamente bloqueado durante a reprodução no ar. Suponho que se for um relógio de quartzo, a batida seria muito lenta, dezenas de segundos, portanto, pode não ser visível de qualquer maneira. Você sabe se ele usa Line ou é gerado internamente agora?

— tomnexus

Não, eles não usam a frequência da linha, devido à diferença entre 1 / 29.97 e 1/30 s por quadro. Consulte este artigo sobre o código de tempo do quadro suspenso SMPTE para obter mais informações. Supõe-se que os relógios para gravação e reprodução tenham exatamente a mesma frequência. Nos estúdios de TV, o timecode é gerado por um gerador de sincronização principal, vinculado a um padrão de relógio atômico. As câmeras portáteis podem usar geradores de código de tempo usando cristais com temperatura controlada. Um novo desenvolvimento é fazer uso de receptores GPS, já que os sinais de GPS são precisos para ± 10 ns.

— precisa saber é o seguinte

"Sempre presumi que a frequência estava realmente bloqueada na linha local (por exemplo, câmeras de segurança fazem isso)." Imagino que as câmeras de segurança simplesmente ignorem toda a questão do quadro suspenso, pois era para garantir a compatibilidade entre as transmissões em preto e branco e em cores. Presumo que os sistemas de segurança sejam em P&B ou em cores e, em qualquer caso, possam ser executados a 30 fps.

— tcrosley

A primeira estação de TV em que trabalhei tinha um gerador de sincronização mestre que tinha provisão para bloquear a linha de alimentação CA, mas era para uso monocromático. Os geradores de sincronização de cores para NTSC foram acionados por um cristal de 14,31818 MHz (quatro vezes a frequência da subportadora de cores). Eu não ficaria surpreso se os geradores de sincronização atuais forem controlados por um padrão de frequência bloqueado por GPS. Eu esperaria que as câmeras coloridas de segurança / circuito fechado tivessem osciladores de cristal de 14,31818 MHz (mas isso é apenas um palpite).

— Peter Bennett

A resposta de Dave Tweed está amplamente correta. Mas não foi apenas a ondulação CA nos circuitos de energia CC que causou a variação. Os circuitos de sinal no início da TV usavam tubos (também conhecidos como válvulas). Os cátodos geralmente tinham um filamento de aquecedor que geralmente era acionado por CA de baixa tensão (tipicamente cerca de 6 V). Isso fez com que a temperatura do cátodo e, consequentemente, o ganho do tubo, apresentassem alguma variação com o dobro da frequência da linha de energia (a potência do aquecedor varia de acordo com o quadrado da tensão CA e, portanto, a frequência dobrada).

— Stephen C. Steel
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Mas se isso implica uma ondulação de 100 ou 120Hz, isso não significaria, por exemplo, uma faixa escura no meio de cada campo de 50 / 60Hz e duas brilhantes perto dos níveis 1/4 e 3/4 (ou vice-versa .. etc)? Ainda menos objetável do que as bandas rolando / tremulando mais rapidamente do que talvez uma ou duas vezes por minuto, mas ainda assim muito óbvio e irritante. Parece algo que teria que ser consertado durante o desenvolvimento inicial e o refinamento da engenharia do hardware do receptor (e da câmera), por exemplo, com uma cópia invertida e atenuada da corrente de acionamento do aquecedor para modular a saída do tubo ...

— tahrey

Como eu duvido que a idéia de regulação de tensão acionada por feedback teria sido estranha para os engenheiros, mesmo nos primeiros dias da eletrônica. O moderno regulador de semicondutores LM pode miniaturizar os circuitos necessários e facilitar sua instalação, mas a ideia por trás disso é bastante desgastada. E, além disso, eles já tinham capacitores ... ((quero dizer ... não estou dizendo que não foi o caso, pois parece que você fala por experiência própria ... parece apenas desnecessário e evitável mesmo com tecnologia do tempo))

— tahrey

O efeito da ondulação nos filamentos do aquecedor foi efetivamente aplicado através de um filtro passa-baixo pela inércia térmica da bobina do aquecedor, por isso não foi tão ruim.

— Stephen C. Steel