Indice
1.
Introducción
3. Velocidad de repetición de las
imágenes
4. Relación de
aspecto
5. Señal de video
compuesta
6. Transmisión del video –
modulación
7. Transmisión del
sonido
8.
Evolución histórica
En sus orígenes históricos y
técnicos, la
televisión comienza con la transmisión y
recepción de imágenes
en blanco y negro, es decir, la información de brillo de la imagen.
El principio de transmisión de TV consiste en
dividir en pequeños elementos la imagen. Un conversor
electroóptico, generalmente una cámara, transforma
sucesivamente cada uno de los elementos individuales en
señales eléctricas de magnitud proporcional a su
brillo. Posteriormente esta señal es transmitida en su
frecuencia original o modulando una portadora de R.F.
Después del procesamiento adecuado en el extremo receptor,
la citada información se aplica a otro conversor
electrooptico pero a la inversa, y reproduce la distribución de brillo de la imagen
original sobre una pantalla.
La sensación de continuidad se consigue con la
generación de un determinado numero de cuadros por segundo
en forma similar al método
utilizado en cinematografía.
La imagen a trasmitir se divide en un numero de
líneas que son barridas de izquierda a derecha y de arriba
abajo. A tal fin, el haz de barrido es desviado horizontal y
verticalmente. Para asegurar que los haces de lectura y
escritura se
mantengan en fase, barriendo elementos de imagen que se
correspondan entre sí, se trasmiten pulsos de
sincronismo.
La calidad de la
imagen reproducida quedara determinada por la definición
(capacidad de reproducir detalles finos), que será tanto
mejor cuanto mayor sea el numero de líneas,
requiriéndose un numero mínimo para que la trama no
moleste al espectador. Sobre este aspecto, hay que considerar
tanto la distancia del observador a la pantalla como la agudeza
visual del ojo.
De acuerdo a las normas N y B, la
trama completa se divide en 625 líneas de las cuales son
visibles 575.
En la norma M (E.E.U.U.) se estipula un total de 525
líneas con 475 activas (visibles). Según esto, la
norma N especifica imágenes de mejor definición que
la norma M.
Para establecer el numero de líneas mínimo
se parte de considerar que la distancia de observación debe ser de 5 veces el alto de
la pantalla y que en condiciones normales el ángulo limite
es de 1.5°. (Ver figura)
El despeje matemático conduce a la
siguiente expresión:
Donde, remplazando valores se
obtiene un numero de líneas mínimo de
500.
Este simple calculo no contempla varios factores que se
presentan en la realidad, pero como idea aproximada, se compadece
con la practica.
3. Velocidad de
repeticion de las imagenes
Para reproducir un movimiento
continuo y rápido es necesaria una frecuencia
mínima de repetición de la imagen de modo de evitar
parpadeo y discontinuidades.
En el cine se tomo
una frecuencia de 24Hz. En televisión, considerando su relacion con la
frecuencia de la red de alimentación de C.A.
, se adopto como frecuencia de repetición de imagen, 25Hz
para el caso de redes de 50Hz; y 30Hz en
países como EE.UU. y Japón donde se dispone de
60Hz.
Sin embargo unos 25Hz no son suficientes para evitar el
parpadeo luminoso (Flicker).
En el cine se recurrió a un obturador (shutter)
de parpadeo que da la sensación que la frecuencia de
repetición es el doble.
En televisión se recurrió a los barridos
entrelazados. Las líneas de las tramas se dividen en 2
campos (2 semimagenes) que se entrelazan y transmiten en forma
consecutiva. Cada campo contiene L/2 líneas y es barrido
durante un intervalo de 1/50 seg (en norma N). Asi, las
líneas 1,3,5,… pertenecen al primer campo y las
líneas 2,4,6,… pertenecen al segundo campo.
De esta forma, en norma N, se trasmiten 50 campos de
312½ líneas en lugar de 25 cuadros de 625. Al ser
el numero de líneas impar, la transición entre el
primer y segundo campo se produce luego de la primera mitad de la
ultima línea del primer campo, por lo que no se requiere
señal auxiliar para la separación de los 2 campos
que forman una misma imagen.
La frecuencia de campo o frecuencia vertical es,
entonces, fv=50Hz.
La frecuencia de línea o frecuencia horizontal fh
indica la cantidad de líneas por segundo que son
trasmitidas. En ese mismo lapso de tiempo, se tienen
50 campos, y cada campo tiene 312½ líneas.
Entonces:
1seg____fv campos______fh líneas
1 campo = (L/2) líneas ⇨ fv campos =
fv.(L/2) líneas
Entonces fh = fv.(L/2)
Para el caso de L=625 y fv=50Hz se deduce
fh=15625Hz
Esto es valido para sistemas
entrelazados, no de barrido progresivo.
Se dedujo que la frecuencia de línea, en el caso
de norma N, es fh=15625HZ.
También, aplicando inversas, se tiene que el
periodo de deflexión horizontal es Th=64m s y el de
deflexión vertical de Tv=20ms.
Las frecuencias vertical y horizontal deben estar
enganchadas en fase, lo que se consigue a partir de un
único oscilador con el doble de la frecuencia horizontal y
circuitos
divisores de frecuencia.
Los periodos horizontal y vertical,
analíticamente corresponden a los recíprocos de fh
y fv. Conceptualmente el tiempo Th es el necesario para barrer
una línea y el tiempo Tv el requerido para generar un
campo.
Pero no todo este tiempo es aprovechado para lo antes
dicho. El haz al llegar al extremo derecho de la pantalla, debe
regresar hacia el extremo izquierdo par barrer la siguiente
línea, y esto lo hace en un tiempo finito.
Idénticamente al terminar el campo, para comenzar el
segundo, el haz debe regresar desde abajo hacia
arriba.
Estos tiempos hay que considerarlos dentro de los ya
descriptos, y la norma establece que estos tiempos, llamados de
retrazado horizontal y vertical valen:
Tfh=0.18 . Th= 11.52 m s.
Tfv=0.08 . Tv= 1.6ms.
Durante estos lapsos de tiempo se debe borrar el haz,
para no distorsionar la imagen. Por lo tanto, estos tiempos deben
ser deducidos de los de Th y Tv, quedando entonces los tiempos
activos (con el
haz encendido) iguales a:
Tact h= Th – Tfh = Th.(1-0.18)= 52.48m s.
Tact v= Tv – Tfv = Tv.(1-0.08)= 18.4ms.
Una cosa similar ocurre con las líneas barridas,
un 8% no serán vistas, quedando, como líneas
activas:
L’’=L(1-0.08)= 575 líneas
Una aclaración final: estos cálculos son
validos para la norma N, para el caso de norma M, con frecuencias
de campo de 60 hz, se hacen cálculos similares, pero los
números cambian.
Se llama así a la relacion por cociente del ancho
de la pantalla y el alto de la misma. Siempre será mayor
el ancho.
Para el caso de la televisión clásica, por
razones de óptica
y de estética se eligió una relacion de aspecto de
4:3, lo que significa que por 4 unidades de ancho, hay 3 unidades
de alto de la pantalla.
Para la obtención de la cantidad de elementos de
imágenes o pixeles, viene bien hacer el siguiente
razonamiento:
Se sabe que la relacion ancho-alto es de 4/3
.También se admite que hay igual definición
vertical que horizontal, lo que significa que si a es el ancho de
un elemento de imagen (pixel) también su alto es igual a
a.
La cantidad de pixeles por imagen será igual a la
superficie de una imagen dividida por la superficie de un pixel
:
Cant. Pixeles=(Superficie de la imagen / Superficie de
un pixel )
Se tiene: Superficie de la imagen = Ancho . Alto =
(4/3).a.L" . a.L’’
Superficie pixel= a2
Quedando entonces, considerando
L’’=L.(1-0.08) (numero visible de lineas)
Cant pixeles=
(4/3).L2.(1-0.08)2
Siendo para el caso de 625 líneas, igual a 440833
pixeles.
Claro que estos cálculos son simples y no
contemplan imperfecciones presentes en la practica, pero da una
idea bastante aproximada de una cota mínima de pixeles
necesarios sobre la pantalla.
Ancho de Banda de video
Para obtener el Ancho de banda necesario hay que
considerar que la frecuencia mas elevada se producirá
cuando la imagen sea una sucesión de puntos blancos y
negros alternados dentro de una misma línea. Siendo este
el caso el periodo de dicha frecuencia será igual al doble
del periodo de un pixel, o sea unos 0.137m s.
Ahora, como el diámetro del haz es finito,
bastara enviar la fundamental de la onda cuadrada, quedando fmax=
7.3 MHz.
Aun así, por lo finito del haz, hay que recurrir
a la corrección introducida por Kell de alrededor de
2/3.
La C.C.I.R estableció un ancho de banda de
video
monocromatico de 5MHz. En Argentina se
establecio en 4.2Mhz.
5. Señal de video compuesta –
SVC
Recibe este nombre la señal completa de
televisión monocromática compuesta por la imagen
recibida, el borrado y los componentes de sincronismo.
Señal de Borrado
Durante el retrazado horizontal y vertical, la imagen
barrida se interrumpe o lo que es lo mismo se interrumpe el haz.
La SVC mantiene un nivel de borrado constante muy próximo
al nivel de negro, o como es actualmente, igual al nivel de
negro.
Como ya se comento anteriormente, los pulsos de borrado
horizontal y los de vertical duran un tiempo igual a:
Tbh= 0.18 . Th
Tbv= 0.08 . Tv
Señal 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 esta
generando en el transmisor.
El nivel de los pulsos de sincronismo es mas bajo que el
de borrado (zona mas negro que el negro).
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.
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 m s. El pórtico trasero es nivel de
referencia.
El pulso de sincronismo vertical se trasmite durante el
intervalo de borrado vertical con duración de 2.5 Th,
mucho mayor que el de sincronismo horizontal.
El pulso de sincronismo vertical se extrae del conjunto
por integración. Para tener iguales condiciones
iniciales de los campos, se agregan pulsos de preigualacion y
pulsos de posigualacion.
6. Transmision del video-
modulacion
Para trasmitir mas de un programa (mas de
un canal) se recurre a la modulación de una portadora para
enviar la información. La manera más sencilla y con
menor ancho de banda, es la modulación de amplitud con
banda lateral única BLU. Pero en el caso de señales
de televisión, al alcanzar estas frecuencias muy bajas,
resulta imposible la eliminación completa de una de las 2
bandas, pues no se consigue un filtro de corte tan abrupto. Por
lo tanto se recurre a la modulación con banda lateral
vestigial. En el receptor se debe prever la aparición de
doble amplitud en la zona de doble banda lateral, por lo que se
recurre a la llamada pendiente de Nyquist.
Según el CCIR, en norma B, se dispone de
i
Un ancho de banda de 7MHz y en norma G, de 8MHz
(UHF).
En la demodulación se recurre al método de
frecuencia intermedia, siendo esta de 38.9MHz (en Argentina de
45.75MHz).
Para conseguir la señal de video modulada en
amplitud con banda lateral vestigial, se filtra luego de modulada
la señal, la banda lateral inferior hasta un cierto resto
(este filtrado de la banda lateral inferior obedece a razones
históricas, cuando los filtros existentes estaban
así diseñados, hoy es posible implementar filtros
con idéntica facilidad para filtrar cualquiera de las 2
bandas).
La polaridad de la modulación es negativa, lo que
significa que los puntos más brillantes corresponden a
valores bajos de amplitud de portadora y los picos de sincronismo
a los valores de
mayor amplitud de la misma. De esta manera se consigue optimizar
el uso del transmisor, requiriendo máxima potencia solo por
breves periodos de tiempo.
La señal de sonido se
trasmite por medio de modulación de frecuencia de una
portadora de R.F. La desviación de frecuencia es de
50Khz.
En la mayoría de los televisores, para recuperar
el sonido se usa el método de interportadopra, esto es, a
partir de la diferencia entre portadoras de video y sonido que es
de 5.5MHz (4.5Mhz en Argentina). Esta señal es de
frecuencia constante y no es afectada por los errores de
sintonía o las variaciones del oscilador local.
8. Tv color-evolucion
historica
Previo a la instauración del sistema NTSC, el
primero de los sistemas de televisión en color de
difusión comercial, se intentaron, en los mismos Estados Unidos,
otros sistemas que no lograron alcanzar el objetivo de
convertirse en estándar. La cronología es la
siguiente:
Sistema de Baird (1928)
Fue un sistema mecánico, ampliación de uno
similar monocromático, donde el análisis de los cuadros rojo, verde y azul
se realizaba en forma secuencial y el ojo observador debía
integrar los componentes primarios para obtener la
sensación de color.
Sistema secuencial de cuadros de la CBS
(1940)
Presentaban 3 imágenes parciales correspondientes
a cada uno de los colores
primarios. En el extremo emisor se coloca delante de la
cámara tomavistas un disco giratorio formado por sectores
provistos de filtros coloreados R G B R.. Etc. En el extremo
receptor se disponía de un disco similar delante de un
tubo de imagen en blanco y negro. Este disco debía estar
sincronizado y en fase con el primero. La frecuencia de cuadro
era de 120Hz. Se entrelazaban 2 cuadros sucesivos para dar un
conjunto de 343 líneas. Se obtenían cuadros
imágenes completas a razón de 20 imágenes
por segundo con una frecuencia de línea de
343x20x3=20580Hz. La banda de video era de 4.5MHz y el canal de
6MHz, muy parecido al de blanco y negro.
Este sistema no era compatible, no podía ser
recibido por un receptor monocromático. La frecuencia de
cuadro era de 120Hz frente a los 60Hz del blanco y negro y la
frecuencia de línea bastante mayor que el caso
monocromático (15750Hz). Los receptores eran ruidosos,
voluminosos y con poca definición en sentido vertical (343
líneas).
Sistema secuencial mejorado de la CBS (1946)
La Columbia Broadcasting System mejoro su sistema en
cantidad de líneas (525) y logro 24 imágenes
completas por segundo; pero no era compatible, la cadencia de
transmisión no era igual al sistema monocromático y
el ancho de banda muy diferente (16MHz en lugar de 6MHz). La
presencia del disco giratorio necesitaba dispositivos
mecánicos en sincronismo y fase. Los colores eran bien
logrados, por lo que se utilizo este sistema en el sector de
televisión en color industrial, remplazando el disco por
un cilindro adosado al tubo, pero fue abandonado en el ramo
comercial por su incompatibilidad hacia los receptores
monocromáticos existentes.
Sistema RCA con 3 tubos de imagen (1945)
La Radio Corporation
of America creo un sistema donde la cámara estaba provista
de 3 tubos tomavistas, cada uno impresionado únicamente
por su respectivo color primario R, G y B, gracias a un juego de
espejos dicroicos. Los 3 movimientos de exploración
eléctricos estaban en fase. Cada una de las 3
señales de video obtenidas y luego amplificadas, modulaban
portadoras diferentes. La banda de frecuencia se componía
de 3 canales consecutivos con orden G, R y B. La imagen se
componía de 525 líneas para cada color primario y
se analizaban a razón de 60 cuadros por segundo
entrelazados igual que en blanco y negro. La estructura de
la banda de frecuencias, permitía a los receptores
monocromáticos recibir la señal G (trasmitidas con
las normas de blanco y negro pero con un 59% de brillo),
representando así una compatibilidad parcial.
Los defectos de este sistema eran su excesivo volumen por el
uso de 3 tubos, y gran ancho de banda exigiendo portadoras de muy
alta frecuencias pues el espectro de ondas
métricas ya estaba lleno de canales.
Sistema de altas frecuencias mezcladas RCA (Mixed Highs)
(1949)
Este sistema reducía el ancho de banda respecto
del anterior a 12MHz, donde el ancho de banda de cada color era
separado en sus bajas frecuencias (0-2MHz) se modulaban con
portadoras distintas, y las altas frecuencias (2-4MHz) del rojo y
azul se mezclaban con las altas frecuencias del verde.
Seguía siendo compatible con respecto al
monocromático pero tenia todavía el problema del
gran ancho de banda, el doble del sistema blanco y
negro.
Sistema de puntos intercalados RCA (Interlaced Dot
System) (1949)
En esta nueva mejora se logro llevar el ancho de banda a
6MHz. Las bajas frecuencias, entre 0 y 2 MHz se mezclan entre
sí, pero sucesivamente y siguiendo un orden determinado
(sistema secuencial y simultaneo a la vez).
Los defectos que tenia eran que, aunque compatible y
retrocompatible, la imagen adoptaba una estructura granular
debido al entrelazado de los puntos en la frecuencia de 3MHz,
además, la superposición de las 3 imágenes
coloreadas eran difíciles de obtener, con la
precisión requerida.
Sistema NTSC (1953)
Las empresas
Americanas del ramo, se nuclean en el National Television System
Commitee, estableciendo las normas a cumplir, resultando luego en
el primer sistema de Television color en desarrollarse en
Norteamérica y otros piases.
Con posterioridad al NTSC, en Europa se logran
2 sistemas, cuyo objetivo principal era eliminar las falencias
que adolecía el sistema americano.
Así nace en Alemania el
sistema PAL y en Francia el
sistema SECAM.
El sistema SECAM se implemento en Rusia y Francia,
mientras el PAL alcanzo a la mayoría de los países
Europeos.
En Latinoamérica, inclusive la Argentina, se
implemento el sistema PAL.
Categoria: tecnologia
titulo: tecnicas clasicas
de television
archivo:
tecnicasclasicas.zip
comentarios:
Los fundamentos de la television, tal como la conocemos
hoy en dia. Transmision de la señal de video y la
señal de sonido. Evolucion historica desde los inicios
hasta la creacion de las normas actualmente vigentes.
palabras claves:
Imagenes monocromaticas, numero de lineas, fercuencia de
repeticion, parpadeo, relacion de aspecto. video, sonido,
borrado, sincronismo. evolucion historica.
Trabajo enviado y realizado por:
Ing. R. G. Bosco
Buenos Aires
Argentina