Tecnología de vídeo

TECNOLOGÍA
LA SEÑAL TELEVISIVA:
Como se pasa una señal de analógico a digital:
0´7
0´3
En la señal de vídeo hay una determinada amplitud y frecuencia. Para convertir la señal analógica en digital:
1. Muestreo de la señal:
A esta señal analógica e(t) se toma una serie de muestras durante intervalos regulares de tiempo.
Hay una frecuencia de muestreo estandart NYQUIST. Esta debe ser por lo menos el doble de la máxima
frecuencia contenida en el espectro de la señal. Tanto para las señales de 525 líneas 625, la frecuencia de
muestreo para la señal de Luminancia es de 13´5 Mhz. (13.500.000 /s) y para la señal de crominancia
6´75Mhz (6.000.000). Todo esto para el muestreo 4:2:2, mientras que para el muestreo 4:2:0 las muestras en
la señal de Luminancia son de 6´75 y las de crominancia 3´25.
Muestreo 4.2:2
El resultado de esta serie de muestras , son impulsos que se llamarán u(t).Este tren de impulsos va a venir
definido por la señal Pam
2. Cuantificación:
Niveles de muestra de voltaje
Al error de falta de niveles se le llama error de cuantificación. Este será menor cuando mas niveles haya de
voltaje. A estas muestras se le asigna un nº de nivel de voltaje, se hace una cuantificación. El error de
cuantificación provoca la señal errática. Cuando se reconvierte la señal de digital a analógica se transforma en
ruido de imagen.
3. Codificación:
Se utiliza una base binaria de 0 y 1 para obtener los niveles 22=256
Es el proceso en que los números obtenidos tras la cuantificación son representados en una base binaria, a los
que se llama Bit. Por razones de facilidad operativa, el número de niveles se hace en base 2. Los impulsos de
la señal PAM se redondean al valor superior o inferior según se sobrepase o no el ancho del nivel en el que se
encuentran.
El error cometido con estas aproximaciones equivale a sumar las señales erráticas y los valores exactos de la
muestra. Cada uno de esos niveles correspondería al 0´4 % de la señal en ese momento, el error máximo que
obtendría en la muestra es del 0´2%.
Señal de
1
vídeo analógica
Señal de
vídeo digital
Emisión de la señal de vídeo(La señal de tv)
1º hemos convertido una señal óptica a eléctrica. Esta señal hay que transmitirla y será recibida en un aparato
receptor (amplificador de radio frecuencia) y este vuelve a emitir la señal eléctrica como imagen. La señal de
audio y vídeo se desplazan por canales distintos.
Hay una cierta analogía entre el vídeo y la tv. El cine va 24 fotogramas /s que reproducen el movimiento, pero
esto no evitaban el parpadeo de la imagen, por eso se proyecta dos veces a 48 frames /s. En televisión
funcionan a 25 cuadros /s. Esto para sistemas de 625 líneas y 819. En el sistema Americano que va a 30
frames/s con 525 líneas. Para evitar el parpadeo de la imagen, cada cuadro está dividido en 2 campos:
−Impar
−Par
Un cañón eléctrico hace un barrido y traza imágenes , una parte de la imagen. Cuando termina de barrer el
campo impar y el par obtenemos un frame. Luego posteriormente se barren los dos campos.
• Señal en blanco y negro:
El sistema televisivo en blanco y negro , hace corresponder al blanco natural el blanco reproducido, al negro
natural el negro reproducido, y transforma los colores naturales en varias gradaciones de gris según un
determinado código.
Cada línea de definición viene construida por una señal eléctrica de tensión variable con un valor alto que
corresponde al blanco, un valor bajo que corresponde al negro y valores intermedios que corresponden a las
diversas gradaciones del gris.
Sin embargo, el retorno de línea correspondiente al recorrido de derecha a izquierda está constituido por un
impulso a nivel inferior al negro, en la región del ultranegro que no resulta visible.
El retorno está constituido por una sucesión continua de impulsos de ultranegro.
Los impulsos de retorno, tanto de línea como de cuadro, llevan también los sincronismos de línea o
sincronismos horizontales y los sincronismos de cuadro o sincronismos verticales. Los sincronismo sirven
para colocar al mismo paso la definición de la cámara con la del reproductor.
La señal de vídeo completa es de 1 V, mientras que la señal de imagen es de 0,75V
2. Señal en color:
El tratamiento televisivo del color tienen lugar a través de los procesos de análisis y síntesis del color. El
análisis, efectuado por la cámara, prevé la descomposición de cada color natural en los tres colores : Rojo,
Verde y Azul o RGB. La síntesis realizadas por el monitor, prevé la reconstrucción de los colores naturales
mediante la combinación de los colores primarios
2
3. Relación señal−ruido
Permite evaluar la calidad de la imagen, determina cuantas veces la señal de imagen está por encima del ruido,
entendiendo por ruido cualquier perturbación que se introduzca en la señal de la imagen. La relación señal
ruido se expresa en ello por medio de una escala logarítmica, hay que tener encuenta que en cada nueva
generación ( cintas) se pierde entre 3 y 4.5 db
4. Esquema de captación ,emisión, recepción:
Audio
Vídeo
5. Ancho de banda necesario:
Hay 2 porque todos los amplificadores de vídeo como los de transferencia:
−Deben tener un ancho de banda adecuado para la transmisión de una definición aceptable.
−Tanto la amplitud como la fase de cada una de las frecuencias componentes debe permanecer igual desde la
entrada hasta la salida del sistema.
Para calcular el ancho de banda, hay que saber la frecuencia máxima que puede comprobar la señal. Para
determinar la máxima tendré que representar la señal de vídeo con el mayor número de cables posibles
,teniendo el máximo nivel de blancos y el máximo nivel de negros y así sucesivamente, con la máxima
variación que pueda tener la señal.
Hay que tener encuentra el ancho y alto de la pantalla y al saber esto, se puede determinar el nº de elementos
que hay en cada línea.
W = Nº Elementos
A
H.= Nº de líneas
A
W × H =Nº de elementos por cuadro.
AA
W × H × P =Nº de elementos en cada
AA
1 × W × H × P Ancho de banda necesario
2AA
F =1 ×L2 × R × P
3
2
L=Líneas
R=Relación de aspectos.
P=Frecuencia , cuadros/s.
6. Transmisión de la señal:
Hay que modular una onda portadora que lleva b/n, para que transporte el color, lo que será una onda
subportadora, con un ancho de banda mas pequeño. La forma en que se module la soportadora de
crominancia, determina los distintos sistemas tv de color.
Principios básicos de todos los sistemas de tv color:
• Se captan 3 señales de color por separado (Rojo, Verde y Azul)
• Las magnitudes de las señales de color individual dependen de la cantidad real de color del objeto
televisado.
• Los colores compuestos de dos o mas colores primarios producen señales proporcionales en cada
señal.
• La señal de Luminancia se obtiene combinando en terminada proporción, las señales rojas, verdes y
azules por eso el sistema produce una señal de Luminancia y 3 de crominancia. La televisión funciona
como un sistema aditivo de color.
• La señal de iluminancia corresponde al brillo de la imagen. Es una señal monocromática.
• Para reducir el nº de señales de color se transmiten 2 señales diferencia de color.
R−Y
B−Y
• De la señal de Luminancia y la deducción de las otras dos, obtenemos la 3 A señal de color.
Tres sistemas de tv:
−PAL 625 Líneas 25 Frames Europa, Brasil,
−NTSC 525 Líneas 30 Frames Iberoamérica, USA China
−SECAM 819 Líneas 25 Frames Francia ,Marruecos.
Sistemas de entrega y transporte de la señal de vídeo (Emisión/Grabación)
Sistemas.
1.CVBS o vídeo compuesto: El nombre vienen dado porque entrega las señales de Luminancia y crominancia
como una señal compuesta, por lo que emplea un solo cable coaxila. Es la forma mas pobre de transmisión de
la señal(Sistemas caseros de VHS). La señal debe tener un código común con el sistema de Tv.
2. S.Vídeo: Entrega la señal separando la de Luminancia de la de crominancia, lo que permite mayor grado de
resolución que el anterior, por lo que utiliza 2 cables coaxiales. (Sistema Hi:8, SVHS) .precisa código común
con los sistemas de tv que se van a utilizar.
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3. Componentes: Separa la señal de Luminancia y 2 de crominancia por vías diferentes, por lo que necesita 3
cables coaxiales. Esto se deduce del sistema S.Vídeo y RGB. La mayor parte de los equipos profesionales
emplean este sistema. Al no transportar información de crominancia directa, no necesita codificación.
Tiene cross−color (pérdida de imagen por la presencia de la crominancia) y cross−luminance(Pérdida de
matices de color por la presencia de la Luminancia)
4. RGB: No entrega la señal en términos de Luminancia y crominancia, sino como una combinación de rojo,
verde y azul. Mayor calidad pero mas problemas de sincronización entre las diferentes señales. Por eso
cuando hace edición lineal se utiliza el componente. No necesita codificación. Se utiliza con monitores de
tratamiento de imagen o generadores de caracteres.
EL EQUIPO
LA CÁMARA DE VÍDEO
El cuerpo:
Es la parte que genera la señal eléctrica en función de la imagen recibida del objetivo.
1. El sensor de imagen:
El sensor de imagen es el Transductor óptico eléctrico que convierte la información luminosa en información
eléctrica.
El sensor puede presentar 2 formas:
• El tubo de toma: Compuesto por un tubo de vacío. Por conductividad se entiende la propiedad por la
que una sustancia es capaz de conducir corriente sólo si es estimulada por radiación luminosa.
• El sensor en estado sólido: Es un componente optoelectrónico. El mas difundido el es CCD,
funcionamiento:
La luz incide sobre la capa superior. Esta se utiliza para la obtención de cargas producidas por la luz que
proviene de la escena.
La 2ª capa se utiliza como zona de almacenamiento. De aquí pasa a la 3 ª capa de donde se extrae para ser
impulsada a un registro.
La luz incide en la 1ª capa, debe pasar rápidamente a la 2º capa para que se pueda registrar otro impulso. Se
utiliza un obturador electrónico capaz evitar que durante una fracción de segundo entre la luz. Es en ese
momento cuando pasa la carga de la 1ª capa a la 2ª. Estos obturadores no llevan velocidades menores a 1/60.
Escenas rápidas, velocidades de obturación rápida.
De todo esto sale una señal que dependerá de la calidad de iluminación. Una vez obtenido esto se pueden
hacer 2 cosas:
−Emitir
−Grabar.
Estructura:
5
El material de que está hecho el pixel es silicio. Cada uno de ellos está dividido en 3 capas.
• Formatos del sensor de imagen
Los formatos analógicos graban la señal a través de una onda, mientras que los digitales graban con códigos
de 0 y 1.
Analógico:
−8mm: (Cámara domestica) La principal ventaja radica en que consigue introducir gran cantidad de
información con una calidad aceptable, en un espacio físico muy reducido.(Audio deficiente al igual que la
señal de crominancia.
Hi 8 conseguía mejor calidad de crominancia y de audio, pero metía demasiada información en un espacio
pequeño, por lo que había demasiados DROPS, pérdidas de sincronismo.
−VHS:.Peor calidad que el Hi 8. Grababa la señal de ¡vídeo compuesta.
−S.VHS: Graba en super vídeo. Separa la señal de Luminancia de la de crominancia. La calidad de audio era
baja, porque la cinta pasaba despacio y al no haber mucho espacio entre las pistas, la calidad no es muy buena.
−V−MATIC:La grabación de sonido no estaba dentro de la cámara . El color es bastante mejor que
S−VHS.Tiene la señales separadas, Luminancia y crominancia.
−BETACAM:
−Betacam s/p
−Betacam pro
−Betacam universal
Graba la señal por componentes, separa la señal de crominancia 2 y luego la de Luminancia. Al final deja una
pista para la señal de crominancia y otra para Luminancia.
La señal de Luminancia no se comprime. Se graba en tiempo real). La señal de crominancia se graba en otra
pista diferente, hay que comprimirla y multiplexarla. Se comprime para que las 2 señales de crominancia se
graben un uno. Para comprimir se graba la señal en una memoria a la velocidad que se va produciendo y luego
se realiza una lectura a velocidad doble.
Multiplexar es enviar varias señales por una misma línea. Para reproducir es necesario descomprimir y
desmultiplexar, para ello se hace al contrario, con una velocidad a la mitad . Se corrige retrasadamente
reduciendo 2 tiempos de retardo.
Digitales:
−Betacam digital:4:2:2
−DVC Pro 50:4:2:2
−Digitals 4:2:2
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−DVC−PRO:4:1:1
−DVCAM:4:2:0
−BETACAM SX:4:2:2
−D−VHS:4:2:0
−Mini DV4:2:0
• Resolución del sensor de imagen:
Los valores de resolución horizontal están comprendidos entre 300 y 850 puntos.
La resolución total de la imagen se expresa también sobre todo en el número total de los píxel generados; Con
todos los puntos elementales que concurren para construir un cuadro televisivo. Los datos están en relación
directa entre sí; para obtener los pixel totales basta multiplicar la resolución horizontal por 625, que representa
el número de líneas de definición.
• Sensibilidad del sensor de imagen:
La sensibilidad indica la iluminación mínima con la cual el tubo es capaz de proporcionar una imagen
aceptable, con relación de la señal −ruido. Se expresa en Lux. Los valores usuales de sensibilidad de las
cámaras varían entre 500 y 50 Lux
• La persistencia:
O luminosidad residual es la característica por la cual una imagen, una vez absorbida por el sensor, tiende a
permanecer algunos instantes antes de desaparecer. Debido a la misma sustancia fotoconductora.
2. La zona de circuitos:
A su vez puede dividirse en dos unidades con funciones diversas:
• Unidad de servio: Se ocupa del funcionamiento correcto del sensor y de la amplificación de la señal
de vídeo que sale de él.
• Unidad de control (CCU): Se ocupa esencialmente de dirigir la unidad de servicio y de producir los
sincronismos de línea y de cuadro para construir la señal de vídeo completa. Esta es la señal que se
envía al monitor en su reproducción.
Hay que resaltar que los sincronismos pueden producirse dentro del CCU o proceder de un generador externo
SPG.
Otro dispositivo de sincronizaciones el gen−lock (Generador de enganche) que extrae los sincronismos ,una
vez recibida una señal de vídeo completa de entrada, enviándolos posteriormente hacia el exterior.
La sincronización entre dos cámaras a través del gen−lock se efectúa enviando desde la cámara 1 la señal de
vídeo completa al gen−lock, y desde este, los sincronismos a la cámara 2. Las señales de salida de las dos
cámaras, sincronizadas de esta manera podrán enviarse al mezclador. El circuito gen−lock se encuentra
incluido en determinados casos en el cuerpo de algunas cámaras, que , por tanto. pueden trabajar
paralelamente, sin necesitar el generador de sincronismos.
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3. La cámara a color
L a cámara a color, en su formato más extendido, consta de : Un sistema óptico separador o discriminador,
tres sensores de toma, la unidad de tratamiento del color, la unidad de servicio y la unidad de control.
Esta compuesto por dos espejos dicroicos capaces de reflejar la radiación de un color dejando pasar las otras,
y por dos espejos corrientes. El espejo dicroico 1 refleja el rojo, dejando pasar el verde y el azul; el rojo, a
través del espejo 1, se envía posteriormente al tubo R. El espejo dicroico 2 refleja el azul, dejando pasar el
verde; a su vez el azul a través del espejo normal es enviado al tubo B. El rayo verde atraviesa, sin sufrir
reflexiones los dos espejos dicroicos, incidiendo directamente sobre el tubo g
4. Mandos de regulación de la imagen
Las regulaciones pueden efectuarse empleando los dos instrumentos de medida conocidos como Osciloscopio
y vectorscopio.
El Osciloscopio: (Monitor para formas de onda) permite la visualización de la señal de vídeo, correspondiente
a una o mas líneas, a un campo, a un cuadro etc. Sirve para controlar la regularidad de la definición y los
niveles de la señal.
El Vectorscopio o vector monitor, ofrece la visión de las informaciones de color.
Aspectos a tener encuenta para la obtención de una buena imagen:
• Geometría: Una imagen presenta una correcta geometría cuando su relación altura−anchura es
idéntica a la del objeto real tomado.. Las cámaras presenta en la zona 1 un error del 0,2−o,5 %
• Equilibrio de los niveles de negro y blanco: El nivel de negro está ya regulado y el operador
interviene en él. Su regulación puede ser efectuada por el control de cámaras.
El nivel de blanco se regula por el operador cada vez que se inicia una toma, cuando se enciende la cámara.
Los niveles de negro y blanco conlleva la determinación del contraste de imagen, entendido como relación
entre máximo valor de blanco y mínimo valor de negro.
• Correción automática de sensibilidad: Circuito ASC aumenta el nivel de la señal en tomas de
objetos poco iluminados y simétricamente, lo atenúa en presencia de iluminación fuerte. Puede estar
incluido o excluido, limita, los saltos de luz que pueden manifestares en el interior de una misma
secuencia: Por ejemplo, una panorámica.
• Ajuste de color y uso del Vectorscopio: La regulación precisa del uso del Vectorscopio. La pantalla
de este , proporciona las posiciones dentro de las que debe caer la punta de los tres vectores
correspondientes a los tres colores primarios RGB, siempre que la regulación sea correcta. La pantalla
visualiza también las posiciones de los tres colores complementarios.
• Filtrado automático: Temperatura de color medida en grados Kelvin. La cámara puede realizar el
filtrado por vía óptica y por vía electrónica. El filtrado óptico Se realiza a través de un anillo, situado
entre el objetivo y el Target. El filtrado electrónico realiza la atenuación de la señal eléctrica
correspondiente al color que se pretende ajustar. La correspondiente regulación se produce a través de
un conmutador de varias posiciones, cada una de las cuales refleja una temperatura de color.
• Corrección del contorno o detalle: Esta regulación hace resaltar los contornos de los objetos
encuadrados. Se refleja en un circuito que introduce picos de tensión hacia el negro o aperturas , que
se corresponden con los contornos de las figuras. Se efectúan separadamente para los contornos
verticales y horizontales. Sustrae elementos de información, se acentúa o mitiga según las necesidades
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de toma. Suele utilizarse con moderación, sobre todo en encuadres de escasa iluminación.
• Corrección del Flare (Resplandor): Esta regulación, automática y opcional, efectúa la atenuación de
la señal correspondiente a zonas excesivamente iluminadas. Interviene sólo en puntos concretos y no
en toda la imagen, como en el caso de la corrección de sensibilidad.
• Corrección de shading (Matización): Actúa de modo que se unifica en la pantalla los matices de
color
• Compensación de la distancia cámara −CCU: La cámara puede situarse incluso a algunos
kilómetros de distancia del CCU. Sufren una atenuación que debe ser compensada, se efectúa a través
de un mando ecualizados, que actúa en función de la distancia. Una señal específica VITS permite
además aportar las correcciones durante las tomas , sin interferir en las imágenes.
5. La radiocámara
Algunas situaciones específicas de grabación exigen continuos movimientos de cámara. Esto ocurre con las
tomas de retransmisiones deportivas en exteriores desde cameracar. En estos casos las propia cámara es
conectada a un radiotransmisor con antena, con lo que se evita la conexión por cable con la consola de
dirección.
Tal sistema , exige antenas orientables, que deben ser continuamente orientadas por parte de un operador
hacia la cámara en movimiento.
El objetivo:
1. Óptica de las cámaras de vídeo:
Control de irtis:Manual /automático
Abertura de diafragma:Cuando haya que colocar decorados virtuales, es preferible trabajar con grandes
aberturas de diafragma.
−Indicador de iluminación mínima 0`5 Lux con f :1´4 a hiperganancias (+30)
−Sistema de ganancias gain −0
−3 db
−6db
−9db
El inconveniente es que a medida que aumentas ganancias , aumenta el ruido de imagen.
−Sensibilidad:f:11 a 2000 Lux (Nivel aceptable de la sensibilidad)
−Selección de ganacias:Indica hasta cuando puedes llegar −6db +30 db
2.Tamaño de la imagen:
Los CCD tienen un tamaño rectangular.
Los capturadores de las cámaras de vídeo tienen estandarizados 4 formatos.
9
• 1/2
• 2/3
•1
• 1´25
Tener encuentra el diámetro del círculo de imagen útil y la diagonal del sensor, se le llama MARGEN
Relación de aspectos:Relación que existe entre el ancho y alto del rectángulo.
−Cámaras convencionales 4:3
−Formato Panorámico 16:9
3. Cuadro con los diferentes formatos:
Formato
vídeo 1/2
Vídeo 2/32
vídeo"
vídeo 1´25
Film 16mm
Film 35mm
Foto 35mm
Diagonal
8mm
11mm
16mm
21,4mm
12,7mm
27,26mm
43,3mm
Ancho
6´4
8´8
12.8
17,1
10,3mm
22,05mm
36mm
Alto
4´8
6´6
9,6
12,8
7,5
16,03
24
Margen
1´5875
1´5363
1,5875
1,4836
1,2598
1,2839
4. Distancia focal:
−El ángulo de visión va a estar en función de la distancia focal y las dimensiones de CCD.
−Para enfocar se desplaza el juego de lentes.
−Tamaño del objeto/Tamaño de la imagen.
5. Ángulo de visión:
El dato que se facilita siempre es el análogo de la diagonal.
Formato
vídeo 1/2
Vídeo 2/32
vídeo"
vídeo 1´25
Film 16mm
Film 35mm
Foto 35mm
Relación aspectos
4:3
4:3
4:3
4:3
Cine
Cine
Foto
Ángulo captación
9´1º
12´5º
18,2º
24´1º
14´5º
30´5º
46º
6. Campo de vista:
Tamaño real de la escena a que puede ser captada. El campo de vista esta directamente relacionado con el
ángulo de visión y la distancia de la lente.
10
Campo de vista = 2 D tg (Ángulo de visión)
2
7. Zoom:
−Relación de zoom, al resultado de dividir el valor máximo entre el valor mínimo, o la distancia focal
mínima.También se pueden colocar extensores x 2 o duplicadores de la distancia focal, pero la relación de
zoom no varia.
8. Caída de la luz :(Ramping)
Efecto que consiste en la disminución de la luminosidad según se ajusta el zoom a los valores mas altos de la
distancia focal. Trabajando con distancias focales grandes, hay una caída de luz , porque llega un momento en
el que el diafragma no se puede abrir.
1´6
2
2´8
4
8 12 24 50
Para que no exista el Ramping, el tamaño del grupo de enfoque o el diámetro exterior de la lente, debe ser al
menos igual al cociente de la distancia focal máxima entre el nª f
Ramping=Distancia focal máxima
nºf
9. MTF:
Función de las transferencias de modulación. Medir la capacidad de resolución de los objetivos. Se toma una
muestra de lo que la cámara registra.
Cuanto mas abierto está el diafragma, mas cae el mtf.
Máximo nivel de blanco
Toda la gamma de colores
Máximo nivel de negro
y
r−y
b−y
11
salida
Codificador
Cuantificación
Circuito de
muestreo
Filtro
pb
Señal de tv
analógica
filtro pb
Decodificador
Transmisor de
audio.
Red de difusión de
líneas de audio
Control de
audio
Micrófono
cd
Unidad de mezcla
Transmisor de vídeo
Cable o entrada de video
Control de vídeo
Cámara
VTR
AVZ
12
Procesador de señal de audio
Amplificador de radio
Antena receptora
Pantalla
Procesador de señal de vídeo
W
Polisilíceo
Dióxido de silicio
Silicio
3
3
Z2
Z2
Z1
3
3
Círculo de imagen útil
1´6
2´8
F=4
100
90
80
70
60
F=1´6
13
11 22 33 44
14