Tecnologia de la alta definición en la televisión de alta definición (página 2)
……………………………………………………14
2.3 PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA TELEVISIÓN ANALÓGICA. ………………………………………………15
2.3.1FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL OJO…………………………………………………………………………………….15
2.3.3NATURALEZA DE LA LUZ. …………………………………………………………………………………………………17
2.3.4. PRINCIPIOS DEL COLOR. ………………………………………………………………………………………………….18
2.3.5ESPECTRO VISIBLE…………………………………………………………………………………………………………..18
2.3.6CARACTERÍSTICAS DELCOLOR. …………………………………………………………………………………………19
2.5 TUBOS DE RAYOS CATÓDICOS……………………………………………………………………………………….20
2.5.1FÓSFOROS DE PANTALLA. …………………………………………………………………………………………………21
2.5.2TUBOS DEIMAGEN TRICOLOR. …………………………………………………………………………………………..21
2.5.8SINCRONIZACIÓN. …………………………………………………………………………………………………………..23
2.4 CÁMARAS DE TELEVISIÓN EN COLOR…………………………………………………………………………..24
2.4.1DESCRIPCIÓN DE LA CÁMARA DE COLOR………………………………………………………………………………25
2.4.2SEÑALES DE TELEVISIÓN EN COLOR…………………………………………………………………………………….26
2.6 SISTEMAS VIGENTES DE TELEVISIÓN EN COLOR………………………………………………………..28
2.6.1SISTEMANTSC………………………………………………………………………………………………………………29
2.6.3SISTEMAPAL. ……………………………………………………………………………………………………………….31
2.6.5SECAM. ………………………………………………………………………………………………………………………33
2.7 TRANSMISIÓN DE LA TELEVISIÓN…………………………………………………………………………………34
2.7.1ENLACE DEL ESTUDIO ALTRANSMISOR DE POTENCIA…………………………………………………………….34
2.7.2EL TRANSMISOR DE TELEVISIÓN…………………………………………………………………………………………35
2.7.3ESTACIONES REPETIDORAS. ………………………………………………………………………………………………36
2.7.5MODULACIÓN EN AMPLITUD POR BANDA VESTIGIAL……………………………………………………………..37
2.7.6ATRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS Y BANDAS DE TELEVISIÓN ABIERTA……………………………………………38
CAPÍTULO 3
MARCO TEÓRICO………………………………………………………………………………..41
3.1 DIGITALIZACIÓN DE SEÑALES………………………………………………………………………………………41
3.1.1. DEFINICIÓN DESEÑALES. ………………………………………………………………………………………………..41
4
3.1.1.1. Señales Analógicas. ………………………………………………………………………………………………..41
3.1.1.2. Señales Digitales…………………………………………………………………………………………………….42
3.1.2. PROCESO DE DIGITALIZACIÓN………………………………………………………………………………….43
3.1.3. MUESTREO……………………………………………………………………………………………………………………43
3.1.3.1. "Aliasing"……………………………………………………………………………………………………………..44
3.1.4. CUANTIFICACIÓN. ………………………………………………………………………………………………………….45
3.1.5. CODIFICACIÓN. ……………………………………………………………………………………………………………..46
3.1.5.1. Código Natural………………………………………………………………………………………………………47
3.1.5.2. Código Simétrico. …………………………………………………………………………………………………..47
3.1.5.3. Formatos de codificación…………………………………………………………………………………………47
3.1.5.4. Codificación de las señales compuestas………………………………………………………………………48
3.1.5.5. Codificación en componentes……………………………………………………………………………………48
3.1.6. LA NORMA DE VIDEO DIGITAL CCIR601 O NORMA4:2:2……………………………………………………….49
3.2. COMPRESIÓN DE VIDEO………………………………………………………………………………………………..52
3.2.1. COMPRESIÓN SIN PÉRDIDAS. …………………………………………………………………………………………….53
3.2.2. COMPRESIÓN CON PÉRDIDAS…………………………………………………………………………………………….53
3.2.3. TÉCNICAS USADAS EN LA CODIFICACIÓN DIGITAL DE VIDEO. …………………………………………………..53
3.2.4. COMPRESIÓN DE VIDEO EN EL ESTÁNDARMPEG………………………………………………………………….54
3.2.4.1. MPEG-1. ………………………………………………………………………………………………………………54
3.2.5. “H.261”……………………………………………………………………………………………………………………….56
3.3. EL ESTÁNDAR MPEG-2. ………………………………………………………………………………………………….56
3.3.1. PERFILES Y NIVELES MPEG-2…………………………………………………………………………………………..56
3.3.2. EMPAQUETADO Y FLUJO DE DATOS…………………………………………………………………………………….57
3.3.2.1. Multiplexado de las señales………………………………………………………………………………………57
3.3.2.2. Multiplexado de las Señales MPEG2………………………………………………………………………….58
3.3.2.2.1. Tren de programa (Program Stream)……………………………………………………………………….60
3.3.2.2.2. Tren de transporte (Transport stream)……………………………………………………………………..60
2.7.5. CONSTITUCIÓN DEL PAQUETE DE TRANSPORTEMPEG-2………………………………………………………..61
3.4. TRANSMISORES Y RECEPTORES PARA TV DIGITAL……………………………………………………62
3.4.1. EL TRANSMISOR…………………………………………………………………………………………………………….63
3.4.1.1. Sincronía de cuadro………………………………………………………………………………………………..63
3.4.1.2. Aleatorizador de datos…………………………………………………………………………………………….63
3.4.1.3. Codificador REED-SOLOMON…………………………………………………………………………………63
3.4.1.4. Desorden de datos…………………………………………………………………………………………………..64
3.4.1.5. Sincronización e inserción de señal piloto. …………………………………………………………………64
3.4.1.6. Modulación 8 – VSB………………………………………………………………………………………………..66
3.4.1.7. Etapas de RF. ………………………………………………………………………………………………………..67
3.4.2. Receptor………………………………………………………………………………………………………………….67
3.4.2.1. Características del receptor de video………………………………………………………………………….68
CAPITULO4
LA TELEVISIÓN DE ALTA DEFINICIÓN HDTV…………………………………….68
4.1 TELEVISIÓN DE ALTA DEFINICIÓN (HDTV)…………………………………………………………………..68
4.1.1LATELEVISIÓNDE ALTADEFINICIÓNANALÓGICA…………………………………………………..68
DOCUMENTO 11.283/3……………………………………………………………………………………………………………70
SISTEMA 1250/50……………………………………………………………………………………………………………………70
SISTEMA 1080/50 – 1080/60……………………………………………………………………………………………………..71
4.1.2LARELACIÓN DEASPECTO16:9………………………………………………………………………………….71
4.1.3LASEÑALDEVIDEOCOMPUESTAENHDTVANALÓGICA………………………………………….73
4.1.4ESTÁNDARES1250/50Y1125/60…………………………………………………………………………………..77
5
6
4.1.5DIGITALIZACIÓNDE LASEÑAL DEHDTV…………………………………………………………………..78
4.1.6FORMATOSDE HDTV………………………………………………………………………………………………….78
4.1.7CALCULO DELA VELOCIDAD BINARIA………………………………………………………………………82
4.2 RELACIÓN DE ASPECTO EN TELEVISIÓN ……………………………………………………………………..83
4.2.1SEÑALESSDIEN4:3Y16:9…………………………………………………………………………………………..83
4.2.2CONVERSIÓNDERELACIÓNDE ASPECTO………………………………………………………………….85
4.2.3CONVERSIÓNDE16:9A4:3. LETTERBOX A…………………………………………………………………88
4.2.4CONVERSIÓNDE16:9A4:3. EDGE CROPPED……………………………………………………………….89
4.2.5CONVERSIÓNDE4:3A16:9HORIZONTALCROP………………………………………………………….91
3.2.6CONVERSIÓNDE4:3A16:9. PILLARBOX…………………………………………………………………….92
4.2.7ELCONVERSORDE RELACIÓNDE ASPECTO(ARC)…………………………………………………….94
4.2.8CONVERSIÓNASCENDENTE (UPCONVERTION)…………………………………………………………94
4.2.9CONVERSIÓNDESCENDENTE (DOWNCONVERTER)…………………………………………………..96
4.3 EL AUDIO DIGITAL………………………………………………………………………………………………………….96
4.3.1INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………………………….96
4.3.2DIGITALIZACIÓNDE LASEÑAL DEAUDIO. ………………………………………………………………..96
4.3.3MUESTREODELASEÑAL DEAUDIO…………………………………………………………………………..98
4.3.4CUANTIFICACIÓN……………………………………………………………………………………………………. 102
4.3.5ELCÓDIGOPCM(PULSE CODEMODULATION)………………………………………………………… 103
4.3.6SEÑALDEAUDIO DIGITALAES/EBU………………………………………………………………………… 104
4.4 INFRAESTRUCTURA EN HDTV……………………………………………………………………………………… 108
GLOSARIO………………………………………………………………………………………………………………………….. 110
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………………………………………… 113
7
Capitulo 1. Estado del arte.
La forma en que la humanidad se ha comunicado ha variado a medida que avanza la
historia, el hombre desarrollo el alfabeto y mediante los primeros medios (piedra, madera y
pergamino) es como logra conservar y hacer que trasciendan en el tiempo sus
conocimientos, su cultura y vivencias.
Pero qué es la comunicación, primeramente vamos a analizar la palabra desde su origen.
Comunicar*, de acuerdo a su significado etimológico, nos da a entender que vamos a
transmitir nuestras ideas con el objeto de ponerlas “en común” a uno o varios individuos.
Para poder establecer la comunicación necesitamos utilizar un código, el cual debe ser
compartido por los elementos involucrados en el proceso. Dicho código es un conjunto de
símbolos y signos.
Cuando hablamos de códigos, generalmente asociamos esta palabra al lenguaje, pero es
importante resaltar que su significado va más allá de los códigos verbales (ya sea en forma
oral o escrita), existen además otros como los gestos de la cara y el cuerpo (mímica),
sonidos (en la música hay reglas que marcan una estructura). Otra manera de transmitir
mensajes es a través de los colores. De este ultimo podemos citar dos ejemplos entre
muchos, el primero y del cual seguramente el lector esta muy familiarizado son los
semáforos, y el segundo ya relacionado a la ingeniería en electrónica es el código de color
de los resistores. Pero cabe destacar que algunos de los códigos no verbales también varían
como el lenguaje de acuerdo a las diferentes regiones.
Como ya se menciono al principio, a medida que la sociedad evoluciona y desarrolla
nuevas formas y tecnologías también cambia la forma en la que el hombre intenta compartir
sus ideas. Un hecho muy importante que tiene gran impacto en los medios de comunicación
fue la imprenta, de ahí que gracias a dicho invento surgen después medios como el
periódico u otros panfletos informativos.
*
Comunicación, del latín “comunis” que significa “común”
Posteriormente (a principios del siglo pasado) surge primeramente el radio y luego en los
años 40 la televisión. Pero el desarrollo de las comunicaciones no se detiene ahí, dando un
gran salto está Internet, que se ha convertido en una herramienta muy poderosa y en
muchos casos indispensable.
Como se ha visto la historia de la comunicación no solo ha sido afectada por avances
tecnológicos, sino que también en su desarrollo se involucran otros aspectos como son la
política y la economía.
Es probable que la incógnita que el lector tenga ahora sea la relación que guardan los
aspectos antes mencionados con la comunicación, bien en cuanto al contexto político, éste
se encarga de regularizar y la economía de financiar estos servicios.
Un aspecto más es el entorno cultural, la transformación de dicho elemento es resultado del
desarrollo de los distintos medios de comunicación.
Como sabemos la historia de las comunicaciones y de los propios medios, tiene una gran
historia y hablar de cada uno nos llevaría a través de muchas paginas. Los siguientes
párrafos nos darán una breve descripción de cómo es que han evolucionado las
comunicaciones.
1.1 El teatro
Aunque no se puede considerar como un medio de
transmisión, el teatro aun hoy día es una manera de transmitir
información. El teatro surge ya desde hace siglos con la
aparición de las civilizaciones avanzadas como la griega. En
estas obras se representaban o escenificaban en un principio
la vida de los dioses y más adelante se representaban obras de
carácter dramático. Las primeras obras eran realizadas al aire
8
Figura 1 Teatro griego
libre.
9
1.2 El libro
Dentro de la historia de los medios de comunicación el libro impreso marca el comienzo de
una serie de cambios. Cabe mencionar que el contenido de los libros es independiente de
lugar y del tiempo. El libro impreso en sus inicios era una manera de reproducir en serie
textos antiguos. En esta etapa la imprenta juega un papel muy importante.
1.3. La prensa
A diferencia del libro el contenido no es unitario si no que abarca varios temas.
Históricamente es perecedero, es decir abarca temas “de la actualidad”. El periódico tiene
una frecuencia de publicación y es de carácter público.
Debido a que es un medio que abarca múltiples temas, la prensa puede ser aprovechada
como un negocio comercial rentable, esto es la publicidad.
Una de las cosas que destacan de este medio es que grandes masas de todos los sectores y
posibilidades educativas tienen acceso al mismo
1.4 El teléfono.
Otro de los importantes medios de comunicación en nuestra historia es el teléfono, cuyo
objetivo principal es transmitir conversaciones, el desarrollo de este dispositivo se le
atribuye a Graham Bell allá por el año de 1876.
Básicamente el teléfono se compone de dos “bloques”, un circuito de marcación que nos
permitirá enlazarnos hacia un extremo especifico (a otro aparato telefónico de un abonado
“x”) y el otro bloque es el circuito de conversación. Este ultimo se compone de un
micrófono (transforma las ondas sonoras que emitimos –la voz- en ondas eléctricas) y un
auricular el cual ejerce una función opuesta al micrófono.
1.5 La radio
Desde un aspecto técnico sabemos que este es un medio muy eficaz para la comunicación,
ya que mediante el uso de ondas electromagnéticas es posible cubrir grandes zonas.
Desarrollado a partir de las ecuaciones de Maxwell y con el trabajo de Hertz y otros
“genios” fue posible la invención de este gran medio y el cual a evolucionado a medida que
surgen nuevas tecnologías.
10
La radio es un medio que como bien se sabe traspasa las fronteras de las posiciones
sociales, ya que esta al alcance de casi todos. Y debido a esto es que este medio se
convierte en una forma eficaz y de bajo costo para fines comerciales. Además que poco a
poco se ha convertido en un medio interactivo, pero cómo se puede lograr esto, bien pues
con la ayuda de otros medios como el teléfono por ejemplo. Además también representa
una forma para el entretenimiento ya sea individual y hasta familiar. Podemos decir que es
la competencia de la televisión.
Como dato importante para la historia de la radio en México cabe destacar al ingeniero
Constantino de Tárnava, quien instala la primera estación de radio experimental en
Monterrey en el año de 1919. Dando un gran salto y solo como dato curioso recordemos a
la XEW, que en nuestra opinión es una de las más importantes emisoras en la historia de
México, que desde septiembre de 1930 inicia su transmisión.
1.6 El cine.
De la necesidad que el hombre siempre ha tenido de poder captar el movimiento y así
mismo poder representarlo es como el cine surge. Esto se aprecia con las pinturas
prehistóricas encontradas en cavernas. Siglos después y como antecedente del cine esta la
fotografía.
Similar a la lectura en cuanto a que nosotros elegimos el tema del contenido, pero una
característica lo diferencia de la actividad mencionada, la forma en que llega hasta nosotros
a través de imágenes y sonidos.
Otros factores como el ambiente y la naturaleza colectiva social influyen en la manera de
percibir el contenido. Además el suministro de la información esta limitado y esta
controlado por otras personas (el productor, los artistas, etc.), las cosas a través de este
medio probablemente solo se percibirán de una manera.
Aunque, en pocas ocasiones, ofrece ventajas en cuanto a producciones culturales se refiere,
puede mostrar situaciones reales. La mayoría de los contenidos su objetivo es el
entretenimiento.
11
El cine presenta principalmente las siguientes características: muestra imágenes reales (que
algunas veces se suponen reales a pesar de tratarse de una historia de ficción), tiene gran
impacto emocional (el actor tratara de transmitir con gestos y palabras entre otros recursos)
y alta popularidad.
1.7 La televisión.
Este avance tecnológico surge a mediados del siglo XIX,
Nipkow es quien comienza un arduo camino que llevaría todos
sus esfuerzos hasta el desarrollo de la televisión, con la creación
de su invento llamado Disco de Nipkow (figura #2), claro esta
que muchos otros ingenieros están involucrados en esto.
Las primeras transmisiones se basaron en transmitir imágenes exploradas principalmente de
películas con cierta regularidad y con una definición de 48 Líneas.
La definición estándar en 1929 del equipo era de 30 líneas, empleando un canal normal de
radiodifusión. La totalidad del canal estaba ocupada por la señal de video, por lo que la
primera transmisión simultánea de audio y video no tuvo lugar sino hasta Diciembre de
1930.
Posteriormente en 1941 la National Television System Comitee (NTSC) estandarizó el
sistema, válido para todos los estados de U.S.A. y de America Latina, basado en 325 líneas
conocido como “NTSC”.
Francia no quiso estandarizar su sistema al americano y crea su propio sistema llamado
SECAM (SEquentiel Couleur A Memorie), con una definición de 625 líneas. Alemania
hace lo propio con su sistema PAL (Phase Alternation Line), también de 625 líneas; según
las opiniones de los ingenieros, esta es la mejor de las tres”
Al término de la guerra, la industria de la TV tomó un nuevo ímpetu. Europa adoptó un
sistema de 625 líneas, mientras que Francia poseía uno de 819. Inglaterra mantuvo el suyo
de 405 y U.S.A. estandarizó su sistema de 525 líneas.
Junto con la radio, la televisión es una de los desarrollos tecnológicos que acaparan hoy día
gran parte de la audiencia.
Figura #2. Disco de Nipkow
12
Se trata de un medio de comunicación masivo en la mayoría de los casos para el
entretenimiento familiar, pero también una herramienta poderosa y
útil para el aprendizaje. Como ejemplo claro esta la tele secundaria.
La televisión y la radio son una manera útil de tener control y
regulación de la gente, inclusive tiene impacto en la forma de
pensar de la población, esto por la cercanía con el poder estatal.
Otro punto importante en este rubro de la televisión es la creación
de la televisión a color, hacemos una escala en el año de 1934, en
México. Cuando un joven del Instituto Politécnico Nacional realizaría experimentos, los
cuales le llevarían hasta la creación de la televisión en color hasta 1939. El Ingeniero
Guillermo González Camarena seria el responsable de este hecho histórico.
En México, años después (1946), aunque aun a blanco y negro, la primera emisora
experimental (XHIGC) marca un hito en la historia de la televisión en México. Después de
este hecho otras emisoras nacen.
Actualmente todos los medios siguen avanzando, y esto es gracias a los avances y
aplicaciones de nuevas tecnologías. Si lo pensamos detenidamente los libros ya no solo esta
presente en nuestras vidas de la forma que como nuestros padres o abuelos los concebían. A
que nos referimos, bien, hoy día existen libros electrónicos, es decir el contenido de un
libro reducido a un archivo de computadora. Inclusive los periódicos también los podemos
consultar en la Internet.
Aunque si es cierto la mayoría de la gente aun prefiere los libros y periódicos de manera
“tradicional”, esto principalmente porque no todos tienes los recursos para poder acceder a
una computadora.
De aquí que podemos decir que otro de los medios de comunicación es Internet, pero hago
hincapié que no todos tenemos acceso, ya sea por falta de conocimiento o de recursos
económicos.
Figura 3 Guillermo
Gonzalez Camarena
El Internet surge en los años 60 en Estados Unidos, era una manera de mantener las
comunicaciones vitales en caso de alguna guerra. La red de computadoras debía ser
descentralizada, esto quiere decir que no habría una autoridad central. Luego de
aplicaciones militares, se interconectan Universidades, poco a poco la red crecía y es como
comienza el surgimiento de Internet, una red de redes.
CAPITULO
2 CONCEPTOS BÁSICOS DE
TELEVISIÓN
2.1 Concepto de televisión.
2.1.1 Introducción
La palabra "televisión" es un híbrido de la voz griega "Tele" (distancia) y la latina "visio"
(visión). El término televisión se refiere, asimismo, a todos los aspectos de transmisión y
programación de televisión; se abrevia como TV.
La televisión es un sistema de comunicación que transmite a grandes distancias. Esta
transmisión puede ser efectuada mediante ondas de radio o por redes especializadas; como
por cable. La Televisión es el medio de comunicación más usado en todo el mundo.
La Televisión tiene una gran variedad de aplicaciones tanto en la sociedad, como en la
industria, en los negocios y en la ciencia. El uso más común para la TV es el de fuente de
información y entretenimiento para los espectadores en los hogares.
Una imagen de televisión es básicamente una imagen monocromática con variaciones de
luz. Una imagen de televisión en color es una imagen monocromática con adición de color
en las áreas principales de la escena.
2.2 Evolución de los sistemas de televisión.
2.2.1. Orígenes de la televisión.
La historia del desarrollo de la televisión ha sido en esencia la historia de la búsqueda de un
dispositivo adecuado para explorar imágenes.
13
14
El primer dispositivo creado para tal propósito fue el llamado disco de Nipkow, nombre
dado por el inventor alemán Paul Gottlieb Nipkow en 1884. El dispositivo consistía en un
disco plano y circular que perforado por una serie de pequeños agujeros colocados en
espiral partiendo desde el centro. Al hacer girar el disco delante del ojo, el agujero más
alejado del centro exploraba una franja en la parte más alta de la imagen y así
sucesivamente hasta explorar toda la imagen. Sin embargo, debido a su naturaleza
mecánica el disco Nipkow no funcionaba eficazmente cuando tenia grandes dimensiones o
cuando se necesitaban altas velocidades de giro para conseguir una mejor definición de
imagen.
Los primeros dispositivos realmente satisfactorios para captar imágenes fueron el
iconoscopio inventado por el físico estadounidense de origen ruso Vladimir Kosma
Zworykin en 1923, y el tubo disector de imágenes, inventado por el ingeniero de radio
estadounidense Philo Taylor Farnsworth tiempo después. Con la llegada de los tubos y los
avances en la transmisión radiofónica y los circuitos electrónicos producidos
posteriormente, los sistemas de televisión se convirtieron en una realidad.
Las primeras emisiones públicas de televisión se efectuaron en Inglaterra en 1927 y en
Estados Unidos en 1930. En ambos casos se utilizaron sistemas mecánicos y los programas
no eran emitidos con un horario definido. Las emisiones con programación se iniciaron en
Inglaterra en 1936, y en Estados Unidos en 1939.
2.2.3 La televisión a color.
Las primeras investigaciones sobre la televisión a color datan de 1904 cuando se llegó a la
idea de que era posible usar los colores primarios de la luz (rojo, verde y azul) para
producir una imagen totalmente a color, pero esta fue retrasada debido a dos principales
razones: La primera fue que para esa década resultaba muy complejo el diseño de la TV a
color y la segunda fue debida a que la TV a color tenia que ser compatible con la televisión
monocromática, la Televisión a color tenía que usar los mismos canales que la Televisión
monocromática y ser capaz de ser recibida también en los receptores monocromáticos y
viceversa.
15
Aunque se realizaron distintos experimentos para hacer realidad la Televisión a color, estos
se vieron truncados debido a que no cumplían los requerimientos antes citados. En 1940 el
ingeniero mexicano Guillermo González Camarena, basándose en el desarrollo del sistema
tricromático secuencial de campos, construyó y patentó la televisión a color en su país natal
y en Estados Unidos el cual fue rápidamente difundido en otros países.
La televisión a color compatible fue perfeccionada en 1953 y la transmisión de tal comenzó
un año después, pero el uso generalizado de los televisores a color se dio hasta la década de
los setentas; esto debido principalmente a que la sociedad le tomó cierto tiempo adaptarse
al nuevo formato provocado principalmente por el desarrollo económico y la infraestructura
de cada región.
Originalmente, las técnicas de televisión fueron desarrolladas para la difusión comercial,
pero la aptitud para reproducir imágenes electrónicamente ha resultado tan útil que
actualmente se utilizan en mucho más aplicaciones, como en la enseñanza, la industria, los
negocios y comunicaciones en general. La misma idea se aplica al uso del receptor de TV
como visualizador de una sencilla computadora personal. La pantalla del televisor puede
ser monocromática o en color y actualmente en Alta Definición o HDTV (High Definition
Television por sus siglas en ingles).
2.3 Principios básicos de la televisión analógica.
2.3.1 Funcionamiento básico del ojo.
La visión humana consiste en un doble proceso que ocurre por una parte en el ojo y otra en
el cerebro.
La salida luminosa de un objeto estimula el ojo. Este estímulo se transfiere al cerebro,
donde es registrado como una sensación consiente.
Su estructura es básicamente similar al funcionamiento de un instrumento mecánico. El ojo
consiste esencialmente en un sistema de lentes, un diafragma ajustable y una pantalla; el
diafragma es el iris y la pantalla es la retina; como se muestra en la figura #
16
Figura Esquema del ojo humano
La luz entra al ojo a través de una capa transparente llamada córnea. La cantidad de luz que
se permite incidir en el cristalino o lente, es controlada por la expansión o contracción del
iris (diafragma). A un nivel bajo de luz el iris se expande y por lo contrario a un nivel alto
se contrae.
La luz pasa a través de la pupila, que es la abertura del iris y entonces a través del
cristalino; cuya configuración está ajustada por el cuerpo ciliar, enfoca la luz sobre la
retina, donde unos receptores la convierten en señales nerviosas que pasan al cerebro. El
nervio óptico es el encargado de conducir estas señales.
El ojo humano no capta con la misma sensibilidad todos los colores del espectro visible, es
decir no todas las radiaciones luminosas de frecuencia comprendidas dentro del espectro
visible, sensibilizan por igual al ojo humano. El ojo humano es mas sensible ha altos
niveles de iluminación. Como consecuencia, para obtener estas luminosidades es preciso
dirigir al ojo potencias luminosas distintas según la longitud de onda. Por ejemplo, para
obtener la misma luminosidad se necesita mayor potencia en el violeta que con el amarillo.
Esto quiere decir que para un sistema de TV a colores se puede tener:
1. Una banda de video de 4MHz para la información de brillo (se tiene así en la TV
blanco y negro).
2. Una banda de video de 500 KHz para los tres colores y que sólo cubrirá los objetos
grandes de la imagen.
3. Una banda de 500 KHz a 1.5 MHz para objetos o áreas pequeñas con sólo dos
colores (naranja-turquesa).
4. Para áreas pequeñas, detalles de la imagen no requieren color, sólo información de
brillo.
Una herramienta útil que nos ofrece el ojo humano es su persistencia, o sea la habilidad de
que la sensación permanezca cuando el estímulo ha sido descontinuado. La TV
monocromática hace uso de esta cualidad junto con la persistencia del fósforo de la
pantalla, para lograr una imagen completa de lo que en un instante dado es sólo un punto
estimulado en la pantalla.
2.3.3 Naturaleza de la luz.
La luz se define como una porción del espectro electromagnético que es visible al ojo
humano. Como los límites de la percepción de la luz varían entre una persona y otra, por lo
tanto, toda discusión sobre la luz y el color debe hacerse sobre la base de un observador
normal, que es el promedio de mucha gente.
Las longitudes de onda visibles, pueden ser examinadas más cerca si son removidas del
espectro y vistas de cerca, como se muestra en la figura 4. Se revela inmediatamente que la
sensación de color en el ojo, es determinada por la longitud de onda de la luz que estimula
la retina. De longitudes de ondas largas a cortas, los colores pasan del rojo al naranja,
amarillo, verde, azul y finalmente al violeta.
Longitud de onda en milimicras.
Figura 2 Espectro de luz visible
17
Ultravioleta
Violeta
Azul
Verde
ll
Amariilo
Anaranjado
Rojo
Infrarrojo
400
450
500
570
590
610
700
18
En 1722 se encontró que la mayoría de los colores del espectro se podían duplicar por
medio de una mezcla apropiada de tres colores. Con experimentos de tres colores
primarios, se desarrolló una teoría de la visión humana al color. Esta teoría dice que la
“retina de ojo contiene tres grupos de elementos sensitivos a la luz, y que cada grupo
corresponde a diferentes longitudes de onda visuales”. Con la mezcla apropiada de señales
de estos elementos, transmitida al cerebro, se produce el espectro completo de los colores
visuales.
2.3.4. Principios del Color.
En cierta forma el ojo humano podría ser considerado como una especie de receptor de
radio con un paso de banda entre 430 y 750 THz.
La frecuencia o la longitud de onda de la luz determinan el color o matiz que vemos. Pero
algunos colores no corresponden a algunas longitudes de onda de la luz, por citar algún
ejemplo está el color marrón y el púrpura. Estos colores son el resultado de la mezcla de
proporciones diferentes del rojo, verde y azul. La interpretación de estos colores la hace la
mente del observador.
2.3.5 Espectro visible.
El espectro electromagnético nos determina las frecuencias de trabajo de las diferentes
señales electromagnéticas así como las longitudes de onda comprendidas por dichas
señales. La señal que nos interesa saber su longitud de onda así como sus frecuencias
límites es la de la luz, por las razones mencionadas anteriormente. En la figura 5 se ilustra
mejor el espectro electromagnético.
Figura 3 Espectro electromagnético
Su frecuencia de inicio de la luz es de 4.3×108 MHz y su frecuencia final es de 7.5×108
MHz, su longitud de onda comienza en los 700 mµ y se extiende hasta los 400 mµ.
2.3.6 Características del Color.
El color se puede describir con tres características que son:
?
?
?
Matiz: se define como la sensación de color producida cuando se ve luz de una o
más longitudes de onda.
Brillo: es la intensidad de la luz que se observa y por último la saturación describe
el grado de pureza de un color y su carencia de luz blanca.
Saturación: se relaciona con el brillo porque si se incrementa el contenido de blanco
de un color saturado, su contenido de energía se incrementa y lo hace más brillante.
Los televisores de color pueden ajustar el grado de saturación, brillo y matiz por medio de
los controles adecuados. El control de saturación se conoce como control de color. El matiz
se ajusta con un control conocido por el nombre de tinte. El brillo se regula con los
controles de brillo y contraste.
19
La luz es una mezcla de tres colores que son el rojo, verde y azul llamados colores
primarios. Para formar luz blanca con los tres colores primarios aditivos se requieren tener
las siguientes proporciones: 30% rojo, 59% verde y 11% azul.
Las características de estos tres colores a la visión son las siguientes:
?
?
?
El verde es el color más brillante de los tres primarios del sistema aditivo. Es decir,
que el ojo es más sensible al verde.
El rojo es el color que el ojo distingue más fácilmente.
El azul es el color menos luminoso para el ojo.
La mezcla de estos tres colores en diferentes proporciones nos genera colores diferentes; a
continuación se mostraran en la tabla algunos ejemplos de colores.
Tabla 4 Proporciones de los colores primarios para formar colores
2.5 Tubos de rayos catódicos.
El tubo de imagen es un tubo de rayos catódicos (TRC) consistente en un cañón electrónico
y un a pantalla de fósforo dentro de una envolvente de vidrio vaciada de aire. El cuello
estrecho contiene el cañón electrónico que produce un haz de electrones. Los electrones del
20
haz son la superficie interior de la campana de vidrio. Para formar la pantalla, la superficie
interior de la cara frontal está recubierta con un material luminiscente que produce luz
cuando es excitado por los electrones del haz. Un tubo de imagen monocromático tiene un
cañón electrónico y un recubrimiento continuo de fósforo que produce una imagen en
blanco y negro. En los tubos de imagen en color la pantalla está formada con tríadas de
puntos o de líneas verticales de fósforo rojo, verde y azul. Hay tres haces de electrones, uno
para cada fósforo de color.
2.5.1 Fósforos de pantalla.
El número de P especifica la pantalla de fósforo. El P4 se emplea para todos los tubos de
imagen de blanco y negro y para el de color se adopta el número P22 en todos los tubos con
fósforo rojo, verde y azul; en la tabla # se muestran las diferentes pantallas y sus usos:
Tabla 1 Clasificación de fósforos de pantalla.
2.5.2 Tubos de Imagen tricolor.
La pantalla tiene fósforo P22 (rojo, verde, azul) y se utilizan tres haces electrónicos, uno
para excitar cada color primario. Hay esencialmente tres tubos de imagen en una sola
envolvente, como muestra la siguiente figura #:
21
Un cañón controla los electrones que inciden sólo en el fósforo rojo, el segundo es para el
fósforo verde y el tercero es para el fósforo azul. Los fósforos de color forman tríadas de
puntos en la pantalla como lo muestra en la figura 12:
Figura 5 Tubo de imagen tricolor
2.5.3 Formación de tríada en un TRC.
Actualmente los televisores utilizan dos tipos de cañones:
1) Cañones en línea: Las mejoras en el diseño del cañón han conducido a un sistema
alineado que generalmente es el utilizado hoy en día. Los tres cañones están en un
plano horizontal sobre un diámetro del cuello del tubo. Este diseño hace posible
mantener un excelente enfoque con un pequeño diámetro de a mancha luminosa
para obtener una alta resolución en la imagen.
2) Cañón Sony Trinitron: este sistema, tiene un sistema peculiar de enfoque. Todos los
electrones están en un solo cañón electrónico, pero con tres cátodos y las rejillas
aceleradoras tienen tres orificios que acomodan los tres haces. Luego los haces
pasan a través de una lente Einzel de gran diámetro que enfoca a los tres con el
campo eléctrico común por enfoque electrostático de baja tensión.
2.5.6 .Exploración Sucesiva
Exploración sucesiva: Se denomina sucesiva debido a que explora la pantalla línea a línea
de izquierda a derecha y de arriba abajo. Esta exploración es poco utilizada debido a que
produce un molesto parpadeo en la pantalla.
22
2.5.7 Exploración Entrelazada.
Exploración entrelazada: Esta exploración es la más utilizada ya que evita el molesto
parpadeo, inconveniente de la sucesiva. Se trata de explorar cada cuadro en dos campos
(líneas pares e impares).
Campo 1
Campo 2
2.5.8 Sincronización.
En el tubo de imagen, el haz de exploración debe volver a agrupar los elementos de imagen
de cada línea horizontal con la misma posición relativa de izquierda a derecha que los de la
imagen en el tubo de cámara. Para ello se transmite un impulso de sincronismo horizontal
por cada línea horizontal, a fin de conservar sincronizada la exploración horizontal, y en
cada campo se transmite un impulso de sincronismo vertical para sincronizar para
sincronizar el movimiento de exploración vertical. Los impulsos de sincronismo horizontal
tienen una frecuencia de 15.750 Hz, y la frecuencia de los impulsos de sincronismo vertical
es 60 Hz.
Los impulsos de sincronización se transmiten como parte integrante de la señal de video,
pero son enviados durante los períodos de borrado en que no se transmite información
alguna. Esto es posible a causa de que el impulso de sincronización inicia la retraza, ya sea
23
horizontal o vertical, y por consiguiente se produce durante el tiempo de borrado. Las
señales de sincronismo se combinan de manera que parte de la amplitud de la señal de
video modulada se utiliza para los impulsos de sincronización y el resto para la señal de
cámara.
Finalmente la señal de video queda compuesta como se ilustra en la figura #:
Figura 6 Las tres componentes de la señal video compuesta son las variaciones de la
cámara, los impulsos de borrado y los impulsos de sincronismo.
La señal de cámara de la figura # (a) está combinada con el impulso de borrado en la
figura # (b). Luego se añade el sincronismo para producir la señal video compuesta en la
figura # (c). El resultado que aquí se muestra es la señal para una línea horizontal de
exploración.
2.4 Cámaras de televisión en color.
La señal vídeo de la imagen tiene su origen en la cámara. La imagen óptica es enfocada
sobre una placa sensible a la luz que esta contenida dentro del tubo de la cámara. Por medio
del efecto fotoeléctrico, las variaciones son convertidas en sus correspondientes señales
eléctricas.
La conversión del área total de imagen en señal de video se efectúa por el proceso de
exploración. El haz electrónico explora en el tubo de cámara cada elemento de imagen de
izquierda a derecha en cada línea horizontal, línea por línea de arriba a abajo. Cuando la
exploración continúa en este orden secuencial, son convertidos los valores de iluminación
de cada punto de la imagen en la salida de señal. El sistema es básicamente el mismo para
24
la TV en color y la monocromática. Para el color, no obstante, son producidas señales
separadas para el rojo, el verde y el azul para la información de imagen.
La figura # representa la constitución esquematizada de una cámara de televisión de color.
Consiste en tres tubos de toma de imágenes integrados en un sistema óptico de filtros
cromáticos y espejos dicroicos, de forma que la luz que pasa por el objetivo sea
descompuesta en los tres colores primarios (rojo, verde y azul), cada uno de los cuales
actúa sobre un tubo de toma de imagen distinto. Por lo tanto cada tubo reacciona
únicamente a la luminancia correspondiente a cada color, y cuyas frecuencias están
determinadas por la banda pasante de los respectivos filtros de color. Naturalmente, las
bandas pasantes de dichos filtros corresponden a los tres colores primarios rojo, verde y
azul.
Figura Esquema simplificado de una cámara de televisión en color.
2.4.1 Descripción de la cámara de color.
La imagen a transmitir es iluminada por focos de luz blanca procedente de proyectores o de
luz solar. Dicha luz se refleja en la imagen, la cual se convierte a su vez en manantial de
luz.
La luz reflejada por la imagen atraviesa el objetivo y es enviada a los tres tubos de cámara
mediante un sistema adecuado de espejos normales y dicroicos dispuestos con un ángulo de
45º, de forma que la luz puede ser reflejada de los dicroicos a los normales siguiendo las
leyes de reflexión.
25
26
De esta forma se obtienen tres imágenes iguales reflejadas en otros tantos espejos. Dichas
imágenes son fuentes de luz que se hacen pasar a través de filtros de color (rojo, verde y
azul) y enviadas a los tubos de toma de imagen.
Como consecuencia de todo ello cada tubo engendra una señal eléctrica cuya amplitud
corresponde a la luminancia de los tres colores primarios, en los que se ha descompuesto la
luz procedente del objeto a transmitir. Esta señal eléctrica es representada en la figura como
ER, EV y EA.
La proporción de estas tres señales eléctricas debe ser tal que su mezcla pueda reproducir la
luz blanca, de acuerdo con su respectiva participación en la luminancia. Esta contribución
es como se verá más delante de un 30 % para el rojo, un 59 % para el verde y un 11 % para
el azul, para obtener una luminancia del 100 %.
2.4.2 Señales de televisión en color.
La mezcla de los colores en la televisión en color se hace de forma aditiva, con lo que la
suma de los tres colores a su máxima intensidad nos da el color blanco.
Mediante filtros de color pueden analizarse los diferentes colores característicos de toda la
imagen coloreada a partir de tres colores primarios. Si se combinan estos tres colores
primarios de forma adecuada, puede reconstruirse la imagen original en el receptor de
televisión.
Por lo tanto el punto de partida de cualquier sistema de televisión en color se encuentra a la
salida de la cámara, la cual suministra las señales que corresponden a estos tres
componentes útiles.
En el receptor se superponen de nuevo estos componentes, efectuándose la suma
aprovechando el efecto del ojo humano de no distinguir el color entre dos puntos de color
diferente situados a distancia determinada. Así, el color amarillo por ejemplo, se reproduce
en la pantalla mediante la iluminación de un punto rojo y otro verde, y sin embargo el
espectador cree ver el color amarillo.
La señal que se envía, no son los tres colores primarios, sino las tres características de la luz
coloreada:
27
• Luminosidad (Cantidad de luz, emisión en blanco y negro)
• Matiz
Crominancia (nos da el tono del color)
• Saturación
Otra de las informaciones que deben transmitirse en televisión en color es la crominancia.
Esta información es una característica particular de la televisión en color, puesto que como
es lógico suponer no existe ni se necesita en la transmisión de imágenes en blanco y negro.
Modulación de la subportadora de color
El sistema final debe de ser compatible y retrocompatible. Compatible significa que una
emisión en color pueda ser visualizada en un televisor en blanco y negro y retrocompatible
significa que una emisión en blanco y negro pueda ser visualizada en un televisor en color.
Uno de los problemas que se plantea en la transmisión de imágenes de televisión en color
es el de introducir las bandas correspondientes a la crominancia dentro de la banda de
frecuencias asociadas a la luminancia Y, perturbando lo menos posible a esta última.
• La mayor banda disponible se usará para la información de luminancia Y.
•Una banda más estrecha (con un 1MHz será suficiente) para las señales de crominancia
C1 y C2, ya que el ojo no puede apreciar diferencias de color entre pequeños detalles.
En la decodificación una parte de la señal de luminancia Y se mezcla a las señales de
diferencia de colores, con lo que se da a las señales de crominancia un elevado poder
resolutivo. Se entrelazan los paquetes de energía de la señal de crominancia con los de la
señal de luminancia en el punto en el cual se reduce la amplitud del espectro de frecuencias,
es decir en el extremo superior de su banda. Se elige la subportadora de color de forma que
su frecuencia sea múltiplo entero de la mitad de la frecuencia de línea.
28
Figura 7 Entrelazamiento de paquetes de energia de la señal de crominancia con la señal de
luminancia.
2.6 Sistemas vigentes de televisión en color.
Las normas aquí descritas son las del National Television System Committee (NTSC)
debido a que es el estándar utilizado en México. Este grupo, formado por la Electronic
Industries Association, también preparó las normas para la televisión monocromática en
Estados Unidos. La FCC aprobó las normas monocromáticas en 1941. El sistema de
televisión en color NTSC fue adoptado en 1954.
Históricamente, la difusión de televisión en color comenzó experimentalmente en 1949
aproximadamente con dos sistemas competitivos de RCA y CBS. El sistema CBS utilizó
una rueda mecánica de color de filtros de rojo, verde y azul en campos sucesivos o
secuenciales. Este método utilizó frecuencias de exploración que no eran compatibles con
la difusión monocromática. El sistema RCA utilizó normas de exploración compatibles. El
sistema CBS fue adoptado durante corto tiempo en 1951 pero se usó muy poco. Luego
NTSC preparó nuevas normas basadas en el sistema RCA. Después de algunos ensayos fue
adoptado por la FCC el sistema NTSC de televisión en color. Este sistema es el
normalizado en estados Unidos, Canadá y Japón y muchos países del hemisferio oeste.
En Europa los principales sistemas de televisión en color son el PAL (Phase Alternating
Line) y el SECAM (Sequential Couleur Avec Memoire or Sequential Color with Memory)
29
2.6.1 Sistema NTSC.
El formato NTSC consiste en la transmisión de 29.97 cuadros de video en modo
entrelazado con un total de 525 líneas de resolución y una velocidad de actualización de 30
cuadros de video por segundo y 60 campos de alternación de líneas.
Para la compatibilidad con el sistema blanco y negro el sistema NTSC de color emplea la
señal monocromática del sistema en blanco y negro como componente de luminancia para
la imagen en color, mientras que el componente de Crominancia se codifica por separado
en una subportadora tanto en fase como en amplitud de cuadratura, a una frecuencia de 3.57
Hz. Esta subportadora en realidad se suprime en la transmisión radial para ahorrar ancho de
banda, pero es dada a conocer en el receptor mediante una señal sinusoidal de la referencia
conocida como “colorburst”, situada al inicio de cada línea de exploración de la señal
blanco y negro.
De este modo, una vez que la señal de luminancia es decodificada, se agrega el color a cada
uno de los píxeles que forman a la línea de exploración, empleando para ello la información
obtenida al comparar la amplitud y la fase de la subportadora con relación a la señal de
referencia.
Un canal de televisión transmitido en el sistema NTSC utiliza alrededor de 6 MHz de ancho
de banda, para contener la señal de video, mas una banda de resguardo de 250 khz entre la
señal de video y la de audio. Los 6 Mhz de ancho de banda se distribuyen de la siguiente
forma: 1.25Mhz para la portadora de video principal, dos bandas laterales de 4.2Mhz para
las componentes de color que sobre la portadora de video principal, moduladas en
cuadratura; la portadora de audio principal de 4,5 Mhz transmitida sobre la señal de video
principal, y los últimos 250 Khz de cada canal para la señal audio estereofónica en
frecuencia modulada. La señal de Crominancia en la norma ntsc se transmite en una
frecuencia subportadora FM en los 3.58 Mhz
Los problemas de transmisión e interferencia tienden a degradar la calidad de la imagen en
el sistema NTSC, alterando la fase de la señal del color, por lo que en algunas ocasiones el
cuadro pierde a su equilibrio del color al momento de ser recibido por, esto hace necesario
incluir un control de tinte, que no es necesario en los sistemas PAL o SECAM. Por eso de
broma se le denomina "NTSC: Never The Same Color" ("NTSC: Nunca el mismo color").
Otra de sus desventajas es su limitada resolución, de solo 525 líneas de resolución vertical,
el más bajo entre todos los sistemas de televisión, lo que da lugar a una imagen de calidad
inferior a la que es posible enviar en el mismo ancho de banda con otros sistemas. Además,
la conversión de los formatos cinematográficos a NTSC requiere de un proceso adicional
conocido como " pulldown de 3:2".
2.6.2 Características principales del sistema NTSC.
?
?
?
?
?
?
?
?
La señal Y se trasmite por modulación de amplitud con banda lateral vestigial, sobre
una portadora de R.F. correspondiente al canal utilizado.
Cb (diferencia al azul) modula en amplitud a una subportadora de valor
fsp=3.58MHz.
Cr (diferencia al rojo) también modula la misma portadora de 3.58MHz, pero tras
haber sido adelantada en 90 grados.
Esta modulación de la croma, recibe el nombre de modulación en cuadratura, y
permite que ambas componentes de color puedan modular a la subportadora y luego
ser recuperadas en el receptor.
La modulación del croma se realiza con circuitos del tipo modulador balanceado, lo
que significa que no se trasmite la subportadora, pues afectaría la luma y por ende la
imagen.
En el receptor se genera la subportadora en forma local, con un cristal de 3.58MHz.
La fase de la subportadora es esencial para el funcionamiento correcto del sistema,
por lo que esta fase se toma de la señal de burst (ciclos de subportadora) que se
envían en el pórtico posterior de borrado, tras el impulso de sincronismo horizontal.
Al adicionar la croma a la luma, se encuentra que tal como se estableció hasta ahora
para algunos colores, se produce sobremodulación, por lo que se hace necesario
reducir en amplitud las señales de diferencia de color en 2.03 y 1.14.Tras esto, se
aplican las señales Cb y Cr a los moduladores balanceados.
30
31
2.6.3 Sistema PAL.
El nombre "Phase Alternating Line" (línea alternada en fase) describe el modo en que la
información de crominancia (color) de la señal de vídeo es invertida en fase en cada línea,
permitiendo la corrección automática de los posibles errores en fase al cancelarse entre sí.
En la transmisión de datos por radiofrecuencia, los errores en fase son comunes, y se deben
a retardos de la señal en su llegada o procesado.
Aprovechando que habitualmente el contenido de color de una línea y la siguiente es
similar, en el receptor se compensan automáticamente los errores de tono de color tomando
para la muestra en pantalla el valor medio de una línea y la anterior, dado que el posible
error de fase existente será contrario entre una línea y la siguiente. De esta forma dicho
error, en lugar de un corrimiento del tono como ocurriría en NTSC, queda convertido en un
ligero defecto de saturación de color que es mucho menos perceptible al ojo humano. Esta
es la gran ventaja del sistema PAL frente al sistema NTSC.
Las líneas en que la fase está invertida respecto a cómo se transmitirían en NTSC se llaman
a menudo líneas PAL, y las que coincidirían se denominan líneas NTSC.
El funcionamiento del sistema PAL implica que es constructivamente más complicado de
realizar que el sistema NTSC. Esto es debido a que, si bien los primeros receptores PAL
aprovechaban las imperfecciones del ojo humano para cancelar los errores de fase, sin la
corrección electrónica explicada arriba (toma del valor medio), esto daba lugar a un efecto
muy visible de "peine" si el error excedía los 5º. La solución fue introducir una línea de
retardo en el procesado de la señal de luminancia de aproximadamente 64 µs que sirve para
almacenar la información de crominancia de cada línea recibida; la media de crominancia
de una línea y la anterior es lo que se muestra por pantalla. Los dispositivos que eran
capaces de producir este retardo eran relativamente caros en la época en la que se introdujo
el sistema PAL, pero en la actualidad se fabrican receptores a muy bajo coste.
Esta solución reduce la resolución vertical de color en comparación con NTSC, pero como
la retina humana es mucho menos sensible a la información de color que a la de luminancia
32
o brillo, este efecto no es muy visible. Los televisores NTSC incorporan un corrector de
matiz de color (en inglés, tint control) para realizar esta corrección manualmente.
Finalmente, en el sistema PAL es más probable que el aparato receptor malinterprete una
señal de color como señal de luminancia, o viceversa, que en el sistema NTSC. En
consecuencia, el sistema NTSC es técnicamente superior en aquellos casos en los que la
señal es transmitida sin variaciones de fase (y, por tanto, sin los defectos de tono de color
anteriormente descritos), por ejemplo en la televisión por cable, por satélite, en
videojuegos, en reproductores de vídeo, y en general en todas las aplicaciones en banda
base.
2.6.4 Formatos del Sistema PAL
El sistema de color PAL se usa habitualmente con un formato de vídeo de 625 líneas por
cuadro (un cuadro es una imagen completa, compuesta de dos campos entrelazados) y una
tasa de refresco de pantalla de 25 cuadros por segundo, entrelazadas, como ocurre por
ejemplo en las variantes PAL-B, G, H, I y N. Algunos países del Este de Europa que
abandonaron el sistema SECAM ahora emplean PAL D o K, adaptaciones para mantener
algunos aspectos técnicos de SECAM en PAL.
En Brasil, se emplea una versión de PAL de 525 líneas y 29,97 cuadros por segundo, PAL
M, muy próximo a NTSC en la frecuencia de subportadora de color. Casi todos los demás
países que emplean el sistema M de color usan NTSC para la luminancia. En Argentina,
Paraguay y Uruguay, se usa PAL con el sistema estándar de 625 líneas, aunque de nuevo
con la frecuencia subportadora de color de NTSC. Estas variantes se llaman PAL-N y PAL-
CN. Los receptores de televisión PAL más recientes pueden mostrar todos estos sistemas,
salvo en algunos casos PAL-M y PAL-N. La mayor parte también puede recibir señales
SECAM del Este de Europa y de Oriente Medio, aunque normalmente no el SECAM
francés, salvo en equipos de fabricantes franceses. Muchos pueden incluso mostrar NTSC-
M en banda base para señales de un reproductor de vídeo o consola de videojuegos, aunque
generalmente no pueden recibir NTSC por radiofrecuencia.
33
Cuando el vídeo se transmite en banda base, la mayor parte de las diferencias entre
variantes de PAL no son ya significativas, salvo por la resolución vertical y la tasa de
refresco de cuadro. En este contexto, referirse a PAL implica sistemas de 625 líneas
horizontales a 25 cuadros por segundo, entrelazadas, con el color en PAL
2.6.5 SECAM.
SECAM es la sigla de Séquentiel Couleur avec Mémoire en francés o "Color secuencial
con memoria". Es un sistema para la codificación de televisión en color analógica utilizado
por primera vez en Francia. El sistema SECAM fue inventado por un equipo liderado por
Henri de France trabajando para la firma Thomson. Es históricamente la primera norma de
televisión en color europea. Igual que los demás sistemas utilizados para la transmisión de
televisión en color en el mundo el SECAM es una norma compatible, lo que significa que
los televisores monocromos (B/N) preexistentes a su introducción son aptos para visualizar
correctamente los programas codificados en SECAM, aunque naturalmente en blanco y
negro. Debido a este requerimiento de compatibilidad, los estándares de color añaden a la
señal básica monocroma una segunda señal que porta la información de color. Esta segunda
señal se denomina crominancia (C), mientras que la señal en blanco y negro es la
luminancia (Y). Así, los televisores antiguos solamente ven la luminancia, mientras que los
de color procesan ambas señales. Otro aspecto de la compatibilidad es no usar más ancho
de banda que la señal monocroma sola, por lo que la señal de color ha de ser insertada en la
monocroma pero sin interferirla. Esta inserción es posible porque el espectro de la señal de
TV monocroma no es continuo, existiendo espacios vacíos los cuales pueden ser
reutilizados. Esta falta de continuidad resulta de la naturaleza discreta de la señal, que está
dividida en cuadros y líneas. Los sistemas de TV en color analógicos difieren en la forma
en que se usan estos espacios libres.
En todos los casos la señal de color se inserta al final del espectro de la señal monocroma.
Para generar la señal de video en banda base en el sistema SECAM, las señales de
crominancia (R-Y o diferencia al rojo, y B-Y o diferencia al azul) son moduladas en FM
con una subportadora de 4,43Mhz. Posteriormente son sumadas a la señal de luminancia
(Y) y la señal resultante es invertida en el dominio del tiempo. Para transmitir la señal de
34
vídeo SECAM en un canal radioeléctrico de televisión, la señal en banda base se modula en
modulación de banda lateral vestigial con una portadora centrada en el canal radioeléctrico
deseado.
Tabla 2 Comparación de los 3 sistemas y sus derivados.
2.7 Transmisión de la televisión.
2.7.1 Enlace del Estudio al Transmisor de Potencia.
Los enlaces estudio–transmisor son los destinados a llevar la programación desde los
estudios hasta el sitio de transmisión de la estación matriz, sea radiodifusión o de televisión.
35
Figura 8 Radio enlace estudio-transmisor
Estos generalmente son enlaces vía microondas, aunque pueden varias según las exigencias
de la empresa. En algunos otros casos, a manera de reserva, se emplean enlaces satelitales.
Inclusive este enlace puede ser por fibra óptica.
Los transmisores de potencia están situados en puntos estratégicos, son lugares de una
altitud considerable donde la radiación de las antenas pueda llegar lo más lejos posible, un
ejemplo de ello lo constituye el Cerro del Chiquigüite (Figura 13)
2.7.2 El transmisor de televisión.
La salida de cresta o pico de potencia RF de un transmisor VHF típico de señal de imagen o
sonido es de 1 a 50 KW. Sin embargo, la potencia radiada efectiva puede ser más alta a
causa de que incluye la ganancia de la antena transmisora.
La mínima potencia efectiva radiada especificada por la FCC para una oblación de 1 millón
de habitantes o más es de 50 kW, con una altura de antena transmisora de 500 pies (150 m).
Para áreas de poblaciones de menos de 50,000 habitantes la mínima potencia efectiva
radiada es 1 kW, con una altura de antena de 300 pies (90 m). En la figura 12 se muestra en
bloques un transmisor de televisión.
36
Figura 9 Diagrama a bloques de un transmisor de televisión.
2.7.3 Estaciones repetidoras.
Algunas zonas están sombreadas por montañas o demasiado lejanas de la emisora más
próxima, para que la difusión de televisión pueda prestar un servicio satisfactorio. En este
caso se puede utilizar una estación repetidora situada en un lugar conveniente para la
recepción y para volver a difundir el programa hasta los receptores del área local. Algunas
estaciones repetidoras convierten frecuencias de la banda VHF para volverlo a difundir en
el canal UHF, reduciendo la interferencia. Estas son las estaciones traslatoras o de telé.
37
Figura 10 Cerro del Chiquihuite
2.7.5 Modulación en Amplitud por banda Vestigial.
El método de transmitir la señal de imagen modulada en amplitud (AM) consiste en variar
la amplitud de una onda portadora de RF con la tensión de modulación. Es necesaria la
modulación para que cada emisora de radiodifusión pueda tener su propia frecuencia
portadora RF. Así puede ser sintonizada la sección RF del receptor a las diferentes
emisoras. La señal portadora de imagen es transmitida con polaridad negativa de
modulación, lo cual significa que las variaciones tendentes al blanco en la imagen
disminuyen la amplitud de la señal portadora de imagen. Una ventaja de la transmisión
negativa es que los impulsos de ruido incluidos en la señal de RF transmitida aumentan la
amplitud de la portadora hacia el negro, lo que hace que el ruido sea menos perceptible en
la imagen, además el transmisor utiliza menos potencia con amplitudes menores de
portadora para imágenes que son mayormente blancas.
38
La señal AM no es transmitida como señal de doble banda lateral normal. En los sistemas
del servicio publico de televisión para la señal AM portadora de imagen, se emplea la
transmisión de banda lateral vestigial o residual, se transmite íntegra una banda lateral, pero
de la otra banda lateral sólo se transmite una parte, un vestigio o un residuo. Asimismo se
transmite la portadora, es decir, es transmitida toda la banda lateral superior de la señal AM
de imagen, incluyendo las frecuencias de modulación de video de hasta 4 MHz. La banda
lateral inferior incluye solamente las frecuencias de modulación de video hasta 0.75 MHz
aproximadamente, para conservar la anchura de banda
en el canal de servicio. Esta
transmisión es designada por la Federal Communications Comisión (FCC) como emisión
tipo A5C.
2.7.6 Atribución de frecuencias y bandas de televisión abierta.
Las señales de televisión se asignan en frecuencias en los intervalos de VHF y UHF. Se
utiliza en intervalo de frecuencia entre 54 y 806 MHz
Tabla 4 Asignación de frecuencias para cada canal de televisión
39
40
Tabla 3 Asignación de frecuencias para
cada
Canal de televisión. (Continuación)
CAPÍTULO 3
MARCO TEÓRICO.
3.1 Digitalización de señales.
3.1.1. Definición de Señales.
Básicamente podemos clasificar a las señales como analógicas y digitales.
El término "señal" se refiere a un voltaje eléctrico, un patrón luminoso o una onda
electromagnética modulada que se desea obtener. Todos ellos pueden transportar
información de audio o video generada por una fuente que puede ser una emisión de radio o
televisión, o una cinta o un CD, etc.
3.1.1.1. Señales Analógicas.
Uno de los tipos de señal es la analógica como se muestra en la figura 3.1.
Figura 0.1 Representación de una Señal Analógica.
Una señal analógica tiene las siguientes características:
?
?
?
Es ondulatoria
Tiene un voltaje que varía continuamente en función del tiempo
Es típica de los elementos de la naturaleza
Se ha utilizado ampliamente en las telecomunicaciones durante más de 100 años. La figura
3.1muestra una onda sinusoidal pura. Las dos características importantes de una onda
sinusoidal son su amplitud (A), su altura y profundidad, y el período (T = longitud de
tiempo) necesario para completar 1 ciclo. Se puede calcular la frecuencia (f) (nivel de
ondulación) de la onda con la fórmula f = 1/T.
3.1.1.2. Señales Digitales
Otro tipo de señal es la señal digital como se muestra en la Figura 3.2.
Figura 0.2 Representación de una Señal Digital.
Una señal digital tiene las siguientes características:
?
?
Las curvas de voltaje vs tiempo muestran una variación discreta o pulsante
Es típica de la tecnología, más que de la naturaleza
El gráfico muestra una señal digital. Las señales digitales tienen una amplitud fija, pero el
ancho de sus pulsos y frecuencia se pueden modificar. Las señales digitales de las fuentes
modernas se pueden aproximar a través de una onda rectangular, que tenga transiciones
aparentemente instantáneas desde estados de voltaje muy bajos hasta estados de voltaje
muy altos, sin ondulaciones. Aunque esta es una aproximación, es bastante razonable, y se
utilizará en diagramas futuros.
42
3.1.2. Proceso de digitalización
La digitalización de una señal de video tiene lugar en tres pasos:
?
?
?
Muestreo
Cuantificación
Codificación
3.1.3. Muestreo.
Figura 0.1. Muestreo de una señal análoga e(t) por un tren de impulsos u(t).
Sea una señal análoga e(t) como la representada en el Figura 3.3. Se toman muestras breves
de e(t) cada 15° a partir de t=0. En 360° se habrán explorado 24 muestras. El resultado será
43
44
una serie de impulsos cortos cuyas amplitudes siguen a la señal análoga. A este tren de
impulsos modulados en amplitud por la señal análoga se le denomina señal PAM (Pulse
Amplitude Modulation o Modulación por Amplitud de Pulsos).
Este muestreo puede representarse por la multiplicación de la señal análoga e(t) por un tren
de impulsos u(t), dando por resultado la señal de la parte inferior de la Figura 3.3.
3.1.3.1. "Aliasing".
Este razonamiento fue deducido por Nyquist-Shannon, al establecer que para conseguir un
muestreo-recuperación sin distorsión, se requiere que la frecuencia de muestreo fo sea al
menos dos veces más elevada que la frecuencia máxima presente en la señal análoga
muestreada.
La recuperación de la banda base se realizaría con un filtro pasa bajo que corte todas las
frecuencias superiores a fo/2. De no cumplirse el teorema del muestreo de Nyquist, el filtro
dejaría pasar frecuencias pertenecientes a la banda lateral inferior contaminantes de la
banda base, que producirían solapamientos con las frecuencias más altas de la misma. Este
efecto se denomina "aliasing" (ver la Figura 3.4).
Figura 0.2. Cuando la frecuencia de muestreo es fo
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