Señal de video

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Señal de video

La imagen electrónica está basada en tres características de la visión humana:

  • persistencia retiniana: las imágenes formadas en la retina permanecen en ella durante 1/15 seg
  • agudeza visual
  • poder 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.

La señal de video 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.

    • sistema analógico: la señal de video analógica 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.
    • sistema digital: es discreto en el tiempo, la información se traduce a unos valores de voltaje que se traducen a un código binario (video digital)

Se va recogiendo la información acerca de la luminancia a través de unas líneas predefinidas de muestreo, así como la información de control (sincronismos) acerca de la posición horizontal y vertical del punto de barrido en cada momento. El punto de reconocimiento de la imagen va trazando líneas casi horizontales de izquierda a derecha, volviendo a la izquierda y así sucesivamente hasta completar la pantalla. Esto es lo que se conoce como barrido entrelazado o progresivo pero antes de entrar en esto vamos a definir algunos conceptos que hay que tener en cuenta.

    • Frecuencia de cuadro: siguiendo la teoría de la persistencia retiniana, no podemos separar unas imágenes de otras en un tiempo superior a 1/15 seg si queremos continuidad.

¿Y qué es un cuadro?

Imagen completa que resulta de la exploración de todas las líneas pares e impares

Cine = 24f ps video/TV = 25 o 30 fps

    • Frecuencia de campo: siempre va a ser el doble que la de cuadro. Cuando la exploración o lectura de la imagen es entrelazada hay que definir la frecuencia de campo. Cada campo se divide en dos campos PAR e IMPAR

¿Y qué es un campo?

Cada una de las dos exploraciones parciales; líneas pares e impares que componen un cuadro

PAL = 50 cuadros/seg NTSC= 60 cuadros/seg

    • Número de líneas: el número de lineas en el que se descompone cada imagen influye en la calidad y el grado de detalle, pero también en el ancho de banda, (se envía más información por segundo). En la exploración entrelazada el número de líneas debe ser IMPAR

Sistema PAL:

625 líneas

575 líneas activas por cuadro

25 líneas por campo

50 líneas por cuadro

    • 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: La resolución está definida por el número de píxeles que tenga la imagen. Depende del número de líneas activas (es decir, que contienen información) horizontales.

DVD: 576 líneas

Blu-ray: 1080 líneas

analógico: 525 líneas

    • Resolución horizontal: Estará definida según los puntos que tenga para rellenar las líneas horizontales.

Cuanta más RV y RH tenga, más definición 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

Barrido entrelazado y barrido progresivo

El barrido entrelazado divide el total de líneas de un cuadro en dos campos, uno con líneas pares y otro con las impares. Va explorando primero las impares y luego las pares.

Un haz electrónico va explorando la imagen de izquierda a derecha y de arriba a abajo, las líneas trazadas no son completamente horizontales sino que tienen una cierta pendiente porque sino el movimiento vertical estaría superpuesto con el horizontal.
Al finalizar la exploración de una línea el haz vuelve para explorar la siguiente y así hasta recorrer todas las de un campo y luego pasar al otro campo.

Cada vez que el haz finaliza una línea y vuelve a la siguiente se emite un impuslo de sincronismo horizontal. Cuando explora todas las líneas y empieza un nuevo campo se crea un impulso de sincronismo vertical.

La frecuencia de cuadro en televisión como se ha dicho anteriormente es de 25fps; esta velocidad es suficiente para dar efecto de continuidad pero se observa cierto parpadeo, cabría la posibilidad de aumentar el número de fps (fotogramas por segundo) pero habría que aumentar el ancho de banda también. Por eso la solución es que el haz de electrones recorra cada cuadro dos veces para explorar la imagen correctamente, primero recorrerá las impares y luego las pares. Por eso cada imagen estará formada por dos campos.

Campo Impar entrelazado.JPG
Campo Impar entrelazado por Jose leal AVTrabajo propio. Disponible bajo la licencia Dominio público vía Wikimedia Commons.

Campo Par entrelazado.JPG
Campo Par entrelazado por Jose leal AVTrabajo propio. Disponible bajo la licencia Dominio público vía Wikimedia Commons.

El barrido progresivo escanea la imagen entera línea a línea (1,2,3,4,5…). En el monitor primero se crea y se transmite una línea de izquierda a derecha, luego se dibuja la siguiente línea debajo y así en adelante. Las líneas verticales se exploran a la vez.

Imagen formato progresivo 2.JPG
Imagen formato progresivo 2 por Jose leal AVTrabajo propio. Disponible bajo la licencia Dominio público vía Wikimedia Commons.

Desentrelazado: proceso de convertir el video entrelazado en una forma no entrelazada eliminando parte de la distorsión del video para una mejor visualización.

Los métodos de conversión son:

  • duplicar líneas: repetición de campos
  • eliminar líneas en negro y pegar las restantes
  • blending: esta técnica mezcla dos campos y para evitar el efecto diente de sierra difumina toda la imagen

Los sincronismos

Los sincronismos de línea u horizontales son una bajada del 30% del rango dinámico del voltaje de la señal por debajo del nivel de negro durante un período de 4.7 μs. Este pulso negativo permite sincronizar el barrido del televisor con el de la señal y así comenzar la imagen en el lugar correcto.

Indican donde comienza y acaba cada línea de las que se compone la imagen de video; se dividen

  • pórtico anterior; es una bajada al nivel de negro de 1.5 μs
  • pórtico posterior; es una subida al nivel de negro durate 5.8 μs
  • pulso de sincronismo

Los sincronismos verticales son los que nos indican el comiezo y el final de cada campo. Están compuestos por los pulsos de igualación anterior, pulsos de sincronismo, pulsos de igualación posterior y líneas de guarda (donde en la actualidad se inserta el teletexto y otros servicios)

Señal de una línea típica monocroma de PAL. Nótense los niveles de blanco (0,7V), negro (oV) y sincronismo (-0,3V). Podemos ver que a ambos lados de los dos sincronismos (los pulsos hacia abajo) tenemos un breve pórtico anterior (un nivel constante de 1.5 microsegundos de duración) y un largo pórtico posterior (un nivel constante de 5.8 microsegundos). Imagen obtenida de la página de Martin Hinner.

¿Cómo obtenemos señales de luminancia y crominancia?

    • 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

B-Y = AZUL – Luminancia

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.

Tipos de señal de video analógico

Video por componentes: la señal RGB se trasforma en otras tres señales (Y, R-Y, B-Y). Necesita tres conductores separados para cada una de las señales, requiere mayor ancho de banda.

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Component video jack por Original uploader was E3uematsu at ja.wikipedia – Originally from ja.wikipedia; description page is/was here.. Disponible bajo la licencia CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons.

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Component-cables por Evan-AmosTrabajo propio. Disponible bajo la licencia Dominio público vía Wikimedia Commons.

Es capaz de llevar varias señales, de exploración entrelazada o progresiva tales como 480i, 480p, 576i, 576p, 720p, 1080i, 1080p y más allá. Muchos televisores nuevos de alta definición soportan el uso de video componente hasta su resolución nativa. La mayoría de los computadores modernos ofrecen esta señal a través de un puerto VGA. Muchos televisores, especialmente en Europa, utilizan RGB a través del conector SCART

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Vga-cable por Evan-AmosTrabajo propio. Disponible bajo la licencia Dominio público vía Wikimedia Commons.

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SCART 20050724 002 por Jonas Bergsten – Photo taken by Jonas Bergsten using a Canon PowerShot G3.. Disponible bajo la licencia Dominio público vía Wikimedia Commons.

Video por separado: a la señal de video formada por Y y C se la conoce como señal de video por separado. Se usa en algunos formatos de grabación de video.

Video compuesto: se utiliza en la producción de televisión y en los equipos audiovisuales domésticos. Las dos señales separadas de luminancia y crominancia se convierten en una sola. Al tener toda la información reunida y poder tratarse a la vez es la que resulta más fácil de manipular. La señal C se suma y se superpone a la Y.

Para el transporte de la señal de vídeo compuesto se utilizan cables coaxiales de 75 Ohm de impedancia y conectores BNC. En el ámbito domestico el conector utilizado es del tipo conector RCA de color amarillo, junto con los de audio L/R.

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Composite-cables por Evan-AmosTrabajo propio. Disponible bajo la licencia Dominio público vía Wikimedia Commons.

Video por Componentes frente a Video Compuesto

En el video compuesto, la señales de luma y de color son codificadas en una sola señal. Cuando los componentes de color se mantienen como señales separadas, se habla de video componente analógico, que requiere las señales anteriores, separadas. Como el vídeo por componente no sufre el proceso de codificación, la calidad del color es notablemente mejor que en el vídeo compuesto.

En otro tutorial sobre la señal de video explicaré la CONVERSIÓN ANALÓGICO-DIGITAL y la NORMA ITU/CCIR 601: MUESTREO DE COLOR

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