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SISTEMAS DE TELEVISIÓN ANALÓGICOS

Índice

Parámetros de televisión analógica: - Problema del parpadeo y barrido entrelazado. - Frecuencias de líneas y cuadros.

Estándares mundiales de televisión: - NTSC, SECAM y PAL. Transporte de la señal.

Sistema PCM y digitalización de vídeo: - Digitalizaciones 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0…

Introducción

Impresión de imagen continua a partir de fotogramas fijos

Ilusión de movimiento

Esta ilusión de movimiento es creada por un atributo de la visión humana:la persistencia de la visión

Persistencia de la visión

“Capacidad del ojo humano de retener una imagen por un corto espacio de tiempo, incluso cuando el objeto esta fuera del campo de visión”

Para que esto ocurra debe verificarse que la frecuencia de muestreo de la señal que envía las imágenes debe ser suficientemente alta para que el movimiento sea continuo y no a saltos

Problema del parpadeo

Imágenes muy brillantes requieren rápida reproducción para que no desaparezcan

Esto se descubrió en los cines cuando se fue aumentando la potencia de los proyectores

El problema del parpadeo

Para una determinada frecuencia de cuadro, a partir de un determinado valor de brillo en la imagen se observa la sensación de parpadeo

Frecuencia de cuadro

Cuadro = imagen

Frecuencia cuadro = número de imágenes por segundo

Elección sistemas europeos es de 25 frames/segundo o imágenes/segundo En el sistema americano es de 30 frames/segundo o imágenes/segundo

El problema del parpadeo en TV

En televisión se buscó una solución para evitar aumentar el número de cuadros y por tanto el ancho de banda

Barrido entrelazado

Cuadro = 2 Campos (campo impar y campo par)

Campo impar está formado por las líneas impares

Campo par está formado por las líneas pares

Barrido o exploración entrelazada

Barrido entrelazado

La mezcla entrelazada de ambos campos nos da un Cuadro que es la imagen de 625 líneas

Barrido entrelazado

Ejemplo de funcionamiento:

Barrido Entrelazado.Ventajas

Tecnología aceptada y ampliamente conocida en TV analógica.

Mejor resolución para un ancha de banda dado

Diseño más económico de los receptores (por el momento).

Menor ancho de banda dadas las frecuencia de línea y de cuadro.

Barrido entrelazado.Desventajas

Defectos en los movimientos con componentes verticales

Parpadeo entre líneas (Interline flicker)

Numero de líneas en televisión

Número de líneas en televisión

Entonces el numero mínimo de líneas de televisión es de 515 pero el

escogido,¿cuál debe ser?

El número escogido fue de 625 líneas por imagen en los sistemas europeos y de 525 en el americano.

Numero de líneas en televisión

Barrido entrelazado

● Caso barrido entrelazado:

- frecuencia vertical o frecuencia de campo :

60 Hz(1/60 seg) 525 líneas 50 Hz(1/50 seg) 625 líneas

Número de líneas en televisión

Número de líneas transmitidas por segundo será (sistema europeo):

-flínea = 15625 líneas/seg.

Duración de la línea horizontal

-Tlínea = 0.000064 seg = 64 mseg

Sistemas de televisión

Estándares mundiales. NTSC, PAL y SECAM

Estándares mundiales de TV

NTSC. Descripción e historia.

Son las siglas de National Television System(s) Committee, organismo que elaboró este sistema para B/N en 1940. Fue establecido para la TV en blanco y negro para resolver los conflictos entre compañías acerca de la generalización de un sistema de televisión por todo el territorio americano. Posteriormente en 1950 se hizo lo mismo para la televisión en color, y se decidió respetar el estándar preexistente de tal forma que los viejos equipos B/N siguiesen cumpliendo su función.

Crominancia.

La señal de color va sobre una subportadora doblemente modulada (modulación en cuadratura).

En el sistema NTSC la modulación es en amplitud y en fase. En amplitud se modula la saturación y en fase el tono. Así se establece un vector cuyo módulo es la saturación y el argumento el tinte.

Inconvenientes.

Resolución limitada, de solo 525 líneas de resolución vertical, la más baja entre todos los sistemas de televisión.

La conversión de los formatos cinematográficos a NTSC requiere un proceso especial conocido como "pulldown de 3:2“. Para PAL o SECAM basta ralentizar levemente la velocidad de la película.

Problemas de transmisión e interferencia (alterando la fase de la señal del crominancia). Esto hace necesario incluir un control de tinte, que no es necesario en los otros sistemas. ("NTSC: Never The Same Color“)

Ejemplo.

SECAM. Descripción e historia.

SECAM son las siglas de Séquentiel couleur à mémoire, color secuencial con memoria, y es otro sistema de TV surgido en Francia.

Los trabajos empezaron en 1956 pero Francia no estreno el nuevo formato hasta 1960. Rusia también estaba ligada al proceso desarrollo.

SECAM fue posteriormente adoptado por las antiguas colonias francesas, Bélgica, la URSS y los países del Este, si bien con

Detalles técnicos I.

SECAM también es una norma compatible, lo que significa que los televisores monocromos (B/N) preexistentes a su introducción son aptos para visualizar la señal.

Las señales de crominancia (R-Y y B-Y) no se mezclan sino que son enviadas por separado

Detalles técnicos II.

Se envía la Y y una señal de color a la vez.

Se dispone de un color a la vez. Se usa la información del color de la línea precedente. Debe haber un retardo de línea.

En el receptor hay un mecanismo conmutador.

Las señales de identificación que le indican al receptor como debe estar el

Ventajas e inconvenientes.

SECAM usa frecuencia modulada, es no-lineal con respeto a la señal de entrada. Esto la protege de distorsiones.

No es necesario incluir en la señal información de sincronía (recordar el burst de NTSC). Menos propenso a los errores de color Más resolución. Transmite 625 líneas. Al ser no-lineal, como ya se ha visto, dificulta que la señal de TV SECAM pueda ser fácilmente editada en su estado analógico original.

PAL. Descripción e historia.

PAL son las siglas de Phase Alternating Line (en español línea alternada en fase) Fue desarrollado en la compañía alemana Telefunken.

Intentó mejorar la calidad y reducir los defectos en los tonos de color de NTSC. No obstante, la transmisión fundamental de la señal es muy parecida a NTSC.

Detalles técnicos (I).

Como NTSC, usa una subportadora doblemente modulada (modulación en cuadratura) a distinta frecuencia que NTSC.

En la transmisión de datos, los errores de fase provocaban un error en el tono del color. (NTSC)

Habitualmente el contenido de color de una línea y la siguiente es similar

Se toman para la muestra en pantalla el valor medio de una línea y la siguiente, dado que el posible error de fase existente entre ambas será contrario.

Detalles técnicos (II).

Comparativa (I).

De esta forma, en lugar de apreciarse dicho error como un corrimiento del tono, como ocurriría en NTSC, se aprecia como un ligero defecto de saturación de color, que es mucho menos perceptible al ojo humano.

Sin embargo esto daba lugar a un efecto muy visible de peine.

La solución fue introducir una línea de retardo en el procesado de la señal de crominancia que sirve para almacenar la información de color de cada línea recibida.

Ejemplo.

Comparativa (II).

El sistema PAL es más robusto que el sistema NTSC en las transmisiones reales. (Errores de fase comunes) Por eso los países europeos eligieron el sistema PAL. (Razones geográficas y de transmisión a grandes distancias) La velocidad de refresco de NTSC es superior. (Menos parpadeo que en PAL)

La diferencia entre los estándares.

Aquí se muestra el espectro de un canal de TV. La principal diferencia está en el modo de transmitir la crominancia.

Digitalización de vídeo analógico

Introducción

Existen métodos diferentes para convertir información analógica a forma de pulso para transferirlos de una fuente a un destino. Los 4 métodos predominantes son: PWM, PPM, PAM y PCM.

PCM es el método más utilizado de modulación de pulsos y consecuentemente, será el tema de análisis

Esquema PCM

Etapas del Sistema PCM

Son las mismas que las del sistema DPCM:

- Muestreo - Cuantificación - Codificación

Muestreo

La señal analógica se mide periódicamente. Se toma un período que garantice el Teorema de Nyquist.

Cuantificación

- Se asigna un determinado valor discreto a cada uno de los niveles obtenidos en el muestreo.

- Se cuantifica cada píxel individualmente, a diferencia del DPCM que cuantifica la diferencia con el valor en el píxel anterior

Codificación

A cada nivel de cuantificación se le asigna un código binario distinto

Ventajas de PCM

Puede regenerarse completamente en estaciones repetidoras intermedias.

Los circuitos de modulación y demodulación son todos digitales, alcanzando por ello gran fiabilidad y estabilidad.

Las señales pueden almacenarse y escalarse en el tiempo eficientemente.

Puede disminuir la repetición innecesaria.

Reducción de los efectos del ruido y la interferencia.

Métodos de Digitalización

- Luminancia (Y): representa el brillo de cada píxel, es decir blanco y negro.

- Crominancia (U y V): representa el color y la saturación.

Digitalización 4:4:4

- Método que consiste en guardar toda la información de una imagen, con lo que ésta no sufre pérdidas.

Digitalización 4:2:2

El ojo humano es más sensible al brillo que al color por eso una opción que se puede aplicar al guardar la imagen, es reducir la información del color respecto a la de brillo

4:2:2 reduce la información cromática a la mitad

El color tiene la mitad de resolución (en horizontal), y el brillo sigue intacto.

Digitalización 4:2:2

- Por cada 4 muestras de Y, hay dos para U y V.

Digitalización 4:2:2

Ejemplos:

- DVCPRO 50 (Panasonic) - DVCPRO HD (Panasonic) - Betacam SX (Sony)

- grabadoras de disco digital: D-1, D-5…

Digitalización 4:2:2

- canal Y: 13.5MHz (muestras/s) - canales U y V: 6.75MHz - 8 bits/muestra

– Rb= 8bits/muestra x 13.5M muestras/s +2x(6.75M muestras/s) = 216Mbits/s

Digitalización 4:2:0

4:2:0 explora los colores en líneas alternas: en una línea recoge el rojo y en la siguiente, el azul, y así sucesivamente. Por tanto, reduce el color a la cuarta parte ya que lo hace en un factor de 2 en ambas direcciones, horizontal y vertical.

Digitalización 4:2:0

Digitalización 4:2:0

Ejemplos:

- DVCAM - DVCPro - MiniDV (PAL)- D-8 (PAL)

Digitalización 4:1:1

Las muestras de crominancia (U y V) son tomadas una vez cada cuatro muestras horizontales de luminancia (Y)

Digitalización 4:1:1

Ejemplos:

- DVCPRO 25 (Panasonic)

Digitalización 4:0:0

Si la imagen de partida estaba en escala de grises (blanco y negro), puede eliminarse por completo la información de color, quedando como 4:0:0.

Ejemplos:

- DV (video digital) (PAL) -Mini DV -DVDCAM -DVCPro-D-8

Flujo píxel CCD

Bits/Mues Formato datos Tipo Muestreo Típico Compresión

tra pantalla de (efectivo)

vídeo

DVDCAM Hitachi 4:2:0 (PAL) 8 1 x 400K 720x576 (PAL) ¿? mpeg-2

12 microMV Sony 4:2:0 (PAL) 8 1 x 400K 720x576 (PAL) Mbit mpeg-2

s 25

D-8 Sony 4:2:0 (PAL) 8 1 x 400K 720x576 (PAL) Mbit 5:1 DV-25 s

1 x 400K 25 miniDV /

Varios 4:2:0 (PAL) 8 1 x 960K 720x576 (PAL) Mbit 5:1 DV-25 DV

3 x 470K s

25 DVCAM Sony 4:2:0 8 3 x 570K 720x576 (PAL) Mbit 5:1 DV-25

s 25

DVCPRO Panasonic 4:2:0 8 3 x 410K 720x576 (PAL) Mbit 5:1 DV-25 s 50

DVCPRO-50 Panasonic 4:2:2 8 3 x 520K Mbit 3.3:1 s 18

3 x 470K Betacam-SX Sony 4:2:2 8 Mbit mpeg-2

3 x 620K s 95

Betacam Sony 4:2:2 10 3 x 520K Mbit DCT 2.3:1

Digital s 100

DVCPRO- 1920x1080 Panasonic "20:10:10" 8 3 x 2.2M Mbit 6.7:1

HD 720x1280 s 100

HDCAM Sony "20:10:10" 10/8 3 x 2.2M 1920x1080 Mbit ¿? s