bases del sistema de cctv

Documentación interna

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BASES DEL SISTEMA DE Cctv

Autor: Julian Amor

Categoría: Formación interna

Versión: 0.0

Fichero: Documento

Fecha de creación: 13/06/a 12:46:00

Fecha de impresión: 13/06/a 16:12:23

Distribución:


Este documento pretende servir como apoyo didáctico sobre los fundamentos, conceptos, señales, terminología etc. que manejamos día a día en los equipos que pasan por nuestras manos. Lo hemos dividido en tres partes de modo que en la primera parte se tratan las bases del sistema de CCTV . En la segunda parte detallamos los niveles, el timing y las unidades que se manejan en una señal de video, y comentamos detalles de la práctica de equipo. En la tercera parte pretendemos ponernos frente a la herramienta que nos permite visualizar los conceptos y señales tratados en los temas anteriores, el osciloscopio. Este último capítulo pretende ser práctico (de hecho sin un osciloscopio delante no se si tiene sentido hablar de él) . Al grano:

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Bases del sistema de Cctv ( y Tv)........................................................................................... 4

Composición de una imagen .............................................................................................. 4 Exploración de la imagen. .................................................................................................. 5 Sincronismo........................................................................................................................ 6 El reproductor de imagen o tubo de rayos catódicos.......................................................... 7 Barrido horizontal............................................................................................................... 9 Barrido vertical. ................................................................................................................ 10 Señal de sincronismo. ....................................................................................................... 10 Pulsos de sincronismo horizontal y vertical ..................................................................... 11 Barrido entrelazado .......................................................................................................... 12 Sincronismo horizontal durante el borrado vertical ......................................................... 14 Información del Color (Chrominance) ............................................................................. 15

Niveles, timing, unidades en la señal de video y un poquito de por favor ........................... 17 Control automático de ganancia ....................................................................................... 17 Normas básicas para la instalación de una cámara........................................................... 18 Tipos de cable................................................................................................................... 18 Cables coaxiales. .............................................................................................................. 19 VT y VS............................................................................................................................ 20 Unidades IRE.................................................................................................................... 21 PAL video timing specification........................................................................................ 22

Mucha teoría y poca práctica................................................................................................ 24 ¿ Qué es un osciloscopio?................................................................................................. 25 ¿Qué podemos hacer con un osciloscopio?. ..................................................................... 25 ¿Qué tipos de osciloscopios existen? ............................................................................... 25 ¿Qué controles posee un osciloscopio típico? .................................................................. 25 Osciloscopios analógicos.................................................................................................. 27 Osciloscopios digitales ..................................................................................................... 28 Ajustes básicos ................................................................................................................. 29

Asociados a canales:..................................................................................................... 29 Asociados al disparo:.................................................................................................... 29 Base de tiempos:........................................................................................................... 30

La naturaleza del color ......................................................................................................... 31 Modelo de funcionamiento del ojo:.................................................................................. 31 Generación de la luz: ........................................................................................................ 32 Colores elementales:......................................................................................................... 33

Colores grises. .............................................................................................................. 33 Colores primarios. ........................................................................................................ 34 Combinaciones simples de primarios. .......................................................................... 34

Señal de Televisión Color (PAL B/G).............................................................................. 34 Demodulación de la señal de video. ................................................................................. 36 Introducción del Color:..................................................................................................... 37

Emisor........................................................................................................................... 37 Receptor........................................................................................................................ 37

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Bases del sistema de Cctv ( y Tv) Composición de una imagen El sistema de CCTV ó el de televisión busca básicamente la reproducción a distancia de cualquier imagen tomada por un captador (por ej.: cámara de TV) empleando como enlace alguno de los métodos clásicos de comunicación (línea de transmisión o radiofrecuencia). Se puede imaginar un sistema muy rudimentario (Fig. 1), partiendo de un captador formado por una serie de elementos fotosensibles independientes entre sí, conectados uno a uno con una serie de elementos reproductores capaces de traducir la información eléctrica de los primeros en iluminación (brillo). El caso más simple serían fotocélulas (captadores) conectadas a lámparas (reproductores): las zonas brillantes de la imagen proyectada sobre ciertas fotocélulas encenderán las lámparas correspondientes, mientras que las zonas oscuras no las encenderán. De esta manera, el panel de lámparas reproducirá rudimentariamente la información de brillo originada por la imagen.

Fig. 1 - Trasmisión elemental de imagen. Es evidente que la reproducción es posible porque la imagen ha sido fraccionada o descompuesta en pequeñas áreas, cada una de las cuales tiene distinto nivel de brillo: cuanto mayor sea este fraccionamiento, mayor cantidad de detalles podrán obtenerse. El inconveniente más serio de este método reside en la necesidad de contar con un medio de enlace para cada par foto-captor/ reproductor (en el ejemplo de la figura se requieren por lo menos 9 cables). Esto se debe a que la información de cada elemento o fracción de imagen se efectúa simultáneamente. El problema puede solucionarse recurriendo a una reproducción no simultánea, sino secuencial (Fig. 2): el conmutador conecta en forma sucesiva cada par foto-captor/ reproductor, necesitándose para ello un único camino de enlace.

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Fig. 2 - Sistema secuencial. Si la conmutación es suficientemente rápida y repetitiva, el observador que se encuentre frente al reproductor no percibirá la falta de simultaneidad a causa de un fenómeno fisiológico característico de la visión humana: el ojo responde con lentitud a cambios de brillo (inercia visual), reteniendo la información de manera tal que la sensación no aparece como una sucesión sino como un todo simultáneo (imagen completa)

Exploración de la imagen. Reemplazando el conmutador por un contacto flexible que conecte en forma sucesiva cada elemento foto-captor y cada elemento foto-reproductor, el resultado final será exactamente el mismo (Fig. 3) Este método se conoce como exploración de la imagen proyectada en el panel foto-captor. Las actuales cámaras de televisión realizan este proceso en forma electrónica: el panel foto-sensible de las mismas puede asimilarse (si bien no lo es estrictamente) a un número muy grande de foto-captores independientes, lo que permite recibir información de brillo de detalles muy pequeños de la imagen, obteniéndose así un alto grado de fidelidad. La cámara efectúa una traducción de cada elemento de imagen (brillo) a valores eléctricos (por ejemplo: tensión) La información eléctrica resultante de la exploración se conoce como señal de video. Esta señal representará la correlación brillo-tensión de cada elemento de imagen explorado en cada instante. La Fig. 4 ilustra la señal de video que se obtendría con el sistema elemental puesto como ejemplo. En este caso, el máximo brillo corresponde a máxima tensión y el brillo mínimo (oscuridad o negro) corresponde a tensión nula. Por razones de convención, si la tensión máxima es positiva se denomina señal de video positiva mientras que si es negativa se denomina señal de video negativa.


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Fig. 3 - Exploración de la imagen. En el gráfico se observa que existen períodos de tiempo durante los cuales no hay información de video. Estos períodos corresponden al tiempo que tarda el sistema explorador en pasar de una línea (1-2-3) a otra (4-5-6) o de proseguir la exploración (del elemento 9 al elemento 1). El tiempo útil de exploración suele conocerse como trazado o barrido mientras que el tiempo empleado en el retorno se denomina retrazado.

Sincronismo Cualquier sistema secuencial de televisión podrá funcionar si se cumple una condición: la sucesión con que se realiza la exploración en la cámara (foto-captor) debe concordar con la sucesión correspondiente al proceso de reproducción. Por ejemplo (Fig. 3), ambos contactos móviles deberán estar en el sector 1 (foto-captor y reproductor), luego en el 2, etc, en forma coordinada. Este proceso se denomina exploración sincronizada. Es evidente que los sistemas secuenciales deben contar con dos tipos de información a trasmitir por medio del enlace:


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Fig. 4 - Señal de video a) positiva b) negativa a) Información de video (imagen) b) Información de sincronismo: el reproductor debe seguir la secuencia explorada de la cámara y, por lo tanto, de alguna manera debe enterarse cómo se está realizando aquélla. Más adelante se verá que esta información de sincronismo se trasmite aprovechando los tiempos de retrazado, durante los cuales no hay información de video.

El reproductor de imagen o tubo de rayos catódicos En las modernas cámaras de televisión, la exploración se realiza sobre elementos de imagen de área tan reducida que permiten una identificación prácticamente total entre imagen y señal de video (empleando un término de la técnica fotográfica, un sistema de este tipo se lo denomina de alta definición) Para aprovechar esta característica relevante, el reproductor de imagen también deberá ser de alta definición: con este fin se utiliza el tubo de rayos catódicos (TRC)


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Fig. 5 - Tubo de rayos catódicos. El esquema básico de un TRC se muestra en la Fig. 5. Partiendo del principio de funcionamiento de las válvulas termoiónicas, consta de un cátodo emisor de electrones y una serie de rejas encargadas de movilizarlos en una determinada dirección y controlar su flujo (corriente electrónica): este sector del TRC se conoce como cañón electrónico. La pantalla frontal, donde en definitiva se reproducirá la imagen, está conectada a un potencial elevado (10.000 a 20.000 V según el tipo de tubo) Los electrones que parten del cañón son fuertemente acelerados, bombardeando el material fluorescente depositado sobre el vidrio. Su impacto produce un efecto de iluminación en el sector afectado que depende tanto de la energía (velocidad) de los electrones como de su cantidad (corriente electrónica) La construcción del cañón está prevista para que los electrones lleguen a la pantalla en un haz compacto, de manera que su impacto aparezca en la pantalla como un punto luminoso de diámetro pequeño (este proceso se conoce como enfoque). Mientras que la cámara de televisión traduce brillo (elemento de imagen) a tensión (señal de video), el tubo de rayos catódicos actúa a la inversa: aplicando la señal de video entre cátodo y reja de control, se modifica la intensidad de la corriente de haz electrónico, correspondiente a una


variación de brillo del punto luminoso producido sobre la pantalla. La formación de la imagen total no sólo depende del brillo del punto luminoso, sino de su ubicación sobre la pantalla. A la exploración de la cámara de TV debe corresponder un movimiento sincronizado del haz electrónico en el tubo de rayos catódicos.

Fig. 6 - Formación de la imagen. Según la Fig. 6, este desplazamiento se efectúa simultáneamente en sentido horizontal (movimiento del haz de izquierda a derecha) y en sentido vertical (movimiento del haz desde arriba hacia abajo) La velocidad con que se efectúan ambos movimientos difiere radicalmente, produciéndose el desplazamiento o barrido horizontal mucho más rápido que el barrido vertical.

Barrido horizontal El punto recorre la pantalla desde el extremo izquierdo al derecho de la pantalla en aproximadamente 52 microsegundos (barrido). Una vez allí retrocede nuevamente hacia el extremo izquierdo en aproximadamente 12 microsegundos (retrazado). Durante este lapso se anula la corriente del haz, o sea que el punto tiene brillo cero o carencia de información de imagen (borrado)

Fig. 7 - Barrido horizontal.

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El proceso total (formación de una línea de imagen) involucra en total un tiempo de 64 microsegundos (Fig. 7) El período de retrazado se utiliza para sincronizar cada línea de la imagen en el televisor con cada línea de la imagen captada por la cámara en la emisora. El gráfico de la figura indica cómo se aparta el punto desde el extremo izquierdo a medida que transcurre el tiempo. Por ejemplo, luego de un tiempo t el punto se encuentra a una distancia d; el desplazamiento del punto es progresivo y proporcional al tiempo.

Barrido vertical.

Fig. 8 - Barrido vertical. El punto sufre también un movimiento en sentido vertical que lo lleva desde la parte superior de la pantalla hasta la parte inferior en aproximadamente 18.400 micro-segundos (18,4 milisegundos), tiempo correspondiente a imagen o barrido, retornando nuevamente al extremo superior en aproximadamente 1.600 microsegundos (1,6 milisegundos). Este período corresponde al retrazado sin imagen (borrado), y es el instante en el que se produce la sincronización, (Fig. 8)

Señal de sincronismo. De acuerdo a lo expuesto la formación de la imagen en la pantalla de un televisor se realiza por medio del rápido desplazamiento del haz electrónico del tubo de rayos catódicos sobre la misma. Este desplazamiento se efectúa de izquierda a derecha (líneas horizontales) y de arriba hacia abajo (movimiento vertical correspondiente a la formación del cuadro). Ambos desplazamientos, (barrido horizontal y vertical), deben coincidir con la formación de la imagen en la cámara de TV de la emisora, lo que exige una estrecha sincronización entre el sistema trasmisor y el sistema receptor. Para que esto sea posible, la emisora envía un tipo de información especial (información de sincronismo) juntamente con la información correspondiente a imagen (video).

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Fig. 9 – Señal de video compuesta. En todos los países se ha adoptado como norma la transmisión de ambas señales en la misma portadora, lo que origina una señal compleja denominada señal de video compuesta. Debido a que la formación de la imagen requiere un lapso sin video (tiempo correspondiente al retorno del haz electrónico del TRC sobre la pantalla), la portadora puede aprovecharse en esos instantes para transmitir la información de sincronismo. Esta señal está, compuesta por pulsos cuya amplitud supera el nivel de negro (Fig. 9), lo que permite separarlos del resto de la señal por medios relativamente simples, como se verá más adelante. A su vez, la señal de sincronismo contiene dos tipos de información: a) sincronismo para el barrido horizontal; b) sincronismo para el barrido vertical. Para ello se recurre a pulsos con distintas características, los que pasaremos a analizar inmediatamente.

Pulsos de sincronismo horizontal y vertical

Fig. 10 - Pulso de sincronismo horizontal. a) Sincronismo horizontal: cada línea horizontal de la imagen requiere para su


trazado aproximadamente 52 microsegundos (0,000052 segundos), mientras que el retrazado o retorno del haz a la parte izquierda de la imagen (ausencia de imagen o tiempo de borrado) ocupa un tiempo de 12 microsegundos (0,000012 segundo) O sea que cada línea tiene un 81,25% activo (imagen) y un 18,75% inactivo (borrado) Casi al comienzo de este tiempo de borrado se ubica el pulso de sincronismo horizontal, según. Fig. 10. b) Sincronismo vertical: una vez que el haz ha recorrido toda la pantalla desde su parte superior hasta la parte inferior, proceso de barrido que consume aproximadamente 18,4 milisegundos (0,0184 segundo), se produce el retorno nuevamente hacia la parte superior para reanudar el barrido vertical. Este retorno o trazado vertical tarda 1,6 milisegundos (0,0016 segundo) y corresponde a un período sin video (borrado vertical).

Fig. 11 - Pulso de sincronismo vertical (simplificado) En el lapso de borrado se intercala el pulso de sincronismo vertical, de acuerdo a la Fig. 11. En realidad, el sincronismo vertical está formado por un tren de pulsos pero eso se analizará más adelante. Para tener una idea clara de la diferencia existente entre el sincronismo horizontal y vertical, la Fig. 12 compara ambos pulsos. Puede notarse que el pulso de sincronismo vertical es mucho más ancho (mayor duración) que el pulso de sincronismo horizontal: su duración equivale al tiempo ocupado por tres líneas horizontales completas (trazado y retrazado).

Fig. 12 - -Comparación de sincronismo horizontal y vertical

Barrido entrelazado En las normas PAL se trasmiten 25 cuadros (o imágenes completas) por segundo. Es aproximadamente la misma cantidad de imágenes por segundo que se proyectan en cinematografía (en este caso se usan 24 imágenes por segundo) por este medio se consigue reproducir satisfactoriamente el efecto de movimiento en las escenas

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Cada imagen total o cuadro se compone de 625 líneas horizontales (sí bien una cantidad de ellas coincide con el retrazado vertical, no llevando por lo tanto ninguna información de video). Para evitar efectos de parpadeo en la pantalla, cada cuadro se divide en dos imágenes parciales superpuestas, denominadas campos. (Fig. 13) Primero se trasmite el campo 1, compuesto por 312,5 líneas, cuya primer línea coincide con el extremo superior izquierdo de la pantalla. Luego se trasmite el segundo campo, compuesto también por 312,5 líneas. Pero en este caso la primera línea comienza en el centro de la pantalla. La percepción visual retiene ambas imágenes, teniéndose así la sensación de un cuadro formado por 625 líneas. Las líneas correspondientes a los campos 1 y 2 aparecen entrelazadas. Fig. 14 – Sincronismo para barrido entrelazado. Debido a esto, entre cada campo existe un corrimiento de ½ línea. Este corrimiento es controlado por los pulsos de sincronismo, como indica la Fig. 14.

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Resumiendo, la información de sincronización es una serie de pulsos que le dicen a la sección de deflexión horizontal cuándo debe volver a la izquierda de la pantalla al comienzo una nueva línea, y a la sección de deflexión vertical cuándo volver al principio de la pantalla al comienzo un nuevo frame. Esto se hace explorando en horizontal en aproximadamente 15.625 líneas por segundo, y en vertical en 25 imágenes por segundo (el ratio de barrido vertical es de 50 Hz, pero lleva dos recorridos de pantalla para completar una imagen ó frame). El proceso de volver para comenzar una nueva exploración se llama retrazado o fly back. El nivel de tensión de la señal de luminancia determina el brillo instantáneo de la imagen en la pantalla. Los extremos negativos de la señal corresponden a las áreas oscuras de la imagen y los extremos positivos de la señal corresponden a las áreas brillantes de la imágen. La Figura 15 muestra la señal de video durante el tiempo que el haz de electrones realiza una exploración horizontal a través de la pantalla.

Fig. 15 – Señal de video compuesto

Sincronismo horizontal durante el borrado vertical En la Fig. 14 vimos los pulsos de sincronismo en una forma simplificada para resaltar sus diferencias básicas. Puede notarse que la presencia del borrado vertical implicaría una alteración muy importante en la información correspondiente al sincronismo horizontal, ya que habría un lapso prolongado sin los pulsos respectivos. No vamos a entrar en mas detalles, simplemente comentar que para evitar esto se incluyen pulsos de sincronismo horizontal también durante el borrado vertical, quedando la cosa de la siguiente manera:

Fig. 16 - Sincronismo completo.

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Fig. 16 - Sincronismo completo. En la figura 14 se indican los distintos pulsos que conforman la información de sincronismo tanto horizontal como vertical y su relación en los dos campos que forman cada imagen completa (cuadro). Aunque lo visto hasta ahora prácticamente vale tanto para señales monocromáticas como en color vamos a introducir la crominancia.

Información del Color (Chrominance) Con la aparición del color, a los correspondientes comités se les pedía un sistema que cumpliese las restricciones: - Compatibilidad. La señal de color debe ser visible en un televisor monocromo en escala de grises sin pérdida de calidad. - Compatibilidad hacia atrás. Los receptores de color deben mostrar imágenes en escala de grises cuando reciban una señal en blanco y negro - Ancho de banda. La señal de color no debe ocupar mayor ancho de banda que la señal monocroma. - Calidad. El sistema de color debe de producir imágenes con colores precisos y con una calidad no inferior a la proporcionada por el sistema de blanco y negro. El comité de NTSC ( y posteriormente todos los demás sistemas de televisión en color ) creó una ingeniosa manera de mantener la compatibilidad con el sistema de blanco y negro existente y de agregar color. Se añadió una señal de subportadora a la señal de luminancia

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La subportadora de color se utiliza para codificar la información de rojo, verde y azul en el lado de la cámara y se descifra o decodifica en el TV para recuperar los colores primarios. Las señales de rojo, verde y azul se utilizan para modular la subportadora del color (que se ignora en un TV blanco y negro) para producir las señales “diferencia del color", llamadas R-Y, B-Y y G-Y, las cuales tiene una frecuencia de 4.43 megaciclos en el sistema PAL. Aunque el tipo de modulación usado en la subportadora es de una naturaleza compleja se reduce a un resultado simple: La fase instantánea de la señal de 4.43 megaciclos determina qué color será el mostrado (llamado hue). La amplitud instantánea de la señal de 4.43 megaciclos determina cuánto color se mostrará (llamado saturación). Una pregunta obvia es que la fase y la amplitud de la señal de 4.43 megaciclos es relativa con qué? La respuesta es un burst corto de 4.43 megaciclos (simplemente llamado el burst) que tiene fase y amplitud constantes. El burst se utilizará para determinar el matiz y la saturación del color que se mostrará.

Burst de la señal de video Se trata de unos pocos periodos (10 ±1) de la portadora de color colocados en el rellano posterior de la señal. La amplitud es la mitad de la que tiene el sincronismo y, por supuesto, tiene que estar en fase con la portadora usada en el resto de la línea.

El reproductor de imagen de color El tubo de imagen de color tiene tres cañones de electrones, rojo, verde y azul y la imagen se genera “barriendo” horizontalmente y verticalmente sobre la pantalla de idéntica manera a la ya descrita anteriormente. Mientras que se exploran o barren estos haces , sus corrientes van cambiando para crear las áreas claras y oscuras sobre la cara del tubo que forma la imagen que nosotros vemos. Virtualmente se puede crear cualquier color, así como blanco y negro, controlando correctamente la intensidad de cada color primario. Tras alguna petición de ampliación de este apartado del color, lo hemos considerado fuera del objetivo de este cursillo. No obstante, aunque solo veremos los fundamentos del sistema PAL, y nos hemos saltado muchos detalles añadimos el anexo: La naturaleza del color.

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Niveles, timing, unidades en la señal de video y un poquito de por favor Control automático de ganancia El nivel de señal que recibe un equipo depende de muchos factores, tales como las perdidas en el cable por la distancia a la cámara , número de cargas, uniones o empalmes que producen un pequeño cambio en la impedancia de ese punto, etc. y otras condiciones particulares. La función del circuito denominado «Control Automático de Ganancia» (C.A.G.) es adecuar el funcionamiento del equipo a cualquier nivel de señal de manera que la imagen en la pantalla mantenga un contraste constante. Esta adecuación se consigue modificando la “ganancia” : para señales débiles el receptor trabaja con máxima ganancia, mientras que para señales fuertes esta ganancia se atenúa de acuerdo a la necesidad. De esta manera, la señal de video a la entrada del digitalizador mantiene un nivel prácticamente invariable, sea cual fuere la señal de entrada presente. Indirectamente esto redunda en un mejor comportamiento de los circuitos que reciben información (amplificador de video, separador de sincronismo, etc,) ya que funcionarán siempre con la misma intensidad de señal. Nivel de salida constante Para comprender el comportamiento de los circuitos de C.A.G. es importante tener en claro el significado de nivel de salida constante.

Fig. 17 - Comparación de niveles de luminosidad da la imagen. Por tratarse de la señal de vídeo compuesta, cuando se hable de niveles siempre se torna como referencia el máximo blanco y el máximo negro que puede alcanzar la imagen. Tomando dos casos extremos (Fig, 17), por un lado una imagen muy luminosa y por otro una imagen oscura, se observa que la señal de video puede variar dentro de límites bien definidos: máximo blanco (nivel de blanco) y máximo negro (nivel de negro). Para que la reproducción en el tubo de rayos catódicos sea fiel, estos límites deben permanecer invariables. Por lo tanto la función del C.A.G, será mantener constante estos niveles; pero estos límites, dibujados en línea punteada, no están presentes en la señal de video propiamente dicha puesto que se trata de una tensión variable. No obstante, es posible contar con un recurso auxiliar para que el circuito pueda tomar alguna referencia relacionada con estos niveles: la misma figura muestra que en ambos casos el nivel máximo que alcanzan los pulsos da sincronismo es el mismo. Esto significa que si disponemos de un circuito capaz de cambiar la ganancia del receptor de manera que el valor pico de la señal de salida (nivel máximo de los pulsos de sincronismo) sea constante, indirectamente fijamos los

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niveles de blanco y negro. Por este motivo todos los circuito, de C.A.G. (salvo excepciones poco frecuentes) trabajan tomando en cuenta solamente los pulsos de sincronismo. En definitiva, el comportamiento del circuito de C.A.G. no debe depender de la información de video, ya que ésta varía según la imagen. Vamos ahora con una un par de apartados referentes a la práctica de equipo.

Normas básicas para la instalación de una cámara Los monitores y equipos de video disponen de un interruptor de 75Ω / HiZ para seleccionar la impedancia que permitirá de cerrar la línea. El último aparato de la línea ha de terminar en 75Ω (75Ω es la impedancia de un cable coax RG59). Esta terminación es necesaria para disminuir las reflexiones de la línea y prevenir la calidad de la imagen. Algunos modelos de monitores seleccionan automáticamente la impedancia y de esta manera se elimina el interruptor. Una instalación compuesta por 1 cámara y 1 monitor se conecta de esta manera :

Camara

In Out

Monitor

Hiz

75

Video

Cuando 1 monitor es el último de la línea deberá de conectarse la carga de 75Ω. Cuando utilizamos 2 monitores, la señal de vídeo se transmite hacia el segundo monitor (loop-through) , en este caso, el interruptor del primer monitor debe estar en HiZ y el del segundo monitor en 75Ω. Una mala selección de los interruptores tendrá como consecuencia una mala calidad de imagen.

Tipos de cable En la práctica, básicamente se utilizan dos tipos de cable para transmisión de video: Coaxial (no balanceado) y par trenzado (balanceado). Una señal no balanceada es aquella en la cual el nivel de señal es un voltaje referido a la masa, ó común del equipo. La malla es el nivel común o de referencia. Una señal de video balanceada es aquella que ha sido convertida para que el voltaje de señal sea la diferencia entre el voltaje de cada conductor, de modo que en el caso de un par trenzado, una

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interferencia afecta a ambos conductores en el mismo sentido y aplicado a un amplificador diferencial (solamente responde a la señal diferencia) elimina la interferencia y restituye la señal original. Las principales ventajas son: posibilidad de rechazo a interferencias indeseadas, menor perdidas a altas frecuencias por unidad de longitud, menor tamaño, posibilidad de múltiples cables en la misma manguera, menor costo. Desventajas: se necesita de amplificador transmisor (conversor a señal balanceada) a la salida de la cámara, y de amplificador ecualizador para reconstruir la señal original.

Cables coaxiales. La impedancia es medida entre el conductor interior y la malla exterior, siendo 75 ohmios la impedancia estándar usada en sistemas de CCTV. Es importante que la impedancia de la fuente de señal, el cable y la carga sean iguales (para una máxima transferencia de potencia), cualquier error en la adaptación de impedancias producirá desde efectos no deseados hasta efectos no aceptables en la imagen. Típicamente efectos de doble imagen, o efectos de ringing en los bordes de la imagen. Cada unión o empalme produce un pequeño cambio en la impedancia de ese punto, por tanto todos los cables utilizados serán de pieza única, es decir sin empalmes. Una vez seleccionado el tipo de cable con la impedancia deseada, el siguiente paso es determinar las perdidas en la banda de video. La mayoría de los fabricantes proveen gráficos a 5Mhz, que es considerado típico para el caso de CCTV. Las perdidas en el cable son definidas como perdidas en dB a 5Mhz por 100 metros (ojo con cables de origen americano pues definen las perdidas por 100 pies). A pesar de que podrá variar en función del fabricante, adjuntamos unas tablas características de cables coaxiales típicos, RG59 y RG11: Tipo de cable A 20MHz A 10 MHz A 5 MHz RG 59 5db/100m 3,5db/100m 1,7db/100m RG11 3db/100m 2db/100m 1db/100m Recomendamos distancias de hasta 100mts sin atenuación significativa para RG59. Para distancias superiores, podremos utilizar RG11 (menor atenuación ) no superando longitudes del orden de 200mts. Cuando se instalan cámaras a distancias largas del equipo, el potencial de tierras entre equipo y cámara puede variar (en algunos casos hasta 50 Voltios). Esto puede producir corrientes entre cables conectados en diferentes puntos del lugar, produciendo interferencias en la señal de video. En ese caso, como idea y una precaución segura es cortar la conexión de tierra usando un video transformador o un amplificador optoacoplado. No es seguro, legal ni fiable utilizar la malla como cable de tierra.

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VT y VS Finalmente comentar el comportamiento de nuestros equipos (en realidad la gama actual de VS y VT) frente a señales de cámaras “malas” y la posible comparativa con un monitor de cctv analógico. Si nos comparan con un monitor analógico de Cctv estamos hablando de cosas diferentes. Un monitor tiene una única señal de entrada y un control analógico de ganancia que amplificará la señal de entrada por débil que ésta sea hasta conseguir realzarla a los niveles nominales de modo que pintará en pantalla “lo que salga”, pero saldrá por pantalla aunque tenga un ruido infernal, falten sincronismos o pierda colores. Nuestros equipos disponen de varias entradas de cámara (síncronas ó asíncronas) y un único digitalizador, de modo que a la entrada de éste, se va conmutando a la señal deseada (multiplexan) para capturar los canales correspondientes. Como sabemos por los equipos “antiguos” y por la especificación del fabricante cada vez que conmutamos de canal han de pasar varios campos hasta que el digitalizador se “centra” con la nueva señal, de modo que como máximo capturábamos unas 16 ips. En los equipos actuales para poder capturar a un mínimo 25 ips nos basamos en la información que nos proporcionan unos chips que extraen la información temporal de la señal de video. Estos chips trabajan bien cuando la señal está en el rango de 0,5 a 2 Vpp (recordar que lo nominal es 1Vpp) pero presentan malfuncionamientos fuera de límites. En general, con una señal de video muy débil vemos que tenemos botes de las imágenes que además repercuten en botes de imágenes en otros canales. Ya lo tenemos “parcheado” en las versiones actuales de VS: Al arrancar se detecta canal a canal si tenemos video presente, que esa señal sea una señal de video y que la señal de video está dentro de límites. Si no cumple todos los niveles se la marca como “no video”. Si tras el arranque se añade físicamente una nueva señal, se caracteriza ese canal repitiendo el proceso descrito anteriormente. Si una señal es coherente y se deteriora posteriormente a una señal de las que no generan sincronismo vertical. En este caso se paraliza el equipo y entrará el watchdog a los 4,5 minutos reiniciando el equipo y estamos en el punto inicial. También puede degradarse atenuándose el nivel de señal fuera de límites (p.e. si se conectan otros equipos en paralelo) en cuyo caso se originarán botes en las imágenes que además repercutan en otros canales. Si una señal está caracteriza como mala y pasa a buena sin haberse desconectado físicamente permanecerá como mala. . . . .

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Unidades IRE Esta es una unidad arbitraria usada para describir la amplitud característica de una señal de video. Los ingenieros de televisión encuentran más conveniente especificar niveles de señal en IRE que en milivoltios. Se define el blanco puro como 100 IRE y el nivel de negro como 0 IRE. El vídeo en PAL tiene 700 mV entre el nivel de negro y el pico del blanco por tanto 1 IRE es 7 mV.

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PAL video timing specification Line period 64 us (Micro-seconds) Visual picture information 52 us a = Line sync 4.7 +- 0.1 us b = Burst 5.6 +- 0.1 us after sync start. C = Front porch: 1.65 +- 0.1 us Line blanking 12.05 +- 0.25 us

¿Por cierto, como se vería esta imagen en pantalla . . . .?

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Efectivamente, se veria así:

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Mucha teoría y poca práctica Finalmente, ahora que conocemos más acerca de las señales, sus niveles y sus tiempos debemos de ser capaces de evaluar si estamos frente a una señal nominal o fuera de rango, si es PAL o NTSC o simplemente si estamos frente a ruido. Para ello se requiere disponer de las correspondientes herramientas, y ese instrumento es el llamado osciloscopio. Utilizaremos generadores de señales de prueba de video típicas. Las señales de prueba de video son de gran ayuda para evaluar un sistema de procesamiento de video. La mejor manera y la más fácil para evaluar el equipo de video es con una señal de test bien definida, altamente estable de la que se saben sus características. Toda las pruebas de vídeo se basan en el principio simple de aplicar una señal de prueba conocida al sistema o a la entrada del equipo y observar la señal en la salida. La salida puede ser un osciloscopio o un monitor de imagen. Cualquier distorsión o deterioro causado por el sistema se observa y se mide en la señal de salida o se considera en el monitor. 100% White Full Field Bars

Las siete barras (gris, amarillo, ciánico, verde, magenta, rojo, y azul) tienen amplitud del 100%, saturación 100%. Cada barra de color utiliza 1/7 del área de la imagen.

75% White EIA Full Field Bars

Las siete barras (gris, amarillo, ciánico, verde, magenta, rojo, y azul) tienen amplitud del 75%, saturación 100%. Cada barra de color utiliza 1/7 del área de la imagen.

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¿ Qué es un osciloscopio? El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo.

¿Qué podemos hacer con un osciloscopio?. Basicamente esto: - Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal. - Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. - Determinar que parte de la señal es DC y cual AC. - Localizar averias en un circuito. - Medir la fase entre dos señales. - Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo. Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que existen y lo utilizan desde técnicos de reparación de televisores a médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc.

¿Qué tipos de osciloscopios existen? Los equipos electrónicos se dividen en dos tipos: Analógicos y Digitales. Los primeros trabajan con variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Por ejemplo un tocadiscos es un equipo analógico y un Compact Disc es un equipo digital. Los Osciloscopios también pueden ser analógicos ó digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla. Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analógicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensión que se producen aleatoriamente).

¿Qué controles posee un osciloscopio típico? A primera vista un osciloscopio se parece a una pequeña televisión portátil, salvo una rejilla que ocupa la pantalla y el mayor número de controles que posee. En la siguiente figura se representan estos controles distribuidos en cinco secciones:

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** Vertical. ** Horizontal. ** Disparo. ** Control de la visualización ** Conectores. ¿Como funciona un osciloscopio? Para entender el funcionamiento de los controles que posee un osciloscopio es necesario detenerse un poco en los procesos internos llevados a cabo por este aparato. Empezaremos por el tipo analógico ya que es el más sencillo.

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Osciloscopios analógicos

Cuando se conecta la sonda a un circuito, la señal atraviesa esta última y se dirige a la sección vertical. Dependiendo de donde situemos el mando del amplificador vertical atenuaremos la señal ó la amplificaremos. En la salida de este bloque ya se dispone de la suficiente señal para atacar las placas de deflexión verticales (que naturalmente están en posición horizontal) y que son las encargadas de desviar el haz de electrones, que surge del cátodo e impacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical. Hacia arriba si la tensión es positiva con respecto al punto de referencia (GND) ó hacia abajo si es negativa. La señal también atraviesa la sección de disparo para de esta forma iniciar el barrido horizontal (este es el encargado de mover el haz de electrones desde la parte izquierda de la pantalla a la parte derecha en un determinado tiempo). El trazado (recorrido de izquierda a derecha) se consigue aplicando la parte ascendente de un diente de sierra a las placas de deflexión horizontal (las que están en posición vertical), y puede ser regulable en tiempo actuando sobre el mando TIME-BASE. El retrazado (recorrido de derecha a izquierda) se realiza de forma mucho más rápida con la parte descendente del mismo diente de sierra. De esta forma la acción combinada del trazado horizontal y de la deflexión vertical traza la gráfica de la señal en la pantalla. La sección de disparo es necesaria para estabilizar las señales repetitivas (se asegura que el trazado comience en el mismo punto de la señal repetitiva).

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Osciloscopios digitales Los osciloscopios digitales poseen además de las secciones explicadas anteriormente un sistema adicional de proceso de datos que permite almacenar y visualizar la señal.

Cuando se conecta la sonda de un osciloscopio digital a un circuito, la sección vertical ajusta la amplitud de la señal de la misma forma que lo hacia el osciloscopio analógico. El conversor analógico-digital del sistema de adquisición de datos muestrea la señal a intervalos de tiempo determinados y convierte la señal de voltaje continua en una serie de valores digitales llamados muestras. En la sección horizontal una señal de reloj determina cuando el conversor A/D toma una muestra. La velocidad de este reloj se denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo.

Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de señal. El número de los puntos de señal utilizados para reconstruir la señal en pantalla se denomina registro. La sección de disparo determina el comienzo y el final de los puntos de señal en el registro. La sección de visualización recibe estos puntos del registro, una vez almacenados en la memoria, para presentar en pantalla la señal. Dependiendo de las capacidades del osciloscopio se pueden tener procesos adicionales sobre los puntos muestreados, incluso se puede disponer de un predisparo, para observar procesos que tengan lugar antes del disparo.

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Fundamentalmente, un osciloscopio digital se maneja de una forma similar a uno analógico, para poder tomar las medidas se necesita ajustar el mando AMPL.,el mando TIMEBASE asi como los mandos que intervienen en el disparo. Como conclusión para utilizar de forma correcta un osciloscopio necesitamos realizar los siguientes ajustes básicos:

Ajustes básicos

Asociados a canales:

Selección de canales activos: Hay 4 botones, uno por canal rotulados "CH1 MENU" a "CH4 MENU". Pulsando sobre uno de ellos, activamos o desactivamos el canal de entrada correspondiente. Un canal activo pinta la traza en la pantalla en su color (en este caso el canal 1 en color amarillo). Los canales no seleccionados no se capturan y no se pintan. Si pulsamos la tecla CH1MENU en la parte derecha de la pantalla aparece el menú: Acoplamiento: Es el que permite escoger el modo en que acoplamos la señal de entrada. Los valores válidos son: DC, dejamos pasar la componente continua de la señal, AC, bloqueamos la componente continua y GND, ponemos la entrada a tierra, es decir, la señal que capturamos internamente es 0V. En esta última posición la señal de entrada no se ve afectada ya que queda desconectada del circuito. Limitar Ancho de Banda: Nos permite limitar éste a 20 MHz de modo que filtramos las señales de frecuencias superiores limpiando la señal de ruidos superiores a 20 MHz, y en el segundo de 60MHz. Ganancia Variable del control vertical del canal seleccionado. Nos permite seleccionar variación gruesa o fina (decimales) del mando de ganancia (VOLTS/DIV). Sonda: La cuarta opción es la determinación del valor de la sonda. En los osciloscopios analógicos el cálculo de la excursión de tensión de una determinada señal se calculaba como el número de divisiones en pantalla por los voltios por división por la reducción de la sonda. En este osciloscopio el cálculo se hace automáticamente gracias a esta opción. Invertir: Es el control que permite seleccionar la visualización de la señal entrante tal cual es o invertida. Si el control marca SI la señal se verá invertida. Esto es útil para el modo "Suma" de señales, ya que sumando una señal con otra invertida se obtiene la resta de ambas. Este procedimiento puede utilizarse para visualizar en modo diferencial una señal que tiene una componente común que queremos rechazar. VOLTS/DIV: Amplificación vertical: Es el control que permite escoger la amplificación o atenuación, si procede, que se le aplicará a la señal entrante. Utilizar el mando VOLTS/DIV para ajustar la amplitud de la señal antes de que sea aplicada a las placas de deflexión vertical. Conviene que la señal ocupe una parte importante de la pantalla sin llegar a sobrepasar los límites. antes de su conversión a digital. El rango de valores posibles es el siguiente: 50, 20, 10, 5, 2, 1 V/div, 500, 200, 100 , 50 y 20 mV/div.

Asociados al disparo:

¿Qué es el Disparo?. La captura de señal se activa cuando ocurre un suceso determinado al que denominamos disparo. Para nosotros este suceso será que el nivel de señal a la entrada del osciloscopio tenga unas determinadas características que vamos a analizar ahora. El punto en el

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que se realiza este disparo puede verse en el osciloscopio como el punto de intersección del nivel de disparo (podemos verlo pulsando la tecla Ver Señal Disparo) y la línea imaginaria que baja desde la flecha marcada en la parte superior de la pantalla. Pulsamos la tecla Menú de Disparo(TRIG MENU) y sobre la parte derecha de la pantalla aparece el menú: Tipo: Aquí decidimos si vamos a disparar nuestra señal en modo flanco o en modo vídeo. Como a nosotros de momento sólo nos interesa la opción video, vamos a analizarla, por lo tanto lo que viene a continuación presupone que esta es la opción elegida. Fuente: Podemos elegir el canal que determina el disparo. Si cambiamos de canal 1 al 2 veremos como la señal pierde el sincronismo. Las otras opciones son dos para una señal de referencia y una para la red eléctrica. Polaridad: podemos elegir entre normal e invertida. Al cambiar la opción veremos que el punto de disparo cambia según lo explicado anteriormente. Sincronismo: Permite sincronizar la señal en la pantalla con Campos (par e impar), Líneas, una línea en concreto, con el campo impar ó con el campo par. Estándar: Selecciona señal NTSC ó PAL/SECAM

Base de tiempos:

El mando SEC/DIV nos permite controlar la escala del eje temporal. Utilizar el mando SEC/DIV para ajustar lo que representa en tiempo una división en horizontal de la pantalla. Para señales repetitivas es conveniente que en la pantalla se puedan observar aproximadamente un par de ciclos. Los valores seleccionables van de 5 ns/div a 50 s/div.

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Anexo: La naturaleza del color La solución al problema de la representación del color como señal puede obtenerse del estudio del transductor de luz más antiguo que se conoce: el ojo humano. El ojo humano es además el destinatario de todos los sistemas de vídeo por lo cual no importará crear distorsiones en el color si el ojo no es capaz de apreciarlas.

Modelo de funcionamiento del ojo: Las células responsables de la visión del color son llamadas conos y están situadas en la retina (el funcionamiento del ojo es similar al de una cámara fotográfica, dónde la retina hace el papel de la película, figura 1). Cada cono está unido al cerebro por una fibra del nervio óptico y actúa como un filtro paso banda, esto es: es sensible a un rango dado de frecuencias dentro del rango visible. Podemos dividir los conos en tres grupos: los sensibles al verde (centrados en la frecuencia del verde), sensibles al rojo y sensibles al azul. Si la radiación incidente tiene un espectro C(λ) , un cono excitará al cerebro con un impulso de intensidad α(C)= ∫(C(λ)S(λ))dλ. Donde S(λ) es la función de transferencia de ese cono. Como hay tres tipos de conos, habrá tres funciones de transferencia distintas: SR, SG, SB(figura 2). Cada una de ellas centrada en los tres colores que llamaremos primarios: rojo, verde y azul.

Figura 1 .-Funcionamiento del ojo humano.

Figura 2 .-Respuesta de los conos.

Figura 3 .-Los conos actúan como un banco de filtros.

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Cuando el ojo ve el color, por tanto: ve un vector de tres componentes: una roja, una verde y una azul: α

R (C), α

G(C), α

B(C) . O mejor: R, G, B. Ésta va a ser nuestra representación de la luz.

Hay otro tipo de células en la retina llamadas bastones. Éstas son sensibles a una magnitud llamada luminancia o brillo (Y ). Esta magnitud no es independiente de las componentes roja, verde y azul. La relación es: Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B. El porqué de esta redundancia se explica como un mecanismo de seguridad del cuerpo humano. Si fallan los conos todavía quedan los bastones. Además, la visión de la luminancia es muy importante para apreciar los contornos de los objetos. Los bastones son capaces de funcionar con mucha menos potencia de luz que los conos. Por eso a bajas intensidades de luz aun es posible ver en "blanco y negro" ("De noche todos los gatos son pardos").

Generación de la luz: En el párrafo anterior ya llegamos al ‘modelo de señal’ para el color. Cada color no será representado por un número sino por tres (un vector). Nos falta la manera de generar de nuevo la luz a partir de nuestra representación. Conocido el hecho de que al cerebro simplemente llegan tres informaciones por cada color que el ojo ve en cada punto, se trata de conseguir luces que, siendo espectralmente diferentes, hagan que las informaciones enviadas por el ojo al cerebro sean las mismas.

Figura 4 .-La mezcla de luces puede verse como la mezcla de haces de tres linternas. Cada una tiene un color y tiene, además, la potencia adecuada.

Figura 5 .-Las luces de ambas gráficas son espectralmente diferentes pero son iguales para el ojo.

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La forma de generar luces es mediante la combinación adecuada de cantidades de tres luces diferentes. Habitualmente, estas luces básicas son rojo, verde y azul. Hay que tener en cuenta que la colorimetría que hemos visto es ‘colorimetría aditiva’, ésta es la que se tiene cuando se mezclan luces. El modelo de generación intenta responder a la siguiente pregunta ¿Qué cantidad de cada luz primaria es necesaria para generar un color similar (que se vea igual que) a uno dado? Se trata de generar luces visualmente iguales a luces espectrales puras para cada longitud de onda. Lo vamos a hacer como combinación lineal de tres luces primarias. En la gráfica de la figura 10, para cada valor de longitud de onda, se pueden leer tres valores (uno por cada curva). El valor para la curva TR es la cantidad necesaria de esta luz primaria para sintetizar una luz de esa longitud de onda. Lo mismo ocurre con TG y TB. Esos tres números (las tres componentes de la luz espectralmente pura) se conocen como valores triestímulos. El origen de las curvas está en unas ecuaciones que no vamos a estudiar.

Figura 6 .- Curvas de valores triestímulos

Figura 7 .- Imagen artificial y sus tres componentes R, G, B.

Colores elementales: En este apartado vamos a conocer los componentes R, G, B de los colores más sencillos. Vamos a considerar que el valor máximo de cada componente es 1 (aunque puede ser otro valor, dependiendo del sistema de imagen particular).

Colores grises.

Los grises (imágenes en blanco y negro) cumplen siempre que R=G=B=Y. Por tanto el gris es una gama de colores con un grado de libertad. El más oscuro es el negro (Y=0) y el más claro el blanco

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(Y=1), entre esos dos extremos se tiene toda una gama de grises. Las imágenes en blanco y negro se pueden representar utilizando sólo la luminancia de cada punto.

Colores primarios.

Los primarios son la descomposición más sencilla, a saber: - Rojo: R = r, G = B = 0, Y = 0.3r. De nuevo se tiene un grado de libertad, r va de 0 a 1 y define la intensidad del color. - Verde: G = g, R = B = 0, Y = 0.59g. g va de 0 a 1 y define la intensidad. - Azul: B = b, R = G = 0, Y = 0.11b. b va de 0 a 1 y define la intensidad.

Combinaciones simples de primarios.

Se obtienen combinado dos a dos los primarios, a saber: - Amarillo: R = G = a, B = 0, Y = 0.89a. De nuevo se tiene un grado de libertad, a va de 0 a 1 y define la intensidad del color. - Cyan: B = G = c, R = 0, Y = 0.70c. c va de 0 a 1 y define la intensidad. - Magenta: R = B = m, G = 0, Y = 0.41m. m va de 0 a 1 y define la intensidad.

Figura 8 .- Imagen de código de barras en color, muy usada para probar sistemas (eh Luis ?). Contiene todos los colores que acabamos de comentar en orden decreciente en luminancia: blanco(1,1,1), amarillo (1,1,0), cyan (0,1,1), verde (0,1,0), magenta (1,0,1), rojo (1,0,0) y negro (0,0,0).

Señal de Televisión Color (PAL B/G). En la señal blanco y negro, el brillo de cada punto de la imagen era representado por un número (que se corresponde con un voltaje de la señal). Sabemos por los apartados anteriores que para representar el color no hace falta un número sino tres. Una representación posible serían tres señales, cada una proporcional a las tres componentes primarias de la televisión: roja, verde y azul. De hecho, como hemos visto antes, ésta es la representación que obtienen las cámaras en color (que podemos pensar que están formadas por tres cámaras, una para cada componente).

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La transmisión de tres señales de estas características a la vez plantea muchos problemas técnicos, por ejemplo: -Ancho de banda: el ancho de banda de la señal blanco y negro es, aproximadamente, de 5 MHz. Transmitir las tres a la vez requeriría 15 MHz, y eso es un ancho de banda excesivo. -Compatibilidad: con una señal de esta naturaleza no sería posible la compatibilidad con los antiguos televisores blanco y negro. -Sincronización: si en una transmisión larga, una de las señales sufre un retardo diferente, llegarían desincronizadas y sería difícil de solucionar en recepción. Por eso, todos los sistemas de TV analógicos (entre ellos el estándar PAL) buscan otras soluciones. La solución del PAL es definir un “cambio de base” (o sea: un cambio de componentes primarias). De las componentes R, G, B se pasa a otras Y, U, V según las fórmulas:

Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B U = 0.493 (B −Y )

V = 0.877 (R −Y) Vemos que la primera de las componentes es precisamente la luminancia (señal blanco y negro), las otras dos forman el llamado “vector de croma” o “componentes de color”. La señal total (“señal de vídeo compuesto”) se montará de manera que un televisor blanco y negro sólo reciba la componente en Y. Vemos también que la relación que definen estas fórmulas es fácil de invertir. Es decir: es posible hallar de nuevo R, G y B a partir de Y, U y V. Esto es muy importante ya que el receptor en color tendrá que reconstruir otra vez esas tres componentes para representar la imagen. El montaje de la señal de vídeo compuesto se basa en que el ojo ve los contornos (la alta frecuencia) sólo con los bastones, o sea: sólo gracias a la componente Y (esta visión es mucho más importante que la del color, hay muchos más bastones que conos). Esto nos obliga a conservar los 5 MHz de ancho de banda total en Y. Sin embargo en U y V podemos reducir el ancho de banda a 1 MHz (la componente Y es 5 veces más importante). Las componentes de color (que se representan conjuntamente con el número complejo U + jV llamado “vector de croma”) son moduladas por una subportadora de color de frecuencia 4.43 MHz. Para meter las dos componentes a la misma frecuencia se hace una modulación en cuadratura. La modulación en cuadratura es la combinación de dos modulaciones DBL, una con fase nula y otra con fase -π/2. La fórmula es:

Cr (t) = Re [(U(t) +jV (t)e jwt

]

= U(t )cos( wt) −V (t )sen( wt) La señal de croma modulada, Cr(t), se suma a la señal de luminancia. La señal resultante de la suma y(t) +Cr(t) es la “señal de vídeo compuesto”.

Figura 9 .- Aspecto de la señal de video compuesto

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Demodulación de la señal de video. La señal de color es recuperada en recepción demodulando la señal en cuadratura (recuperando de nuevo las señales U(t) y V(t)). Las componentes Y, U y V se usan entonces para recalcular R, G y B. La demodulación en cuadratura exige una demodulación coherente con gran precisión en el ajuste de fase de la portadora del receptor. Para logarlo, en los emisores se coloca un piloto, esto es: un trozo de portadora que permita recuperar su fase. Este trozo se llama “señal burst” o “salva de color”. Se trata de unos pocos periodos (10 ±1) de la portadora de color colocados en el rellano posterior de la señal. La amplitud es la mitad de la que tiene el sincronismo y, por supuesto, tiene que estar en fase con la portadora usada en el resto de la línea.

Figura 10 .- Burst de la señal de Tv El formato analógico que más calidad proporciona es el de componentes R, G y B separadas. Aunque (como comentamos antes), este sistema nunca se usa para hacer difusión si se usa en aplicaciones domésticas (cables cortos, donde es difícil desincronizar las señales). Por ejemplo, este es el tipo de señal que alimenta los monitores de ordenador. Los cables para conectores SCART (euroconector) pueden utilizar R, G, B o PAL en banda base. Los sistemas que recogen una señal digital y la convierten a analógica (lectores de DVD, decodificadores de TV digital) utilizan el formato R, G, B para lograr una mayor calidad.

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Introducción del Color:

Emisor.

Ahora ya sabemos que el color se introduce en la señal de vídeo como una señal adicional de color modulada a 4.43 MHz. Esta señal tiene dos componentes en cuadratura (U y V). En un emisor de televisión en color habrá que añadir sobre el equipo para B/N los elementos necesarios para sumar a la luminancia la señal de croma. De hecho, esto se hace normalmente dentro de la cámara. El esquema sería: Figura 11: Introducción del Color en el emisor (realmente se trata de una cámara en color que genera una señal de vídeo compuesto compatible con el antiguo emisor B/N). Vemos que ahora el tubo de cámara (o los CCD's) entregan tres componentes de color: R, G y B. Estas tres señales son convertidas a la forma Y, U, V por un circuito matrizador (que lo que hace es aplicar una matriz cambio de base). Las señales U y V son filtradas, moduladas en cuadratura y sumadas a lo que sería la señal B/N.

Receptor.

El receptor será exactamente igual al B/N excepto la rama final de decodificación de vídeo. El esquema ahora será: Figura 12: Introducción del Color en el receptor.

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Básicamente, se trata del esquema inverso de la figura 6. Debe destacarse que se emplea un filtro para separar la señal de croma y otro para eliminarla (extraer la Y). También es interesante observar que la señal que demodula la croma se obtiene de la señal piloto (burst) presente en la señal de entrada. Esta señal sincroniza un oscilador controlable (PLL), después se realiza la demodulación en cuadratura.

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bases del sistema de cctv

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