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Señal Video

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by

Hugo LOUIS MALDONADO

on 10 February 2013

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Transcript of Señal Video

Estándares
SD y HD Estándares de señal de TV La Señal de Vídeo en TV En la actualidad, las diferentes resoluciones, codecs y sistemas de transmisión de vídeo pueden ser muy variados y complejos, sobre todo con la incorporación de vídeos a la WEB y el reciente Cine Digital. Sin embargo, en TV existen algunos estándares que debemos conocer. Separación de color La luz incidente en la óptica es separada dentro de la cámara por un prisma que divide su espectro en RGB.
Cada una de las componentes es captada por un sensor (CCD) que transforma la luz en señal eléctrica. Calidades de las señales El vídeo, según las componentes de las señales y otras características puede darnos mayor o menor calidad para su transferencia por cable. La señal PAL La señal PAL, desde su sistema original Analógico y en Blanco y Negro trabaja con las siguientes frecuencias y resoluciones:

- 25 Cuadros (Frames) por segundo
- Cada cuadro se muestra en 2 campos (impar y par)
- 625 líneas por Cuadro
- 312,5 líneas por campo
- El sistema PAL trabaja a 50 campos entrelazados (50i) Digitalización de la señal de vídeo Un sistema de vídeo analógico divide el tiempo en campos y cuadros, y después divide los campos en líneas. El vídeo digital divide estas líneas de vídeo en muestras llamadas píxels, el valor de cada píxel se transforma en un número binario que será transmitido posteriormente. La transmisión digital es capaz de rechazar el ruido y las inestabilidades, con lo que la calidad será siempre la misma siempre y cuando no se utilice compresión. En el Mundo, según las regiones, conviven tres sistemas de Televisión en Definición Standard (SDTV) NTSC, PAL Y SECAM PAL 625 líneas 25fps (50i)


NTSC 525 líneas 30fps (60i )


SECAM 625 líneas 25fps (50i) 59,94i Antiguamente los sensores fotoeléctricos eran los llamados Tubos de Cámara, que han sido sustituidos por chips de estado sólido como los CCD (Charged Coupling Devices) o los CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductor), más sensibles, con mejor rendimiento y menos artefactos de imagen. No todas las líneas son activas (contienen imagen), únicamente 576. Las líneas inactivas se emplean para el intervalo de borrado vertical así como para la información de teletexto y señales de test. Partes de a señal de Vídeo PAL 1. Pico de blanco
2. Pico de negro
3. Burst
4. Portico anterior
5. Impulso de sincronismo horizontal 6. Pórtico posterior
7. Nivel de sincronismos
8. Nivel de negro
9. Pedestal
10. Negro de referencia
11. Blanco de referencia LA SEÑAL DE TV EN COLOR

Cuando comenzaron las emisiones en color, la señal emitida debía ser interpretada por los receptores B/N y, además, debía transmitirse como un único canal de transmisión para no ocupar demasiado espacio dentro del espectro de radiofrecuencias.
Así pues, las señales RGB originales deberán codificarse en otras dos señales:

- Y : señal de luminancia que lleva la información de brillo.
- C : señal de crominancia que lleva la información de color.

Para obtener “Y” se suman las tres señales de color RGB (rojo, verde y azul). Pero como el sentido de la visión humana no responde del mismo modo ante los estímulos de los tres colores primarios RGB, es necesario obtener un porcentaje distinto de cada uno de ellos. Este proceso lo realiza la matriz de luminancia, que es un circuito encargado de recibir las señales RGB, obtener sus porcentajes correctos y sumar las tres señales para obtener “Y”, con lo que quedaría que: Y= 0.30 R + 0.59 G + 0.11 B Con la intención de simplificar la señal para su transmisión, ésta se separa en tres componentes de vídeo: Y, R-Y , B-Y Estas señales reciben el nombre de señales diferencia de color y tambien se representan como Y,Cr,Cb o Y,Pr,Pb. OBTENCIÓN DE LAS SEÑALES DE CROMINANCIA

A pesar de la simplificación conseguida al codificar RGB en dos señales R-Y y B-Y, aun no es suficiente a efectos de transmisión, puesto que el ancho de banda PAL (5,5 Mhz) no permite utilizar dos portadoras para emitir las dos señales de crominancia por separado. Debemos obtener una única señal de crominancia, a partir de las dos señales de diferencia de color, R-Y y B-Y.

A través de el proceso de "Modulación en Cuadratura", se obtienen las señales U (B-Y Ponderada) y V (R-Y Ponderada) que son sumadas para producir el vector de color . La señal queda como YUV.

El nombre PAL ''phase alternating line'' hace referencia al modo en que la información de crominancia de la señal de vídeo es transmitida, siendo invertida en fase en cada línea, permitiendo la corrección automática de los posibles errores en fase al cancelarse entre sí. Los errores de fase en la transmisión de vídeo analógico provocan un error en el tono del color, afectando negativamente a la calidad de la imagen.

Aparte de las diferencias de frecuencia y resolución, esta es la diferencia fundamental con el sistema NTSC: En PAL no existe un corrimiento de tono (HUE) provocado por los errores de fase y por lo tanto los monitores que reciben esta señal no necesitan un ajuste de corrección de tono. Podemos decir, pues, que el sistema PAL es más consistente que el formato NTSC para la transmisión de TV, pues supera el problema de las variaciones de fase. Lo único que queda para completar la señal de vídeo es añadirle los SINCRONISMOS y el BURST.

Los sincronismos consisten en los borrados de línea junto con los impulsos de sincronización de línea y campo. Cuando pasamos las diferentes señales de vídeo por un mezclador, éstas deben ser sincrónicas para que las transiciones sean limpias.

El burst es una muestra de diez ciclos que se inserta durante un breve periodo de línea correspondiente al pórtico posterior del borrado de línea. Además de servir como referencia estable para la demodulación del vector de crominancia y obtener las señales R-Y y B-Y, sirve también para que el receptor sepa en que líneas R-Y ha sido desfasada 90º y en cual 180º, y así sincronizar la subportadora de color del receptor con la del emisor. Los convertidores Analógico/Digital (A/D) realizan tres procesos: filtrado de la señal, muestreo y digitalización. El convertidor analógico-digital (A/D) solo funciona correctamente si las señales de entrada están convenientemente preparadas. Para ello hay dos elementos básicos:
un amplificador que garantiza una señal con voltaje y amplitud correctos.
un filtro paso-bajo que las señales deben atravesar para evitar el paso de información a los A/D´s por encima del limite de banda. Filtrado de la señal Cuantifica la señal analógica-continua, que más tarde será digital-discreta. Normalmente se utilizan dos A/D´s, uno para la luminancia Y y otro para las señales diferencia de color, R-Y y B-Y.
En 1982 el CCIR definió la actual recomendación ITU-R 601, también conocida como la norma 4:2:2. Esta norma define como debe realizarse el muestreo y la codificación de una señal de TV en los sistemas de 525 y 625 líneas. La expresión “norma 4:2:2” se refiere a la relación que existe entre las frecuencias de muestreo de las señales Y, R-Y, B-Y. Muestreo En otros sistemas podemos encontrar diversas relaciones de muestreo, las más destacadas:

4:2:2 Y se muestrea a 13,5 MHz y R-Y y B-Y a 6, 75MHz cada una (ITU-R 601)
4:4:4 Las tres señales se muestrean a 13,5MHz (muy alta calidad)
4:1:1 Y se muestrea a 13,5 MHz y ambas C a 3,375 MHz.
4:2:0 Y se muestrea a 13,5 MHz y ambas C a 6,75 MHz, pero en una línea de cada. En la digitalización se aplican dos procesos:

La cuantificación, en el que se atribuye a cada muestra un valor de amplitud dentro de un margen de niveles previamente fijado. El A/D dispone tan solo de un número finito de números para definir la señal (p.ej., un A/D de 8 bits puede dar como salida 256 números). La norma ITU-R 601 especifica este ajuste definiendo que el negro deberá corresponder al nivel 16 y el blanco al nivel 235, dejando espacio para errores, ruidos y picos para evitar saturaciones del A/D. Del mismo modo para las señales diferencia de color la señal cero corresponde al nivel 128 y la amplitud total comprende 255 niveles. Existen A/D que muestrean y cuantifican cada canal a mayor número de bits p.ej: 10, 12, 14... lo que implica mayor calidad de imagen y mayor tasa de transferencia de vídeo.

La codificación en la que este valor será convertido a un numero binario. Digitalización El Pixel Aspect Ratio (PAR) Algunos formatos de Vídeo Digital varían las proporciones del aspecto del píxel modificando la resolución de cada frame para así reducir la cantidad de información y, con ello, la tasa de transferencia:
Resolución Horizontal Resolución Vertical Pixel Aspect Ratio

PAL (Digital) 768 576 1:1 (Pixel cuadrado)

DV PAL 720 576 1:1,067

DV PAL Widescreen 720 575 1:1,422

HDTV720 1280 720 1:1

HDTV 1080 1920 1080 1:1 Así, aunque existen cámaras SD que tienen el CCD en 16:9 nativo, la señal final PAL en 16:9 o Widescreen se consigue únicamente "estirando" el aspecto de cada píxel. Por tanto, si tuviéramos un monitor en 4:3 necesitaremos que nuestro monitor nos de la opción de cambiar el formato de imagen a 16:9. Televisión en Alta Definición (HDTV) Comparataiva de resoluciones SDTV (PAL y NTSC) con HDTV Mayor resolución espacial: 1920x1080 o 1280x720 pixels
Múltiples velocidades de exploración
Únicamente relación de aspecto 16:9
Colorimetría en un espacio de color más amplio que en SD
Pixel cuadrado en cualquier resolución
Beneficios de la Alta Definición Si recordamos, la norma del CCIR para PAL Digital es la recomendación ITU 601. Para la HDTV, la norma es la recomendación ITU BT-709. A la derecha podemos ver un diagrama CIE donde de representan los espacios de color utilizados para cada una de las nomas. Por último hablaremos del sincronismo HD: es un sincronismo de tres niveles (tri-level), que ofrece mejor sincronización que el de dos niveles (SD), y que usa el punto de cruce "cero" como referencia. Los sincronismos están incluidos en todas las componentes, no sólo en Y.
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