Tema 3: Sistema Básico de Televisión PDF

Tema 3: SISTEMA BÁSICO DE TELEVISIÓN  INDICE SISTEMA BÁSICO DE TELEVISIÓN 3.1 DE LA ESCENA A LA SEÑAL DE VIDEO 3.2 BARRIDO O EXPLORACIÓN DE LA IMAGEN 3.3 SISTEMA DE EXPLORACIÓN ENTRELAZADA 3.4 INFORMACIÓN DE SINCRONISMO 3.5 ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL DE VÍDEO...

Tema 3: SISTEMA BÁSICO DE TELEVISIÓN  INDICE SISTEMA BÁSICO DE TELEVISIÓN 3.1 DE LA ESCENA A LA SEÑAL DE VIDEO 3.2 BARRIDO O EXPLORACIÓN DE LA IMAGEN 3.3 SISTEMA DE EXPLORACIÓN ENTRELAZADA 3.4 INFORMACIÓN DE SINCRONISMO 3.5 ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL DE VÍDEO Equipos para sistemas de información multimedia 2  De la escena a una señal de vídeo ESCENA F ( x, y , z , t ,  ) F es una función matemática dependiente de 5 variables independientes x, y, z  representa la posición de un punto genérico del espacio que radia con un determinado espectro radioeléctrico visible (caracterizado por una determinada longitud de onda, )  que debido al movimiento de los objetos se modifica a lo largo del tiempo (t) NOTA  No se va a tener en cuenta el sonido, pero será una información más que hay que transmitir Equipos para sistemas de información multimedia 3 De la escena a una señal de vídeo F ( x, y , z , t ,  ) F ( x, y ,  ) Captación y proyección Señal eléctrica analógica Sensor de imagen o superficie fotosensible (Ej: CCD) ESCENA (3D) Imagen 2D Equipos para sistemas de información multimedia 4 De la escena a una señal de vídeo F ( x, y , z , t ,  ) Captación y F ( x, y ,  ) proyección Señal eléctrica analógica Sensor de imagen o superficie fotosensible ESCENA (3D) (Ej: CCD) Imagen 2D ¿Cómo se consigue una SEÑAL DE VIDEO? Equipos para sistemas de información multimedia 5  Muestreo De la escena a una señal de vídeo temporal F ( x, y , z , t ,  ) F ( x, y ,  ) Captación y proyección Señal eléctrica analógica Sensor de imagen o superficie fotosensible (Ej: CCD) ESCENA (3D) IMAGEN (2D) Parámetros de muestreo Dependientes de (SEÑAL ELÉCTRICA F (t ) la características de la visión DEPENDIENTE DEL humana TIEMPO) Equipos para sistemas de información multimedia 6  INDICE SISTEMA BÁSICO DE TELEVISIÓN 3.1 DE LA ESCENA A LA SEÑAL DE VIDEO 3.2 BARRIDO O EXPLORACIÓN DE LA IMAGEN 3.3 SISTEMA DE EXPLORACIÓN ENTRELAZADA 3.4 INFORMACIÓN DE SINCRONISMO 3.5 ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL DE VÍDEO Equipos para sistemas de información multimedia 7  2.6 Barrido o exploración de la imagen Transmisión simultánea de cada imagen  la información de todos los puntos de una imagen se transmiten a la vez o Es el caso de las imágenes de Cine o No es posible en los sistemas de televisión Transmisión secuencial de cada imagen  Barrido o exploración de la imagen o Es el caso de los sistemas de TV Equipos para sistemas de información multimedia 8  2.6 Barrido o exploración de la imagen(captación o reproducción) La distribución de luz procedente de la escena 3D en un instante concreto es proyectada sobre una superficie fotosensible (en la cámara de vídeo) La escena está compuesta por una intensidad de luz en cada punto  la imagen está dividida en porciones muy pequeñas (píxeles) El sensor debe convertir la luz procedente de cada punto a una señal eléctrica de forma independiente  se realiza una fotoconversión para cada píxel de la imagen Lectura de la imagen  BARRIDO o EXPLORACIÓN de la imagen Se realiza una lectura a partir de la célula fotosensible  barrido con un haz de electrones (sistema convencional Tubo de imagen) El barrido se efectúa describiendo líneas horizontales de izda a dchas. Alcanzado borde dcho se retrocede al borde izdo y se explora la línea horizontal siguiente. También es necesario movimiento vertical de arriba abajo para ir avanzando de una línea a otra. Equipos para sistemas de información multimedia 9 2.6 Barrido o exploración de la imagen (captación o reproducción) 1 2 Exploración de líneas Retorno Vertical Imagen (2D) Avance Retorno vertical para volver de nuevo a la línea superior de la Retorno pantalla Durante los tiempos de retorno, el haz debe estar inactivo Equipos para sistemas de información multimedia 10  2.6 Barrido o exploración de la imagen (captación o reproducción) Señal de luminancia (Y) Señal eléctrica que depende de la energía de luz en cada punto de la imagen Es una combinación lineal de los colores primarios R  rojo, G verde, B  azul Y  0.3R  0.59G  0.11B Y es una señal en escala de grises, no en color, que representa brillo o intensidad Color Blanco  Y = 1 V (R=1, G=1, B=1) Color Negro  Y = 0 V (R=0, G=0, B=0) Diferentes grises  valores de voltajes entre [0 -1] V (suponiendo escala de voltaje normalizada) Equipos para sistemas de información multimedia 11  2.6 Barrido o exploración de la imagen (captación o reproducción) Señal de luminancia (Y) Barra de escala de grises Y 1 0.89 0.7 Representación de la señal eléctrica 0.59 luminancia si se explorase la 0.41 imagen de barra de colores de 0.3 izquierda a derechasegún se indica 0.11 con la flecha roja 0 (suponiendo escala de voltaje normalizada) Equipos para sistemas de información multimedia 12  INDICE SISTEMA BÁSICO DE TELEVISIÓN 3.1 DE LA ESCENA A LA SEÑAL DE VIDEO 3.2 BARRIDO O EXPLORACIÓN DE LA IMAGEN 3.3 SISTEMA DE EXPLORACIÓN ENTRELAZADA 3.4 INFORMACIÓN DE SINCRONISMO 3.5 ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL DE VÍDEO Equipos para sistemas de información multimedia 13  2.7 Sistema de exploración entrelazada  Se dijo que era necesario hacer muestro temporal de imágenes para captar una escena  Para tener sensación de movimiento continuo (aprovechando característica del sistema visual humano “persistencia del ojo humano”) la frecuencia de muestreo de imágenes debe ser mayor que el tiempo de persistencia del ojo humano de 50 ms (20 Hz)  (este valor es en condiciones lumínicas normales)  Basta 20 imágenes por segundo para estimar correctamente sensación de movimiento  Solución adoptada  En el cine: 24 imágenes por segundo  En TV: tomar como frecuencia de imagen la mitad de la frecuencia de la red eléctrica Europa: frecuencia red eléctrica  50 Hz  25 imágenes por segundo EEUU o Japón: frecuencia red eléctrica  60 Hz  30 imágenes Equipos para por sistemas segundo de información multimedia 14  2.7 Sistema de exploración entrelazada  Frecuencia de cuadro o imagen: 25 imágenes por segundo (sistema PAL)  Es la frecuencia fijada de transmisión continua de imágenes fijas a partir de la cual el sistema visual humano tiene la sensación de movimiento continuo (sin saltos)  aprovechando “persistencia del ojo humano”  Suficiente para dar sensación de movimiento continuo pero problema con el ruido FLICKER se notan variaciones en la luminosidad de la imagen (parpadeo muy molesto).  Sistema de exploración entrelazada de una imagen  Objetivo: aumentar el número de imágenes que se transmiten por segundo sin aumentar la frecuencia de cuadro.  Exploración de la imagen dos veces  en la primera pasada, se exploran las líneas impares (1, 3, 5, …) y en la segunda pasada, se exploran las líneas pares (2, 4, 6, …)  Basado en el tiempo de persistencia del ojo humano (50ms) Equipos para sistemas de información multimedia 15  2.7 Sistema de exploración entrelazada Exploración de líneas Exploración de líneas impares pares 1 2 3 4 5 6 7 Campo Campo CUADRO impar par Equipos para sistemas de información multimedia 16  2.7 Sistema de exploración entrelazada  Nº mínimo de líneas necesarias  Resolución espacial o agudeza visual del ojo humano  Se demuestra que debe ser mayor que 515 líneas  Selección del nº de líneas por imagen  Sobredimensionar el nº de líneas mínimo para superar el valor mínimo  Número de líneas impar  para hacer el barrido entrelazado.  Frecuencia del oscilador para generar la frecuencia de línea y de cuadro deberá ser un nº que se descomponga en números primos pequeños (2, 3 y 5)  Divisores de frecuencia pequeños más fáciles de hacer Sistema PAL 625 líneas Frecuencia de línea Periodo de línea 17 Equipos para sistemas de información multimedia  INDICE SISTEMA BÁSICO DE TELEVISIÓN 3.1 DE LA ESCENA A LA SEÑAL DE VIDEO 3.2 BARRIDO O EXPLORACIÓN DE LA IMAGEN 3.3 SISTEMA DE EXPLORACIÓN ENTRELAZADA 3.4 INFORMACIÓN DE SINCRONISMO 3.5 ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL DE VÍDEO Equipos para sistemas de información multimedia 18  2.8 Información de Sincronismo  Necesidad de enviar información de sincronismo junto con la señal de luminancia de televisión  El receptor debe conocer donde comienza una línea y donde comienza un cuadro  Se incluye información de sincronismo  Señal de vídeo compuesta (en B/N) Señal de vídeo Y + señal de sincronismo  Señal eléctrica normalizada a 1 Vpp  Ahora la Y está en el rango [0 -0.7] V (si totamos como ejemplo el sistema PAL) Señal de vídeo compuesto normalizada en un sistema PAL Nivel de blanco Línea k Línea k+1 ≈ 700 mV 1 Vpp t Nivel de negro (0 V) ≈ 300 mV Nivel de sincronismo Sincronismo de línea Equipos para sistemas de información multimedia 19  2.8 Información de Sincronismo  Sincronismo horizontal o de línea Cuando se termina de explorar una línea en la cámara se informa de que dicha línea ha finalizado incluyendo el impulso de sincronismo horizontal (ISH) El ISH debe distinguirse de la señal Y  por debajo del nivel más bajo de Y (negro) Pórtico Pórtico Nivel de anterior posterior negro (0 V) Señal de vídeo compuesto normalizada Nivel de blanco Línea k Línea k+1 Los tiempos asociados al ISH dependerán del Nivel de sistema de TV t negro (0 V) analógico Nivel de sincronismo Sincronismo de línea Equipos para sistemas de información multimedia 20  2.8 Información de Sincronismo  Sincronismo horizontal o de línea Cuando se termina de explorar una línea en la cámara se informa de que dicha línea ha finalizado incluyendo el impulso de sincronismo horizontal (ISH) El ISH debe distinguirse de la señal Y  por debajo del nivel más bajo de Y (negro) Pórtico Pórtico Nivel de anterior posterior negro (0 V) 1.5 us 5.8 us Señal de vídeo compuesto normalizada 4.7 us Nivel de blanco Línea k Línea k+1 Tiempos en el sistema PAL Nivel de t negro (0 V) Nivel de sincronismo Sincronismo de línea Equipos para sistemas de información multimedia 21  2.8 Información de Sincronismo  Sincronismo vertical o de campo Impulso de sincronismo vertical (ISV)  se sitúa al final de la última línea para indicar que empieza un nuevo cuadro Impulsos preigualadores y postigualadores Impulso de sincronismo Impulsos correspondiente al campo impar postigualadores Impulsos ISV preigualadores t Equipos para sistemas de información multimedia 22  2.8 Información de Sincronismo  Sincronismo vertical o de campo Impulso de sincronismo vertical (ISV)  se sitúa al final de la última línea para indicar que empieza un nuevo cuadro Impulsos preigualadores y postigualadores Impulso de sincronismo Impulsos correspondiente al campo par postigualadores Impulsos ISV preigualadores t Equipos para sistemas de información multimedia 23  INDICE SISTEMA BÁSICO DE TELEVISIÓN 3.1 DE LA ESCENA A LA SEÑAL DE VIDEO 3.2 BARRIDO O EXPLORACIÓN DE LA IMAGEN 3.3 SISTEMA DE EXPLORACIÓN ENTRELAZADA 3.4 INFORMACIÓN DE SINCRONISMO 3.5 ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL DE VÍDEO Equipos para sistemas de información multimedia 24  2.9 Ancho de banda de la señal de vídeo B/N  El ancho de banda de una señal de vídeo o TV depende de otro parámetro denominado “Relación de aspecto”  Relación de aspecto de un monitor de TV(H/V):  Cociente entre la anchura y la altura de la pantalla - Ejemplo: Relación 4:3 (formato usado en los sistemas convencionales) La altura de la pantalla (V) es ¾ partes de la anchura de la pantalla (H)  V=3/4·H - Ejemplo: Relación 16:9  usada en los sistemas de alta definición (HD) Formato compatible con video en 4:3, sin que se produzca ningún tipo de distorsión en la imagen H Pantalla o Monitor V Equipos para sistemas de información multimedia 25 25  2.9 Ancho de banda de la señal de vídeo B/N  Ancho de banda de la señal de vídeo compuesta b/n Depende de: - Nº de líneas de exploración de una imagen - Frecuencia de cuadro o nº de imágenes por segundo - Relación de aspecto Imagen de TV que presenta una señal de frecuencia más elevada  mayor ancho de banda posible Ancho de banda máximo (en PAL)  6.5 MHz Ancho de banda limitado por el CCIR en la H práctica  5 MHz No existe empeoramiento en la señal recibida V Las frecuencias entre 5 y 6.5 MHz se corresponden con imágenes que no se suelen producir Equipos para sistemas de información multimedia 26  BIBLIOGRAFÍA Básica Juan Millán Esteller, “Equipos de imagen”, Ed. Paraninfo S.A., 2007 Manuel Delgado Cañizares, “Sistemas de Radio y Televisión”, Ed. Paraninfo S.A. , 2001 Equipos para sistemas de información multimedia 27