Video Analógico: Señal, Sistemas, Color y TV

Tº1 Video Analógico
La Señal de Video
Señal de imagen formada electrónicamente.
Está formada:
Por un número de líneas agrupadas en varios cuadros y estos a la vez divididos en dos
campos que portan la información de luz y color de la imagen y los sincronismos.
Una señal de video tiene una amplitud de 1Vpp (1 voltio de pico a pico), estando la
parte de la señal que porta la información de la imagen por encima de 0V y las de
sincronismos por debajo del nivel de 0V.
La parte positiva puede llegar hasta 0,7V para el nivel de blanco, correspondiendo a 0V
el negro y los sincronismos son pulsos que llegan hasta -0,3V.
Sistemas de video analógicos
Es una señal eléctrica variable y continua en el tiempo que se obtiene a partir de
muestrear, de forma periódica, la información que llega a una cámara. Puede adquirir
cualquier valor entre -0,3V y 0,7V de amplitud en función del brillo de la luz.
Sistemas de video digitales
Son señales discretas en el tiempo, la información se traduce a unos valores de voltaje
que se traducen a un código binario (video digital)
Ancho de banda
Relacionado con la cantidad de información que se transmite. Se mide en Hz en un
sistema analógico y en bits en uno digital. Dependerá de lo rápido que varíe la señal en
el tiempo, de la cantidad de información y de la compresión usada.
Resolución vertical
Es el número de píxeles que tenga la imagen. Depende del número de líneas activas (es
decir, que contienen información) horizontales.
Ejemplo: DVD: 576 líneas Blu-ray: 1080 líneas analógico: 525 líneas
Lógicamente, cuanta más Resolución V y Resolución H tenga, más definición
tendremos en la imagen.
Relación señal/ruido
Determina hasta qué punto la imagen está limpia, (evalúa la calidad de la imagen). Por
ruido entendemos cualquier perturbación; rayas, puntos blancos o negros,
interferencias que se meten en una imagen.
Barrido
Exploración secuencial en la imagen que se hace en la cámara y después en el monitor.
Fisiología del ojo humano.
La imagen electrónica está condicionada por tres características de la visión humana:
Persistencia retiniana: las imágenes formadas en la retina permanecen en ella durante
1/15 seg
Agudeza visual
Capacidad de integración.
Debido a esto no es necesario transmitir una imagen completa de una sola vez, sino
que se puede descomponer en la mayor cantidad posible de puntos o líneas.
Luminancia (Y)
La Luminancia (Y) es la parte de la señal eléctrica de vídeo que contiene la información
de blanco, grises y negro de la escena. Es la que utilizan los televisores blanco y negro
para mostrar las imágenes.
Señal de video B/N
En este apartado, junto con el siguiente, vamos a empezar a ver qué forma eléctrica
tiene una señal de video en B/N, ésta a su vez, será la base para avanzar al sistema de
televisión en color.
Como hemos citado previamente, la luminancia es la información de luminosidad de
un punto de la pantalla en escala de grises; mucha luminosidad, blanco; poca
luminosidad, negro.
Como norma, la señal de luminancia de una señal de video está comprendida entre los
valores de 300mVp (negro) y 1Vp (blanco). Así pues, los valores intermedios
corresponderán a escalas de grises.
Escalas de grises (Y)
Sabiendo qué valores de tensión representan las escalas de grises, junto con B/N,
damos el paso a representar las barras de luminancia de un TV B/N:
Este oscilograma de Y se repetirá en cada una de las líneas visibles de la pantalla.
Señales de Sincronismo
Los pulsos de sincronismo son necesarios para que líneas y campos que se están
reproduciendo en el receptor mantengan la fase con respecto a lo que se está
generando en el transmisor.
El nivel de los pulsos de sincronismo es más bajo que el de borrado (zona más negra
que el negro) y suele representarse con el valor 0v.
Como los pulsos H actúan sobre distintos circuitos que los pulsos V, deben poder ser
discriminados en el receptor. A tal fin se usan distintos anchos de pulsos.
Impulsos de sincronismo horizontal
Para extraer el pulso de sincronismo horizontal se usa una red diferenciadora. El borde
anterior del pulso determina el comienzo de la sincronización (retorno del haz). Este
pulso dura de 4.5 a 5 s. El pórtico trasero es nivel de referencia.
Impulsos de sincronismo vertical
Son los que se transmiten al final de cada campo. Suprimen el haz de exploración
durante el tiempo requerido para que retorne a la parte superior de la imagen. El pulso
de sincronismo vertical se trasmite durante el intervalo de borrado vertical, y es
mucho mayor que el de sincronismo horizontal.
Debido a que el retorno vertical es mucho más lento que el horizontal, los períodos
verticales de borrado son mayores que los períodos horizontales de borrado. Los
pulsos de borrado verticales son de alrededor de 25 líneas de duración, mientras que
los pulsos de borrado horizontal tienen una duración de sólo una pequeña fracción de
línea (4,7 useg.).
Sistema TV progresivo
Número de líneas por imagen: Depende de la definición vertical
Número de imágenes por segundo
Las necesarias para no tener flicker > 50
Las necesarias para tener sensación de movimiento > 15
Sistema Tv entrelazado
Ventajas e inconvenientes de la exploración entrelazada.
Ventajas:
Ancho de banda
Cuanto mayor sea este ancho de banda, más caro y complejo será el sistema.
El vídeo entrelazado reduce el ancho de banda por un factor de dos, para una
determinada línea y tasa de refresco.
Fluidez del movimiento
El contenido interlineal puede mostrar 50 diferentes imágenes por segundo para PAL
(50 campos) y 60 para NTSC (60 campos) (720x480 60i - 720x576 50i - 1280x720 60i etc.) utilizando menor ancho de banda.
Lo que notaríamos si lo desentrelazamos
Es que el movimiento ya no es tan suave
solo se mantiene la información de 25 cuadros para PAL y 30 para NTSC
Inconvenientes.
Al descomponer un cuadro en dos campos, es decir en dos imágenes tomadas en
tiempos diferentes, se producen algunas deficiencias que perjudican a la
representación, rompiendo el concepto de lo que se conoce como "imagen nítida".
Cuando la escena a representar es muy viva, con figuras con mucho movimiento, se
dan desenfoques debido a las diferencias entre un campo y otro.
Situación actual.
Actualmente, el problema del parpadeo se ha solucionado de una manera diferente, se
utilizan memorias que almacenan la imagen completa y posteriormente la repiten las
veces que sean necesarias, consiguiendo así un mayor refresco de la imagen.
El sonido, en TV (audio,)
Es tratado por separado en toda la cadena de producción y luego se emite junto al
vídeo en una portadora situada al lado de la encargada de transportar la imagen.
El Color en TV: rojo, verde y azul.
Se estableció que la proporción de cada uno de los colores para que ninguno pareciera
más brillante que otro es la siguiente.
Con estos valores de R, G y B, la luminancia es igual a 1
Se cumple que la suma de los tres colores da como resultado el color blanco o, lo que
es lo mismo, Y=1
Como emitir estas tres nuevas señales sin aumentar el ancho de la banda base
Desprendernos de uno de los tres colores ya que, despejando y calculando, podemos
volver a hallarlo.
Desprenderse del color verde.
A los colores rojo y azul se les resta la luminancia también para reducir el ancho de
banda en la emisión
De esto hemos conseguido lo siguiente:
En la televisión analógica, la crominancia se codifica en una señal de vídeo usando una
frecuencia subportadora. Dependiendo del estándar de vídeo, la subportadora puede
ser por modulación de amplitud en cuadratura (estándares NTSC y PAL) o modulación
en frecuencia (estándar SECAM).
La presencia de crominancia en una señal de vídeo se indica por una señal de salva de
color (Burst), transmitida en el pórtico posterior, justo después de la señal de
sincronización horizontal y antes de cada línea de inicio de vídeo.
¿Cómo obtenemos señales de luminancia y crominancia?
La luminancia
Se obtiene a partir de la suma de las tres señales eléctricas que contienen información
de color y teniendo en cuenta que el ojo es más sensible a la luz verde obtenemos:
Y=0,30R + 0,59G + 0,11B
Crominancia
Para completar la información de color, teniendo ya el brillo, la matriz de crominancia
se encarga de obtener el tono y la saturación por combinaciones algebraicas.
R-Y = ROJO – Luminancia v También se denomina Cr YCbCr es utilizada en vídeo
digital.
B-Y = AZUL – Luminancia  u También se denomina Cb
La señal correspondiente al verde va implícita en la señal Y de luminancia al sustraerse
la luminancia del rojo y azul.
A estas señales de diferencia de color se les añade una señal de sincronismo de color
llamada burst o salva de color que advierte que la siguiente línea contiene información
de color.
Escala de color normalizada
Primera barra: Blanco = rojo + verde + azul.
Segunda barra: Amarillo = rojo + verde
Tercera barra: Cían = verde + azul
Cuarta barra: Verde = verde
Quinta barra: Magenta = rojo + azul
Sexta barra: Rojo = rojo
Séptima barra: Azul = azul
Octava barra: Negro = ausencia de los tres
Señal de Vídeo Compuesto (CVBS o FBAS)
EL CONECTOR AMARILLO -RCAQUE HAY EN CASI TODOS LOS RECEPTORES.
El tipo de señal que tenemos aquí está toda mezclada, es decir la señal de video y la
señal de croma, más alguna señal más; todas mezcladas.
Sistemas de TV en Color
PAL y NTSC son las siglas de dos sistemas distintos de codificación para la transmisión
de una señal de televisión analógica.
Diferencias en la resolución
Las imágenes en formato PAL están formadas por 625 líneas (576 en el campo de
visión)
NTSC utiliza 525 (486 en el campo de visión)
Emisión de la señal de TV
Canal de RF en la banda asignada para este servicio (UHFaprox. 400 a 800 Mhz).
Cada canal ocupa 8MHZ en el espectro de RF.
En un canal analógico, la señal de video se modula en amplitud sobre una portadora
en la Fr. de UHF, la información de color (croma) se introduce en una subportadora
modulada en amplitud de cuadratura (QAM)
QAM
Es una técnica que transporta dos señales independientes, mediante la modulación de
una señal portadora, tanto en amplitud como en fase.
El sonido se añade en una portadora modulada en frecuencia (FM) separada del video
Modulación en la TDT (DVB-T)
COFDM
Es una técnica compleja de modulación de banda ancha utilizada para
transmitir información digital a través de un canal de comunicaciones, que combina
métodos de codificación más el entrelazado para la corrección de errores en el
receptor.
COFDM modula la información en múltiples frecuencias portadoras ortogonales donde
cada una está modulada en amplitud y fase (QPSK) y lleva una tasa de símbolos muy
baja además de tener una alta eficiencia espectral.
Se utiliza una modulación COFDM con un total de 1705 portadoras (modo 2k) o 8871
portadoras (modo 8k).
Tº2 Televisión Digital Terrestre
La señal TV
Canal de RF en una parte de la banda de UHF 470 a 862 MHz- canales del 21 al 69
Dividendo digital: Canales 61 al 69 para la telefonía móvil 4G.
A partir del 30 de junio de 2020 las frecuencias entre 694 y 790 Mhz pasarán a ser
utilizadas por la telefonía móvil 5G.
Tipos Instalaciones más comunes.
Individuales
Colectivas
Debe de aplicarse la normativa ICT.
En dicha normativa se regulan todos los aspectos a tener en cuenta en una instalación,
no solo de TV, también de Telefonía, banda ancha, fibra óptica.
Desde las instalaciones necesarias hasta los aspectos técnicos de las señales presentes
en la Instalación.
Partes de una instalación de TV ICT.
-Captación
-Cabecera (Tratamiento y adecuación de la señal).
-Distribución:
Canalizaciones.
Principal
Secundaria
Interior de usuario.
Registros.
Recintos de telecomunicaciones
RITI (Recinto Infraestructuras de Telecomunicación Inferior)
RITS (Recinto Infraestructuras de TelecomunicaciónSuperior)
Registros Secundarios.
RTR (Registro de Terminacion de Red)
-PAU (Puntos de Acceso al Usuario)
-Tomas.
Los elementos que podemos encontrar en una instalación de TV ICT pueden
clasificarse en:
Activos. (Requieren tensión de alimentación)
Pasivos. (No requieren alimentación, suelen introducir pérdidas en la señal)
Captación en TV Terrestre.
Las antenas más empleadas son de tipo Yagui-Uda, de tipo direccional. Los últimos
modelos incorporan filtros LTE para evitar problemas de interferencia con las señales
de telefonía 4G, ubicados a continuación de las frecuencias de TV.
Antenas para radio y televisión terrestre
Antena Yagui (Yagi-Uda)
Cuantos más directores más direccional y más ganancia.
Menor apertura de ancho de haz
4. Antenas para radio y televisión satélite
Antena de foco primario
Refleja las señales procedentes de la dirección de su
eje hacia el foco de la parábola.
En el foco se coloca un dipolo, que recibe las ondas.
El ángulo de apertura es de sólo 1 o 2 grados.
La ganancia aumenta con el diámetro del reflector.
Tiene un rendimiento entre el 50% y el 65%.
Antena Offset
El foco de la parábola está fuera de la zona útil
del reflector.
Resuelve el problema de la zona de sombra.
Su rendimiento está en torno al 80%.
La dirección de apuntamiento no es tan evidente
como en otras.
Debido al desplazamiento de la posición del
foco, es necesario hacer una corrección en la
elevación de la antena.
Elementos activos de una red de distribución de
TV.
Fuente de alimentación / Amplificadores / Conversor de canal / Modulador
Transmodulador COFDM/PAL / Controlador de cabeceras
Elementos pasivos de una red de distribución de TV.
Conectores
Resistencia de carga terminal
Adaptador de impedancia
Atenuador
Toma de usuario
Derivador
Distribuidor o repartidor
Punto de acceso al usuario (PAU)
Filtro
Mezclador
Separador
Ecualizador
Tº3 En color en TV
Pixel
Es la menor unidad homogénea en color que forma parte de una imagen digital.
Puntos que contienen la información de los tres colores
Primarios, en el caso de la luz RGB en las cámaras de video, y recomponiendo la
imagen de igual modo en las pantallas de TV-Monitores-Proyectores...
La profundidad de color
El color en las imágenes digitales, se construye mediante bits
A mayor número de bits, más información.
Normalmente con 8 bits, que equivalen a 256 valores distintos, tenemos suficiente
para representar una imagen que resulte real para el ojo humano.
Esos 8 bits, en realidad, son bits por cada canal de color (RGB), es decir cuando se
habla de una imagen de 8 bits, nos referimos a 256 niveles de rojo x 256 niveles de
verde x 256 niveles de azul=16777216 de colores.
8 bits por canal RGB (bpc) = 24 bits por pixel (bpp)
8 bits por canal RGB + canal Alpha* = 32 bits por pixel (bpp)
16 bits por canal RGB (bpc)= 48 bits por pixel (bpp)
LA PROFUNDIDAD DE COLOR EN EL VÍDEO DIGITAL
Si bien hemos dicho que con 8 bits por canal podemos conseguir una imagen con una
definición de color suficiente para el ojo humano, en vídeo esto no siempre es así.
La mayoría de los formatos de vídeo digital generan imágenes de 8 bits, otros son
capaces de llegar hasta los 10 bits, proporcionando más rango dinámico a la imagen,
en concreto 1024 valores por canal, frente a los 256 proporcionado por los sistemas de
8 bits.
Una mayor profundidad de color nos da un mayor rango de actuación sobre la
imagen, pudiendo ajustar mucho más los retoques de color precisos, los chromas etc…
Video Digital no Comprimido
Aunque el estándar define una digitalización de 625 líneas x 864 muestras por línea
PAL, en realidad Las muestras útiles de video son de 720 x 576 pixels es lo que se
denomina “Linea Activa Digital”
Técnicas de Compresión de video.
-Captura analógica de la secuencia de imágenes.
-Digitalización del vídeo: codificación de las muestras.
-Conversion de RGB a YCbCr (no siempre, depende de la calidad requerida)
- Submuestreo de la crominancia (de 4:4:4 a 4:2:0 ó 4:2:2)
-Compresión del vídeo
-Transmisión del vídeo comprimido.