13 Monitores de vídeo y Receptores de TV

UNI-FIEE
13
Sistemas de Televisión
EE536M
Monitores de vídeo y
Receptores de TV
13.1 Introducción
El rendimiento de los receptores de TV de hoy es superior a los disponibles en 1953 cuando la
televisión a color fue aprobada en los EEUU. Produce mejores imágenes en todo sentido de
comparación, se producen imágenes más grandes con más pequeños aparatos, y son más
rentables y confiables. Lo mejor de todo, el alto rendimiento ha sido obtenido mientras se
producían numerosos incrementos de costos debido a la inflación, y el receptor de TV promedio en
1999 tiene un precio mucho más bajo que en 1954. Los recursos de ingeniería de muchos países
han contribuido para este progreso, y ha sido un verdadero logro mundial.
Una característica importante de este rendimiento es que ha sido obtenido sin algún revolucionario
adelanto tecnológico. Es verdad que la aparición de la tecnología de estado sólido ha sido uno de
los factores, el mismo principio “superheterodino” continúa siendo usado en la sección de radio
frecuencia (RF) en el receptor. El original haz de tres cañones (“three-gun”) de máscara de sombra
continúa siendo usado en la mayoría de los receptores. El formato de transmisión establecido por
la FCC en 1953 (y por la EBU en Europa) es esencialmente invariable.
13.2 Configuración del Receptor.
Como DTV está desplegado alrededor del mundo, se requerirá receptores TV digitales. Sin
embargo básicamente todavía usarán los mismos principios con los respectivos cambios debidos
a los diferentes métodos de modulación empleados. Este capítulo describe ambos receptores de
TV: analógicos y digitales.
13.2.1 Receptor de TV Analógico
Amplificador FI
Sonido
Detector
de
Sonido
Amplificador de
Audio
Parlante
R
Sintonizador
Tuner
Amplificador
de FI
Detector
Decodificador G
Compuesto B
Amp
Video
Tubo
de
Imagen
SC
AGC
Circuitos de
Circuitos de
sincronización HV Exploración
Circuitos
de Alto
Voltaje
Figura 13.1: Diagrama de bloques de un receptor analógico típico
El diagrama funcional de un típico receptor analógico de TV está mostrado en la figura 13.1. Su
esquema es convencional: una etapa selectora de RF para selección de canal que incluye un
oscilador local y un primer detector; un amplificador de frecuencia intermedia (IF) y un segundo
1
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
detector para audio y vídeo. El canal de vídeo usa un diodo detector o detector sincrónico. El canal
de audio usa un discriminador ú otro detector de modulación de frecuencia (FM). La salida del
canal de vídeo incluye la señal compuesta multiplexada con el tiempo y las señales de
sincronización de color en el formato descrito en la sección 6.7. Un decodificador (NTSC o PAL)
convierte la señal de vídeo a componentes RGB, los cuales son amplificados y manejan el tubo de
imagen de color u otro dispositivo de presentación ó “display”. Los circuitos de sincronización
controlan el dispositivo de display explorando los circuitos y enviando una señal subportadora de
color (SC) al decodificador.
13.2.2 Receptor Digital de TV
La figura 13.2 muestra un diagrama de bloques de un receptor de TV digital. La figura mostrada es
un receptor para el estándar ATSC DTV en los EEUU. Muchas características son las mismas
(que el receptor analógico) pero puede notarse que la señal de detección, decodificación y canal
de sonido son completamente diferentes. Adicionalmente hay muchas nuevas características para
la ecualización automática de la respuesta del canal, el cual es hecho posible dentro de los
estándares digitales. Los receptores digitales están en una etapa temprana de su desarrollo y
muchas mejoras son hechas de acuerdo al progreso de su fabricación a gran escala. La siguiente
sección describe cada una de las áreas principales de ambos receptores.
13.3
2
Sección de Sintonización
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
El propósito de un selector es seleccionar el canal deseado y rechazar todos los demás. Convierte
la frecuencia del canal en una IF fija para su posterior amplificación y detección.
La mayoría de los receptores de hoy tienen un sistema automático de control para el selector y el
espectador puede seleccionar los canales con un dispositivo de control remoto sin preocuparse en
ajustar el selector.
En los primeros aparatos, la sintonización de VHF era conseguida por capacitores variables con
sujetadores mecánicos, mientras la sintonización de UHF usaba el método de sintonización
continua, muy inconveniente y que consumía tiempo. Entonces la FCC decretó que los receptores
de VHF y UHF deberían tener el mismo tipo de selección, y este requerimiento ha sido encontrado
con el uso de sistemas electrónicamente controlados que pueden tener valores prefijados para los
canales deseados.
13.3.1 Sección de Selector RF
Los selectores de hoy usan varactores para los elementos de selección; son diodos de estado
sólido polarizados inversamente cuyas capacitancias “shunt” varían con el voltaje aplicado. La
figura 13.3 es un diagrama de un selector varactor. Generalmente dos circuitos selectores
separados son usados para VHF y UHF. Las dos bandas de VHF son seleccionadas por un
interruptor de banda en el circuito del selector usando diodos. Un simple circuito selector es
posible si dos frecuencias IF son usadas en un arreglo de doble conversión. El primer IF es una
alta frecuencia, tal como 900 MHz, y un simple oscilador local puede cubrir el rango total de
frecuencia necesario para convertir todos los canales a esta IF. Un segundo mezclador con un
oscilador local fijo disminuye la primera IF hasta el rango usual de 40 MHz.
La señal es amplificada por un amplificador RF antes de mezclarse con la salida del oscilador
local, el cual opera a la frecuencia de 45,75 MHz sobre la portadora de imagen, la cual está
también a 41,25 MHz sobre la portadora de sonido. El nivel de entrada de la señal portadora
puede variar de 10uV hasta 100mV, pero el sistema de control automático de ganancia (AGC)
mantiene el nivel de señal amplificada dentro de límites razonables controlando la ganancia de los
3
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
amplificadores de RF y IF. La máxima ganancia del amplificador de RF es aproximadamente
20dB.
Los receptores de radiodifusión pueden sintonizar canales de VHF y UHF en las bandas de
televisión “broadcast”: del 2 al 13 en VHF y del 14 al 83 en UHF. Para la recepción de canales
adicionales de cable, el receptor es sintonizado en los canales 3 o 4 y el canal de cable se
recepciona por medio de un convertidor externo (set-top-box). De manera alternativa los
receptores de “cable incorporado” son capaces de aceptar los canales estándares de cable
directamente sin un convertidor externo.
13.3.2 Sistema de control de Selector
Los varactores son usados para sintonizar al menos dos circuitos en cada selector para rechazar
los canales indeseables y la respuesta de imagen. Adicionalmente el oscilador local debe ser
ajustado en forma precisa en la frecuencia apropiada para enviar la señal del canal al amplificador
IF. Esto es controlado por uno o más voltajes selectores que son generados por los circuitos de
control de selector. Alternativamente, la frecuencia del oscilador local puede ser generada por un
sintetizador de frecuencia digital.
La mayoría de los receptores de hoy tienen un sistema de control de microcomputadora que
almacena los voltajes selectores y las frecuencias pre-establecidas en una memoria permanente
que son “llamados” cuando el espectador selecciona los canales.
13.4 Amplificador IF
El propósito del amplificador IF es producir la respuesta de frecuencia exacta a través del canal,
rechazando todas las otras frecuencias para prevenir la interferencia de canal adyacente, y
amplifica la señal hasta un alto nivel suficiente para la detección.
13.4.1 Respuesta de Frecuencia del canal de Vídeo
Los selectores son diseñados para tener esencialmente una respuesta plana a través del canal de
TV seleccionado. Así, la respuesta del canal de vídeo de un receptor de TV es determinada por su
amplificador de IF.
13.4.1.1
Respuesta de Frecuencia de Receptor Analógico
La respuesta de frecuencia del canal de vídeo debe reunir exigentes requerimientos (figura 13.4).
Dicha respuesta debe ofrecer un alto rechazo a la portadora de imagen del canal adyacente a
39,75 MHz y la portadora de sonido del canal adyacente a 47,25 MHz. El trato de la portadora del
canal de audio difiere de sistema a sistema, pero debe ser altamente atenuada a la entrada del
4
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
detector de vídeo. La portadora de imagen a 45,75 MHz debe estar localizada en el punto de 50
%(6dB) de la inclinación superior de la curva de repuesta. Esta posición ecualiza la suma de
respuestas de las bandas laterales(al 100% en la figura 13.4) en el área de las bandas vestigiales
para frecuencias de banda base de 0 a 1,5 MHz. Para frecuencias de modulación por encima de
1,5 MHz, debe oporcionarse la ecualización del canal de vídeo cuando la respuesta de la IF cae
debajo de 100%. En el ejemplo de la figura 3.4, esto ocurre en las frecuencias de las bandas
laterales debajo de 43,25 MHz o frecuencias de banda base por encima de 2,5 MHz. La
ecualización es particularmente importante en la vecindad de la subportadora de croma en el
rango de 41,67 hasta 42,47
La figura 13.5 muestra detalles de la ecualización requerida.
La presencia de la subportadora impone requerimientos en el rendimiento del amplificador IF en
un receptor a color que no se presentan en un receptor monocromático. El ancho de banda debe
ser grande para acomodar la subportadora y sus bandas laterales. Debido a que la subportadora
de color cae en el lado inclinado de la respuesta de IF, la sintonización debe ser estable para que
la correcta proporción de las señales desde luminancia hasta crominancia sea mantenida. La
linealidad debe ser suficiente para evitar la intermodulación entre la subportadora y portadora.
Tanto la cobertura de retardo como la respuesta de frecuencia deben ser ecualizadas sobre el
canal pasa banda.
La respuesta de frecuencia es a menudo establecida por un filtro de onda acústica de superficie
(SAW: ”surface acoustic wave”)
13.4.1.2
Respuesta de Frecuencia del Receptor Digital
Un receptor DTV es diseñado para tener una respuesta plana IF sobre al ancho de banda del
canal con un con una caída (“roll – off”) en cada lado antes del borde del canal. Esto está de
acuerdo con la curva de respuesta del sistema (transmisor – receptor) mostrada en la figura 7.10.
Usando las características de la señal de prueba del estándar ATSC, los receptores DTV pueden
tener un ecualizador automático y eliminar el “fantasma” para mantener una precisa respuesta del
canal bajo las condiciones variables de transmisión.
13.4.2 Canal IF de Sonido
En radiodifusión analógica, el sonido es modulado en frecuencia en una portadora aparte y
separada por una distancia precisa de la portadora de vídeo. Los circuitos en el receptor deben
separar la portadora de sonido y demodularla para su presentación. En radiodifusión digital, el
sonido es multiplexado en la misma secuencia de bits como el vídeo y es separado por un proceso
5
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
digital que demodula la secuencia de bits. Un decodificador digital extrae el sonido analógico para
manejar los amplificadores y parlantes como se muestra en la figura 13.2. Un receptor digital no
tiene equivalente del canal IF de sonido analógico.
13.4.2.1
Sonido IF Analógico
La subportadora IF de sonido opera a 41,25 MHz: 4,5 MHz debajo del vídeo. Puede ser
manipulado en un número de configuraciones. En una de dichas configuraciones es portada a
través de una etapa IF a un nivel de 10 a 20 dB por debajo de la portadora de imagen. La
diferencia de señal de 4,5 MHz, incluyendo la modulación de frecuencia, aparece entonces a la
salida del detector. En otra configuración el sonido IF es separado del vídeo a la salida de la
segunda etapa IF y es procesado por un amplificador de sonido IF separado.
En ambos casos, la diferencia final entre las frecuencias de imagen y sonido IF de 4,5 MHz es
determinada en el transmisor. Esto simplifica significativamente un receptor pero tiene el problema
de que la sobremodulación de la portadora de vídeo puede causar interferencia de zumbido en el
receptor de audio. Ello ocurre porque el nivel de la portadora de vídeo puede ir a cero en las áreas
de brillo de la imagen, causando pérdida momentánea de la portadora de sonido Inter.-portadora
(“intercarrier”).
13.4.3 Ganancia IF
La ganancia del amplificador IF es típicamente 90 dB, lo cual es compensado por una pérdida de
20 dB en las etapas de entrada y detector:
Etapa
Acoplamiento de entrada
Primera etapa IF
Segunda etapa IF
Tercera etapa IF
Detector
Ganancia Total
Ganancia (dB)
-10
+30
+30
+30
-10
+70
13.4.4 AGC y AFC
El control automático de ganancia (AGC: automatic gain control) y el control automático de
frecuencia (AFC: automatic frecuency control) son características estándares de la mayoría de
receptores analógicos y digitales.
AGC es a menudo soportado en las etapas de RF e IF en el receptor. Para señales de niveles bajo
y medio, el control de ganancia es aplicado solo en la sección IF. Adicionalmente la reducción de
ganancia es aplicada en la sección RF para señales muy fuertes.
AFC es aplicado al oscilador local y mantiene la frecuencia de la portadora IF a 45,75 MHz. En los
receptores digitales, la señal piloto agregada al modulador VSB en el transmisor (ver sección
7.7.3.4) es detectada por AFC. Esta señal está en la frecuencia central IF de 44 MHz. Una FPLL
(frecuency phase lock loop) está encerrada en esta portadora piloto y es usada por AFC y la
demodulación sincrónica de la VSB para obtener la señal de datos original codifica en “trellis”.
13.5 Detección
Los detectores analógicos pueden ser un diodo o el tipo sincrónico y balanceado mas avanzado.
Este último es más inmune para la cross – modulación entre la portadora de vídeo, la
subportadora de color y la portadora de sonido.
La detección, en el receptor digital, de la señal de modulación VSB es como se describió
anteriormente. De acuerdo a eso, cualquier filtrado automático o ecualización es realizada antes
de la decodificación trellis, la cual recupera el error de protección de la secuencia de datos. Esta
secuencia es entonces des – entrelazada, decodificada R – S, y des – aleatorizada para obtener la
secuencia transportada original, libre de errores.
13.6 Separación de Sincronización y Generación de Exploración
6
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
En los sistemas analógicos, los pulsos de sincronismo horizontal y vertical son transmitidos en un
alto nivel de modulación para que la señal de vídeo sea fácilmente retirada para manejar los
generadores de exploración.
El generador de exploración vertical opera a la relativa baja frecuencia de 60 Hz y es usualmente
un generador diente de sierra (“sawtooth”) tipo multivibrador que es sincronizado por los pulsos de
sincronismo vertical y modificado por los pulsos de ecualización (ver sección 1.8.2).
El generador de exploración horizontal opera a una proporción de línea muy alta, y el tiempo de
retroceso es muy corto. Como resultado, el voltaje, L (di/dt), desarrollado a través del
transformador de deflexión y/o los yugos de deflexión es muy alto. Este voltaje puede ser
rectificado y usado para proporcionar el voltaje de ánodo para el cinescopio.
En un receptor digital la información de sincronización de exploración para el formato de
radiodifusión es extraída del decodificador MPEG – 2. Muy probablemente, el formato de
conversión requerirá convertir los datos al formato original de exploración de la sección de
“display” del receptor. Esto será dirigido por la sección controladora del sistema del receptor.
13.7 Formatos de Decodificación de Señales a RGB
Después que se ha recibido el vídeo compuesto en un receptor analógico, o la secuencia de datos
de vídeo en un receptor digital, debe ser decodificado en componentes analógicos de vídeo RGB
para manejar el dispositivo de presentación (display), usualmente CRT.
13.7.1 Decodificación Analógica
Y
Video
Compuesto
FILTRO
PEINE
CI
CQ
Oscilador
Controlado
por Burst
SC
Desfasador
90º
Retardo
(Delay)
Demodulador
I
Demodulador
Q
Filtro
Pasa
Bajos
Filtro
Pasa
Bajos
I
Circuito
MATRIZ-1
Q
RGB
A los amplif. de
video
Figura 13-6 Diagrama de Bloque de un decodificador NTSC compuesto
Un diagrama de bloques de un decodificador NTSC es mostrado en la figura 13.6. La trama de
color es retirada de la señal compuesta de vídeo, recibida del detector y usada para sincronizar
un oscilador de trama controlada, el cual es un lazo de fase cerrada (PLL: phase – lock loop).
Esta mencionada subportadora (SC) maneja demodulación en cuadratura para recuperar las
señales I y Q (Ver sección 5.5.2). Las señales I y Q son filtradas y sus respectivos anchos de
banda son combinados con las señales de luminancia Y para generar las señales primarias R, G y
B. Los amplificadores de vídeo en la salida del circuito “matrix” aumentan el nivel de vídeo
necesario para manejar el display. En este punto pueden agregarse circuitos de perfeccionamiento
de imagen.
El nivel de la señal de crominancia es ajustable en la entrada del demodulador por el control de
“color” para establecer la saturación de la imagen.
La fase de la subportadora relativa a la trama de color puede ser ajustada en el oscilador
controlador de trama para controlar el control de “matiz” o “tinte”.
7
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
13.7.2 Decodificador DTV
La sección de decodificación de un receptor DTV fue mostrada en la figura 13.2. Esto es explicado
aquí. La salida de un detector sincrónico es una señal multinivel codificada en trellis. Esto puede
ser filtrado y ajustado para corregir problemas de transmisión tal como el multitrayecto o
atenuación. Entonces, la codificación trellis es decodificada a “símbolos bits”(3 por símbolo), y la
codificación de error de protección es deshecha(de – entrelazado, decodificación R – S, y des –
aleatorización). Esto recupera la secuencia original de transporte MPEG – 2, la cual puede ser
dividida en sus secuencias individuales de vídeo, audio y data.
La secuencia de vídeo es decodificada en sus componentes RGB por un decodificador MPEG – 2,
el audio es decodificado por un decodificador “Dolby Digital”, y cualquier secuencia de datos es
dirigida a su destino esperado.
Un microprocesador controlador de sistema administra la interfase con el espectador y
generalmente dirige la operación de los circuitos digitales. Por ejemplo, es el responsable de la
lectura de la información ID de la secuencia de transporte y dirigir la división de los circuitos para
recuperar los componentes deseados por el espectador.
13.8
Dispositivos de Display a Color
El dispositivo de display es el componente que produce la imagen visual; esto es el punto final del
aspecto definitivo para el rendimiento de los sistemas de TV a color. No importa cuán perfecto es
el rendimiento del equipo de generación y transmisión de señal, la calidad de la imagen en el
receptor no puede ser mejor que el dispositivo de display. Las mejoras en este dispositivo,
probablemente mas que en cualquier otro componente, se han debido a las grandes
contribuciones a los avances en el rendimiento de los receptores de TV descritos en capítulo 4 y al
principio de este capítulo.
13.8.1 Cinescopio con Máscara de Sombra
El tubo de rayos catódicos (CRT), algunas veces llamado cinescopio, es el más popular dispositivo
de display de vídeo. El cinescopio de máscara de sombra fue usado como el dispositivo de display
en los originales receptores de TV a color. Este principio ha sido notablemente duradero, y aún es
de amplio uso 40 años después. Es producido en varios formatos, dos de los cuales son
mostrados en las figuras 13.7 y 13.8.
8
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
El formato de la figura 13.7 tiene agujeros redondos en la máscara de sombra dispuestos en
triadas y una estructura “delta gun” (cañón delta) con los cañones de electrones dispuestos en
triángulo.
El formato de la figura 13.8 tiene una estructura “in – line gun” (cañón en línea) con los cañones
montados lado a lado en lugar de un triángulo y con ranuras en lugar de agujeros redondos en la
máscara de sombra. Una ventaja de esta configuración es que no hay problema de registro de
color en la dirección vertical.
Como resultado de la posición relativa de los cañones de electrones, los agujeros de la máscara
de sombra, y fósforo tricolor, los electrones de cada cañón inciden solo en el fósforo de un color.
Controlando la amplitud de la señal de cada cañón de acuerdo con el brillo de los componentes
primarios de la escena en cada punto, la amplitud del brillo de la imagen para cada color primario
corresponderá al brillo de la escena para ese color.
Adicionalmente a los formatos mostrados en las figuras 13.7 y 13.8, el principio de la máscara de
sombra es aplicable a una variedad de formatos: en la forma y posición de los agujeros en la
máscara y el arreglo de los cañones.
Un depósito negro alrededor de cada punto de fósforo (envoltura)es una característica
especialmente importante de las mas recientes máscaras de sombra diseñadas. Absorbe la luz del
ambiente que incide sobre la superficie de la lámina de tal manera que lo negro parezca muy
negro, incrementando la proporción de contraste (ver la sección 4.14). Las partes negras de la
imagen pueden no ser más negras que cuando el aparato está apagado, este fue un gris ligero en
los primeros receptores de TV debido a la reflexión de la luz ambiental. La producción de negro
“negro” ha sido una de las mayores contribuciones a la mejora en calidad de imagen en años
recientes.
Otro desarrollo importante se ha debido a la tendencia hacia las imágenes grandes, y los
cinescopios con diagonales de 36 pulgadas (0,9m) son ahora el estándar. El rendimiento de las
grandes imágenes es ahora satisfactorio debido a la significativa mejora en la calidad técnica de
las señales de radiodifusión (ver capítulo 4), que reduce los defectos que se vuelven más visibles
con las imágenes grandes y disminuyen la relación de visualización (distancia). Algunos hogares
9
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
son ahora diseñados con una habitación dedicada para ver TV: un teatro en la casa (“home
theater”).
La mínima medida de pantalla recomendada para un fabricante, para diferentes distancias de
visualización son:
Distancia de visualización (pies)
<7
7 – 10
10 – 11
11 – 18
> 15
Medida de la Pantalla (pulgadas)
27
31
35
46
52
Estas recomendaciones proporcionan relaciones de visualización (ver sección 4.2) en el rango de
aproximadamente 5 : 1 a 6 : 1.
El uso de pantallas grandes será acelerado más adelante por la introducción de HDTV, de hecho,
HDTV requerirá pantallas grandes para ser totalmente eficaz.
La transición hacia pantallas grandes se ha hecho realidad debido a los avances en técnicas de
diseño y producción que han mejorado firmemente la calidad y reducido el costo de los
cinescopios de máscara de sombra.
13.8.2 Cinescopio de Proyección
Hasta hace poco, los cinescopios de máscara de sombra de vista directa han sido
abrumadoramente preferidos por los consumidores de dispositivos de display para televisión en
comparación con su competidor, los cinescopios de proyección. Este último ha presentado inferior
brillo, relación de contraste, resolución, y alto costo. Recientemente, sin embargo, el mismo
desarrollo que ha incrementado la demanda por grandes tubos de visión directa ha creado un
creciente anhelo por pantallas más grandes que 36 pulgadas: aproximadamente el límite práctico
para tubos de visión directa. Esto ha causado un modesto pero significativo incremento en la
demanda por aparatos de proyección, el cual puede producir grandes imágenes, típicamente con
46 pulgadas hasta 52 pulgadas de diagonal y superiores. La demanda por aparatos de proyección
ha sido también incrementado por la impresionante mejora en su rendimiento: particularmente el
brillo, relación de contraste y resolución.
Los aparatos de proyección tienen tres pequeños pero muy luminosos tubos, uno por cada color
primario. Las imágenes en los tubos son agrandadas, convergidas y enfocadas en una pantalla
por medio de un sistema óptico que puede emplear espejos, lentes o ambos.
Los proyectores de vídeo son ahora ampliamente usados para mostrar imágenes muy grandes (2
hasta 8 metros de diagonal) para reuniones y conferencias. Estos pueden usar tres dispositivos:
CTR`s, LCD DMD.
13.8.3 Displays de Pantalla Plana
Las pantallas planas son atractivas debido a que harían posible los displays de “imagen en la
pared”. Son ampliamente usados en computadoras portátiles (ver sección 14.6) pero no son
económicas para las grandes dimensiones de los receptores de TV. Los problemas de diseño y
fabricación de pantallas de panel plano son grandes y debe ser clasificado como un desarrollo
futuro, el cual está empezando a ser estimulado por la demanda de HDTV.
13.9
Características Especiales de los Receptores
Un número de características especiales están disponibles en los receptores de televisión
comercial, cuatro de ellas: entradas de vídeo, “closed captioning” (sub títulos ocultos), control
remoto con menúes con “readout status” y “picture in picture” son descritas a continuación.
13.9.1 Entradas de Vídeo
10
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
Los VCR`s típicamente tienen una señal de lectura de salida NTSC RF, usualmente en el canal 3
ó 4, hacia el cual el receptor es sintonizado. Esta disposición significa que el VCR debe modular el
vídeo en una portadora RF y el receptor debe demodularlo a NTSC. Estos pasos adicionales de
proceso causan degradación significativa de la señal, la cual puede ser eliminada si se abastece el
VCR con una salida de vídeo de banda base y el receptor con una entrada de vídeo de banda
base. Ahora la mayoría de VCR`s y muchos receptores tienen esta capacidad, a la que se
denomina la característica del monitor de vídeo. Esto es también útil para permitir la interfase entre
un receptor de TV y un juego de vídeo o una computadora. Otro formato de entrada en algunos
receptores es S – vídeo, el cual es un formato de componente Y – C que elimina completamente
la codificación y decodificación NTSC de la operación del VCR.
Los receptores digitales pueden usar el estándar se la serie IEEE 1394 para entrada de vídeo de
un VCR o camcorder.
13.9.2 Closed Captioning (Sub títulos ocultos)
100
Unidades IRE
Nivel de
Blanking
7 ciclos de 0.503 MHz
(clock run-in)
50
2 x 7-bit + Paridad
ASCII caracteres
25
20
0
-20
12.91 uS
(0.203 H)
-40
33.764 uS
(0.53 H)
Ráfagas de
Color (Burst)
Figura 13.9: Formato de la señal de subtítulos ocultos (Closed Caption)
Es un sistema para mostrar líneas de texto alfanumérico en la pantalla para personas sordas y con
el oído afectado. Esta capacidad es ahora requerida por ley en todos los receptores de televisión.
El texto puede incluir títulos, diálogos de los programas ú otro material explicativo. Los caracteres
de los textos son transmitidos en la línea 21 de los campos de número impar por símbolos
codificados digitalmente. Son decodificados en el receptor para mostrarse en la pantalla.
El formato estándar para la línea 21 es mostrado en la figura 13.9. Los símbolos digitales de texto
son transmitidos en segmentos de 33,76 µs de la línea a una razón de 960 bits/s. La secuencia de
bits de datos es sincronizada con el generador de subtítulos por medio de 7 ciclos de una señal de
reloj de 0,503 MHz que es transmitida al principio de la línea 21. Cada bloque de datos consiste de
caracteres de 7 bits codificados en formato ASCII sin retorno a cero (NRZ) con un octavo bit
adicionado para paridad. Esto entrega una razón de datos de 120 caracteres por segundo, lo cual
es bastante alto para cualquier tipo de subtítulos.
Closed captioning es un ejemplo del uso del intervalo de “blancking” vertical de una sistema
analógico de vídeo para la transmisión de datos digitales. Hay numerosas propuestas para otros
usos de esta capacidad para manejar nuevos servicios tal como horarios de programas o
características multilenguaje.
13.9.3 Control Remoto y Menúes Read-out
Casi todos los receptores modernos están equipados con facilidades de control remoto,
usualmente tienen comunicación infrarroja entre un controlador portátil y el receptor. Como
mínimo, la unidad remota tiene capacidad para elegir el canal de vídeo y controlar el volumen. Los
11
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
sistemas más complejos proporcionan controles de tono y balance estéreo para el sonido y un
completo juego de controles de vídeo incluyendo color, matiz, brillo, contraste y sharpness
(agudeza).
Para hacer equipos de control remoto más “amigables”, se muestra un menú en la pantalla que
indica la disponibilidad y status de los controles. El formato del menú es similar al mostrado en las
computadoras pero es simplificado para ser consistente con las capacidades de los usuarios
domésticos. Cuando el menú no está en uso, automáticamente desaparece.
13.9.4 Picture in Picture
Esta es una de las características más interesantes y populares en los receptores modernos de
televisión. Posibilita al espectador mostrar una versión de dimensiones reducidas de una imagen
mientras visualiza un programa diferente en pantalla completa. La imagen reducida es mostrada
en una pequeña apertura de la pantalla. La medida y posición de la apertura es ajustable por el
usuario (ver figura 13.10)
Debido a que los estándares de exploración de las dos imágenes pueden no ser idénticos y
sincronizables, es necesario convertir y sincronizar la exploración de la imagen insertada con la
exploración de la imagen base. Esto es acompañado con un convertidor digital estándar (ver
sección 3.6.2). Las manipulaciones geométricas, tales como variación de la dimensión, posición, y
forma de la imagen, pueden ser introducidas.(ver sección 11.3.3) La señal es entonces
reconvertida al formato analógico e insertada en la imagen base por una técnica de efectos de
vídeo(ver sección 11.3.3).
13.10 Criterios de Rendimiento del Receptor
Los criterios de rendimiento de los receptores de TV pueden dividirse en dos categorías: el
rendimiento de la sección de amplificación de señal y el rendimiento del dispositivo de display de
imagen.
El primer criterio, de la sección de amplificación de la señal de un receptor analógico, es una figura
de ruido y selectividad (se presume de acuerdo a la industria práctica con respecto a la respuesta
de frecuencia y linealidad). Este criterio determina el rendimiento con señales débiles y la
presencia de interferencia de canal adyacente. El primer criterio del dispositivo de display, además
de la dimensión, son la resolución, brillo y relación de contraste.
12
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
13.10.1 Figura de Ruido
El criterio de la figura de ruido fue originalmente desarrollado para especificar el rendimiento de los
receptores de radar, pero es aplicable a cualquier tipo de receptor analógico o digital. Se define
como la relación de la SNR en la salida de un receptor a la SNR en la entrada cuando la entrada
está a la temperatura ambiente (se asume 290 K ó 17 º C).
Debido a que el receptor inevitablemente adiciona ruido, la figura de ruido expresada como una
fracción será menor que la unidad, y expresada en dB, será negativa. Para evitar esto, se expresa
de manera convencional la figura de ruido en dB como un número positivo como se muestra en la
ecuación (13.1):
N F = −10 log
SNRSALIDA
SNRENTRADA
(13.1)
Donde TENTRADA = TO = 290 º K. La figura de ruido del receptor es un criterio de rendimiento crítico
para receptores localizados en áreas de señales locales débiles. Típicamente las figuras de ruido
son de 4 a 8 dB en canales VHF y 7 a 12 dB en canales UHF.
13.10.2 Selectividad
La selectividad de un receptor es una medida de la capacidad para rechazar las señales de los
demás canales. Las señales de interferencia de los demás canales pueden ser canales
adyacentes que no son suficientemente atenuados por la selectividad del receptor ó señales
espurias tales como armónicos o producidas por modulación cruzada heterodina.
La resistencia de los receptores a las señales de canal adyacente es determinada por la respuesta
del sistema IF(ver figura 13.4). La interferencia producida por modulación cruzada es minimizada
por el plan de asignaciones de la FCC, particularmente para los canales UHF, que evita la
asignación de frecuencias de imagen y otras potenciales fuentes off – channel de interferencia en
la misma área(ver sección 15.2.2)
13.10.3 Resolución del Tubo de Imagen
La resolución de un tubo de imagen de máscara de sombra es determinada por el pitch o espacio
entre las filas ó columnas de triadas de puntos. La elección del pitch es influenciada por el tamaño
del tubo de imagen, los pitches grandes usan tubos grandes. En parte esto es una decisión
económica y en parte se asume que un tubo grande no necesita mas triadas por altura de
imagen. Típicamente un pitch para una TV de 19 pulgadas de tubo de imagen es 0,60 mm, lo cual
entrega aproximadamente 500 filas por altura de imagen.
13.10.4 Brillo y Relación de Contraste de Tubo de Imagen
El brillo típico y la relación de contraste para receptores caseros son tabulados en la tabla 4.2.
Sistema
Brillo Deseado
(foot – lambert)
Brillo Típico
(foot – lambert)
Contraste
deseado
Contraste
típico
Imagen en Movimiento
25
10 – 12
150 : 1
50 – 100: 1
HDTV(estudio)
150
60
300 : 1
100 – 150: 1
HDTV (display casero)
60
40
150 : 1
10 – 30: 1
Radiodifusión TV(estudio)
150
100
200 : 1
100 – 150: 1
Radiodifusión TV(525 casa)
60
40
80 : 1
10 – 30: 1
13
UNI-FIEE
Sistemas de Televisión
EE536M
13.11 Monitores de Imagen Profesional
La producción de televisión facilita el requerimiento de dos tipos de monitores para ver el
contenido de programas (monitores de continuidad) o calidad de imagen(monitores de referencia).
Los monitores de continuidad son similares al receptor de TV sin la sección RF, mientras que los
monitores de referencia son unidades profesionales de alta calidad que son calibrados para
controlar y mantener la calidad de las imágenes que son producidas, grabadas o transmitidas. Son
instrumentos de prueba (test).
Las especificaciones técnicas de los monitores de referencia difieren de los receptores y los
monitores de continuidad en los siguientes aspectos:
• Resolución
• Brillo y Relación de Contraste
• Entradas Componente y Compuesta
• Ajustes de calibración
• Estabilidad
La resolución de un cinescopio de máscara de sombra es determinada por el pitch de las triadas
de punto en comparación con la altura de la imagen. Como se explicó anteriormente, un típico
receptor de 19 pulgadas de tubo de imagen tiene un pitch de 0,6 mm. Para los monitores
profesionales el rango de esta medida es aproximadamente 0,3 a 0,4 mm entregando 750 a 1000
filas de triadas por altura de imagen.
El brillo y la relación de contraste de los típicos monitores de estudio profesional están tabulados
en la tabla 4.2.
Los monitores profesionales son frecuentemente usados en configuraciones de sistemas donde
las señales están en formato componente (R, G y B ó Y, B-Y, y R-Y).
Debe proporcionarse entradas para dos de estos formatos.
Como un monitor de referencia es empleado como un dispositivo de prueba, significa que debe
proporcionar ajuste y calibración contraste, brillo, y balance de color para usar señales de prueba
externas. No es deseable hacer estos ajustes constantemente, la circuitería del monitor debe ser
suficientemente estable para permanecer ajustada durante considerables períodos de tiempo.
14