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Ing. CAVETANO R. GROSSrOPTO. MEDICIONES Y CONTROL

CANAl- 7 Al'gentlna

TEORIA V TECNICADE LA TELEVISION EN COLOR

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COLECCION ECO

1. Gramática de la producción, por Desmond Davis.2. La iluminación en TV, por J. Bernhart.3. Normas de seguridad, por E. L. E. Pawley (BBC).4. La iluminación para la televisión en color, por J. Bernhart.5. La técnica del cámara de televisión, por Peter Jones.

COLECCION IMAGEN

1. Televisión y violencia, por Jesús María Vázquez, O. P. y Félix Medin Garcia.2. Estudios sobre televisión (1 Semana Internacional de Estudios Superiores de

Televisión). Julio de 1966. San Marcos. León.3. Comunicación, imagen, sociedad, por Jesús García Jiménez.4. Teoría y técnica de la televisión en color, por Tomás Bethencourt Machado.

COLECCION MANUALES

1. La realización en televisión, por Joaquin de Aguilera Gamoneda.2. Los dibujos animados en televisión, por Jesús María Vázquez, O. P.3. Los ninos y la televisión, por Jesús María Vázquez, O. P.4. Teoria de los contenidos de la televisión, por Jesús Garcia Jiménez.5. Historias para la televisión, por Jaime de Armiñán.6. "Conversaciones Nacionales de Televisión Infantil y Juvenil.

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colección•Imagen

Ing. CAVETANO R. GROSSIO,.TO. MEDICIONES y CONTROL

CANAL 7 Al'gent:lne

TOMAS BETHENCOURT MACHADO

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Instituto Oficial de Radiodifusión y TelevisiónMADRID 1978

TEORIA y TECNICADE LA TELEVISION EN COLOR

por Tomás 8ethencourt Machado

Ingeniero técnico de RTVE.Profesor del IORTV.

Editor: Instituto Oficial de Radiodifusión y Televisión

Depósito Legal: M. 25.835-1978I.S.S.N· 84-500-2771-3

4

•

--

INDICEPágs .

Prólogo ,_ .

CAPITULO I

Radiación térmica y luminosa

11

.

1. Evolución histórica del concepto de color 132. Determinantes del color 133. Radiación térmica y luminosa.................................................................... 144. Conceptos fotométricos................................................ 175. Flujo lumino!':o Rp.ndimiento I.uminoso. Lumen........................................ 186. Intensidad luminosa de una fuente puntual............................................. 197. Iluminación 198. Iluminación producida por una fuente puntual........................................ 209. Concepto formal de brillo o luminancia 21

10. Iluminación producida por una fuente extensa........................................ 2211. Flujo emitido por una fuente extensa 23

APENDICE I

Cálculo del rendimiento luminoso para un dujo radiante monocromático

APENDICE 11

Iluminación producida por un manantial extenso

APENDICE 111

Flujo emitido por un manantial extenso

CAPITULO 11

Colorimetría aplicada a la televisión en color

1. Mezcla sustractiva de colores 332. Mezcla aditiva de colores.......... 34

5

Págs.

3. Obtención de colores por yuxtaposición 354. Las leyes de Grassmann 355. La medida del color. El experimento de Grassmann............................. 366. Representación del color mediante parámetros r y g 397. Componentes tricromáticas internacionales.............................................. 408. Consideraciones importantes que se deducen en el triángulo ICE

colori métrico o o o.............................................. 429. Sensibilidad del ojo a las variaciones de tonalidad y pureza.............. 44

10. Particularidades sobre la tricromía en televisión en color.................... 4411. Consideraciones sobre la corrección gamma (y) 4512. Algunas consideraciones necesarias sobre el fenómeno de la visión 46

CAPITULO 111

La elección de las señales transmitidas en televisión en color

1. Criterios de elección 512. Consideración en la cámara de color 553. Consideraciones en el tubo receptor 554. Necesidad de una subportadora de crominancia 56

4.1. Visibilidad del patrón debido a la subportadora en un receptormonocromo 57

4.2. Visibilidad de la subportadora en una imagen coloreada de un re-ceptor de color.. 59

5. Efecto de la subportadora sobre la luminancia de un receptor monocro-mo como consecuencia de la gamma 60

6. Los anchos de banda requeridos para los canales de crominancia y losefectos de limitación de banda.................................................................... 61

7. Efectos de las componentes de la señal de luminancia, cuyas frecuen-cias caigan dentro de la banda de crominancia....................................... 61

APENDICE I

Esquema conceptual para la matrización de la luminancia en lascámaras de color RGB

CAPITULO IV

La modulación de cuadratura y la demodulación sincrónica

1. Introducción 652. Concepto de ampl itud y saturación 663. Cálculo de las señales de barras de color............................................... 724. Demodulación síncrona 76

6

•

Págs.

APENDICE I

Principios electrónico-matemáticos de la modulación de cuadratura ydemodulaclón síncrona

APENDICE 11

Análisis de un modulador balanceado con subportadora suprimida

CAPITULO V

El sistema NTSC americano

1. Introducción 852. Elección de la subportadora en NTSC...................................................... 863. Señales I y Q en el sistema NTSC 884. La transmisión NTSC. El proceso de codificación 915. El generador de sincronismos NTSC 946. La señal compuesta de color NTSC 977. La recepción NTSC 988. Sincronización de la fase de la subportadora y control "Hue" 1019. Los errores de viraje de tono en el NTSC ocasionados por errores

estáticos de fase y de fase diferencial 10410. Cualidades y defectos del sistema NTSC 106

APENDICE I

Criterios para la elección de la fase de referencia del "burst"

APENDICE 11

Efectos de la reducción parcial de una banda lateral en la modulaciónen cuadratura NTSC

CAPITULO VI

El sistema PAL

1. Introducción 1112. Fundamentos del sistema PAL. 1123. La transmisión PAL. El proceso de codificación 1154. La elección de la subportadora en el PAL 1165. El generador de sincronismos PAL 119

7

Págs.

6. Notas adicionales sobre la transmisión PAL 1207. La recepción PAL 1208. Cualidades y defectos del sistema PAL 127,

CAPITULO VII

El sistema SECAM

1. General ¡dades o •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• o.. 1292. El sistema Secam 111. La transmisión general 1303. El codificador Secam 111 1304. Análisis de tres recursos de transmisión caracteristicos del Secam 111 1335. La recepción en el Secam 111 1356. Sincronización del color 1387. Resolución vertical en el Secam 111 1388. La frecuencia subportadora y la fase en el sistema Secam 111 1399. El sistema Secam 111 A 141

CAPITULO VIII

Medida de la calidad de una imagen de televisión en color

1. Introducción o •• 1472. Concepto de sistema lineal y no lineal.................................................... 1493. Caso de un sistema con distorsión nula.................................................. 1494. Clasificación de las distorsiones................................................................ 1515. Metodología de la medida de distorsiones 1516. Terminología relativa a la forma de onda de la señal de televisión.. 1527. Clasificación de las distorsiones en la señal de televisión 1548. Procedimiento de medida de los parámetros de calidad 1589. Parámetros que pueden medirse con las líneas test y formas de onda

utilizadas 15910. Medidas sobre la línea 17 16011. Medidas sobre la línea 18 16712. Medidas sobre la línea 330 16813. Medidas sobre las líneas 330 y 331 17014. Medida del ruido 17115. Valoración global (evaluación subjetiva) 17116. Otras señales internacionales 172

APENDICE I

Tabla de valores de h para distintos tipos de distorsión

APENDICE 11

Parámetros de respuesta a una función de impulsos rectangulares

8

'-

Págs.

APENDICE 111

Generador de señal de Inserción normalizado en 625 líneas

CAPITULO IX

Fuentes de señal de video en color. la Carta de Ajuste en RTVE

1. Introducción 1812. Generador de Carta de Aj uste de RTVE.......... 1823. Formato de ¡magan 182

BIBLIOGRAFIA 191

9

PROLOGO

Este libro está concebido como un primer escalón necesario de conocimientosen televisión en color, previo a cualquier otra especialización. Por su contenido ynivel, entra dentro de lo que actualmente se concibe como enseñanza profesional,donde el rigor matemático y científico de la enseñanza superior se sustituye porla exposición razonada de conceptos de inmediata aplicación al puesto de traba­jo. Los temas han sido seleccionados como para interesar a un amplio sector detécnicos habituados al tratamiento de la televisión en blanco y negro que preten­dan adquirir en breve periodo unos fundamentos que le capaciten para especiali­zarse en áreas concretas de aplicación de la televisión en color.

Podría pues ser considerado como un curso, cuya especialidad es el propioconcepto. Teniendo esto en cuenta, se han eliminado temas que serían clásicosen todo curso de televisión en color, como un detenido estudio del tubo de más­cara tricolor, circuitos típicos del receptor, etc., al que ya dedica un alto porcen­taje la literatura existente sobre la materia, para poner énfasis, sin embargo, enlos conceptos que afectan a la formación de la señal compuesta de color, algenerador de sincronismos, a la codificación, al uso de la Carta de Ajuste deRTVE en la verificación de receptores de televisión y monitores, etc.

Cada capítulo está enriquecido con apéndices que añaden aclaraciones adicio­nales consideradas no imprescindibles salvo advertencia.

Una gran parte de la información vertida en este libro recoge las experienci,asdidácticas del autor en varios seminarios y cursillos impartidos en TelevisiónEspañola.

Cumplo un deber al agradecer a Concepción Negrete Sansegundo, ConstantinoMontaner Montaner y Feliciano Sotín Murillo, las sugerencias e ideas muy oportu­nas vertidas en este libro.

Igualmente expreso mi agradecimiento a José Grande Jiménez por su contri­bución a la confección de los dibujos del texto.

El autor y los colaboradores del presente libro deseamos hacer mención eneste prólogo de la cesión al Instituto de Radio y Televisión de cuantos emolumen­tos económicos pueaan correspondernos los cuales deberán ser destinados a fi­nes didácticos relacionados con la formación de los trabajadores de RTVE.

Tomás Bethencourt

11

CAPITULO I

Radiación térmica y luminosa

1. EVOLUCION HISTORICA DEL CONCEPTO DEL COLOR

Desde la antigua civilización griega viene especulándose sobre la naturaleza yorigen de la luz y el color. Aristóteles afirmaba que el color era una mezcla deblanco y negro en distintas proporciones. En el siglo XVII Renaudot afirmaba quela mezcla de frío y calor, de lo húmedo y lo seco en dosis adecuadas era lo queocasionaba la aparición del color.

Fue Newton el primero que sustituyó la absurda especulación por el estudioexperimental del problema, y posteriormente Grassmann el que emitió las leyesde la tricomía dando bases sóljdas y científicas a una teoría del color.

Newton demostró que un prisma de vidrio descomponía la luz blanca solar enseis colores que se suceden de forma continua desde el rojo al violeta, y tambiénque mediante una lente convergente se podía reconstruir la luz blanca partiendode dichos colores. El descubrimiento de la correspondencia color-longitud de on­da fue el gran aporte que Newton realizó en este campo de la Física.

La distribución espectral visible, se distribuye de forma continua desde el vio­leta (aproximadamente 400 milimicras) al rojo (aproximadamente 750 milimicras).

2. DETERMINANTES DEL COLOR

Distinguimos los siguientes tipos de motivaciones del color:

a) Los diversos manantiales luminicos, que pueden emitir luz en un aspectrocontinuo, como el Sol, la luz incandescente de una bombilla, etc., y los de espec­tro de rayas, como la lámpara de vapor de mercurio, la lámpara fluorescente degas, etc.

13

•

b) Los cuerpos opacos no luminosos por si mismos, que presentan un colorque depende de la relación intensidad difundida-intensidad incidente en funciónde la longitud de onda A, y que explica los fenómenos de la mezcla sustractivaque estudiaremos más adelante.

Por ejemplo, un limón iluminado con luz roja o azul, parece rojo o azul, pero -iluminado con luz violeta, adquiere un color negro. La A-violeta es absorbida poreste objeto apareciendo negro.

c) Los cuerpos transparentes no luminosos. Cuando se ilumina un cuerpotransparente no luminoso, los colores que determina la reflexión, son distintos alos que presenta la transmisión, y son exclusivamente función de la relación fac­tor de reflexión-longitud de onda A.. Pertenecen a este apartado, los filtros dicroi­cos utilizados en las cámaras de televisión en color para la selección adecuadade los colores primarios.

d) Cuerpos de estructura (aliácea o estriada. Los colores que presentan estoscuerpos, como las alas de mariposa, el nácar, etc., se deben a fenómenos deinterferencia, difusión, etc., de naturaleza física compleja. El color azul del cielotiene una explicación dentro de este tipo de fenómenos.

3. RADIACION TER MICA y LUMINOSA

Se denomina emisor a cualquier fuente de ondas electromagnéticas. La ener­gía transportada por dichas ondas se denomina energía radiante y al proceso porel que se engendra esta energia se llama radiación.

La distribución de energia en el espectro está determinada casi exclusivamen­te por la temperatura de una superficie emisora. Es un fenómeno conocído quelos sólidos y líquidos radien luz visible para altas temperaturas. Esta luz es porsupuesto energía radiante. Sin embargo a bajas temperaturas la longitud de ondade radiación es muy grande y se encuentra fuera del espectro vísible. Se requiereun aumento de la temperatura para que exista suficiente radiación en dicho es­pectro y el cuerpo aparezca luminoso por si mismo.

Se denomina flujo radiante a la energía radiante emitida por un manantial enla unidad de tiempo. Se mide en vatios.

El flujo radiante que incide sobre una superficie por unidad de área se llamairradiación y se mide en vatios/cm 2. Una parte de este flujo es absorbido depen­diendo de la naturaleza de la superficie y el resto reflejado. El porcentaje delprimero se denomína poder absorbente y el segundo poder reflectante. La sumade ambos para una misma superficie es igual a la unidad: p +q = 1.

Se denomina cuerpo negro o radiador integral a aquella superficie negra idealque absorbe toda la energia radiante incidente. En otras palabras, ninguna super­ficie puede tener un poder emisivo mayor que un cuerpo negro a una temperaturadada. El adjetivo ideal lo utilizamos porque no existe una superficie material queabsorba la totalidad de la energia radiante que recibe.

Se denomina poder emisivo de una superficie al flujo radiante emitido porunidad de área. Se mide en vatios/m 2.

14

Poder emisivo espectral WA es el poder el)1isivo por unidad de intervalo delongitud de onda. Se mide en (vatios/m 2)/mJl.

El poder emisivo espectral WA de un cuerpo negro, para una temperatura da­da, alcanza un máximo en una cierta longitud de onda Am • Así por ejemplo en lafigura 1.1 ésta toma el valor de 3746 mJl a T=500° C.

OOOOtnJ.l7000600tl'

T= 500°C

50004000300020001000oLongitud de onda en m,u

Fig. 1.1

Una cuestión muy interesante es que el valor de Am se desplaza hacia valoresbajos al aumentar la temperatura, siguiendo la llamada ley de desplazamiento deWien:

A . T=2 8971 x10·m '

En la figura 1.2 se representa este desplazamiento, pudiendo observarse que amedida que aumenta la temperatura del cuerpo negro, Am se desplaza cruzandola zona del espectro visible empezando por el rojo y llegando al. azul después depasar por el blanco. Este fenómeno es el que expl ica el cambio de color de unmetal al elevar progresivamente su temperatura.

Ya hemos advertido que el poder emisivo espectral se refiere al poder emisivopor unidad de intervalo de longitud de onda. El poder emisivo total para todo elespectro del cuerpo negro, se calcula por integración matemática de la curvaanterior, y su valor es lo que constituye la ley de Stefan-Boltzmann:

W = WAdAn o

15

10'

10 7

:l.105

E.. 't 104-tU'-.....UC1JO-Vl 10 JC1J

o>.-Vl

EC1J

10 2'-C1J

UO

Q..

10

1

I :

AI1I ,I I

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20000 2 K :\1• I I

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I

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I \I •I 'h(mQ~I I

•I

\I•

•I 500 0 III •II I

Longitud de onda

Flg. 1.2

Esta integral, prescindiendo del correspondiente cálculo vale:

donde W =(JT'n

Wn = poder emisivo total del cuerpo negro, en vatios/m 2

(J = constante de Boltzmann 5,672 x 10- 8

T = temperatura en grqdos kelvin.

Si el cuerpo no es negro ideal, entonces el poder emisivo está dado por

16

,

y sustituyendo Wn se tiene:

W=pa T 4

donde p = poder absorbente.

Se tiene entonces:

lo que nos dice que el poder absorbente p es igual al cociente entre el poderemisivo del cuerpo en cuestión y el de un cuerpo negro a la misma temperatura.

4. CONCEPTOS FOTOMETRICOS

Los conceptos y unidades fotométricas han sido estudiados tomando dos mo­delos fundamentales:

La luz blanca (espectro visible).El ojo humano.

Estos modelos nos permiten la introducción de factores objetivos y subjetivosde capital importancia en el estudio de una teoría del color.

La sensación visual que resulta cuando un flujo radiante incide sobre la retinadel ojo tiene tres caracteristicas: matiz o tono, saturación y brillo.

El término matiz o tono se refiere a aquella características que permite clasifi­car un color como rojo, verde, azul, etc., y está determinado por la corresponden­cia newtoniana color-longitud de onda. Un gris neutro no tiene matiz.

Por saturación se entiende el grado por el cual un color se separa del grisneutro para aproximarse a un color puro del espectro. Un gris neutro tiene unasaturación nula y un color espectral puro tiene 100% de saturación.

El brillo es la característica de cualquier sensación de color que permite clasi­ficarla como equivalente a la sensación producida por un elemento de una escalagradual y sucesiva de grises neutros.

Iguales cantidades de flujo radiante de distintas longitudes de onda, no produ­cen iguales sensaciones de brillo. Así por ejemplo, para igual flujo radiante seobtiene mayor sensación de brillo en la región central amarillo-verde del espectrovisible que en los extremos infrarrojo y ultravioleta. La función que representaesta dependencia se denomina curva de sensibilidad o de luminosidad.

De los trabajos experimentales sobre un gran número de personas, realizadospor la Comisión Internacional de Iluminación (ICE), se obtuvo el sorprendenteresultado de que hay que distinguir en el ojo humano, la sensibilidad frente a lailuminación normal o fuerte, a la que denominamos curva de sensibilidad fotópi­ca, de la sensibilidad frente a iluminaciones débiles, a la que denominamos curvade sensibilidad escotópica. La figura 1.3 muestra ambas curvas y de ellas pode­mos deducir, por ejemplo, que el ojo humano, es más sensible al azul con ilumi­naciones débiles que fuertes.

17

lO

1.0

0,75

2 10,5

0,2 5

04, 0,5 0,6 07ú{m7.)

1 Sensibilidad fotópica2 Sensibilidad escotópi ca

Fig. 1.3

Todos los cálculos realizados en televisión en color, se hacen sobre la curvade sensibilidad fotópica, a la que el ICE denomina curva patrón de luminosidad.

Con la ayuda de esta curva, cualquier flujo radiante puede ser evaluado entérminos de su capacidad para producir brillo.

La escala del eje de ordenadas de la misma, se ha tomado arbitrariamenteigual a la unidad, para el valor máximo de dicha función. Los valores de ésta,determinan la capacidad relativa del flujo radiante para evocar sensaciones debrillo.

5. FLUJO LUMINOSO. RENDIMIENTO LUMINOSO. LUMEN

El flujo radiante, evaluado por su capacidad para evocar la sensación de brillose denomina flujo luminoso. La unidad de flujo luminoso es el lumen.

El máximo de la curva patrón de luminosidad corresponde a una longitud deonda de 555 mJ1. Evidentemente, el lumen no se corresponde con un número fijode vatios. Por ejemplo si elegimos una longitud de onda de 500 mJ1.la luminosidadrelativa deducida de la curva es 0,5 y por consiguiente el flujo luminoso o lasensación evocadora de brillo es la mitad del obtenido a 555 mJ1.

Se llama rendimiento luminoso de un flujo cualquiera, al cociente entre el flujoluminoso y el flujo radiante; se expresa en lúmenes/vatio. A 555 mJ1 el flujo lumi­noso obtenido con un vatio de radiación es una cantidad conocida y fija: 685lúmenes, y por consiguiente diremos que el rendimiento luminoso de un flujomonocromático de 555 mJ1 es de 685 lúmenes/vatio. A 500 mJ1 1 vatio de flujoradiante produce 0,5 x 685 = 342 lúmenes.

Cuando el flujo radiante no es monocromático, lo que es muy común en lapráctica, el rendimiento luminoso ha de obtenerse necesariamente por procedi-

18

mientos de integración matemática. Siguienoo el criterio oe no incluir en la visiónpanorámica de los conceptos, cálculos, complejos, trasferimos este análisis alapéndice 1.

6. INTENSIDAD LUMINOSA DE UNA FUENTE PUNTUAL

Dada una fuente puntual A, se llama intensidad luminosa al flujo emitido porunidad de ángulo sólido (fig. 1.4).

A~~•.--

Fig. 1.4

Se mide en lúmenes/estereorradián (candelas).

En general, las fuentes no emiten flujos iguales por unidad de ángulo sólidoen todas las direcciones. Un ejemplo bien evidente es el de una bombilla, la cualno emite flujo alguno en la dirección de su casquillo. Desde un punto de vistateórico se considerarán, sin embargo, fuentes puntuales uniformes.

Un estereorradián es el ángulo sólido cuyo vértice es el centro de una esfera,que abarca una superficie de la misma igual al cuadrado del radio. Como el áreade una esfera es 4nR 2

, alrededor de un punto hay 4n estereorradianes.

Un ángulo w que abarque un área S de una esfera tiene por tanto S/R 2

estereorradianes.•

Por consiguiente, el flujo total emitido por una fuente puntual uniforme es

Ix4n=4n/lúmenes.

7. ILUMINACION

Es el flujo luminoso incidente por unidad de área. Si !1F es el flujo luminosoque incide sobre un incremento de superficie !1S entonces:

!1FIluminación E=­

!1S

La iluminación se mide en lúmenes/m 2

1 lumen/m 2 =1 lux.

19

-~.-

Si F es el flujo luminoso total sobre una superficie S y la iluminación es uniforme,entonces:

FE=-

S

Algunos valores típicos de iluminación serían:

Iluminación Valor en lux•

Luz solar más luz de cielo despejadoLuz solar más luz de cielo nubladoInteriores con fuerte luz diurnaLuz artificial propia para la lecturaLuz de luna llena

100.00010.000

1.0001000,2

8. ILUMINACION PRODUCIDA POR UNA FUENTE PUNTUAL

Sea ó.S un elemento de superficie. cuya normal forma un ángulo ex con el seg--mento d que representa la distancia a una fuente luminosa puntual A (fig. 1.5).

III

II

AS ces o(

I

AS

Fig. 1.5

•

Sea J la intensidad de la fuente en dirección al elemento ó.S.

Entonces el ángulo sólido que abarca ó.w es:

ó.S cos exó.w=----

d2

20

La intensidad 1 de la fuente es por definición:

I1F1=­

I1w

y, por tanto,

1118 cos aI1F=ll1w=---

d2

Todo este flujo incide sobre 118 y, por consiguiente la iluminación de 118 será:

I1F 1E= =-cosex

118 d2

1

.

La iluminación varia desde O para a=90° hastad2

En otras palabras, esta fórmula nos dice que si un objeto está iluminado conun cierto valor y triplicamos, por ejemplo, su distancia al foco puntual. la ilumina­ción que recibe es nueve veces menor que la primera, ya que disminuye como elcuadrado de la distancia. Por otra parte podemos orientar la superficie iluminadadesde ser tangente a normal al haz luminoso, para obtener una gama de ilumina­ción que van de O a l/d 2 respectivamente.

9. CONCEPTO FORMAL DE BRILLO O LUMINANCIA

Las fuentes luminosas que hemos estudiado hasta ahora eran puntuales. Esteno es el caso general que se presenta en la práctica donde se hace precisoconsiderar fuentes de dimensión finita como por ejemplo, la pantalla de un recep­tor de televisión o los dispositivos de iluminación de estudios equipados condifusores.

Para estos casos interesa considerar el concepto de brillo.

Se define el brillo como la intensidad por unidad de área proyectada.

Sea 118 un elemento de área luminosa (fig. 1.6). Su proyección según la direc­ción a vale: 118 cos ex.

AS .

- 6 S cos ex.

Fig. 1.6

21

,

Si la intensidad luminosa de la fuente extensa varia con la dirección Cl siguiendola ley de Lambert:

Ó.ICl = Ó.ln cos Cl

lo que puede suponerse cierto para la casi generalidad de las fuentes de dimen­sión finita, esto es, que la intensidad es máxima para la normal y nula para latangente a Ó.S; entonces el brillo según la dirección Cl es (fig. 1.7):

In cos d..

- -... ....,,- "- •... Ó.ICl Ó.ln cos Cl Ó.ln/' o( \ B - - - =K

> - ó.s cos Cl - ó.s cos Cl - ó.s/In -

I

-... /...... /-- ...-- ~---- -

Fig.1.7

es decir, que no depende del ángulo con que se mire, conclusión interesantísimaen televisión, puesto que un observador puede mirar normalmente al centro de lapantalla del receptor, sin pérdida de la misma sensación de brillo para cualquierparte de la pantalla.

Cuando una fuente se comporta siguiendo la ley de Lambert se dice que esperfectamente difusora.

El brillo se mide en candelas/m 2 al que se denomina nito También es muyusado el Stilb=1 candela/cm 2 =10' nito

Podemos citar los siguientes ejemplos tipicos de brillo:

Brillo nits

Superficie del Sol .Lámparas de filamento de wolframio a 2.700° K .Lámpara fluorescente .Cielo despejado .Tubo kinescopio de un receptor blanco y negro .

2 X 10·10 7

6.0003.200

300

10. ILUMINACION PRODUCIDA POR UNA FUENTE EXTENSA

La iluminación que produce una fuente extensa que emite difusamente, requie­re procedimientos de integración matemática. En general, podemos decir que ca-

22

da elemento de superficie de la fuente se encuentra a diferente distancia de unpunto dado de la superficie iluminada y la dirección desde dicho punto variarespecto a caqa pun,to de la fuente. Por consiguiente es posible calcular dichailuminación cuando se conoce la distribución de intensidad luminosa de la super­ficie de la fuente, lo cual implica conocer la forma geométrica de la misma. Siésta es regular y elemental entonces el cálculo se simplifica.

En el apéndice 2, se calcula, por ejemplo, la iluminación sobre un punto Psituado sobre el eje de una fuente luminosa circular en forma de disco, que cons­tituye una muy buena aproximación a lo que es un proyector de iluminación de unEstudio de Televisión.

11. FLUJO EMITIDO POR UNA FUENTE EXTENSA

El cálculo del flujo total emitido, tanto por transmisión como por reflexión poruna superficie difusa, requiere métodos de integración matemática debido a quela intensidad de la superficie no es igual para todas las direcciones, y por consi­guiente debe conocerse la función de distribución de la intensidad según el ángu­lo de dirección.

Cuando el brillo es independiente del ángulo, esto es, se trata de una fuenteperfectamente difusa, entonces la integración aludida, cuyo cálculo omitimos dapor resultado:

t:.F = nB t:.S

t:.FAl cociente = nB se le llama radiancia luminosa y está relacionada directa-

t:.Smente con el brillo por el factor n.

Por este motivo, el brillo se expresa algunas veces en lambert 1 lambert= 1/ncandelas/cm 2. También se utiliza el metrolambert= 1/n candelas/m 2 y en el mun­do anglosajón, el pielambert o footlambert = 1/n candelas/pie 2.

En el apéndice 3, el lector interesado puede encontrar la solución a la últimaintegral mencionada.

La principal ventaja que ofrece manejar estas unidades está relacionada conel uso de superficies difusoras, como ocurre en un estudio de televisión. Enefecto, supongamos por ejemplo que una superficie perfectamente difusora reflejael 100% de la luz que incide sobre ella. Entonces la iluminación expresada enlúmenes/cm 2

, el brillo expresado en lamberts, y la radiancia luminosa expresadaen lúmenes/cm 2 son numéricamente iguales, ya que si difunde el 100% significaque todos los lúmenes incidentes son iguales a los lúmenes reflejados, y, portanto, radiancia luminosa e iluminación coinciden numéricamente, y a su vezambos coinciden con el brillo expresado en lambert, ya que la radiancia y brilloestán relacionados por el factor n que se cancela al considerar el 1/n de la defini­ción de estas unidades.

23

Si la superficie no refleja el 100%, el brillo se obtiene multiplicando la ilumina­ción por la fracción de luz incidente a reflejada, y la distancia luminosa es enton­ces igual que antes al brillo, expresada en lúmenes/cm 2 y lambert respectiva­mente.

Esta es una de las razones por las cuales los instrumentos de fotometría deEstudios de Televisión manejan ambas unidades indistintamente.

24

-

-

•

APENDICE 1(CAP. 1)

CALCULO DEL RENDIMIENTO LUMINOSO PARA UN FLUJO RADIANTE NOMONOCROMATICO

Sea dP el flujo radiante en el intervalo de longitudes de onda A y A+ ~A. Sea Lla luminosidad relativa para A. El rendimiento luminoso para esa A es 685 Llúmenes/vatio y el número de lúmenes dF = 685 LdP lúmenes, si dP se mide envatios.

.

El flujo radiante será una cierta función g(A) y proporcional al intervalo tomadodA.

Esto es:

dP=g(A) dA

dF685 L g(A) dA

El flujo luminoso total F será:

00

F= dF=685 L g(A) dAo

y el flujo radiante es

00

P= dP=o

g(A) dA

L g(A) dA

El rendimiento luminoso será, por tanto:

00

F or¡ = - = 685 -----c----

P 00

g(A) dAo

25

Puesto que la función g(..1.) no es analítica sino empírica, la integración tieneque realizarse por métodos gráficos o numéricos.

Una curva de rendimiento luminoso con la temperatura para el cuerpo negrose tiene en la figura 1.8, donde se ve que el rendimiento máximo de unos 93lúmenes/vatio se produce a una temperatura de 6.500° K.

dOO-.....ro~VIGJ60tE-.J-5l 70

oes:::- ~O:J-.2eQ¡

E 20

"eQ¡

o: O

v....

""

/

~

f

26

1000 3000 5000

Temperatura· K

7000

Fig. 1.8

10000

-

APENDICE 11 (CAP. 1)

ILUMINACION PRODUCIDA POR UNA FUENTE EXTENSA

Sea un manantial extenso que emite difusamente. Cada elemento de superficiedel manantial se encuentra a diferente distancia de un punto cualquiera dado dela superficie iluminada. Además, la dirección hasta un punto dado de la superficieiluminada varía de un punto a otro de la superficie del manantial. Sea el manan­tial un disco plano circular de radio a y brillo B. Tratemos de calcular la ilumina­ción en un punto P situado sobre el eje del disco y en una superficie perpendicu­lar al mismo (fig. 1.9).

p

Flg. 1.9

Sea un elemento-anillo del disco, de radio r y ancho /':,.r. Su área será:

/':,.A = 2nr /':,.r

Todo elemento ae este anillo se encuentra a la misma distancia I de P, yforma el mismo ángulo e con la normal a cada elemento.

27

•

La intensidad del elemento en la dirección de Pes:

!:llo = 8 !:lA cos e = B x 2nr M x cose

donde sabemos que 8 no depende de e por tratarse de un manantial que sigue laley de Lambert (por eso ponemos 8 y no 8 0 ),

La iluminación en P debida al elemento anular es:

1'110 cos e!:lE=--­

12

pero sabemos que (fig. 1.10):

b1=-­

cose

r=btag e

bMM=-­

cos 2 e

'"'-­ - --

bFig.1.10

Y PVI lell HO:

8 x 2nb tg e b!:le cos 2eI'1E = -------­

b 2

..ees-re~

= 2n8 sen ecos el'1e

bMM=--­

cos 2 e

•E= 2n8 sen ecos ede

o

y teniendo en cuenta que

1sen ecos ede = - sen 2 e

2

28

- ---~~-------=---==:!.

se tiene que:

1E = 2nB- sen 2 x

2

E = nB sen 2 rx

•

o

= nB sen 2 rx

•

•

Si B se mide en candelas/m 2, E se mide en lúmenes/m'.

a' a 2

Como sen 2 rx=-=--­f2 a 2 +b 2

•

se tiene que:

BnAE=--­

a'+b 2

y teniendo en cuenta que na 2 = A (área del disco)

BAE=--­

a'+b 2

Observemos que BA es la intensidad del disco, ya que B es intensidad porunidad de área y A es el área total del mismo. En definitiva:

BAE=-­

a'+b 2

es una fórmula análoga a la producida por un manantial puntual y que ya vimosera

JE=- cose

d2

Cuando la distancia a P es muy grande comparada con a, esto es, cuando a'< <b 2, a puede despreciarse, en cuyo caso:

E=BA/b 2 =J total/b'

que es la fórmula para el caso puntual.

En general si b ~ 10a, el manantial puede considerarse puntual.

En un estudio de producción de televisi0n generalmente se cumple esta condi­ción, por lo que los proyectores pueden considerarse manantiales puntuales, norequiriéndose un estudio específico de su forma.

En el análisis presente no se han tenido en cuenta los dispositivos de enfoqueparabólico que suelen llevar los proyectores de estudio.

29

APENDICE 111 (CAP. 1)

FLUJO EMITIDO POR UN MANANTIAL EXTENSO

Tratamos de calcular el flujo luminoso total emitido o reflejado por una super­ficie difusa. Se requiere la integración matemática al no ser la intensidad igual entodas las direcciones.

Sea ~A un elemento de superficie emisora. Construimos una semiesfera deradio r, tomamos r muy grande, de forma que ~A pueda considerarse fuentepu ntual. Entonces:

es la intensidad del elemento en la dirección de la zona rayada.

El área de la zona es:

2nr 2 sen e de

y el ángulo sólido abarcado desde ~A:

2nr 2 sen e dedw= =2n sen e de

r 2

Como

d(~F)o= ~/o dw = (2n sen e de) (8 0 ~A cos e)

y el flujo total que atraviesa la semiesfera, que es el flujo emitido por el elementoes:

n/2

30

~F=2n~A

o

8 0 sen e cos e de

•

AA .-- . --""" . -- . 'i":'-J-- . --+-

Flg.1.11

•

•

Si B o= B no es función de e por ser fuente difusa que sigue la ley de brilloconstante:

"/2

tiF = 2n tiA B sen e cos e deo

pero

1sen e cos e d e=- sen 2 e,

2

luego:

1tiF=2ntiAB- sen 2 e

2

tiF=nB tiA

"/2

o

=nB tiA

que resuelve la integral propuesta y que determina el concepto de radiancia.

31

-

Ing. CAVETANO R. GROSSIDPTO. MEDICIONES y CONTROL

CANAl... 7 Al"gentlna

CAPITULO 11

Colorimetría aplicada a la televisión en color

Ya hemos visto en el capítulo 1, que las tres caracteristicas que determinan elcolor son el brillo, matiz y saturación. En este capítulo estudiaremos el modo derepresentar el color de un objeto mediante coordenadas que le determinenunívocamente.

1. MEZCLA SUSTRACTIVA DE COLORES

Se denomina poder transmisor de un filtro a una longitud de onda A, al valor

Intensidad de la luz de longitud de onda A que transmiteT=-------------=------- ---=------

Intensidad de la luz de longitud de onda A que incide

Para cada longitud de onda T toma un valor, y a la función que representa taldependencia se le denomina curva de transmisión del filtro, TA•

Sean dos filtros con curvas de transmisión TA y T~. Si se colocan ambos filtrossimultáneamente, entonces el poder de transmisión es el producto de ambos, y lacurva de transmisión es el producto TA ' T~. Así, si el primer filtro es de azul concurva de transmisión TA, y el segundo es de amarillo con curva de transmisión T~,

el conjunto de ambos deja pasar preferentemente la luz verde (curva de puntos)(fig. 2.1).

Debido a que cada filtro absorbe parte de la energía que incide sobre él, permi­tiendo transmitir el resto, al método de obtener color por el procedimiento descri­to, se le denomina método sustractivo.

Los colores que se obtienen por mezcla de pinturas y tintas siguen el métodosustractivo. En efecto, cuando se mezcla una pintura amarilla y azul, la luz pasarápor las particulas teñidas Que se comportan como filtros finos amarillos y azules- .colocados en la trayectoria del haz luminoso. El efecto es idéntico al que se produ-ce cuando un filtro azul y uno amarillo se colocan en serie en la trayectoria del

33

•

mismo. Al iluminar con luz blanca, la luz reflejada por la pintura hacia el exteriordebe pasar a través de muchos de estos filtros elementales y, por consiguiente, lafracción total de luz reflejada causa la impresión de luz verde.

0,4 0.6

Flg. 2.1

2. MEZCLA ADITIVA DE COLORES

Sea P una pantalla blanca sobre la que se proyectan dos luces coloreadas S,Y S 2 (fig. 2.2).

s,p

Fig. 2.2

Si S 1 es de color rojo, y S 2 amarillo, en la pantalla aparecerá un color naranja.Un análisis espectral de este color asi obtenido nos demuestra que existe una luzroja y una amarilla por separado, y ninguna longitud de onda correspondiente al

34

naranja. La sensación de este color es pues fenómeno imputable al receptor, eneste caso al hombre que integra la información captada por los conos de suretina en un proceso psicológico complejo.

Si 5, fuera azul y 52 rojo, la sensación conseguida sería de un violeta. Obser­vamos que el violeta tiene una longitud de onda que incluso está situada fuera delintervalo que une al azul y al rojo en el espectro.

Para nosotros, la obtención de colores por el procedimiento aditivo tiene unaimportancia trascendental, ya que todos los procesos de televisión en color ha­cen uso de este principio.

Para la obtención de cualquier color del espectro por el método aditivo serequiere el aporte de tres componentes a los que denominamos colores prima­rios. En televisión en color se han elegido el rojo, verde y azul.

3. OBTENCION DE COLORES POR YUXTAPOSICION

En lugar de mezclar en la paleta las pinturas para obtener los colores, es bienconocido por los pintores impresionistas el recurso de yuxtaponer manchas colo­readas que el ojo del observador integra a una cierta distancia, causando la sen­sación de un nuevo color no presente en la tela. Los colores obtenidos por estemétodo son estéticamente más vivos y más frescos, ya que se obtienen sensacio­nes variables según la distancia de observación.

La yuxtaposición fue llevada a su situación limite por Seurrat, eminente pintorimpresionista y fisico, que en el siglo pasado inició el método del «puntillismo» enla pintura. Consiste en desintegrar la imagen en puntos de color muy próximos,de forma que a cierta distancia el observador recompone el color resultante poryuxtaposición.

También la televisión en color, hace uso en la fase de la recepción del punti­llismo. Es bien conocido que un tubo de máscara de color está formado por tria­das muy pequenas de fósforos que se excitan por el haz electrónico de tres caño­nes modulados por las componentes de los tres colores primarios, y que es endefinitiva el ojo del telespectador el que recompone el color de la imagen.

4. LAS LEYES DE GRASSMANN

Se debe a Maxwell y a Grassmann la demostración de que toda sensación decolor se puede obtener por su ma de tres fuentes 51, 52 y 53, de colores seleccio­nados a los que denominamos primarios, y que constituye como sabemos la basecientífica de la televisión en color. Con el nombre genérico de tricromía se deno­mina al capítulo de la Física que se ocupa del estudio de esta cuestión.

En tricromia, resulta de fundamental importancia el concepto de radiaciónequivalente según Gassmann. Se dice que dos radiaciones son cromáticamenteequivalentes si producen iguales sensaciones de brillo, matiz y saturación, bienentendido que ello no implica que tengan igual descomposición espectral. Porejemplo, una sensación de amarillo puede estar producida por un amarillo puro, o

35

por una mezcla aditiva de radiación roja y verde. Si ambas coinciden en su brillo,matiz y saturación diremos que son equivalentes.

Veamos las leyes de Gassmann que se refieren a tal concepto:

Primera 'ey.-Dos radiaciones cromáticamente equivalentes a una tercera sonequivalentes entre sí.

Segunda 'ey.-Si sobre el ojo actuán varias radiaciones simultáneamente, sepueden sustituir una o varias de ellas por radiaciones cromáticas equivalentes

Tercera 'ey.-Si dos áreas dan la misma sensación de color, ésta no cambiasi en ambas se disminuye la luminosidad o brillo, sin cambiar el matiz ni lasaturación.

5. LA MEDIDA DEL COLOR. EL EXPERIMENTO DE GRASSMANN

Veamos cómo el experimento de tricromía de Grassmann nos permite medir elcolor.

Sean S l' S 2 Y S 3' tres fuentes de luz roja, verde y azul, respectivamente. SeanF l' N ,; F 2' N 2; F 3' N 3 tres parejas de filtros neutros regulables (absorben por igualtodo el espectro), que interceptan los haces de luz antes mencionados (fig. 2.3).

N,

Fig. 2.3

F, 51

Sea B una fuente de luz blanca y sea P una pantalla bianca plegada de formaque el ojo del observador pueda divisar simultáneamente ambas partes.

Al empezar el experimento colocamos N l' N 2 Y N 3 en la posición unidad. ilumi­namos la parte izquierda con un cierto blanco procedente de la fuente B. Ajusta­mos ahora F l' F 2 Y F 3 para obtener a la derecha la misma sensación de blancopor sintesis de rojo, verde y azul. A partir de este instante no tocaremos F l' F 2 YF 3 hasta terminar el experimento.

36

•

••

•

•

Sustituyamos el manantial B por una fuente de color C, que deseamos anali­zar. Para dar a la derecha una iluminación coloreada equivalente a la izquierda,modificaremos las posiciones N l' N 2 Y N 3 sin tocar F" F 2 Y F 3.

Nos interesa, sin embargo, reconsiderar el experimento cuando calibramos B.Cuando ello se hizo, la lectura de N l' N 2 Y N 3 era 1, 1, 1. Pues bien, la lectura deF" F 2 Y F 3 en este experi mento es una cantidad proporcional a 0,30 para el rojo,0,59 para el verde y 0,11 para el azul.

Si colocásemos la posición de N" N 2 Y N 3 en 0,5 para los tres, sin tocar elajuste previo de F l' F 2 Y F 3' obtendríamos un blanco (mejor gris) de menor lumi­nancia que el anterior, pero no habríamos perdido la relación 0,30, 0,59, 0,11.

Esto nos autoriza a decir que iguales cantidades de rojo, verde y azul, dan unblanco, bien entendido que esta igualdad no es cierta en términos de lúmenes,sino del calibrado de N l' N 2 Y N 3' para lo cual concebimos la llamada unidad T,pudiendo escribirse:

1 unidad T de rojo + 1 unidad T de verde + 1 unidad T de azul ==3 unidades T de blanco

Más adelante veremos que precisamente la señal de luminancia de la televi­sión en color viene representada por:

que como sabemos representa la señal de blanco y negro involucrada en la•misma.

En definitiva se puede escribir:

1 unidad T de • 0,30 lúmenes de •

rOJo - roJo-

1 unidad T de verde =0,59 lúmenes de verde1 unidad T de azul =011 lúmenes de azul,3 unidades T de blanco = 0,30 + 0,59 + O, 11 = 1 lumen de blanco

El anterior razonamiento, aunque un poco al margen del propio experimentode Grassmann, pretende clarificar esta cuestión para encontrar la necesaria cone­xión entre los estudios de colorimetría y televisión en color propiamente dichos.

Continuemos con el experimento:

Sea C, un color objeto de análisis con el que iluminaremos la parte de laizquierda de la pantalla plegada.

Para conseguir la radiación cromática equivalente de Grassmann en la dere­cha, modificaremos las posiciones de M" M 2 Y M 3 hasta igualarlas. En este caso:

C,=R,+G,+B, donde: R 1 = rojoG 1 = verdeB,=azul

37

Si experimentamos un nuevo manantial cromático C 2' se tendrá:

C 2 =R 2 +G 2 +B 2

Por la segunda ley de Grassmann, SI superponemos los manantiales C, y C 2'

deberá verificarse que:

C,+C 2 = (R,+R 2 )+(G,+G 2 )+(B,,+B 2 )

Si representamos en tres ejes cartesianos espaciales todo el experimento rea­lizado, tendremos que el vector B que representa la luz blanca de referencia,tiene como componentes OR = 1, OG = 1 Y OB = 1, Y por tanto, está situado en ladiagonal del triedro. El módulo de B nos da la luminancia del blanco y cualquierescala de grises estaría en dicha diagonal, variando de módulo desde O para elnegro, hasta el máximo blanco a considerar (blanco de referencia) (fig. 2.4).

G

R

Fig, 2.4

II

--------e,

I

IIIiIIII II I

I II

I II I

/ R,/

//

I //___________ .:..- -...J,./

B1

/r- - --- --------,.

/ G1 // /

/ // /

/ // /

/ /f-----IIIIIIIIIIIIIIII1IIII

Para el manantial C, existe un punto del espacio, afijo de un vector de compo­nentes OR l' OG, Y OB, que le determina unívocamente y lo mismo para C 2'

La correspondencia entre afijos y radiaciones cromáticas es biunívoca y porconsiguiente está bien definida. La dirección del vector dada por sus cosenos

38

•

directores indica el tono o matiz y el módulo del vector lleva impresa la informa­ción de luminancia o brillo.

Un sistema de representación como el indicado fue propuesto inicialmente porGrassmann para la medida del color, y presenta la ventaja de trasvasar radiacio­nes cromáticas a elementos de un espacio vectorial. Así, por ejemplo, la suma delos vectores e, + e 2 arroja la radiación cromática equivalente e 3 deducida en elexperi mento.

6. REPRESENTACION DEL COLOR MEDIANTE PARAMETROS r y 9

Supongamos que no nos interesa representar la luminancia o brillo del color,sino sólo su matiz. Entonces no estamos interesados en conocer el módulo delvector OC, en el sistema de referencia propuesto por Grassmann. Nos basta en­tonces saber dos parámetros para determinar el color.

En el vector OC, definimos:

•

R,r =-----

, R,+G,+B,'G,

9 =----.

, R,+G,+B,B,

b =----­, R,+G,+B,

•

,

donde se verifica evidentemente que:

R +G +Br +g +b =' , '=1

, , , R +G +B, , ,

Esto nos indica que basta conocer dos de estas coordenadas reducidas, yaque la tercera se obtiene por diferencia. Se han adoptado r y 9 como parámetrosde este sistema.

En el caso de tratarse de un blanco se tendría:

R,=G,=B, y r =b =g =1/3, , ,

Para un gris, también se verifica esta última relación, pero como ya hemosadvertido no estamos interesados en la luminancia o brillo en este sistema derepresentación.

El nuevo sistema ofrece la gran ventaja de representar cualquier color en unplano. El blanco estaría representado en las coordenadas (1/3, 1/3). El rojo ten­dría de coordenadas (1, O) Y el verde (O, 1) (fig. 2.5).

La experiencia demuestra que con el dispositivo de Grassmann desgraciada­mente hay tonos sobre la parte izquierda de la pantalla que no son conseguiblespor suma en la parte derecha, especialmente ciertos colores verde-azulados.

Sin embargo, se puede conseguir la igualdad izquierda-derecha para estostonos si agregamos una cierta cantidad de rojo a la parte izquierda superponién­dole al color e,:

e, + R , (rojo) = G, (verde) +B , (azul)

39

9

1 Verd e

--- ---, WIIIIII

BAzul

o

Flg.2.51

Rojo

con lo cual para representar C, en el plano Or, Og, tendríamos:

-R ,r = ----'------

-R,+G,+B,

lo que obl iga a considerar valores negativos.

7. COMPONENTES TRICROMATICAS INTERNACIONALES

Con objeto de conseguir que todo color se halle representado por un puntosituado en el primer cuadrante, esto es, sin componentes negativas, el ICE refor­mó en 1931 el sistema de parámetros r, g y b, adoptando ciertas funciones linea­les de ellos, a las que llamó x, y, z.

En realidad lo que se hizo fue tomar nuevos patrones primarios a los que sellamó ficticios que cumplían aquella condición. A las componentes de color referi­das a tales patrones se les denominó coordenadas tricromáticas o valores triestí­mulos X, Y, Z.

Para evitar la representación espacial como antes, se hace uso de los coefi­cientes tricromáticos.

Xx=----

X+Y+Z

y

Z = ----'1"""--

X+Y Z

donde x + y +Z = 1, bastando conocer dos de ellos, por ejemplo, x e y.

40

Las coordenadas x, y calculadas para todos los colores del espectro, arrojanuna gráfica llamada curva lugar. del espectro (spectral locus) que representa lafrontera de todos los colores reales existentes (fig. 2.6).

y0,8

0.7

Q6

0,3

0,2

0.1

520530

5L.D550

560570

580590

600610

62000

0,1 0,2 0,3 0,4 '0,5 0,6 Q7 le

Fig.2.6

En estas circunstancias, todo color posible se encuentra situado en el primercuadrante y se evita el problema de los valores negativos que aparecían en elsistema de parámetros r, g.

El centro de gravedad del pseudotriángulo que resulta de unir con una línearecta los dos extremos de la curva lugar de espectro lo ocupa el llamado blancoICE de idéntica energía, que es aquel blanco conseguido por un espectro de igualenergia, usado como referencia en los sistemas calorimétricos internacionales.Este blanco tiene por coordenadas (1/3, 1/3).

Muy próximo al blanco ICE de idéntica energía se encuentra el luminante C,que sustituye con mucha aproximación a la luz media diurna, siendo otro de losblancos de referencia.

Debemos insistir algo sobre la luz blanca. En principio no existe una definicíónformal de luz blanca. Aun a pesar de que las desomposiciones espectrales difie­ren mucho, llamamos luz blanca por ejemplo a la luz solar, a la luz del cielo y ala luz diurna Una definición teórica de blanco será la apuntada anteriormente deblanco ICE quienergético, pero para fines prácticos no ha sido adoptada por lagenerali d.

Para cálculos calorimétricos prácticos ha sido muy utilizado el iluminante Cque simula la luz media diurna, pero en televisión, ha sido adoptado el iluminanteD6.500o K que puede obtenerse fácilmente de la mezcla apropiada de luz procedentede los tres fósforos tricromáticos de un tubo de televisión en color.

41

;

8. CONSIDERACIONES IMPORTANTES QUE SE DEDUCEN EN EL TRIANGULOICE COLORIMETRICO

Sean dos colores situados sobre el triángulo ICE. Si se mezclan aditivamente,el color resultante se encuentra situado sobre el segmento rectilíneo que une losdos pri meros, y a una distancia de ambos que depende de la proporción de los

•mismos.

0,1 o, 2 o, 3 0,4 0,5 Q6 0,7 xox0.1 0,2 0,1 0,4 0,5 013" 0.7

o

y y 5200,8 530Q'3540N0,7 Q7 550

0,6 5600.6 570

0.5 0.5 580590

0,4 O", 600e O 61gO) 0.3 . O\ --/K 700

q2 0.2 L

e 0,1•

Fig. 2.7 Fig. 2.8

0,1 0.2 0;3 01. 0,5 0,6 O)x

30540

550560

70580

590600

610R 620

700

O

y 520O,B

07 G

cp

0,5

O.,

0,3

O,L 4

01, 470

Fig. 2.9

42

Un término equivalente a la saturación es la pureza de un color que se definecomo la distancia del punto que le representa en el diagrama cromático, al puntoblanco medida en tantos por ciento respecto de la distancia del punto blanco a lacurva lugar del espectro (fig. 2.7). Según esto, la pureza de cualquier color delespectro es el 100%, y la pureza del blanco es O. Así por ejemplo, la pureza delcolor representado por el punto G es:

CGPureza=-­

CH

Se llama longitud de onda dominante de un color a aquella tal que la recta•

que parte del punto blanco y pasa a través del punto representativo del color,corta a la curva lugar del espectro. La longitud de onda, por ejemplo, del color Ges 600 mil.

La longitud de onda dominante constituye una definición formal del términomatiz o tono de un color, que ya hemos dado anteriormente.

Se denomina cromaticidad de un color dado, a la pareja de valores pureza ylongitud de onda del mismo. La determinación de un color por su cromaticidadresulta en casos más interesante que proporcionar los valores triestímulos o coe­ficientes cromáticos.

Volviendo al triángulo ICE, las mezclas que tienen cromaticidades comprendi­das en el interior del triángulo EDK de la figura 2.8 se denominan púrpuras omagentas. Observamos que los colores púrpuras o magentas no pueden obtener­se por mezcla de blanco y un color del espectro, ya que el segmento que partien­do del luminante blanco C incide sobre ese color, no corta la curva lugar deespectro. Por esa razón a estos colores se les llama colores no espectrales. Lalongitud de onda dominante de estos colores se obtiene prolongando la recta enla otra dirección hasta encontrar la curva lugar del espectro. Así la longitud deonda dominante del color L es la del color del espectro correspondiente al pun­to N.

Cuando dos colores pueden combinarse en forma aditiva para obtener blanco,se denominan colores complementarios.

Para los colores de la región del triángulo EDK la pureza se define como elcoeficiente expresado en % de la distancia desde su punto representativo al puntoblanco, a la distancia del punto blanco a la recta que une los extremos de lacurva lugar del espectro EK.

La curva lugar de espectro y la recta que une sus extremos constituyen lafrontera de los colores reales y todo color obtenido por mezcla aditiva de coloresdel espectro debe encontrarse en dicho dominio.

Estamos en situación de comprender por qué dados tres colores reales elegi­dos como los R, G, B de la figura 2.9, no pueden obtenerse todos los coloresreales por mezcla aditiva, ya que todo color obtenido a partir de aquéllos, debe­rán estar comprendidos en el interior del triángulo RGB. También se comprendeahora que no existen tres primarios a partir de los cuales pueda obtenerse todala gama de colores por mezcla aditiva. Sín embargo, la elección de los primarios

43

no ofrece dudas, ya que lo haremos buscando tres colores espectrales que origi­nen el triángulo de mayor área posible, y en efecto el rojo, verde y azul, altamen­te saturados, constituyen la mejor elección.

9. SENSIBILIDAD DEL OJO A LAS VARIACIONES DE TONALIDAD Y PUREZA

De la estadistica realizada sobre un conjunto de individuos, donde se tomóespecial cuidado en no considerar los daltónicos, llevada a cabo por el ICE sobrela sensibilidad del ojo humano a los incrementos de pureza y de longitud deonda, se dedujeron importantes consecuencias.

Los mini mas valores de incrementos de pureza perceptibles t:.p se obtuvieronpara los tonos próximos al blanco desde t:.p = 0,005 para el azul, hasta un máximode 0,05 para el amarillo verdoso, volviendo a disminuir para el rojo, donde alcan­za 0,02.

En los tonos próximos a la saturación t:.p varia en sentido inverso, siendo 0,05p ra el azul, 0,025 para el amarillo y 0,03 para el rojo.

Esto en cuanto a la sensibilidad del ojo humano a las variaciones de pureza osaturación. Para incrementos de longitud de onda se tiene que, partiendo de unaluz monocromática, el máximo se detecta para el rojo y el azul, y el mínimo parael amarillo.

Las llamadas elipses de McAdam representan en diagramas x, y, los t:.x, t:.ymás pequeños que el ojo puede detectar y ha sido aprovechada por el sistema detelevisión en color americano NTSC para la elección de las senales a transmitir,cuestión ésta que anal izaremos en detalle al entrar en este sistema.

10. PARTICULARIDADES SOBRE LA TRICROMIA EN TELEVISION EN COLOR

El fenómeno físico que explica la obtención de una imagen en un televisor, esla emisión de luz de las sustancias luminóforas cuando sobre ellas incide unpincel de electrones.

Para los kinescopios de televisión en color se eligen fósforos que tengan emi­sión dominante en el rojo, verde y azul, y sobre todo igualdad de persistencias,para evitar los bordes coloreados en los objetos en movi miento.

Un estudio exhaustivo llevado a cabo por el ICE sobre una gran cantidadde pigmentos naturales y colorantes, demostró que sus colores estaban situadosdentro de una curva C de superficie notablemente inferior a la encerrada por lacurva lugar de espectro. En la figura 2.10 podemos observar como ejemplos lasituación dentro del triángulo ICE de ciertos colores que abundan en lanaturaleza.

44

•

•

le1

O).S otonales

R'R

0,70 ¡;..m

qs

Clorofila

B

C

G

O~O

O

0,5

1

050

Fig. 2.10

Observamos que colores como el verde clorofila, el azul del cielo, etc., estánmuy lejos de la saturación. Un análisis con un juego elemental de filtros nosdemuestra, por ejemplo, que el color verde del césped de un estadio no toma elcolor negro con un filtro verde, rojo, anaranjado, amarillo, azul, etc., indicandoclaramente que todas estas componentes son reflejadas, formando parte de sucolor. En otras palabras, el verde césped es desaturado.

De ahi que se elijan fósforos para los tubos kineskopios que se aproximen oenvuelvan la curva e que contiene realmente las combinaciones de colores obte­nibles en la práctica con pigmentos y colorantes diversos.

En dicha figura se encuentra dibujado como ejemplo el triángulo de color deJn tubo kinescopio normal (R', G', B').

11. CONSIDERACIONES SOBRE LA CORRECCION GAMMA (y)

Lo ideal es que cada punto A' de la imagen del kinescopio diera una ilumina­ción proporcional a la del punto A homólogo del objeto televisado.

Las cámaras de televisión tras el correspondiente proceso de matrizaciónarrojan una componente E y que en principio es proporcional a la iluminación delpunto A.

Por el contrario, un tubo kinescopio produce en la pantalla en el punto A' unbrillo que crece mucho más rápidamente que la tensión V de la señal de videoaplicada, siguiendo la ley

B=VY donde y = 2,2 a 2,8 aproximadamente.

45

Para evitar que. .

compensa a priOriversa 1/y.

la y del tubo kinescopioen las priopias senales

exagere el contraste de imagentransmitidas aplicando una ley

se•¡n-

Sean ER, EG, Ea las señales primarias correspondientes a los tres tubos decámara y supongamos que la recepción se realiza con un receptor de blanco ynegro.

La señal de luminancia matrizada es:

La corrección y consiste en reemplazar ER, EG Y Ea por:

E' - E ,!J'FI R

con lo cual tenemos que

E' - E l/Ycr- G E' - E'/YIr" a

Sin embargo, la corrección 1/y para E~ deberia ser:

cometiéndose un error que afecta a los receptores blanco y negro cuando setransmita señal de color de

A - E '/Y - E'°L - Y Y

que en la práctica no es digno de mayores consideraciones. Sin embargo, lasimplificación obtenida a nivel de circuito al aplicar la corrección y de la formadescrita es evidente.

Deducimos pues que la compatibilidad color/blanco y negro no queda seria­mente comprometida por este hecho.

12. ALGUNAS CONSIDERACIONES NECESARIAS SOBRE EL FENOMENO DELA VISION

El ojo humano y la cámara son instrumentos ópticos de notable semejanza. Lacantidad de luz que penetra en el ojo se puede graduar por un iris circular, cuyasfibras musculares regulan la apertura de una ventana que llamamos pupila. Eltamaño del orificio se ajusta automáticamente a los diversos grados de luz quepenetran por él, mediante células nerviosas que actúan sobre los músculos deliris. La córnea y el cristalino enfocan la imagen invertida en la retina (fig. 2.11).

La cámara también tiene un iris al que llamamos diafragma ajustable paracontrolar la entrada de luz y un cristalino al que llamamos lente. Una diferenciaentre ojo y cámara, es que I~ente de la cámara tiene que moverse hacia adelan­te y atrás para cada cambio de enfoque, mientras que el cristalino es una lentefija que cambia su curvatura para obtener la imagen enfocada.

46

El cristalino está formado por numerosas fibras transparentes embutidas enuna membrana elástica translúcida. Como se están creando constantemente nue­vas fibras, el tamaño del cristalino aumenta con la edad. A los ochenta años elcristalino será aproximadamente un 50% mayor que a los veinte años. Sin embar­go, al crecer el cristalino pierde elasticidad, reduciéndose su capacidad para en­focar los objetos cercanos.

El cristalino está formado por unas 2.200 capas o laminillas, que se montanunas sobre otras como las telas de una cebolla. Al pasar por cada una de estascapas la luz sufre un grado minimo de refracción en una serie de saltos discretos.Los músculos excitados por impulsos nerviosos cambian el espesor de tales lámi­nas adaptando la lente a los diversos enfoques.

RETINA

IRIS

- /- -- ~- -- -PUPILA ----- ,- ,- ----

------------------

------------------ -

OBJETe

CRISTALINO

PELlCULA

~ ,

LENTE

IRIS (Diafragma)

ABERTU A

---------------

---- - - - - - - - - - - - -OBJETO

Fig.2.11

La estructura de la reti a, lugar donde se enfoca la imagen objeto de la visiónpuede resumirse diciendo e posee unos 120 millones de bastoncillos, sensiblesal brillo o luminancia, pero o al color y unos 6 millones de conos sensibles alcolor distribuidos en su super mie. La gran diferencia numérica observada entrebastones y conos explica la gran definición del ojo a las variaciones de brillo o

47

luminancia y la baja definición a las variaciones cromáticas. Existen tres tipos deconos:

1.2.3.

LosLosLos

quequeque

tienen máxima sensibilidad al azulo

la tienen al verde sobre 5.000 A.o

la tienen al rojo sobre 5.700 A.

o

sobre 4.500 A.

Durante el día el proceso de la visión está soportado fundamentalmente porlos conos. Cuando el nivel de luz cae por debajo de 1 lux los conos cesan deactuar. Por la noche, sólo los bastones son responsables de la visión. La sensibi­lidad de los bastones es unas 10.000 veces mayor que la de los conos y sólo

•• •originan Imagen monocroma.

La información captada por conos y bastones es transmitida al cerebro simul­táneamente por un paquete de fibras nerviosas al que llamamos nervio óptico(figura 2.12).

FOVEA

:---PUNTOCIEGO

NE RVIO OPTICO

RETINA

HUMOR VITR EO( Sustanc ia transparente>

PARED ge>latinosa)MUSCULAR

IRIS

HUMOR ACUOsq

( Liquido acuoso)

PUPILA( Abertura rod

da por el iri

•

COROIDES( Capa d 19ada rica en vasos sanguineos)

LIGAMENTO DE SUSPENSIO

CORNEATRANS

Fig.2.12

48

•

CAPITULO 111

La elección de las señales transmitidasen televisión en color

1. CRITERIOS DE ELECCION

Para transmitir los tres parámetros que se requieren para especificar el colorde un elemento de imagen, tenemos varias alternativas. Cuatro de ellas se nospresentan como las más sugestivas. Veamos a continuación cuál de ellas es lamás convenientes y las razones que lo motivan:

1. Transmitir señales correspondientes a los tres primarios requeridos. re­presentados por ER' EG Y Ea·

2. Transmitir una señal correspondiente a la luminancia total del elemento Eyy dos de las cantidades.

EREr =-----

ER+EG+Ea

3. Transmitir una señal correspondiente a la luminancia total y dos de lostres primarios, es decir, Ey, ER Y EG, por ejemplo.

4. Transmitir una señal correspondiente a la luminancia total Ey y dos seña­les diferencias elegidas entre ER-E y• EG-E y Y Ea-E y.

La opción 1 no nos interesa debido a que rompe la compatibilidad del sistemaen cuanto a la recepción de señales en color por receptores blanco y negro. Sinembargo, encuentra gran aceptación en circuito cerrado de televisión, ya quesimplifica extraordinariamente el circuito de los monitores receptores y evita pro­cesos de codificación. El precio que se paga por ello es la triplicación del cablecoaxial requerido para la transmisión interna de dichas señales primarias.

51

La opción 2 involucra el tratamiento de relaciones de voltajes en la transmi­sión y por consiguiente productos de voltajes en la recepción, lo cual complicabastante la instrumentación y los circuitos a utilizar.

La opción 3 es muy sugestiva. Por una parte se transmite la señal E y querepresenta la componente de luminancia o brillo requerida para la televisión blan­co y negro, y por otra transmite dos señales correspondientes a primarios, recu­perándose en el receptor la tercera por simple desmatrización por suma, ya que:

E y=0,299 ER+O,587 EG+O,114 Ea donde 0,299+0,587+0,114=1

Sin embargo, esta opción compromete la compatibilidad. En efecto, sea unaescena gris sin contenido alguno de color.

Para tal escena, los tres tubos de cámara correspondientes a los tres prima­rios: rojo, verde y azul, entregan ER=EG=Ea (gris). Matrizada la información deluminancia:

La opción 2 consistiría en transmitir el resultado de esta matrización, y tam­bién información de ER y EG, aun cuando nos consta la inexistencia de tales colo­res en la imagen. Esto compromete la compatibilidad del sistema en el sentido dela recepción de una señal monocroma por un receptor de color.

Se comprende que en virtud del razonamiento que acabamos de hacer, laopción que contemplara la transmisión de una señal correspondiente a la lumi­nancia de la imagen, y dos señales que se cancelan cuando la misma no poseacolor, seria la que permitiría la compatibilidad plena. Y en efecto, la opción 4cumple esta condición ya que:

para la Imagen gris, cumpliéndose

Asi pues adoptamos la opción 4.

Veamos algunas relaciones que ligan las señales' diferencias de color entre si,y respecto a los tres primarios, con objeto de disponer de un criterio de elecciónque nos permita decidir qué dos señales diferencias de color elegimos entre las

•

para la transmisión.

De la relación

52

8z:'5en

úla:<.!)

oo«a:::>1­«úlwoa:w>

...J

F3«

oo«a:::>1-

~Z«>­u

oo«a:::>

~~zw<.!)«~

g...J-2i~«

1

o1-0 ~o 1-0 1-0 1()

O.~¿o-Lo-kO]~~~"$3~~~ij1-0

~~ íio 0-2

oo

1-0

o~

o r~ o

1-0 1-0 1-0

~ ,/~:¿; ~ o

Ey

1-0

~771~ 0-2 0-3

o ¡¿ ~

Ea - Ey

, 0-41 0-30,---.:.0-+--=-0_ I ~/ ,/}7714 0-11

0,- iY/~~= ~_ '/ 045 ·0-15 -0-11 ~030 -~1

0-89 O-S9V//

o oo ~1;r//W~2Z2ZV//

I "~O -0-15 1-0-15 1/".:0 ~-O-S9 IY///

089

Fig.3.1

Los valores de las señales diferencias de color para valores unidad de loscolores primarios, esto es, aquellos para los cuales una de las tres señales ER, Eay Ea vale uno y los otros dos ceros serían:

53

y teniendo en cuenta la identidad

0,299 Ey+0,587 E y+0,114 Ey=E y

sustituyendo en la primera resulta que

lo cual significa que dadas dos señales de diferencias de color, la tercera puedederivarse de las anteriores.

También tenemos:

(ER-E y)= ER- (0,299 ER+ 0,587 EG + 0,114 Ea) = 0,701 ER-0,587 EG - 0,114 Ea

(E G -Ey)=EG - (0,299 ER+0,587 EG + 0,114 Ea) = -0,299 ER+0,413 EG - 0, 114 Ea

(Ea -Ey)= Ea - (0,299 ER+0,587 EG +0,114 Ea) = 0,299 ER- 0,587 EG +0,886 Ea

Tomemos un conjunto de colores primarios y complementarios a distintos gra­dos de saturación, para observar los valores de las señales diferencias de color:

ER EG Ea

Blanco 1 1 1

Gris 0,2 0,2 0,2

Rojo saturado bri liante 1 O O

Rojo saturado menos brillante 0,5 O O

Rojo desaturado 1 0,5 0,5

Verde saturado O 1 °Azul saturado O O 1

Cyan saturado 1 O 1

Amarillo saturado 1 1 O

etcétera.

Estos valores de ER, EG Y Ea aplicados al sistema de ecuaciones anterior nosarroja valores para las señales diferencias de color que están reseñados en lafigura 3.1, donde podemos observar que EG - E y tiene siempre una amplitud quecomo máximo es igualo menor al valor arrojado por ER-E y y Ea-E y.

La elección de estas dos últimas señales para la transmisión no ofrece puesninguna duda, ya que de esta forma se consigue una mayor protección contra lainterferencia y el ruido.

54

Los valores de las señales diferencias de color para valores unidad de loscolores primarios, esto es, aquellos para los cuales una de las tres señales ER,

EG Y Ea valen uno y los otros dos ceros serian:

ER-E y EG-E y Ea-E y

Rojo 0,701 -0,299 -0,299

Verde -0,587 0,413 -0,587

Azul -0,114 - 0, 114 0,886

2. CONSIDERACION EN LA CAMARA DE COLOR

En la práctica, los valores de ER. EG, Ea Y Ey se mantienen por debajo de unvalor estándar establecido para el llamado «pico de blanco» (0,7 V. pico-pico vi­deo y 0,3 V. pico-pico para el sincronismo), de forma que cualquier luz alta inci­dental que produzca en la escena un valor superior al normalizado, resulta recor­tada por los circuitos «clipper» o recortadores.

Siempre que se habla en televisión de la señal de video, se sobreentiende1 Vpp (0,7 Vpp para la video + 0,3 Vpp para el sincron.), a no ser que se trate deun punto particular de un circuito.

En una cadena de cámaras, las señales de salida ER, EG Y Ea se ajustan paraque sean iguales cuando la escena es gris y se hacen iguales al máximo nivel(0,7 Vpp) cuando la iluminación es la máxima que va a manejarse. Ello supone eluso de una carta con escala de grises. Una vez ajustada, para otros colores estosvoltajes serán diferentes unos de otros, y en todo caso proporcionales a los valo­res triestimulos del color.

Las luminosidades de los tres primarios y, por tanto, el aporte que hace cadaprimario a la formación de la luminancia se obtiene por matrización y vale:

E y=0,299 ER+O,587 EG +O,114 Ea

3. CONSIDERACIONES EN EL TUBO RECEPTOR

En el. tubo normal shadow-mask, las señales aplicada entre la rejilla y el cáto­do deben ser las correspondientes a los colores primarios. El brillo B de un tuboestá relacionado con esta señal rejilla-cátodo, como sabemos, por la ley

B=(V-VcY

donde Vc=tensión de corte (cutt-off o black level).

Ya hemos discutido en el capitulo I la filosofía de aplicar la corrección inversa1/"1 en el proceso de la transmisión.

Así, si ER fuera el voltaje de señal producido por la fuente roja, tal como untubo de cámara correspondiente al rojo, el voltaje rejilla-cátodo aplicado a dichocañón tendría que ser la suma de una polarización negativa y un voltaje propor­cional a E~. Generalmente se denomina E~=ER1/;' y lo mismo para EG y EÍJ·

55

1.

En la práctica, se emplea el recurso de aplicar a las rejillas de los tubos,voltajes proporcionales a las señales diferencias de color (ER-Ey), (E~-E'y) Y (E~

-E/y) Y a los cátodos la suma de una polarización y un voltaje proporcional a laluminancia - EY. Con ello, el voltaje de señal rejilla-cátodo en cada cañón esproporcional a ER, E~ Y E~, respectivamente (fig. 3.2).

l°ANOOOVOL TAJECANON VEROE

l°ANOOOVOLTAJE-CANON AZUL

l°ANOOOVOLTAJ E"CAÑON ROJO

I

I

I.,

..,

POLARIZACION

AZUL

OFF -ON(

POLARIZACION

VERDEOFF-ON

ROJO

OFF-ON

POLARIZACION

POLARI­ZACION

POLAR 1­ZACION

POLARI­ZACION

I /

( ~ - Eyl

I I( EB - Ey )

CONTRASTE SRI LLO

I

-Ey POLARIZACION

Flg.3.2

Si la respuesta de los ·tres cañones fuera igual entonces un error en E'yaplica­da simultáneamente a los tres cátodos, cambiaría la saturación, pero no el tono,lo que resultaría altamente ventajoso, pero a causa de la no linealidad en losmismos, en la práctica cambia ligeramente el tono al variar E/y especialmentecuando las saturaciones son altas.

4. NECESIDAD DE UNA SUBPORTADORA DE CROMINANCIA

La compatibilidad directa e inversa exigida a todo sistema de televisión encolor, nos obliga a considerar la necesidad de ubicar en el canal asignado a la

56

televisión en blanco y negro, la información de color adicional. Hemos visto yaque se requiere transmitir aparte de la senal representativa de la señal monocro­ma E~, dos señales más E~-E'y y E~'-E~ que contienen la información de color.

La ubicación de estas dos últimas requiere un proceso de modulación parasituarlas dentro del canal de televisión monocroma. Puesto que se trata de dosinformaciones modulantes, se nos ocurre el uso de dos subportadoras, una paracada una de las señales diferencias de color.

Tal razonamiento no es afortunado toda vez que habria que sumar al propiopatrón de interferencias provocado por una subportadora, el provocado por laotra más los residuos de batidos o «moirés» entre ambas. Como veremos másadelante, el recurso empleado en PAL y NTSC, es el uso de una única subporta­dora a la que se somete a un proceso de desfase 0-90° para modular cada una delas componentes diferencias de color. Al vector suma de las dos componentesmoduladas se le denomina crominancia. En el sistema SECAM, esta necesidadde desfase no es precisa toda vez que no se transmiten simultáneamente dichascomponentes. Los siguientes factores se tienen en cuenta en la elección final dela frecuencia subportadora:

a) La visibilidad del patrón interferente producido por la subportadora de co­lor modulada tanto en un receptor monocromo como de color. Podemos adelantarque tal patrón depende del sistema, y por tanto, será anal izado en el estudiodetallado de cada uno.

b) Efectos de la subportadora sobre la luminancia de un receptor monocro­mo, como consecuencia de la gamma.

c) Los anchos de banda requeridos para los canales de crominancia y losefectos de limitación de banda.

d)caigan

Los efectos de las componentes de señal de luminancia cuyas frecuenciasdentro de la pasabanda de la crominancia.

Sin perjuicio de realizar un juicio más exhaustivo sobre la elección de la sub­portadora según el sistema utilizado, analicemos someramente los factores antesmencionados:

4.1. Visibilidad del patrón debido a la subportadora en unreceptor monocromo

Una subportadora pura produce en un receptor blanco y negro un fino patrónde interferencias formado por puntos negros y blancos, cuya visibilidad en defini­tiva depende ·de la relación frecuencia subportadora-frecuencia de líneas-frecuen­cia de cuadros.

Existen muchas subportadoras cuyo patrón de interferencia es muy bajo. Unafamilia de las mismas la constituye las que son múltiplos impares de la mitad dela frecuencia de líneas, para las cuales ocurre que las partes brillantes del patrónen una línea corresponden a partes oscuras en las líneas adyacentes del mismocampo, ocasionando una «integración» en el ojo del observador que lleva la inter­ferencía efectiva al mínimo.

57

Además, un múltiplo impar de la mitad de la frecuencia de línea cumple elllamado principio de entrelazado. En efecto, se ha demostrado que la descompo­sición espectral de una imagen estacionaria de televisión contiene solamente pa­quetes de energia que son múltiplos de armónicos de la frecuencia de líneassegún se muestra en la figura 3.3. Cada paquete contiene a su vez varias frecuen­cias discretas que están espaciadas por múltiplos de la frecuencia de campos.

n n~l

,I1I II I

1 I I 1,1 I

I 1 II I I 1 1I 1 I

1 1 1 I 1 1 1I I I

, 1: 1 1 1 i I! 1 I Il : 1 I.............Fy F

Fig. 3.3

El desarrollo matemático de esta distribución es complejo; sin embargo, unaexplicación física es sencilla: la forma de onda básica de la señal de TV es lafrecuencia de líneas (ignorando los impulsos de vertical). Puesto que esta formade onda no es sinusoidal, la descomposición contendrá armónicos de la frecuenciade líneas incluso de alto valor debido a los escarpados bordes de los impulsos.

Si las líneas no son iguales, entonces las formas de onda de varias lineasdifieren, pero tendrán una repetición a cada campo (suponiendo una imagen esta­cionaria). Se puede por consiguiente deducir, que la forma de onda está modula­da con una señal a la frecuencia de campos esto es, la forma de onda de linea serepite de linea a línea por la información vertical de la imagen. Por tanto, lafrecuencia de línea va acompañada por sus bandas laterales que toman el valorfrecuencia de línea más frecuencia de campo y frecuencia línea menos frecuenciade campo. Como la frecuencia de línea no es sinusoidal la modulación anteriorconsiste precisamente en armónicos de la frecuencia de lineas acompañados debandas laterales formados por armónico de la frecuencia de campos, justificándo­se el espectro observado en la figura 3.3. Cuando la imagen no es estacionarialos paquetes anteriores no mantienen una relación de saltos discretos. Sin embar­go, el razonamiento sigue siendo aproximadamente válido.

58

El principio del entrelazado consiste precisamente en ocupar los espacios va­cios de la distribución espectral de la señal de TV monocroma por la informaciónde crominancia de forma que la interferencia se reduzca al mínimo, y se ubiquefinalmente la información de color imbricada en la señal blanco y negro paragarantizar la compatibilidad directa e inversa.

Ello se consigue cuando la frecuencia subportadora tiene un múltiplo impar dela mitad de frecuencia de lineas, ya que entonces

1que representa un corrimiento de - linea para cada múltiplo de la misma lo que

2en definitiva representa su ubicación en la región vacia del esprecto. En la litera­tura anglosajona se denomina a este recurso «half line offset».

En el sistema NTSC, se ha tomado el 455 múltiplo de la mitad de frecuencia delineas, esto es:

1455 X -fL2

=455(~15.750 =3.583.125 Mcs.\2

Al estudiar detenidamente este sistema, insistiremos de nuevo en este punto.

En el PAL, la fase de la subportadora correspondiente a la señal modulanteR- Y se conmuta línea a linea, y ello provoca un patrón de interferencia másvisible. Como tendremos ocasión de estudiar en detalle se elige entonces unafrecuencia subportadora cuyo valor es:

1284-- f·líneas+f·cuadro=4.43361875 MHz.

4

En el sistema SECAM, la subportadora de crominancia se modula en frecuen­cia de forma que el patrón de interferencia varía sobre la escena recorriendodesde el mínimo posible al peor posible dentro de la propia imagen. La visibilidadde este patrón resulta, sin embargo, minimizada al someter a la subportadora auna serie de alternancias de fase que estudiaremos.

Insistimos en que este análisis es descriptivo y pretende simplemente adelan­tar las ideas necesarias para proseguir nuestro estudio.

4.2. Visibilidad de la subportadora en una imagen coloreada de un receptorde color

Un receptor de color, incluye en su canal de luminancia un filtro de reyección(filtro notch) que evita que las señales de crominancia sean tratadas como seña­les de luminancia. Este filtro inevitablemente eliminará ciertas componentes de laseñal de luminancia de manera que se origina una degradación de la imagen.

59

Se requiere un compromiso entre la eliminación eficaz de la subportadora decrominancia y sus bandas laterales y el problema de eliminar por completo partede la información de luminancia.

Cuando el circuito de luminancia incluye un filtro «notch,) bien diseñado, seproduce muy poco patrón de interferencia y ello debido a que el ancho de bandamanejado por la señal de crominancia es en la práctioa pequeño al correspondera grandes áreas coloreadas sin excesivas variaciones de color. Sin embargo enlos bordes verticales de imágenes donde cambia repentinamente el color, se pro­ducen espectros de banda superior que ya no resultan eficazmente atenuados porel «filtro notch,), haciéndose visible el ya familiar «efecto borde» el cual por otraparte depende del sistema de televisión empleado, y cuyo estudio transferimos alos capítulos correspondientes.

5. EFECTO DE LA SUBPORTADORA SOBRE LA LUMINANCIA DE UNRECEPTOR MONOCROMO, COMO CONSECUENCIA DE LA Y

Cuando al valor medio de la luminancia de una linea de televisión se superpo­ne una señal sinusoidal interferente, en este caso la subportadora, el valor dedicha luminancia no debería modificarse puesto que el semiciclo positivo de lasinusoide y el negativo son iguales y no aportan valor medio alguno. Sin embar­go, este no es el caso, cuando tal señal se lleva a un tubo kinescopio, porquesabemos que la transferencia señal-brillo no es lineal, sino que sigue la ley y.Esto quiere decir, que el semiciclo positivo de la señal interferente producirá másbrillo que el negativo, y por consiguiente la luminancia general de la imagenaumenta.

En otras palabras, un receptor blanco y negro aumentará ligeramente su bri­llo, si la señal de entrada contiene información de color.

Realicemos un análisis matemático del fenómeno para cuantizarlo: Sea e 1 elvalor medio de luminancia de una linea de televisión a la cual superponemos unaseñal sinusoidal ec sen W c t. Si la relación brillo-tensión rejilla/cátodo fuera linealen un kinescopio, entonces la luminancia del tubo sería propocional a e 1 e inde­pendiente de eco Sin embargo, sabemos que sigue la ley y y por consiguiente:

Recordando el desarrollo del binomio de Newton:

(a + b )m = (';;) a m + (";) a m - 'b + (";) a m - 2b 2+ ...

se tiene

(e +e senw t)Y=eY+(t)eY-'e senw t+(Y)eY- 2e 2sen 2w t+1 e e 111 e e 21 e e

+... =e~

60

De donde resulta que el valor medio es:

1 (e c )2e~ 1+-y(y-1) +...

4 (e ,)2

extrayendo la natural consecuencia de que este error depende de la amplitud dela subportadora y no de su frecuencia o fase.

6. LOS ANCHOS DE BANDA REQUERIDOS PARA LOS CANALES DECROMINANCIA y LOS EFECTOS DE LIMITACION DE BANDA

Este es otro de los factores que determinan la elección de la frecuencia sub­portadora. En efecto, es evidente que por una parte, el valor de dicha frecuenciadeberá ser suficientemente alto como para producir un fino patrón de interferen­cia fácilmente integrable en el espacio por el telespectador, pero por otra parte,la frecuencia subportadora no puede ser tan alta, como para no poder ubicar labanda superior de crominancia dentro del canal asignado a la televisión blanco ynegro. Una solución de compromiso entre ambos factores en contradicción, con­siste en elegir la máxima frecuencia subportadora que permita tall ubicación, eincluso acudir al recorte de la banda superior de crominancia como ocurre en elNTSC, y que estudiaremos detenidamente al tratar los distintos sistemas. Por su­puesto que tal recorte repercute en una degradación de la señal detectada, peroel precio que se paga por ello, compensa los beneficios obtenidos.

7. EFECTOS DE LAS COMPONENTES DE LA SEÑAL DE LUMINANCIA CUYASFRECUENCIAS CAIGAN DENTRO DE LA BANDA DE LACROMINANCIA

Otro factor que se ha tenido en cuenta en la elección adecuada de la frecuen­cia subportadora es el que se deriva de las componentes del canal de luminanciaque alcanzan los circuitos de los dos canales de crominancia en el réceptorprovocando interferencias perturbadoras en la matriz decodificadora de R - Y, B- Y Y G - Y, después de sufrir la correspondiente detección. Este efecto perturba­dor se denomina «cross-colour».

Este factor demandaría un alto valor de la frecuencia subportadora, ya que esbien sabido que en la práctica la mayor parte de las componentes de luminanciase encuentran ubicadas en las regiones bajas del espectro de 0-5 Mcs de la señalde TV.

Se disminuye el efecto de «cross-colour» en la práctica mediante filtros decrominancia bien ajustados que sean lo suficientemente abruptos como para re­ducir esta interferencia al mínimo sin pérdida de las componentes de

• •crommancla.

61

APENDICE I

ESQUEMA CONCEPTUAL PARA LA MATRIZACION DE LALUMINANCIA EN LAS CAMARAS DE COLOR RGB

O---,Oo::Oo::~LL

lf) ww olf) o::- WeL >l') o

o::W f-o ...J-

LL«...J«ulf)

W.....J::JN«Oo::f-...J-LL

1/030= 3.33

TUBO ROJO OJO ER AMPLIFICADORER CORR.

'\A,{"1, b'~

Q30\

--

1 :170 1\QS9 O..-

e0,59 E{; EG

(1J.-TUBO VERDE AMPLIFICADOR CORR. E

tU1, tJ ::;;.. '\1, V-V1.-ro(1J

QS9\ u-- V1

1 =909ro.-u011 ' e,Q¡-

0,11 Es ESV1.-

CORR V1TUBO AZUL AMPLIFICADOR

~~(1J

o::1/8

0,11...,

--

Fig. 3.4

Supongamos que frente a la cámara tricolor se sitúa una escala de grisespara su ajuste. El sistema de captación de primarios está simplificado según seexpresa en la figura 3.4 por tres filtros, rojo, verde y azul. En estas circunstan-

62

cias, la señal captada por cada uno de los tubos es proporcional al número delúmenes de rojo, verde y azul, contenidos en el elemento analizado de la escala:

Señal captada por el tubo rojo proporcional a 0,30Señal captada por el tubo verde proporcional a 0,59Señal captada por el tubo azul proporcional a 0,11

Llamamos a cada una de estas señales 0.30 ER, 0,59 EG Y 0.11 Es'respectivamente.

A continuación se aplican ganancias proporcionales a 1/0.30=3.33 1/0.59=1.70 Y 1/0.11 =9.09, con lo cual se obtienen tres señales iguales ER=EG=Esque el operador de control de cámaras ajusta para que sean iguales.

Luego se aplica la corrección 1/y a cada una de estas señales obteniéndose:

E' - E lly E' - E 1/yR- R G- G E' -E'/Ys- s

y a continuación se matriza la señal de luminancia

E'y=0,30 E~IJ +0,59 E(j3 +0,11 EJIJ.

63

CAPITULO IV

La modulación de cuadratura y lademodulación sincrónica

1. INTRODUCCION

La importancia que tiene este tipo de modulación y su correspondiente demo­dulación en los sistemas NTSC y PAL sugiere la idea de dedicar un capítulocompleto a su estudio, con independeica de su posterior desarrollo al tratar es­tos sistemas en particular.

El término cuadratura procede del uso que se hace de dos subportadorasidénticas en frecuencia, pero en cuadratura de fase, para modular en amplitudcon suoportadora supri mida, las señales diferencias de color ER - E y, EB - E y.

El método seguido de utilizar la modulación con subportadora suprimida tienesu plena justificación en la cancelación que debe realizarse del patrón de interfe­rencia cuando no exista señal modulante. De esta forma, en ausencia de color, oen las áreas de imagen carentes de él, la señal interferente está cancelada.

Básicamente la modulación de cuadratura consiste en partir de una señal sub­portadora de frecuencia estable, a la que se somete a un desfasamiento de 90°para tener a disposición dos señales a 0° y 90° con que modular las dos compo­nentes de color.

Las salidas de ambos moduladores pueden sumarse vectorial mente en un cir­cuito sumador lineal cuya salida única denominamos vector de crominancia. En lafigura 4.1 se tiene un elemental diagrama del proceso.

Es de vital importancia señalar que en el proceso de modulación de cuadratu­ra se obtienen las siguientes relaciones:

- saturación del color.-.módulo del vector crominancia

- tono del color .-.argumento del vector crominancia

65

•

ERE y ... MODULACIONBALANCE

SUMADOR

LINEALCROMI

+ 90° NANCIA

OSCILADOR

SUBPORTAD

E - EB Y MODULACION

BALANCE

Fig. 4.1

En otras palabras, el parámetro portador de la información de saturación delelemento de imagen es el módulo del vector de crominancia, mientras el tono omatiz es portado por el argumento de dicho vector. Para comprender esto perfec­tamente, se hace preciso estudiar un diagrama polar que determine, por ejemplo,en forma módulo-argumental la posición de los colores primarios y sus comple­mentarios, lo que en realidad nos remite al estudio de las barras de colornormalizadas.

Así pues, iniciamos el estudio de dichas barras, lo que sin duda constituye elmejor método de comprender plenamente el capítulo que nos ocupa.

2. CONCEPTO DE AMPLITUD Y SATURACION

Partimos de las ecuaciones:

E y= 0,30 ER+0,59 EG +0,11 EaER-E y = 0,70 ER-0,11 EG -0,11 EaEa-E y = -0,30 ER-0,59 EG +0,89 Ea

Si analizamos un color primario, por ejemplo, el rojo, tendremos que si susaturación es del 100% no existe niguna componente verde, ni azul, esto es, EG=Oy Ea = O, en cuyo caso:

E y=0,30 ERER-Ey=ER-0,30 ER= 0,70 EREa -E y=0-0,30 ER= -0,30 ER

podemos fijar ahora la amplitud de ER. Si la amplitud de ER fuera el 100%, con elloqueremos significar que para la saturación antes mencionada, el tubo de cámara

66

rojo está dando la máxima amplitud, por ejemplo, 0,7 Vpp ó 1 Vpp (tomaremos 1Vpp para simplificación), en cuyo caso quedan ya definidas:

en términos de voltajes de señal.

Por consiguiente cuando decimos que una barra de color está al 100% deamplitud, queremos significar que uno al menos de los tres tubos de cámara estádando su máxima salida.

En cambio, que la saturación sea del 100% indica que la barra de color encuestión es un tono puro no diluido con luz blanca. El 95% de saturación indicaría,por ejemplo, que la barra en cuestión consta del 95% del tono dado, junto a un 5%de luz blanca.

En este caso utilizaremos la siguiente nomenclatura: R = 1 significaría que ER

es el máximo establecido, por ejemplo, 1 Vpp, el primero expresa el porcentaje yel segundo voltios de señal. Por ejemplo, R = 1, B = 1, G = 0,2 (que equivale a queel tubo de cámara rojo dé 1 Vpp, el azul 1 Vpp y el verde 0,2 Vpp), seria unmagenta al 100% de amplitud y 80% de saturación. En efecto, la amplitud es del100%, puesto que dos de las tres cámaras entregan su máxima salida, y la satura­ción es del 80% porque existe una componente blanca aportada por el 20% deverde que se combina con iguales cantidades de rojo y azul existentes en elmagenta. Si R = 1, B = 1, G = O, entonces se trataría de un magenta al 100% desaturación y 100% de amplitud.

Puesto ya el suficiente énfasis en la distinción entre amplitud y saturación,podemos proseguir con el análisis precedente calculando las barras de colorestándard.

El orden de las mismas, de izquierda a derecha, es:

bIanco-amari llo-tu rquesa-verde-magenta-roj o-azu I-negro

El método que se sigue es el estudio de cada barra en particular. Las amplitu­des de crominancia y luminancia se calculan independientemente. Luego se su­man algebraicamente y a su resultado se le adiciona el sincronismo y las salvasde burst en el pórtico trasero obteniéndose la llamada señal compuesta de videode color (en el argot técnico se denomina señal FBAS).

Sin perjuicio de justificar plenamente el proceso de modulación y codificaciónen NTSC y PAL al estudiar estos sistemas en sus capítulos correspondientes,conviene ahora adelantar que en este último sistema, aparte de utilizar la modula­ción de cuadratura como en el NTSC, la subportadora sinusoidal que modula lacomponente R - Y, se invierte 180° a líneas alternas, y por tanto, en el sistemaPAL una línea es idéntica a la NTSC, pero en la siguiente la fase de la componen­te R - Y pasa a 270°, retornando otra vez a 90° en la línea siguiente. La razón detal alternancia será estudiada posteriormente, en base a la corrección de erroresde fase durante la transmisión, que originan virajes indeseables en el tono delcolor.

67

Cálculo de las señales de barras al 100% de saturación, 100% de amplitud

Con objeto de introducir una justificación del uso de los coeficientes de ponde­ración, hagamos primero un cálculo sin tales coeficientes. Para ello vamos a cal­cular una señal de barras al 100% de saturación, 100% de amplitud, que represen­ta una condición limite.

Tenemos:

Barra blanca.-En este caso:

R' = 1,0, G' = 1,0, B' = 1,0

- Señal de luminancia:Y'=0,30, R'+0,59, G'+0,11, B' =0,30+0,59+0,11 =1,0Señales diferencia de color:Por tanto,R' - Y' = 1 - 1 = OB' - Y' =0Ambas son nulas.

- Señal de crominancia: En el sistema NTSC y PAL la naturaleza de la modu­lación en cuadratura es tal que cuando las señales diferencias de color se anulan,la radiofrecuencia de crominancia desaparece.

Barra amaril/a.-En este caso:

R' = 1,0, G = 1,0, B' =0,0

- Señal de luminancia:Y' = 0,30, R' + 0,59, G' + O, 11, B' = 0,30 + 0,59 = 0,89

- Señal de diferencia de color:(R'-V') = (1-0,89) = O, 11(B '-V') = (0-0,89) = - 0,89

Señal de crominancia: Puesto que (R'-Y' ) es positiva, la subportadora co­rrespondiente tiene una fase de 90° en las lineas NTSC alternando a 270 0 en laslineas alternantes PAL. Puesto que (B' -Y' ) es negativa, la subportadora correspon­diente tiene una fase de 180°. El fasor de crominancia resultante que representala suma de las dos componentes de portadora anteriores permanece en el segun­do cuadrante en las lineas NTSC, conmutándose al tercer cuadrante en la linea«alternantes de PAL" (fig. ).

El módulo de la señal de crominancia está dado por:

ICI = j(BI_Y' )2+ (R I_Y' )2 =

=j(-0,89j2+ (+0,11)2 =

= jO,7921 +0,0121 =0,9

Barra turquesa.-En este caso:

R' = O, G' = 1,0, B' -1,0

68

- Señal de luminancia:Y'=0,30, R'+O,59, G'+0,11, B'+0,59+0,11 =0,7

- Señales diferencia de color:R'-Y' = 0-0,7 = - 0,7B'- Y' = (1-0,7) = 0,3

- Señal de crominancia: El módulo de la señal de crominancia es:

ICI = J(B'-Y')2 + (R'_Y')2 =

= J( - 0,7)2 + (0,3)2 = 0,76

Puesto que (R'-Y') es negativo y (B'-Y') es positivo, el fasor de crominancia perma­nece en el cuarto cuadrante de las líneas NTSC, conmutándose al primer cua-drante en las líneas alternantes de PAL (fig. ).

Siguiendo de esta forma calculariamos el resto de las barras, obteniéndoselos valores numéricos señalados en la tabla 1. No se han considerado los argu­mentos de la crominancia por el momento, porque una vez justificados los facto­res de ponderación, la señal quedaría modificada y los ángulos que anotemosahora no serían los de la señal radiada realmente.

TABLA 1

R' G' B' Y' (B' -Y') (R'-Y')Módulo de la crominancia

Barras colorICI = J(B' - Y")' + (R' - Y")'

Blanco ........... 1 1 1 1 O O O

Amarillo ........ 1 1 O 0,89 -O 89 0,11 0,90,

Turquesa ....... O 1 O 0,70 0,30 -0,70 0,76

Verde ............ O 1 O 0,59 -O 59 -0,59 0,83,

Magenta ........ 1 O 1 0,41 0,59 0,59 0,83

Rojo .. ............. 1 O O 0,30 -O 30 0,70 0,76,

AzuI ............... O O 1 0,11 0,89 -O 11 0,90,

Negro ............ O O O O O O O

La figura 4.2 muestra el conjunto de las señales correspondientes a una líneade televisión. La señal de crominancia es (b) y (e) es la señal suma de la señal deluminancia (a) y de crominancia (b).

NECESIDAD DE LOS COEFICIENTES PONDERADORES

En (e) las amplitudes relativas a la señal se muestran por una escala en el ejeY a la derecha de la forma de onda. A la izquierda se muestran los niveles demodulación para un proceso de modulación negativa de la portadora de video. Es

69

•

evidente que esta torma de onda es inaceptable a causa de la severa sobremodu­lación que produciría.

Para resolver esto, es necesario que la portadora de video no se extienda másallá de los límites prescritos.

Si la distancia del negro al banco se toma como 1,0, está estipulado que laseñal de video no se extienda más allá de 0,33 del pico de blanco y del pico denegro. De esta manera se asegura que la sobremodulación durante el periodoactivo de línea no sobrepase el 33 por 100. Esto obliga a confinar los límites de laseñal de crominancia para mantener la señal de vídeo compuesta entre los lími­tes señalados por la línea XX. Para conseguir este objetivo, las señales compo­nentes de subportadora de la señal (R'-Y') y (B'-Y') se ponderán por medio decoeficientes ponderadores. Estos se calcularán posteriormente: para la compo­nente (R'- Y') será 0,877 y para la (B' -Y'), 0,493. Luego justificaremos que precisa­mente estos valores responden a los objetivos fijados anteriormente.

Elijamos dos barras de color, que excedan de los límites, por ejemplo, la rojay la azul.

De la figura 4.2 se infiere que, para no exceder del límite de -0,33, se han decumplir para ambas barras la ecuación

donde Cp = crominancia ponderada.Por consiguiente,

donde WRA y ZRA son los coeficientes ponderadores acompañados de los subíndi­ces correspondientes a las dos barras elegidas.

Tomando los valores de las señales para ambas barras se tiene:

Para la roja:

0,30 -1- 0,33 = 0,63(0,63)2=0,09 WRA

2-1-0,49 ZRA 2

Para la azul:

0,11 -1- 0,33 = 0,44(0,44)2=0,7921 WRA

2-1-0,0121 ZRA 2

Resolviendo el sistema formado por dos ecuaciones con dos incógnitas, obte­nemos la pareja de coeficientes ponderadores

W RA = 0,485

ZRA=0,876

valores muy aproximados a los coeficientes ponderadores señalados anterior­mente.

70

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BURST-SUBFüRTADORA

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X O I '" .._l_ , I:Jo : I1 ,1._ _~

Fig. 4.2

71

Resolviendo los distintos sistemas de ecuaciones que se pueden realizar paratodo i, j recorriendo los colores de las barras, con la condición de que i y jelegidos no sean precisamente complementarios, se tiene:

W=máx (W¡j) para todo i, j=0,493

Z = máx (Z¡¡) para todo i, j = 0,877

La restricción de no elegir i, j como colores suplementarios radica en que, eneste caso, las ecuaciones del sistema anterior tienen iguales coeficientes numéri­cos: el determinante de tales coeficientes se anula y la condición del sistema esla de indeterminación.

Justificada la necesidad de los coeficientes ponderadores, se apl ican éstos alas barras calculadas anteriormente, obteniéndose los valores numéricos señala­dos en la tabla 2, correspondientes a la forma de onda de señal compuesta de lafigura 4.3.

TABLA 2

u= V=Amplitud Angula de

Barras color Y' (B'· Y') .(R'- Y') . . . .crommanCI8 = crommanCI8

G,49:l (B' - Y") 0,877 (R'-Y')JU'+ V' (lineas NTSC)

Blanco ........... 1,0 ° ° ° ° ° -

Amarillo ........ 0,89 -O 89 + 0, 11 -0,4388 0,0965 0,44 1670,

Turquesa ....... 0,7 +0,3 -07 + 0, 1479 -0,6139 0,63 2830,

Verde ............. 0,59 -O 59 -O 59 - 0,2909 -0,5174 0,59 241 0, ,

Magenta ........ 0,41 +0,59 +0,59 +0,2909 +0,5174 0,59 61 0

Rojo ............... 0,3 --O 3 +0,7 - 0,1479 +0,6139 0,63 1030,

Azul ............... 0,11 +0,89 -0,11 +0,4388 -0,0965 0,44 347 0

Negro ............ ° ° ° ° ° ° -

Pasamos ahora a calcular las barras de la UER, cuya diferencia con las ante­riores calculadas radica en que la amplitud de las barras de color se fija en el 75por 100 de amplitud, manteniendo la barra blanca al 100 por 100 de amplitud. Lasaturación para todos los casos es del 100%, como anteriormente. El haber calcu­lado previamente las barras anteriores al 100% de amplitud nos brinda la oportu­nidad de estudiar cómo influye este parámetro en la señal compuesta.

CALCULO BARRAS UER

Barra blanca

R' = 1 B' = 1 G' = 1, ,

72

2

0,2

Ola

0.8

.6

-0.4

0.12

014:..-_

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I

InI I I~ ~- -o

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1 II I I II [1 I II I ~ II I I I I

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IIII

\)5

Fig. 4.3

- Señal de luminancia:Y'=O,30, R'+O,59, G'+0,11, 8'=0,30+0,59+0,11 =1,0

- Señales diferencias de color:R'-Y' = O8'-Y' =0Señal de crominancia: Por el proceso de modulación de cuadratura, la ra­

diofrecuencia desaparece.

Barra amarilla:

R=0,75, G=0,75, B=O

Señal de luminancia:Y' = 0,30, R' = 0,59, G' + 0,11, B' = 0,664

- Señales diferencia de color:R'-Y' = 0,085B'-Y'= -0,664Señal ponderada de crominancia:

Prosiguiendo en este orden de cálculo se obtienen todos los valores señaladosen la tabla 3.

73

TABLA 3

Mod.Fase línea

Barras color R' G' B' Y' B'-Y' R'-Y'cromo ICI n n+l

Blanco................. 1 1 1 1 O O O - -.

Amarillo .............. 0,75 0,75 O 0,664 - 0,664 0,085 0,336 167,1 192,0

Turquesa ............ O 0,75 0,75 0,526 0,224 0,526 0,474 283,5 76,5

Verde .................. O 0,75 O 0,440 -0,440 -0,440 0,443 240,7 119,3

Magenta.............. 0,75 O 0,75 0,310 0,440 0,440 0,443 60,7 299,3

Rojo .................... 0,75 O O 0,224 -0,224 0,526 0,474 103,5 256,5

Azul.... ................. O O 0,75 0,086 0,664 -0,085 0,336 347,1 12,9

Neg ro .................. O O O O O O O O O

5ENAL DELUMINANCIA

0'6

o'':'

0'10

0'6

°.0'2

0'2

o'.:,_.

~ -

-5ALVA I °

'- 0,066 -0,224

0,310 -'0,':'':'0

0,526 -0,66':'

r-•

-\0

f--

- 0,.:.2 6 -- 0,2 50

r - 0,21':' - 0,1)3 --0,092

00510566 °5ALVA

'- 0316 °n.:, .-0310

(\ .:,.:, 5 -0526 o,':' 22

0.66':' -0,696• 0,756 f-

0,663-

1,0

o'.:,

0'2

°

o'':'

0'6

0'6

010

-- .~'" ~:: ."1 ..... .'L-

( - . .- r - ,, v, .... · - -.'J...'-.'~"'-

Fig.4.4

74

La forma de onda para la señal' compuesta de video es la señalada en lafigura 4.4.

A las señales de subportadora de (R'-Y') y (B'-Y' ), afectadas de los correspon­dientes ponderadores, se les denomina señales de V y V, respectivamente:

V=0,493 (B'-Y')

V =0,877 (R'-Y')

ANGULOS DE FASE

En la figura 4.5 se muestra un diagrama de las posibilidades del tasar decrominancia para los colores primarios y complementarios de las barras UER.Este ángulo se ha calculado por la relación

Vcp = arc tag

V

OBSERVACIONES DE INTERES EN LAS BARRAS

Son dignas de mención las siguientes cuestiones:

a) Cada color complementario está diametral mente opuesto a su asociado(por ejemplo, el amarillo es opuesto del azul).

b) La amplitud de estos pares de fasores opuestos son iguales. Esto es lógi­co, puesto que todos tienen igual saturación (en el caso de barras UER 100%) y lasuma vectorial de ambos fasores debe ser cero para que den blanco. Por ejem­plo: supongamos que esté presente el amarillo al 100% de saturación. Si se ana­diera azul a dicha barra, ésta se desatura y el fasor crominancia se hace máscorto en amplitud, lo que implica disminución de su valor modular.

c) La proyección de un fasor dado sobre los ejes V y V da las amplitudesrelativas de las señales de subportadora ponderada de V y V, cuya combinaciónvectorial da el fasor de crominancia.

d) Las posiciones del fasor de crominancia para las lineas alternantes dePAL puede encontrarse simplemente reflejándole como si el eje V fuera un espe­jo. Matemáticamente determinando su fasor conjugado.

e)gulas

Es recomendable mantener las siguientes tres cifras en mente de los án­correspondientes a los tres primarios:

Rojo 0'_ ••••••••••••• o •• o ••• o •••••••• '.... 103°Verde 241 0

Azul o.. 347 0

Los ángulos complementarios se obtienen añadiendo 1800 a los anteriores.

75

+u, ,

U=0,493 ( 8 - V )

V=0,877 (R'-Y')

Msgents

&1°

Cisnlna

283°

+v

-V

5

6

7 ------------Rojo

( 257°)

Verde

( 77°)

~(1190) I 5 /1~ I / 1

I \ I 4 / II \ ~ / I

\ I f--3 / II \ I L /I 1\ 2/ II 1 \ I

I \ I I I I (1JO)

I \:JI I _1- í~.J5~11~4~,----b~~j:::::~1~\ .J _.1- -r- í - ,¡4-----.l..1--L~--'-,_7 j ¡

I J --~--/ I1 - - I ,\·1(1930) -- I I / 1 \ I I

I / \ I II I / \~ I

I / I \ II I / I \ :I 1 / 1" I

I / \j(299°)

1/V

7 6_1 , 1 I

-u

Fig. 4.5

4. DEMODULACION 51NCRONA

Así se denomina al proceso de detección de las señales ER-E y y Ea-E y, a partirdel vector de crominancia recuperado en el receptor de televisión en color traslos correspondientes pasos de frecuencia intermedia, detección y filtraje.

A partir de las "salvas de burst" o muestras de subportadora, se mantiene enfase un oscilador local en el receptor, cuya salida se desfasa 90 0 para disponerde dos señales a 00 y 90 0

, respectivamente, y proceder a la demodulación decada una de las componentes de color Ea-E y Y ER-E y. En la figura 4.6 se muestraun diagrama elemental del proceso.

Se observará que la senal de crominancia se aplica simultáneamente a losdemoduladores, a los cuales accede la subportadora generada localmente a 0° y90 0

• La primera puede demodular únicamente la señal Ea-E y, y la segunda laER - E y .

76

DE MODULADOR

AMPLIFICADOR ... + 90 9

CROMINANCIA

DEMODULADOR

ALVASDETECTORURST ERROR

OSCILADORFASE

--.

SB

Fig. 4.6

Nos remitimos al estudio de cada sistema en particular donde se estudia aldetalle esta cuestión.

En el apéndice 1 el lector interesado puede encontrar el fundamentoelectrónico-matemático de la modulación de cuadratura y la correspondiente de­modulación sincrónica, y en el apéndice 2 se hace un análisis de un circuitopráctico que funciona tanto como modulador balanceado (subportadora suprimida)de una señal diferencial de color como de detector o demodulador de la misma.

77

APENDICE I (CAP. IV)

PRINCIPIOS ELECTRCNICO-MATEMATICOS DE LA MODULACION ENCUADRATURA Y DEMODULACION SINCRONICA

Este tipo de modulación y demodulación son propios del sistema NTSC y PALY consiste en modular en amplitud las dos señales ponderadas diferencias decolor simultáneamente, a partir de una misma subportadora convenientementeprocesada.

El término cuadratura procede del uso de dos subportadoras idénticas en fre­cuencia, pero en cuadratura de fase en el proceso de dicha modulación.

ANALlSIS DEL PROCESO DE MODULACION

Sea

V 1 = a o cos w o,

una señal de la frecuencia subportadora.

Sea

una señal modulante sinusoidal.

Si estas señales se aplican a un modulador balanceado con portadora suprimi­da como el analizado en el apéndice 2, se obtiene:

vsal =2 vm cos w o, cos wmt

y teniendo en cuenta que

78

donde es claro que si la señal modulante vm = O entonces vsal = O como correspon­de a una modulación con portadora suprimida.

Similarmente, si

V 2 = VD sen W DI

.

es una segunda señal a la frecuencia subportadora y en 90° con la v 1 y

es otra señal modulante, la salida del segundo modulador balanceado será:

o bien

Las salidas de los moduladores pueden sumarse vectorialmente en un suma­dor lineal, para arrojar una salida única que se anula cuando ambas señalesmodulantes se anulan.

Esto ocurre en el sistema NTSC y PAL cuando las señales diferencias de colorson nulas (esto es, cuando la imagen sólo contiene escala de grises). En la figura4.7 se expresa en bloques

•Vm MODULADOR Usal

BALANCE

SUMADOR ~ -~

OSCILADORUsal+Usal

90QSUBPORTAD. LI N EA L

•MODULADOR

,\]n Usal

BALANCE

Fig. 4.7

el proceso que acabamos de analizar.

ANALlSIS DE LA DEMODULACION SINCRONA

En un detector sincrono, la señal de entrada y la onda sinusoidal generadalocalmente a la frecuencia subportadora se multiplican obteniéndose la señal mo-

79

,

dulante como batido entre ambas después de cancelar mediante filtros paso bajo,los términos de alta frecuencia indeseables.

La señal de entrada es según hemos visto en la modulación de cuadratura:

y la onda sinusoidal generada localmente es

La salida del detector es

+ términos de alta frecuencia. O sea

+ «términos de alta frecuencia»

donde hemos englobado en «términos de alta frecuencia» todos aquellos suman­dos cuya frecuencia es superior a las modulantes.

Filtrando tales términos como es técnica habitual en todo proceso de demodu­lación, obtenemos en la salida

ó1-Vn aL cos wnt2

ndependiendo de que el ángulo de fase ~ valga 0° ó ,respectivamente.

2

Esto nos dice que gobernando ~, y por consiguiente generando localmente dosn

subportadoras a 0° y - podemos obtener dichas componentes por separado y por2

consiguiente, demodular sincrónicamente la modulación de cuadratura.

En la figura 4.8 se expresa en diagrama de bloques el análisis precedente

80

"1FI L TRO 1 UmQL COS CU.2

OPASO BAJO

\JSP......-. 90°"

7-

DSCILDESVIO LOCAL

SUBPORT

FI L TRO 1 tJn aL COS WO 2

PASO BAJO

Fig.4.8

En el NTSC es práctica someter a la subportadora local a un desvío inicial qJ

que ajuste la fase de las dos subportadoras a 0°_90° antes de ingresar en ladetección. Tal control se denomina HUE (tono) y su función es compensar erroresestáticos de fase entre la subportadora de emisión y la generada localmente.

81

APENDICE 11 (CAP. IV)

ANALlSIS DE UN MODULADOR BALANCEADO CON SUBPORTADORASUPRIMIDA

En la figura 4.9 se representa el circuito básico de un modulador balanceadocon subportadora suprimida.

5ENALlo()DlJLANTE

EmC05Wmt

Se tiene:

RJRTADORA

EoCOSUJo\

Fig. 4.9

SALIDA MODULADACON PORTADORASU PRI MIDA

Ecuación de la onda modulada producida por T ,:

Ecuación de la onda modulada producida por T 2:

e 2 = E ocas W o t - Em cos W m t cos W o t -

ya que la onda portadora actúa en fase en las bases, mientras la modulante estáinvertida en las mismas.

82

La salida del push-pull será por consiguiente:

BANDALATERALSUPERIOR

Wm

A

Wm

a)

BANDA LATERALINFERIOR

BANDALATERAL "

SUPERIOR

UJm

lDo PORTADORA

O

O PORTADORA

b)

BANDALATERALSUPERIOR

Fig. 4.10

e)

BANDALATERA LINFERIOR

donde aparece cancelada la portadora.

Una representación gráfica de este proceso es muy interesante:

En (a) se expresa el resultado de una modulación 100 % producido por TI. Eneste caso, las bandas laterales son tales que la portadora aumenta en amplitud aOA debido a la señal modulante.

En (b) se expresa el resultado para el mismo instante, producido por T2, y en(c) la salida modulada. Los recorridos de las corrientes de señal en el primariodel transformador de salida son tales que resulta cancelada la portadora y refor­zadas al doble las bandas laterales.

En la figura 4.11 se representan las dos resultantes de modulación con dosmoduladores de subportadora suprimida correspondientes a la senal ER-E y y EB­

E y en el proceso de modulación en cuadratura.

83

E -E MODULADORR

BALANCE

•

SUBPORTAD.90°•

Es-E,+- MODULA DOR

BALANCE

//,

/

"-..BANDAS

LATERALES

DE Es - y

" RESULTANTE

X

( ,BANDAS LATERALES --DE E

R- E y

Fig.4.11

84

CAPITULO V

El sistema NTSC americano

1. INTRODUCCION

El sistema NTSC de televisión en color fue desarrollado en América por elNational Television System Committee (NTSC) e inaugurado en 1953. El sistemacontiene las ideas básicas de partida de todos los demás investigados hasta elpresente.

Fue desarrollado para ser compatible con el sistemaque opera en 525 líneas, 60 campos por segundo.

•monocromo americano

El ancho de banda para imagen está limitado a 4.5 Mhz y el ancho de bandatotal del canal es de 6 Mhz.

En la tabla 1 se dan los principales parámetros de dicho sistema monocromo,y en la figura 5.1 el canal de transmisión.

PORTADORA DE VIDEO FORTADORA 'f- SONIDO

_ 1,25 1--.1 075 o 1 2 3 -45 I,II II II II

I CANA L II 6 MHz I

I I Fig. 5.1

85

Líneas

Ancho de banda de videoAncho total del canalPortadora de sonido relativa a la de videoFrecuencia de líneasFrecuencia de camposModulación de la portadora de video:Modulación de la portadora de sonido:

2. ELECCION DE LA SUBPORTADORA EN NTSC

4 Mhz.6 Mhz.

4.5 Mhz.15.750 hz.

60 Hznegativa.

FM.

Ya hemos mencionado en un capitulo anterior, ciertos factores que determina­ban la elección del valor de la frecuencia subportadora de color. Resumiendoalgunos y ampliando otros, en el caso del NTSC, se consideraron los siguientes:

1. Que fuera lo suficientemente alta como para produci r un fino patrón deinterferencia fácilmente integrable por el telespectador.

2. Que cumpliera el principio de entrelazado de espectro, que permite redu­cir las interferencias crominancia-Iuminancia al minimo. Este principio fue amplia­mente estudiado con la conclusión de que la frecuencia subportadora tenia queser un múltiplo impar de la mitad de la frecuencia de líneas:

fL(2n +1)2

3. Que su valor no deberia ser tan alto como para permitir la ubicación de labanda lateral superior de crominancia de +0,5 Mhz para la senal Q y + 1.5 Mhzpara la señal l. Veremos posteriormente, sin embargo, que se emplea el recortesuperior de banda para la señal I en beneficio de subir al máximo lasubportadora.

4. Que el batido entre la subportadora de color y la portadora de sonido delcanal de TV, origine productos interferentes que obedezcan al principio de entre­lazado de espectros. Puesto que el sonido está modulado en FM, existe de por síuna imposibilidad de cancelar totalmente tal interferencia.

Ya vimos que un valor de compromiso aceptable era el de

15.750f,<=455 =3.583125 Mcs.

2

Desgraciadamente esta frecuencia no cumple el punto 4, ya que al batirse conla portadora de sonido distanciada 4.5 Mhz ocasiona un armónico par, de la fre­cuencia de líneas, produciendo una interferencia visible en la imagen función a suvez de las componentes de audio por estar ésta última modulada en FM. Unligero desvio u "offset .. de la frecuencia de audio hubiera resuelto el problemafácilmente, pero en 1953, la mayoria de los receptores blanco y negro en Américaempleaban el sistema de interportadora, esto es, utilizaban un transformador depasa banda común de Fl para imagen y sonido con un filtro muy bien sintonizadoa 4.5 Mcs en el detector. Por esta razón la frecuencia de audio no debía tocarse.

86

En lugar de ello se cambió la frecuencia de líneas ligeramente de 15.750 a15.734.264 cps. Este cambio entraba dentro de las tolerancias de los circuitos desincronización horizontal del receptor blanco y negro. La frecuencia de cuadrocontada a partir de la de líneas también varió ligeramente de 60 cps a 59.94 cps.

Con este cambio, la frecuencia subportadora tomó un valor:

15734,264 x455fse = = 3.579545 Mc/s.

2

Examinemos el patrón de interferencia creado por la subportadora de color enel sistema NTSC. Para ello empleamos el sistema gráfico (fig. 5.2).

b)

e)

a)

I II I

I I

I II II I

II II I

I I

I 1I II II I

II

1III

I II II , I

II I ,I I I

II I I

I I I

III

IIII

I I I

1III

I I

III

I , I II I I r

I I I II 1 I I

, I I

II1I

I1II

I

lI

IrI

, II ,

III

1 I ,I , II I r

I I I

IIII,

I , 1 I 1 I

:r I

II I I I I I í I I I I

I I ,1 I I I I I I I1 I I I I , ,

I , I I I : I I II I I 1 I

, I I,

I II I I I I I , , I II I I 1 I 1 I I I I I I I I 1 I, I I I I I I I I I

I I I I I I II

: II I I I I I I I I I I I

I I I I I I I I 1 I , , I II I I I I II I

1I I I I I I I I I1

,I , I

,I

1I N EA 1 LIN EA 2 I LINEA3 LINEA 4I,

I I I I I I I I I I I •I I, I I I I ., I I , , I, ,

I 1 , I , , , ,. I :, I I I I I : I, I , , I , , ¡ ,

I I I I ,I

,I I I : , I I , ,

I I I I : I •

jL2

SUBPORT.

IMAGEN 1 d)

IMAGEN2 e) Fig. 5.2

En a) tenemos la sucesión de líneas enumeradas a partir de la primera deimagen activa. En b) se representa una forma de onda a mitad de frecuencia delíneas y en c) se tiene una onda múltiplo impar de la mitad de frecuencia delíneas, esto es, que caben por ejemplo 7 periodos de dicha señal en un periodode la onda b). Si representamos por una raya la señal brillante en la pantalla ypor una blanca la ausencia de brillo, se presentaría el patrón interferente como elde la parte d) de dicha figura, donde se ha enumerado 1, 2, 3, 4 Y 5 como laslíneas correspondientes a la primera trama y la 6, 7, 8 Y 9 como las correspon­dientes a la segunda trama. Observemos que al terminar la primera línea el puntoes brillante y el comienzo de la segunda es oscuro, etc...

Terminadas las dos primeras tramas, esto es, terminada una imagen el patrónse repite pero esta vez invirtiendo los puntos brillantes por oscuros para la si­guiente imagen (e).

87

Por tanto, teniendo en cuenta que la frecuencia de tramas es de SO c porsegundo, la velocidad de cambio del patrón es de SO/4 = 12.S c/s. Esta frecuenciaresulta demasiado baja para una eficaz <<integración en el tiempo,). Sin embargo,a unos 2 ó 3 metros de la pantalla del televisor ya es suficiente y tolerable, alintervenir la «integración espacial».

Es digno de mencionarse que puesto que la subportadora está modulada enfase por el tono o color, el patrón anterior es ciertamente teórico. En la prácticalos cambios de color en la imagen cambian la geometria del patrón descrito. Sinembargo, para que el efecto de cambio sea notable, se requiere áreas muy colo­readas y muy saturadas lo que sabemos ocurre raramente en una imagen normal.

3. SEÑAL I Y Q EN EL SISTEMA NTSC

De los estudios realizados por NTSC en 19S0 sobre «agudeza visual» del ojo alas variaciones de longitud de onda sobre una gran muestra de personas, se vinoa confirmar con sorprendente exactitud que el ojo humano puede distinguir dife­rencias de color de fino detalle en la línea geométrica del diagrama polar decolores que va del naranja al cianino, mientras que tales detalles en la líneamagenta verde no se percibían claramente.

Estos experimentos venían a confirmar los ya realizados anteriormente sobrelas elipses de McAdam, y que hemos mencionado en el capítulo 2.

Sobre la base de estas pruebas se decidió considerar dos ejes I y Q comoejes de modulación en cuadratura, los cuales están girados 33° en sentido contra­rio a las agujas de un reloj respecto a la posición de los ejes B-Y Y R-Y (0).

De esta forma la señal I coincide con la dirección del naranja-cianina,tras que la señal Q coincide con la dirección magenta-verde (fig. S.3).

•mlen-

Con ello, el ancho de banda requerido para la transmisión de la señal R - Yfue limitado a 1.S Mcs mediante un filtro paso bajo y a la señal modulada R - Ysobre el eje I se le llama señal I (In phase). El ancho de banda para la señal B - Yse limita a O.S Mcs mediante otro filtro paso bajo y a la señal B - Y moduladasobre el eje Q se le llama señal Q (Quadrature).

Puesto que ambas señales se desvían la misma cantidad 33°, sus relacionesoriginales de 90° se mantienen.

Las coordenadas de color en el nuevo sistema de ejes se calculan por lasecuaciones matemáticas que determinan el cambio de giro de ejes de referenciacartesianos.

Sabemos que la matriz de giro de ejes es:

M=cos<fi

sen<fi

- sen <fi

cos<fi

(0) En el sistema NTSC es común el uso indistinto de la simbologia siguiente: R, G, B, Y,I Y Q en lugar de ER, EG, Es, Ey, El Y EQ . Haremos también uso de esta norma en este libro.

88

ROJO

AZUL

MAGENTA

Q

•

57°

REFERENCIA

NARANJA

AMARI LLO

VERDE

CYANINA

Fig. 5.3

y las coordenadas El y Ea en función de las E~-E'y, E~-E'y serán

-sen 33°

cos 33°

E' E'a- y

E~-E~

0,84

0,54

-o 54,

0,84

E' E'a- y

E~-E~

Introduciendo los coeficientes ponderadores que como sabemos son

0.877 (E~-E'y) Y 0.493 (E~-E'y) se tiene

0,84(E' E )-

/, Q - 054,

-o 54,

0,84

0,877 (E~-E~)

0,493 (E~-E'y)

Esto es:

E, = 0.736(E~-E'y) - 0.268(E~-E'y)

EQ = 0.478(E~-E'y) + 0.413(E~-E~)

89

Agreguemos a estas ecuaciones la ya habitual de la luminancia:

E'y=0.30EÍl+0.59Ea +0.11 E'a

para tener las tres señales de transmisión NTSC.

Para los lectores que lo prefieran, vamos a realizar el cálculo anterior de unmodo gráfico (fig. 5.4).

Tenemos:

PS=PL-SL=PL-KM=PM cos33°-0M sen 33°

PT=PJ+ST=PS+NH=PN cos33°+0N sen 33°

y tenemos que

PN=OM=Ea-E'y

PM=ON=EÍl-E~

y aplicando los coeficientes ponderadores se tiene finalmente

PS = 0,736 PM - 0.268 OM

PT = 0.478 PN +0.413 ON

que es lo mismo sacado anteriormente.

N

T

o

Fig. 5.4

Nos interesa conocer E, y EQ en función de los primarios. Sustituyendo E y enlas fórmulas de El y EQ se obtiene de una manera inmediata:

E I = 0,60 EÍl- 0.28 Ea - 0.32 Ea

EQ =0,21 EÍl-0,52Ea +0.31 Ea

90

4. LA TRANSMISION NTSC

El proceso de codificación

En la figura 5.5 se expresa en forma esquemática el proceso de codificaciónNTSC para la formación de la señal compuesta FBAS de video en color. En lapráctica actual, cada cadena de cámara incluye tal proceso completo, de formaque las entradas de señales al equipo mezclador para la consecución artística deun programa suelen hacerse sobre señal compuesta codificada.

Las salidas E~, EG Y E'a procedentes de los tres tubos de cámara y amplificado­res asociados donde se introduce la corrección de y ingresan en el proceso decodifieación donde se consideran los siguientes pasos:

1. Matrización de la señal de luminancia E~ partiendo de las señales E~, EG YE'a Y combinándolas adecuadamente en la proporción:

E~=0,30E~+O,59EG+O,11E'a.

2. Formación de la señal I de color por matrización a partir de E~, EG Y E'a enla proporción:

E', = 0.60E~ - 0.28 EG- 0.32 E'a,

la cual se pasa a través de un filtro paso bajo de 1.5 Mc/s para ingresar comoseñal modulante en el modulador balanceado.

3.en la

Formación de la señal Q de color, por matrización a partir de E~, EG Y E'a• •proporclon

E'Q=0.21 E'a-O,52EG+0.31 E'a

la cual se pasa a través de un filtro paso bajo de 0.5 Mc/s para ingresar comoseñal modulante en el modulador balanceado. Observemos cómo la señal I selimita a 1,5 Mc/s mientras la Q se limita a 0,5 Mc/s y ello en confirmación de quela agudeza visual requiere mayor ancho de banda en la dirección del eje I (direc­ción naranja-cianino), que en la dirección del eje Q (dirección magenta-verde).

4. Las señales de banda recortada I y Q se utilizan para modular sendosmoduladores balanceados con subportadora suprimida, cuyas salidas se sumanvectorial mente para conseguir un único vector de crominancia cuyo argumentoporta la información de tono o color y cuyo módulo porta la información desaturación.

5. La información de luminancia E'y, la de crominancia, la del "burst» consti­tuida por 8 a 10 ciclos de subportadora ubicados en el pórtico trasero, y la ~eñal

compuesta de sincronismos se suman algebraicamente para constituir la señalcompuesta de video FBAS dispuesta para ingresar como canal de entrada en unequipo mezclador a donde llegan otras señales similares, procedentes de otrascámaras o fuentes diversas como magnetoscopios, telecines, etc., para ser enca­denadas o fundidas de acuerdo con los criterios artisticos del realizador del pro­grama, en una única salida de señal FBAS que bien puede ser transmitida direc­tamente (programa en directo) o bien puede grabarse en un magnetoscopio (pro­grama grabado).

91

<O1\) DIAGRAMA DE BLOQUES CODIF. NTSC

SINCRO COMPUESTO

ESTAEO

S.

RDEL GEN. SINCRO-COLO

II

AM PL. , + y= 0,30 R +0,59 G +0,118 B DLY ~. MATRIZ FILTRO SUMADOR

SENALROJO y(UM PU, DE V/O

FBA

,

IJ = O,GO R - 0,28 G - 0,32 B

N AMPL.,

~ MArTRIZ1.5 Me MODULAD

(AMARA3 TUBOS VERDE F.P BAJO BALANCE.

•

Q: 021 R -O 25GG+031 B•

AMPL. ....r MATRIZ 0,5 Me MODULAD.

AZUL Q FP BAJO,

BALANCE.•

AMPLlF. CORRECb' I, .

I90'2 147 0

ADEL. 1+- RETAR

90~ SUBPORTADORA¡-

\41 • BURST

/\ DEL GEN. SINC. COLOR

RF.KEYER

.lO" ... 3f BURS.T FLAG

Fig. 5.5 DEL GEN. SINC. COLOR

Procedentes del generador de sincronismos NTSC, ingresan en el codificadorlas siguientes tres señales:

a) La subportadora que es una onda sinusoidal de 3.583125 Mcs. Su referen­cia inicial se considera 180°. Por una parte se retarda 147° (180-33) consiguiéndo­se el eje Q. Un avance de 90° sobre esta última señal produce el eje l. Ambasseñales de subportadora en cuadratura se utilizan para modular con portadorasuprimida las dos señales Q e I respectivamente.

En el canal 1, la banda lateral superior se recorta de 1.5 Mcs a 0.5 Mcs paraubicar la portadora en el más alto valor de compromiso posible. El efecto perni­cioso pero tolerable en este caso en el receptor como consecuencia de tal recortese estudia en un apéndice de este capítulo.

b) La señal de burst-f1ag, que actúa como puerta o llave para permitir laintroducción de 8 a 10 ciclos de subportadora en el pórtico trasero de la señal devideo.

c) La señal de sincronismo completo S, que se adiciona a la señal de videopara proporcionar una señal compuesta FBAS.

La figura 5.6 representa en términos de ancho de banda la luminancia, las dosseñales componentes del vector de crominancia y la senal completa.

~

-

o

o

1 2

SEÑALY

1 2

SENALl

3

3

4 5 MH"Z

SUBPORTADORA3,579 MHz

4 5MHz

o 1 _ 2SENALQ

3 5 MHz

o 1 2 3

SEÑAL COMPLETA4 5 MHz

Fig.5.6

93

PORTADORAVI DEO

f

SUBPORTADORACROM INANCIA

3.579545MHzPORTADORA

SONIDO4-5 MHz

J. l'

, o , 2 3 4FRECUENCIA MHz

6 MHz

•5

Fig. 5.7

Observemos que en el camino de luminancia, se incluye un filtro que limitatoda frecuencia por encima de 4.1 Mcs y un retardo que prevé la coincidencia deesta señal con las de crominancia de banda más estrecha. En la figura 5.7 serepresenta el canal completo de transmisión NTSC.

5. EL GENERADOR DE SINCRONISMOS NTSC

Una primera condición a reunir por la subportadora de color es que la fre­cuencia de lineas y cuadro se derive de ella, si queremos mantener las relacio­nes y condiciones mencionadas anteriormente (respecto al patrón de interferen­cias, etc.).

Un generador de sincronismos NTSC proporciona 6 salidas:

La subportadora de 3.579545 Mcs.

2. Los impulsos horizontales (serie ininterrumpida de impulsos de sincroniza­ción horizontal).

3. Impulsos verticales V de 60 campos/segundos..

4. Impulsos de sincronismo completo S (contiene impulsos de sincronizaciónhorizontal, vertical y ecual izadores).

5. Impulsos de borrado compuesto (composite blanking) A, que comprendelos borrados correspondientes a los retrazados horizontales y verticales. En tér­minos de lógica se define como una señal que es 1 donde existe imagen y Odonde no existe.

6. Impulsos de f1ag-burst, que ocurren a velocidad de lineas y en coinciden­cia con un cierto intervalo de tiempo en el pórtico trasero. Su misión es actuarcomo llave o puerta para la introducción de los ciclos de muestra de salva en elcodificador NTSC.

En la figura 5.8 se representa la posición relativa del impulso de flagburstrelativo a una señal de video. El tiempo entre el borde final del sincronismohorizontal y el arranque del «burst" de color se llama «breezeway" y vale 0.50microsegundos.

94

I ,I ,I

,I I___Ir---,_I :I I

SEÑAL DE VIDEOANTES DE INTRODUCIREl BURST.

PULSO FLAG BURST

SUBPORTADORA

SEÑAL DE VIDEODES PUES DE INTRODUCIRELBURST

8 a 11 ciclos

11 L..-1RREEZ E WA y1

Fig. 5.8

La misión que cumplen las muestras de subportadora o burst, es sincronizaren fase en el receptor de color al oscilador local para disponer de una subporta­dora local capaz de realizar la demodulación síncrona de la crominancia.

Las salvas de burst se transmiten también durante el borrado vertical, exceptodurante los 9H que ocupan los preeculizadores, serrado vertical y posteculizado­res. La fase de referencia del «burs» es la que corresponde a 180°, o sea al eje- (B - Y) (figura 5.9).

;-[ ;- ( R-Y)

t-Q

33°

Mo

Ro

y

-( B - Y)t---1t-t-t-+-+--.,or--i--;-+~C-+-+-+--L-t-t-JI----i-t-+--f ;- ( B -y)

-Q

G•

o

Cf

°B

- (R-Y) - 1Fig. 5.9

95

En la figura 5.10 se expone un diagrama de bloques elemental de un genera­dor de sincronismos NTSC. A partir de la frecuencia subportadora de 3.57954 Mc/sy mediante una cadena divisora por 227, se obtiene la frecuencia doble de líneasde 31.468.528 e/s. Una división por 2 conduce a los impulsos de líneas H previo aun sistema lógico donde también se crean los impulsos de burst-flag. Otra cadenadivisora conduce a la obtención de los impulsos de V.

s

V

TFLAG

H

A

GENERADOR DE SINCRONISMOS DE COLOR

NTSC

3.57954 Me

SUBPORTADORA

CADENA DIVISORA

. ¡- 227

31.468528 Ke

BURS2~ 1 LOGICA

DIVISOR HORIZONTA L

.

CADENA LOG I CA.

DIVISORA SI N C RON.

59.94 e 15

LOGICA LOGICA

VERTICAL BLANKING.

•

~

Fig. 5.10

96

La lógica vertical interviene a su vez en la consecución del retrazado verticalel cual, compuesto con el retrazado horizontal, origina el «blanking compuesto» A.

La lógica del sincro hace uso simultáneamente de la información horizontal yvertical así como de los impulsos de 31.468.528 c/s para la formación de los pre ypost-ecualizadores y serrados verticales.

6. LA SEÑAL COMPUESTA DE COLOR NTSC

Como resumen final, insistamos una vez más en cada una de las partes queintegran la señal compuesta de televisión en color NTSC, y la misión que cadauna cumple en el contexto completo transmisión-recepción.

La señal NTSC compuesta de video que ingresa en el transmisor, enlace demicroondas, magnetoscopio, etc., se divide en cinco componentes:

1. La luminancia.2. La crominancia o croma.3. El borrado o blanking.4. El sincronismo o sincro.5. El burst de color.

La luminancia.-Es la porción de la señal que será usada por los receptoresblanco y negro para plasmar la información de brillo de la escena. Consta de lassiguientes proporciones de las tres señales captadas por los tubos tricolor:

E~=0,30E~+0,59EG+0,11E~.

En el receptor de color E~ se combinará con las señales diferencia de colordecodificadas para recuperar las señales originales E: EGy E~ que existían en lassalidas de cámara antes de la codificación.

La crominancia o croma.-Consta de una información de carácter vectorialprocedente de la modulación de cuadratura de la señal de color I (banda 1,5 Mcs)y por la señal de color Q (banda de 0,5 Mcs). La fase instantánea de la crominan­cia define el tono y la amplitud instantánea, la saturación.

La señal de croma en un receptor de color se decodifica a sus componentesoriginales (E~-E'y) y (E~-E'y). La senal EG-E'y se recupera combinando adecua­damente las señales (E~-E'y) y (E~-E'y). Las tres señales diferencias de color (E~­

E~), (E~-E~) Y (E~-E'y) se combina con la señal de luminancia E~ para dar E~, EG YEa como señales rejilla-cátodo de los tres cañones individuales del tubo demáscara.

Blanking o borrado.-AI igual que en blanco y negro cumple la misión decortar el haz electrónico durante los retrazados vertical y horizontal.

El sincronismo o el sincro.-AI igual que en blanco y negro, mantiene la sin­cronización horizontal y vertical.

El burst de color.-Consta de 8 a 10 ciclos de subportadora insertados en elpórtico trasero del borrado horizontal y con una amplitud del 50% de 0.3 V (1/2 del

97

I ( 1 )1 1 FRECUENCIAn-_ L I (n--)fL2 2

(n-l)fL nfL l n+l)tL

sincro) en su zona positiva y negativa. Cumple la misión de sincronizar en fase unoscilador de 3.57954, Mcs en el receptor de color con el del codificador y permitirla correcta demodulación del tono y el color en el receptor.

7. LA RECEPCION NTSC

(Véase diagrama de bloques fig. 5.15.)

Un receptor de color NTSC utiliza muchísimos circuitos de los usados en blan­co y negro. En particular el oscilador de R.F., los circuitos detectores de F.I., etc.,son similares, excepto que se exige una mayor severidad en los ajustes de formaque se eviten las posibles distorsiones sobre el canal de crominancia especial­mente, en la amplitud o la fase de dicha señal, por traducirse estos defectos enerrores finales de tono y saturación.

La salida del detector contiene ambas señales, la luminancia y la crominancia.

Si la salida del detector se llevara directamente a los cátodos de los cañones,entonces las componentes de crominancia producirían un fino patrón de interfe­rencia que como hemos ya analizado aumentaría la luminancia, y por estar apli­cada a los tres fósforos a la vez (supuestos iguales) se traduci ría en una desatu­ración. Para evitar esto se introduce un "filtro notch" de 400 Kc de ancho de bandacentrado en 3.58 Mc. en el camino de luminancia.

Si las señales diferencia de color contienen solamente componentes de bajafrecuencia por ejemplo por debajo de 200 Kc el filtro notch elimina por completola subportadora y bandas laterales, pero sí las señales diferencia de color tienencomponentes de alta frecuencia por encima de este valor, entonces el filtro"notch" permite el paso de componentes que se salen fuera de su banda de pasoy aparece el "fenómeno borde" en las líneas verticales donde ocurren estos brus­cos cambios de croma. Este fenómeno es además estroboscópico al igual que elque procuce la portadora sola, resultando un patrón que parece moverse haciaarriba que algunos autores llaman burbujas de soda (bubbles in soda-water). Estees uno de los fenómenos característicos del NTSC.

Un procedimíento más sofisticado, que se utiliza por ejemplo en equipos nodomésticos (convertidores de normas, kinescopios profesionales, etc.), es el filtropeine (comb filter). Sabemos que las componentes de una señal monocroma detelevisión se agrupan alrededor de múltiplos enteros de la frecuencia de líneas,mientras que las componentes de la señal de cromínancia NTSC se separan agru­pándose en los múltiplos enteros de la frecuencia subportadora que es 455 { f.lineas. Por consiguiente, las dos componentes no son interferentes, por estar unaubicada en los espacios vacios de la otra (fig. 5.11).

Fig. 5.11

CURVA TIPICA DE FILTRO PEINE

98

Este hecho es la filosofía de partida de lo que es un filtro peine (fig. 5.12).

A

ANClA

DA

INANCIA

NTRADA SUMADOR SALID

IDEO RETARDO LUMI NOLOR 111N.TV AMP

FILTRO PEINE SAL!RESTADOR CROM

EVC

Fig.5.12

Las dos señales alcanzan al sumador en fase cuando el retardo es un númeroentero de ciclos de la frecuencia de la señal de entrada, o sea cuando la frecuen­cia de entrada es un múltiplo entero de la de líneas.

ENTRADADIRECTA

SUI-1A MAXIMA PARA TODO

nfL n= entt"ro,osea para

todas las componentes de

luminancia.

5ALI DA

RETARDADA

Fig.5.13

En este caso la salida del "sumador" es máxima (fig. 5.13).

fL con n =entero, la salida del filtro es minima

Para aquellas frecuencias

salida, esto es, para las n +

para las que1

2

la entrada está en antifase con la

(figura 5.14).

ENTRADADIRECTA

SALIDARETARDADA

SUMA NULA PARATODA FRECUENCIA

( n T ~ )f L o sea

para lodo componente de cromlnancia. -

Fig. 5.14

99

......oo

OE Ah'

FILTRO AMp.PASO OISCRIM

~. P.BANDA

r 1 r. rt.Ey

.4MP. .... ~~MP.

~)¡~I/A.R) I NoreN

IfETéRO¡;. DEl RETARt>C 4Hp, ~,QF 4.21111-z • 3.ótJF. r.

ose. F/¿TIi?O rr;.éy){..·.E;) (~_6':")"'(¡.C

N,A10J) PÁ$O~ ---~ ---- --LOCAL

F/l.rleo <fO~PASV4 MATIlt/Z COLOIe.

BANJUJ

N1'10p.RLTRO

P4S0 &4J0I .-..-COLOR.

K/LlER.

*1It1E

A7éR71I •PEr-

oro.• PE8t1~ST FASE

(;EHER·VR.R/¿¡;O

PUERTA

SEP.

51NCRO

RECEPTOR NTSC Fig.5.15

Para extraer la crominancia el circuito es el mismo sustituyendo el sumadorpor un restador (fig. 5.12).

Se ha sugerido en los últimos tiempos que un filtro peine no es más caro queel uso de las líneas de retardo usadas en el receptor PAL y SECAM lo que situa­ría al NTSC en unas condiciones de posible ventaja económica frente a sucalidad.

La salida del amplificador F.1. se detecta para dar ambas señales, la luminan­cia y la crominancia. La salida de crominancia se toma de las dos salidas de dosdétectores sincrónicos a través de dos filtros paso-banda correspondientes a losdos anchos de banda de las señales I y Q.

Un filtro peine podria incluirse en este camino con una excelente discrimina­ción frente a componentes indeseables de luminancia. Los demoduladores tam­bién reciben la forma de onda de la subportadora generada localmente la cual sedivide en dos caminos que tienen diferencia de fase de 90°.

Las salidas de estos demoduladores se toman vía filtros paso bajo antes deingresar en la matriz, para obtener las señales diferencias de color. En la prácti­ca, las salidas de estos filtros también contienen señales indeseables cuya cuan­tía debe ser la mínima posible.

8. SINCRONIZACION DE LA FASE DE LA SUBPORTADORA y CONTROL HUE

La subportadora generada localmente debe sincronizarse en fase con el burst(salva) de color. •

En el receptor un impulso de puerta de burst (colour-burst gate pulse) se dis­para con el borde anterior del impulso de líneas y se usa para extraer el burst decolor. El "burst sustraído» y la salida del oscilador local de subportadora se com­paran en fase en un circuito discriminador y la salida de error, de D.C. se aplica auna válvula de reactancia (R.V. en el esquema) que controla al oscilador. Estecontrol de fase automático a.p.c. (automatic phase control) controla la relación defase entre la salida del oscilador y el burst de color cuando aparecen en eldiscriminador.

El desvío de fase manual constituye el control de tono (hue) del receptor.

La estabilidad del color de la ímagen depende de la estabilidad de muchaspartes del sistema. Vamos a enumerar las más importantes:

a) Las caracteristicas del discriminador del circuito y a.p.c. (automatic phasecontrol ).

b) La estabilidad de fase de los acoplamientos:

1. Desde el detector hasta el discriminador.

2. Desde el detector a través del filtro paso-banda hasta los demoduladoressincrónicos.

101

3. Desde el oscilador al discriminador.

4. Desde el oscilador hasta los circuitos de cuadratura del demodulador.

c)color

La estabilidad del circuito de matriz quedesde las salidas de los discriminadores.

deriva las tres diferencias de

Un método alternativo de producir una señal de subportadora sincronizada enfase es extraer el burst como antes y luego utilizarlo para excitar un circuitoresonante de alto Q como el suministrado por el circuito equivalente de un cristalde cuarzo.

Si el Q de circuito de cristal es suficientemente alto la amplitud de la subporta­dora tendrá un valor suficiente durante toda la exploración de linea como paraoperar los ci rcuitos de demodulación (fig. 5.16).

•

Se incluyen controles «trimmer" para el ajuste de la frecuencia del resonadorde forma que la fase relativa de la forma de onda de salida permanezca constan­te a través de la línea, estableciendo asi el ángulo de fase requerido por losdemoduladores .

d)SALlOA

e)I

a)PUEIlTA

,t/-ffUlTO

l.//'IlrABU/iST JlEI4....M7lf

•\

'"SEPAR. GENER.b)

H po.ERrABURsr

o)VID Eo CO M P U ~S T A

b)

II II-

PUERTA DE BUR5T

8 UR5 T E XTRA IDO

-5ENAL EN CIRCUITO RESONANTE

II

I

IIII II I I II I I 1

I I I1 j ~

1. V':.-.::· '._-.: .. :.-.'. ;.t .' .. ' ............:.,.,,:...,.•.'.;' ".; " ~,·t·.·.. ·· ";' ",:'- ..;.-4-;.,~-__. . ~ -'-,......._ ~ " :.... ~ _ , , ~.. : .. '..,. ", .. '. '. ~. ", . ~ .. " .d)

Fig.5.16

102

El mando de «Hue» (tono) compensa aquellos desvios estáticos o de fase de lasubportadora.

Se llama defecto «cross color» en NTSC al efecto que se produce en los cana­les de crominancia por las componentes del de luminancia que alcanzan sus cir­cuitos, apareciendo en la matriz decodificadora de ER-E y, Ea-E y y EG-E y comocomponentes pertu rbadoras.

Se disminuye este efecto mediante el ajuste de los filtros de crominancia deforma que sean lo suficientemente abruptos, como para reducir esta interferenciaal mínimo sin pérdida de componentes de crominancia.

Volviendo al esquema, se introduce en el camino de luminancia un retardodebido a que los anchos de banda de Y, I Y Q no son iguales precisando corregirlos retardos (delays) en ambas vías. El criterio seguido es elegir este retardo deforma que las tres transiciones de borde en los tres canales, cruce al mismotiempo el 50%. Tomando el canal Q como el de mayor retardo ya que es el demenor ancho de banda, los retardos a introducir están especificados en lafigura 5.17.

II

III

RETA DO

I4.2 me IY CANAL Y

Fig.5.17

CANAL!

CANA L Q

II1

RET ROO

1I

me Q.0,5

I111.5 m e

II

Colour Killer.-En un receptor de televisión es usual aplicar la señal de luminan­cia a los cátodos del kinescopio y las diferencias de color a las rejillas. Cuandouna señal monocroma se lleva al receptor de color estas diferencias son nulas;sin embargo en la práctica existen valores indeseables de las mismas. Su origenes principalmente el ruido producido por los componentes de los circuitos decrominancia y también parcialmente por aquellas componentes de luminancia quecruzan la pasabanda de crominancia.

103

Estas consideraciones conducen a la conveniencia de cancelar los circuitos decrominancia cuando se reciba una señal monocroma.

Esto puede hacerse fácilmente rectificando la senal procedente de la «com­puerta de color» (colour burt gate) y utilizándola como señal de bloqueo del am­plificador de crominancia.

9. LOS ERRORES DE VIRAJE DE TONO EN EL NTSC OCASIONADOSPOR ERRORES ESTATICOS DE FASE Y DE FASE DIFERENCIAL

Hemos visto que la información de saturación se transmite en el NTSC en laamplitud de la subportadora mientras que el tono queda portado por su fase.

En el receptor existe un oscilador local de subportadora que está sincronizadocon la subportadora del generador de sincronismos de emisión a través del«burst».

Si por alguna razón, el oscilador local no está en fase correcta, entonces enlugar de demodular la señal a través de los ejes correctos, lo haremos con éstosdesplazados de fase, lo cual es completamente equivalente a que sea la subpor­tadora correspondiente al color la que haya cambiado la fase, traduciéndose enun viraje del tono.

Pongamos un ejemplo concreto:

Supongamos que se transmite un rojo saturado en fase correcta. Sus compo­nentes en los ejes ER-E y y EB-E y valen 0,70 y 0.30 respectivamente y el ánguloque forma con el eje ER-E y es 23°

v,E:R_E y

104

- - .- .-

_ 0.30

0.10

E e,- E y

Fig.5.18

y supongamos que el oscilador local tiene un error que para facilitar la compren­sión fuera precisamente de 23° en adelanto.

Entonces la demodulación se haria a lo largo de los ejes U" V 1 con lo cual lacomponente ER-E y está siendo demodulada con mayor amplitud (exactamente con

0,70 2 +0,30 2 =0,76) y no demodulamos componente alguna de Ea-E y. Pero estasituación en el diagrama polar corresponde a un color situado entre el rojo y elmagenta, dando en efecto un tono incorrecto. Desgraciadamente el ojo es muysensible, como sabemos, a los incrementos de tono de forma que 5° a 10° es yaun valor notable.

Para evitar este tipo de errores estáticos de los ejes se dispone del mando«HUE" en el receptor que es operado por el teleespectador sobre una carta pa­trón de barras que incluye algún color de referencia conocido, como el color«carne».

Sin embargo, estos errores estáticos no son los más graves. Tenemos queanalizar otros errores que se producen como desvios dinámicos de fase que afec­tan de distinta forma al «burst» que a la subportadora correspondiente a un colorparticular, y que son errores introducidos generalmente en los grandes trayectosde transmisión donde se somete a la señal a sucesivos tratamientos.

CIANINo

BURSTVERDE

0,63

0-......o

0,59

Fig. 5.19

En la figura 5.19 se observa que la subportadora del «burst» está soportadasobre el nivelO de negro. Supongamos un verde saturado al 100 %. De acuerdocon el estudio que hicimos en las barras de color, le corresponde una luminanciaE'y=O,59. Sea a continuación un color cianina saturado al que corresponde un E'y=0.63, etc. Desgraciadamente los erroes de fase que ocurren en la transmisióndependen del valor de E'y de forma que el corrimiento de fase para el «burst» noes el mismo que el que corresponde al verde, cyan, etc. Pues bien, la función queexpresa esta dependencia:

se denomina «fase diferencial".

Esto quiere decir que los distintos colores se distorsionan no por igual, sinodependiendo de la luminancia involucrada en el mismo.

Las razones que en el ámbito práctico ocasionan este error son muy variadasy se escapan de un curso de conceptos. Sin embargo, veamos un ejemploelemental

En la figura 5.20 la entrada de video de color se hace circular por. la célulaformada por R y un diodo polarizado inversamente por la componente de lumi-

105

•

nancia de la señal de entrada. Sabemos que O tiene una capacidad equivalente Cque es función no lineal de la polarización aplicada y, por tanto, de la referidaluminancia.

R

ENTRADA D SALIDA

Fig.5.20

En estas circunstancias, el circuito R-C produce un !'4 para cada color respec­to al burst que es función de la luminancia, y por consiguiente, la célula puedeconsiderarse como un «circuito productor de errores de fase diferencia!>,.

Es fácil comprender ahora, como el tratamiento sucesivo de una señal de co­lor por largos recorridos de transmisión produce finalmente un error de fase dife­rencial que puede ser considerable.

Asi por ejemplo, en un curso de especialización sobre magnetoscopios encolor se estudia que estos errores son graves y característicos, y que se requie­ren circuitos de avanzada tecnología para compensarles.

El análisis precedente constituye el principal inconveniente del sistema NTSCy la posterior aparición y desarrollo del sistema PAL y SECAM.

10. CUALIDADES Y DEFECTOS DEL SISTEMA NTSC

.

Los siguientes puntos pueden considerarse como una referencia sobre el SiS-

tema NTSC:

1. El sistema NTSC tiene la virtud de ser mucho más si mple que los sistemasPAL y SECAM, ya que carece de líneas de retardo de 64 Ils y de sistema deconmutación. Ello redunda en un beneficio en el precio del receptor que se haestimado en el 5% en relación con el receptor PAL o SECAM.

2. Presenta la ventaja de que la producción de programas en el área detrucajes, mezclas, fundidos de imágenes, etc., son sencillos y no requieren trata­mientos especiales.

3. La compatibilidad directa, recepción de una señal de color NTSC sobre unreceptor monócromo, y la inversa, recapción de una señal monócroma sobre unreceptor de color NTSC, es muy aceptable .

•4. El NTSC presenta una desventaja inherente al principio de funcionamientodel propio sistema. Por estar el color representado por la diferencia de fase entrelas oscilaciones de la salva o burst y el vector de crominancia, si durante latransmisión el desfase producido por las salvas no es idéntico al producido por el

106

vector de crominancia (error de fase diferencial) se origina un cambio o viraje delcolor.

5. El registro en magnetoscopio introduce como consecuencia de la impre­sión mecánica de la señal de video por cabezas magnéticas un error de fasediferencial que se manifiesta como «bandas" cuya corrección involucra complica­dos y antieconómicos circuitos.

107

APENDICE I (CAP. V)

CRITERIOS PARA LA ELECCION DE LA FASE DE REFERENCIA DEL «BURST»

El criterio seguido en esta elección es el de encontrar el ángulo para el burst(respecto por ejemplo al eje (8-Y)) que habida cuenta de la y del receptor noslleve a la minima luminancia involucrada, para reducir la interferencia visible quepodría aparecer en el extremo izquierdo de la pantalla por un desajuste del «bo­rrado horizontal» en los receptores.

Supongamos que la amplitud de la subportadora en el burst es S y que tieneuna fase e con el eje (8-Y) (fig. 5.21).

R-'i

--- :....-...._- B -y

Flg. 5.21

Entonces tendrá componentes:

S cos e a lo largo del eje (8- Y)S sen e a lo largo del eje (R- Y)

Sabemos que en el receptor se introducen factores inversos de los coefi­cientes ponderadores utilizados para la codificación. Esto es, se aplica 1/0.877 ==1.14 para la señal ER-E y y 1/0,493=2.03 para la señal ES-E y.

Por consiguiente, las señales de diferencia de color correspondientes al burst,serán:

2.03 S cos e para la señal Es-E y1.14 S sen e para la señal ER-E y

108

De las ecuaciones que ligan las señales diferencias de color se tiene

EG-E'y= - 0.51 (E~-Ey) - 0.19(Ea-EY)

y sustituyendo los valores para E~-Ey y Ea-Ey anteriores:

EG-Ey= -0.51 x 1.14S sen 0-0.19x2.03 cosO=

= -0.58S senO-0.386 S cosO

Puesto que durante el burst no se transmite ninguna señal de luminancia E'y=O yqueda

•

E'R=1.14S senOEG= - (0.58S sen 0+ 0.386S cos O)Ea-2.03S cos 8

Cualquier voltaje E en el cinescopio producirá una salida en lúmenes que es

donde k es el factor que convierte voltios a lúmenes en el tubo y 2.2 es la y.

Sabemos que:

k = 0.30k = 0.59k = 0.11

para el rojo.para el verde.para el azul.

Por tanto, los lúmenes observados serán:

0.30(E'R)2. 2+ 0.59(EG)2. 2+ 0.11 (Ea)2. 2

o

0.30(1.14 S senO)2.2-0.59[(0.58 sen 0)+(0.386 S cos 8)]2·2+0.11(2.03 S COSO)2.2

El segundo término no produce lúmenes de verde de salida ya que no seconciben lúmenes negativos y, por tanto, puede omitirse. Tomando ahora cuatroposiciónes estratégicas para el burst se llegaría a la siguiente tabla:

Angulo00

. 90 0

1800

270 0

Lúmenes producidos0.52S 2.20.40 S 2. 2

0.07 S2.20.18S 2.2

Se observa claramente que la posición de menos lúmenes interferentes es lade 1800 y, por tanto, queda justificada esta referencia para el NTSC. En el sistemaPAL, se estudiarán otros factores en juego.

109

APENDICE 11 (CAP. V)

EFECTOS DE LA REDUCCION PARCIAL DE UNA BANDA LATERAL EN LAMODULACION EN CUADRATURA NTSC

En la figura 5.2.2 a) y b) se representan las resultantes de modulación de dosmoduladores balanceados (véase apéndice 1 capítulo IV) correspondientes a E~­

E'y Y E'a-E~ donde V. representa la banda lateral superior y V; la inferior, siendoV, la resultante.

, y r¿ t.. Yr", Ve," "

,,."- '"

,, V.,. " VI" " "" '"'"'"Vs V~

y: ., '" b,l, c)~,

Yr za)

Fig.5.22

En c) se representa el efecto de reducir parcialmente una banda lateral, porejemplo, la V. correspondiente a E'R-E~. El resultado es que V, gira aderechas. Ahora V, tiene componentes V" que es menor que V, pero en fasecorrecta y V'2 que está en cuadratura, y, por tanto, en fase con la otra señalde crominancia correspondiente a E'a - E~, apareciendo en el demodulador dela misma, como trasvase o contaminación.

En resumen, el efecto de muti lación de una banda lateral en el proceso demodulación de cuadratura trae como resultado una transferencia interferente dela señal de banda recortada sobre la otra señal de crominancia.

110

CAPITULO VI

El sistema de televisión en color PAL

1. INTRODUCCION

la principal desventaja del sistema NTSC es que los errores de fase ocurridosentre la subportadora engendrada localmente en el receptor y la generada en elproceso de transmisión cambia el tono de la imagen. las razones para que elloocurra son de dos tipos:

- Incorrecta sincronización del oscilador de subportadora en el receptor queestablece una falsa fase para la subportadora de referencia, respecto al vector decrominancia transmitido.

- Errores de fase diferencial durante la transmisión, provocados por corri­mientos de fase que no afectan por igual a las salvas de subportadora que alvector de crominancia.

El ojo humano es muy sensible a las variaciones de tono. Por ejemplo, unerror de 5° es detectable, y uno de 10° llega a ser muy desagradable. Indepen­dientemente de ello, un cambio de tono puede llegar a ser grave, especialmenteen los colores "carne», para los cuales el telespectador posee una referenciamental evidente. En cambio no resultan tan graves para grandes áreas colorea­das, para las que afortunadamente no se posee una referencia cierta del tono deorigen. De ahí que en ciertas cartas patrón se incluya la cara de una mujer quepermite al telespectador un ajuste apropiado de este tono.

•

la idea básica del PAl consiste en invertir una de las componentes del vectorde crominancia línea a línea, para corregir estos errores, y de ahi el nombre"phase alternation line» (PAl). El sistema fue desarrollado principalmente por eldoctor Bruch, en Hannover (laboratorios de Telefunken), y hasta hoy ha sidoadoptado oficialmente por varios países europeos (Alemania Federal, Suiza, Italia,Países Bajos, Países Escandinavos, Gran Bretaña, etc.)

111

2. FUNDAMENTOS DEL SISTEMA PAL

Insistimos previamente en dos cuestiones básicas para comenzar el estudiodel PAL:

a) Que el vector de crominancia en la habitual modulación de cuadraturaposee dos componentes según dos ejes a 90°, y que en el caso del PAL, estaránen la dirección (8-Y) Y + (R-Y) sin el empleo del recurso de 33° de cambio de ejesempleados en el NTSC. Los diferentes anchos de banda de los canales I y Q senormalizan en el PAL ambos a 1 Mcs. aparte de que la propia filosofía intrínsecadel PAL de autocorrección de errores de fase en la transmisión no requiere ma­yores consideraciones respecto a la agudeza visual del ojo humano a las varia­ciones de tono.

b) Que la componente de crominancia según la dirección del eje R-Y, es laelegida para su cambio de signo linea a línea.

Según esto la señal de video total PAL de transmisión será:

c) Que admitimos que estadísticamente el valor de la crominancia en móduloy argumento varía muy ligeramente de una linea a la siguiente.

Un error de fase diferencial (desfase experimentado por las salvas no idénticoal experimentado por el vector de crominancia por responder la transmisión condesfase diferente en función del nivel de luminancia) significaría que el vector decrominancia recibido habría girado, por ejemplo, un ángulo f3 respecto al vector,de crominancia transmitido ,DEn' En el sistema NTSC este error se traduciría enun viraje del tono en la recepción.

R-Y

o

EM 1510N

'R -y

En

B-Y o

En ... !

RECEPCION

Fig. 6.1

En El PAL, en la linea n + 1, al vector de cro~inancia DEn + 1 transmitido lecorresponde el vecto: de crominancia recibido OCn + l' el cual ha sufrido el mis­mo error f3 que el OCn correspondiente a la linea anterior. Según la hipótesis delapartado c), si en la recepción $e cambia el signo de la componente R-Y del

I __ ,

vector DCn+ 1 se obtiene el DC~+ 1 que forma con DEn un ángulo - f3. Si ahora. ,sumamos OCn+DC~+ 1 se observa que el resultado tiene la misma dirección

112

queOEn y por consiguiente se ha cancelado el error de la transmisión. Es asícomo la fase diferencial f3 es eliminada gracias a la conmutación a linea alternan­te de la componente (R-Y) y a la conmutación en sentido inverso de (R-Y) realiza­da en el receptor (fig. 6.1).

Algunas veces por abuso de lenguaje y por simplificación se omite el factorcos W o t y sen Wot correspondientes a la subportadora, así como la mención a loscoeficientes ponderadores, y llamaremos señal EB-E y y + (ER-E y) a las componen­tes de crominancia, bien entendido que están moduladas. Según esto, diremosque las tres señales de transmisión PAL son:

E'y

U = 0,493 (E~-E'y)

v= +0,877 (E~-E'y)

El uso de las letras U y V se debe a la UER (Unión Europea de Radiodifusión)en su normativa del PAL en 1966.

Observamos que si f3 fuera O, o sea, que no hubiera ningún desfase en la,transmisión, entonces, el vector resultante sería 2Cn , pero cuando existe error, el,vector resultante vale 2Cn cos f3 que es menor que 2Cn . Por consiguiente hadisminuido el módulo del mismo, pagándose el precio de una desaturación. Afor­tunadamente la agudeza del ojo a los cambios de saturación es mucho menor quea los cambios de tono. Por ejemplo, un error de 10° representa una desaturacióndel 1,5%, ciertamente imperceptible, pero no así el cambio de tono que suponedicha cifra.

R-YSn

----

B-YLINEA n

oB-Y I

IIII

------ R-YSn +1

UN EAn .... 1

Fig. 6.2

Una cuestión importante la constituye la filosofia de identificación de la conmu­tación de la subportadora en el receptor.

113

~

~

.¡::..

ER

EGEs

DIAGRAMA DE BLOQUES CODIFICADOR PAL

DE LA CAMARA COLOR r...+ Ey • LINEA DE... v

• MATRIZ Y RE TARDOv•,

-EyMODuLADOR

U • SUBPORTADORA

v SU PR I MIDA

LUM I N..04931Mc v

(E ~ E,,) CROMASALI DA

MA TRI Z SUMADORER SE NAL (

E:.:,BURS PAL

lj Y VOB77fMc MODULADOR ~(~- Ey) V• SUBPORTADORA

SINCR',SU PRIM IDA

~PUERTA

BURSTBURSTK

L

O~•

CELULAS+ 45 ~4,4 SUBPORTADORA 90~ • CONMUTADORDES FASADORAS -¡...

270~ •

L~

7,8 Kc ONDA CUADRADA 18 O~ Fig. 6.3

•

E

MPUESTA

s

LAG

Recordemos que en el sistema NTSC se utilizaban salvas o "burst,) para sin­cronizar en fase un oscilador local a la frecuencia subportadora. Tales salvasestaban formadas por 8 a 11 ciclos de períodos completos de la misma y todaseran idénticas. En el sistema PAL, la misión de las salvas es la misma que en elNTSC, esto es, la puesta en fase del oscilador local. Sin embargo, tenemos quedistinguir las lineas pares de las impares, y ello se puede encomendar a lassalvas, puesto que cada linea lleva tales ciclos en su pórtico trasero. Por estarazón en PAL, el "burst,) se modula alternativamente a 45 0 y - 450 línea traslínea. Una de sus componentes define permanentemente la dirección del eje -(B­Y), Y la otra componente alterna linea a linea en la dirección + (R- Y). El osciladorlocal del receptor toma así la fase de 1800 porque la constante de tiempo de loscircuitos de control en el comparador de fase se elige para ignorar la rápidavariación de +450

, asumiendo la fase media de los 1800 de referencia (fig. 6.2).

El cambio de signo de la componente perpendicular de la salva controla unconmutador indicándole el signo + o - que debe tomar la subportadora para lademodulación síncrona. En el apartado correspondiente a la recepción PAL seanaliza con detalle esta cuestión.

3. LA TRAN5MI510N PAL

El proceso de codificación

(Se hace referencia al diagrama de la figura 6.3.)

Las señales E~, EGY Ea procedentes de la cámara de color o dispositivo elec­trónico como carta de ajuste o similar, ingresa en el codificador PAL, donde seprocede inmediatamente a la matrización de la señal de luminancia según larelación:

E'y=0,30 E~+0,59 EG+0,11 Ea

y no existe ningún comentario a realizar en relacjón con el mismo circuito NTSC.

En la matriz U y V se aplican las señales -Ey, ER Y Ea para la matrización yponderación de las mismas según la relación.

U = 0,493 (Ea-E'y)

V = 0,877 (E~-E'y)

Por otra parte, la subportadora de 4.43 Mcs. procedente del generador desincronismos de color PAL entra en el codificador y tras sufrir desfases corres­pondientes a 00

, 90 0 Y 270 0 se ingresan, la de 00 como señal portadora para lamodulación de la señal U con subportadora supri mida, mientras que las de 90 0 y270 0 serán conmutadas por la señal simétrica de onda cuadrada de 7.8 Kc (mitadde frecuencia de lineas) generalmente llamada señal P procedente del generadorde sincronismos PAL. Desde un punto de vista lógico, esta señal es 1 en laslíneas impares y O en las pares (fig. 6.4).

H_-

UI,

P

WI

uFig. 6.4

115

La salida del conmutador PAL será una subportadora alternante que sigue lasecuencia 90°-270°-90°270°, etc., a la velocidad de líneas. Se trata evidentemen­te de la alternancia de la componente V tan característica del PAL.

Ya hemos mencionado que el ancho de banda para ambas señales U y V esidéntico e igual a 1 Mcs., con lo cual no existe la desigualdad de bandas decrominancia estudiadas en el NTSC.

Simultáneamente, la señal P realiza conmutaciones a una subportadora dereferencia de 180°, previamente desfasada a + 45° y-45°, de acuerdo con elsiguiente código:

Eje V a 90°

Eje V a 270°

conmutación del burst a 135° (180-45)

conmutación del burst a 225° (180 + 45°)

El posicionado correcto de las muestras de subportadora ·se realiza por unaseñal generalmente llamada K (key) situada en el pórtico trasero del borradohorizontal, que actúa como compuerta, insertando la salva.

Un sumador de la señal de crominancia, de luminancia, de salvas y sincronis­mo compuesto, completan el proceso de codificación PAL, cuya salida es la señalcompuesta de video de color FBAS, para su utilización posterior como señal deentrada en un mezclador de video, donde generalmente afluyen otras señalessimilares para la realización artística del programa.

•

Resumiendo, las principales diferencias que encontramos entre un codificadorNTSC y PAL son:

a) Los anchos de banda aplicados a las señales ER-E y y Ea-E y son ambosiguales y de valor 1 Mcs.

b) La modulación de cuadratura tiene lugar a lo largo de los ejes B-Y y R-Y,sin aplicar desvíos de 33° a los mismos.

c) La señal diferencia de color FR-E y (llamada aquí señal V) se modula a 90°con respecto a la Ea-E y (llamada señal U) para una línea horizontal y 270 0 respec­to a la U para la siguiente linea. Esta conmutación de 90 a 270 0 la realiza unaseñal de 7,8 Kc llamada señal P que procede del generador de sincronismosPAL. Esta misma señal alterna el "burst» a +45 0 (eje V a 90°) y a -45 0 (eje V a270°).

4. LA ELECCION DE LA SUBPORTADORA EN EL PAL

El valor de la subportadora en el sistema PAL es fsp =4.43361875 MHz+5 Hz.

Para llegar a semejante cifra con tanta precisión se han tenido en cuenta lassiguientes consideraciones, algunas de las cuales ya nos son familiares de ante­riores razonamientos para el sistema NTSC.

1. Que debe tener una frecuencia lo suficientemente alta como para producirun fino patrón de interferencia.

116

2. Que no debe ser tan alta como puede desearse en 1) porque hay queubicar la banda lateral superior de la crominancia (de 1 Mc/s) sin salirse delcanal asignado a la transmisión de video.

3. Que la frecuencia debe quedar fijada, atendiendo al principio de entrelaza­do de espectros (aprovechamiento de los espacios vacíos de la televisión mono­croma). Este apartado aconseja tomar un múltiplo impar de la mitad de la fre­cuencia de líneas.

Analicemos el patrón de interferencias que nos conducirá ena la adopción final del valor antes reseñado.

•pasos sucesIvos

Si se adopta un valor que cumpla 3) esto es, '.P = (2K -1) ft entonces siguien-2

do el método gráfico empleado en el NTSC llegamos a que el patrón interferentecreado por la señal B-Y es como era de esperar, idéntico al de NTSC (fig. 6.5),pero el patrón creado por la R-Y, al cambiar 1800 línea a línea es como el expre­sado en la figura 6.6. A los dos campos siguientes, o sea, cada 12,5 c/s, las zonasoscuras cambian a brillantes. El patrón resultante es francamente molesto.

En la figura 6.7 se ha dibujado un patrón interferente de la señal U cuando enlugar de «1/2 line offset» se aplica «1/4 line offset», o sea, cuando se toma:

'H 'H 1, = (2K - 1) - = K - - -, .,p 4 2 4 H

En la figura 6.8 se ha dibujado el patrón de la señal V con «1/4 line offset».Ahora, los patrones de S-Y y R-Y son similares y bastante más aceptables. Cadacuatro líneas de.! mismo campo aparece un punto brillante en la misma columnavertical. El ciclo de repetici"ón es de 6,25 Hz que es una frecuencia baja para unaadecuada «integr.ac,ión en el tiempo». Sin embargo, la introducción de la frecuen-

, '

cia de imágenes como sumando produce dos patrones mucho más aceptables quese entrelazan dando una resultante 'que si bien tiene 6,25 c/s de. repetición, gozade la ventaja de una, fáci 1 integración en el espacio, y a un par de metros delreceptor r-esulta aceptablemente integrado por el telespectador.

1En la figura 6.9 se representa en a) el patrón interferente de la señal U con «­

4line offset», y en b) el mismo patrón con el añadido de la frecuencia de imágenes.La diseminación puntual es mayor en b) que en a) y, por tanto, mejora la integra-

'H'ción. Con ello queda la frecuencia subportadora fijada en '.P = (2K -1) - + 'v' En. , 4

estas condiciones nos queda analizar qué valor se asigna 'a K. Tenemos:

K 1, = --­,p 2 4

,

Un valor de compromiso que cumple eficazmente los apartado,s 1) Y 2) es n'= 284,1

Y en efec;t?, en el. PAL la. frecuencia subportadora está legislada en '.P = 284 - 4, "

fH+'v' 'v=25, donde introduciendo 'H= 15,625 se obtiene el valor nominal antesreferido.

117

•

,_r-­,- -- -=--,,- - -- --. -- - 'J_r =! __ J

• _:=~--'---d -- ­--:=d--~ = -,.- -=-- ., -- -- -,---.

•

,---.1 -11 - ..-. -,, \1, l'

.1 _- - -­

.1 _ -- --'• - l', . - - l'~-_.

/MAG~N .2

fig. 6.6

'-B.- _.,- -~~--:==--7_ - ----~,_ --E~- _J.- - -- --- - - ..- -- ~,.- -~~-- ­. - -- - ., .~__ 7~--_.

•

•

IMAGEN 1.

,1 _ .--... - - \' l'

'1 _- - -,'1 _ -- --'• - - - l-.- - __ l'.1 _-- - _.51 __ -- --'_~_. - l'

fig. 6 .S

•

••-•,­,~- -~~

,~ - -.,~~,I _ --.\ __ -_.:: ---- ;~, __ - __ l', \7__-=:J •

•

,­.c=-- -,~ __ -=:J'

JI _ - --'.• - - - .'-. . - - .'• _._ - - lb, _ -- \"-=:J .

fig. 6 .7

••

,-- '•.• - --- .,~ ~ -=:1'.,_ _ __ \1'1 __ _ _J• ¡::::-.a - --~ -.• -- _ .'.\ - - __ O,_ - __ l'- •.

fig. 6 .9

fig. 6.8

118

5. EL GENERADOR DE SINCRONISMOS PAL

Para estudiar un diagrama de bloques de un generador de sincronismos PALharemos algunas operaciones previas sobre la expresión de la frecuencia subpor­tadora deducida tras las consideraciones ya realizadas:

1284-­

4

donde

'.=25 e/s

'L = 15.625 e/s

Operando se tiene:

1284-­

4

1.135 = 227 x 5

de donde

1.135

4

227 x5

8

Estamos ahora en disposición de comprender el diagrama de bloques de lafigura 6.10.

pVLOG leA

ose MOD • • 5 X 8 !t.oGlr ....1- 227 -X TAL • •

~I7SB P

25 el s • 625 • 2- -• •

~2 LDGICA '\ 17•H V

H

,\7 \17

'V \

A s Fig. 6.10

119

Partiendo de un oscilador a cristal de gran estabilidad provisto de control detemperatura por horno se procede a verificar una modulación balanceada conportadora y banda lateral superior suprimida. Se consigue con ello la banda late­ral inferior fsp-25 donde actúan como señal modulante los 25 ciclos correspondientesa las imágenes por segundo. Una posterior división por 227 y por 5 seguida deuna multiplicación por 8, conduce a la obtención del doble de la frecuencia delíneas. La división por 625 proporciona tramas y la división por 2, líneas. El restose expresa en términos de circuitos lógicos, unidades de acoplamiento de salida,etcétera. La distribución de los impulsos suele hacerse en dos estándares (0-4 Vppy 0-2 Vpp).

Como hemos observado, el grado de complejidad de un generador de sincro­nismos PAL es muy superior al NTSC, lo que por supuesto se refleja en su costeeconómico.

•

Es norma usual en las instalaciones de televisión, la distribución inmediata deestos tipos de impulsos por los estudios, magnetoscopios, telecines, etc. Se com­prende que la canalización de un excesivo número de cables encarece la distribu­ción, por lo cual puede resultar ventajoso como es práctica común en las instala­ciones de cierta importancia, la distribución de una señal única constituida por elsincronismo completo con burst, de la cual pueden extraerse en el terminal quese desee, mediante un decodificador apropiado, los siete tipos de impulsosnecesarios:

Sincronismo completo S.Señal de subportadora F.Impulsos de flag-burst K.Impulsos de PAL P.Señal de borrado compuesto A.Impulsos de líneas H.

- Impulsos de campos V.

6. NOTAS ADICIONALES SOBRE LA TRANSMISION PAL

Una diferencia que conviene señalar entre el NTSC y PAL es que difieren encuanto al borrado del burst en la zona vertical. Recordemos que el burst no setransmite en el NTSC durante las nueve líneas que contienen los pulsos ecualiza­dores y verticales. En el PAL se utiliza una etapa de borrado de burst de tal formaque la fase del pri mero y últi mo burst coincida en todos los campos (borrado deBruch). De los documentos de la Unión Europea de Radiodifusión, extraemos lanormativa sobre este punto (fig. 6.11).

7. LA RECEPCION PAL

Existen dos métodos universales de realizar la recepción de una señal PAL:

- El PAL S (Simple).- El PAL D (Del ay), que dan nombre al receptor correspondiente. Analicemos

cada uno de ellos:

120

Burst 4. f¡<ld Burst

~ ~ ~ ,- ,-+L-- L.. LJ

1. ricld

- ,- ~ ~ ~ ,-+ ,-~,-,-

- ~~

2. f¡<-Id

,-,-~J nr'-'- - L

L- L- L- L..... ~ -J-J-J-J-3. ¡¡cId

,-,- ~ - -+ -,-,--,- • .LL...J L...J '- '- '- ~

4. ricld

• - - - ~ ~~ ~--~

L.. '-'-'-

----,f

1. f¡cld.-

'" )e 1 I-Jie 2o 1 I..o

3- \M~,

ce I

Fig. 6.11

R-Y I MAlENTA ENROJECIDO (LINEAN)

/ MAGENTAI8I ,/~ MA GENTA AZU L (L 1N EA n +1 )

/ ,/I ,/

1. ./'y

B-Y

Fig.6.12

EL RECEPTOR PALoS (Simple). (Véase fig. 6.13.)

El receptor PALoS (Simple) es muy similar al NTSC: excepto en la filosofíacorrespondiente al burst.

El burst alternante se lleva al comparador de fase para controlar el osciladorde 4,43 Mcjs como en el receptor NTSC. El oscilador adquiere la fase de 1800 dereferencia porque la constante de tiempo de los circuitos de control en el compa-

121

~

NN

" AMPLIFICADOR

V I DE O

"vFILTRO Y

LIN EA DE

RETARDO

E'1!> " I'E~

MATRIZ I I SUMADOR. I ,

~- E~ I E'- E'.8 y

E'<;

V'l MATRIZ I I IE~SUMADOR

, I

E..- E yE'- E'

G YI

E'MATRIZ I I R ~ I Ek

E'- E'

I E'- E'

&4 SUMADO~R y

II Y

DE MODULAD. I [?lr--i7I- U I

~

~ DEMOD~lA D.

F I LT RO

~ PASA-BANDA I I3,4.;¡ 5,4 M e

VID EODELDETECTOR

SYNC.

DE LSEPARAoo.R SIN C. [;;

SE PARADORDE BURST

7.8 Kc

4:""VICO NMUTADOFl

TUBO DEMASCARA

O ~ 90~ 270~

PAL-5

Fig.6.13

RECEPTOR180~v OSe. LOCAL

X'- TAL

I ~ LOCK FASECORR.

COMPARAD~ 1"

~

rador de fase se elige para ignorar la variación de +45°, adoptando el osciladorla fase media de 180°. En cambio, la componente de 7,8 Kc. involucrada en elburst de llegada, se filtra y se utiliza para gobernar la célula 90°/270° en el deco­dificador de V manteniéndola sincronizada con el transmisor.

La salida del decodificador de V es la señal original ER-E'y, y la salida deldecodificador de U es la Ea-E 'y. La diferencia de color EG-E'y se reproduce como enel NTSC por matrización de adecuadas proporciones de ER-E'y y E'a-E'y Y la señalde luminancia E'y se añade para obtener ER, EG, Ea para el tubo de color.

En el receptor PAL-S, cuando ocurre un error de fase en la transmisión, porejel1}plo, un viraje f3 de un magenta (provocando un magenta enrojecido) (figu­ra 6.12), la conmutación correspondiente del receptor introduce un magenta azuladoen la línea siguiente, y es el ojo humano el que realiza la integración en elespacio de ambos magentas para la cancelación del viraje. Es fundamental porconsiguiente en este tipo de receptor mantenerse a una distancia adecuada de lapantalla.

Cuando el error f3 de viraje alcanza valores tan altos como 20°, a corta distan­cia de la pantalla llega a observarse perfectamente en el ejemplo antes propues­to, una linea de color magenta enrojecido y la siguiente de magenta azulado. Elefecto final es además estroboscópico debido al entrelazado de campos apare­ciendo como lineas alternantes de tono que parecen moverse hacia arriba. Seconoce este efecto como «barras de Hannover» o «persiana veneciana», por seren Hannover donde el doctor 8ruch desarrolló el PAL.

Afortunadamente este error es inverso en las líneas del campo siguiente (estoes, donde se añade un error de color, en el siguiente campo le corresponde sucomplementario), de forma que el error de barras de Hannover se traduce poruna integración en el espacio y en el tiempo en una desaturación del color sincambio de tono, y resulta visible solamente si nos acercamos mucho a lapantalla.

El resto del diagrama es autoexplicativo, y de filosofia idéntica al NTSC. Ob­servemos que sólo se utiliza un retardo en el camino de luminancia y ninguno enlas señales de crominancia, ya que ambas componentes tienen en el PAL idénticoancho de banda de 1 Mc.

EJE V"-

I "- "-

I "- ......I+Y "-

"-U "-

D I./

EJ E U./

¡-Y,-

.,-./

I..-.,-

.,-..-

en + I

Fig. 6.14

123

.J.

r-v+>- AMPLIFICADOR

"171 VIDED

FLLTRO

I ~ YLINEA

DE RETARDO

v

~

ESUMADOR I G I-J

1-

1-

EBSUMADOR

v

.¡ Ey

+E y ¡;;:

EG-Ey

Ea-EyMATRIZ

B - Y

G - y

MATRIZ

"v

~

DEM

U

UMAD.I I"CR9MA

y

AMP

VIDEO COMPUESTA PASA BANDA 64 u-....

DEL DETECTOR 34 a 54 Me DLY

"ESTADI----t DEMODH4

V

MATRIZ

R - y

ER- Ey.¡ Ey

"ER

SUMADOR

w~

"L/

SINCRO. DEL SE­PARADOR Df

SINCRON ¡SMOS

SEPARADOR

DEL

BURST

"vSWITCH

Lt:>

TUBO MASCARA

BURST

~

El 180~ 10~ 90~ 270°COMPARADOR ICRISTAL OSC.

rf... 4,43 Me'f' ERROR

(LOS BLOQUES REMARCADOS DIFERENCIAN E5T E

RECEPTOR CON EL DE PAL-S)

Fig.6.15

Hemos decidido en este diagrama más conceptual que práctico, desmatrizar E~,

EGY EÍl antes de atacar el tubo de máscara, aunque sabemos que en la prácticaesta desmatrización se realiza en el propio tubo, como ya fue explicado.

EL RECEPTOR PAL-D (Delay). (Véase figura 6.15.)

El receptor PAL-D contiene todos los circuitos del PAL-S, más un SUMADOR yun RESTADOR en las entradas del decodificador.

El receptor PAL-D corrige automáticamente los errores de fase diferencial enla transmisión y reduce el fenómeno de barras de Hannover al mínimo residualque corresponde a las imperfecciones del propio receptor.

La operación del decodificador PAL-D se entiende perfectamente con diagra­mas vectoriales. La salida del amplificador de pasabanda-crominancia pasa direc­tamente al SUMADOR y RESTADOR, a los cuales se lleva también la salida de lalínea de retardo de 64 /ls, que representa el vector crominancia de la líneaprecedente.

Supongamos que no existe viraje de fase en la transmisión. Entonces los vec-- - ,tores de la linea n y (n+1), Cn y C n +, arrojan por suma 2U (fig. 6.14), ya que

- --Cn+,=U-V- - ,

Cn+Cn+,=2U

En el RESTADOR obtenemos (Fig. 6.16):

- --Cn+,=U-V

- -Cn-Cn+,= 2V

+VI

- u

-...2V

IVI

............................. :-Vent-I

Fig.6.16

-Para la línea siguiente a la que estamos considerando, Cn +, está en mem~ria

y Cn+2

es directa y está otra vez en el primer cuadrante como lo estaba Cn'

125

Dará entonces en el SUMADOR:

- - I

Cn+,+Cn+2 = 2V

pero el RESTADOR daría

- --Cn+,=U-V

de forma que para todas las líneas se tiene 2U y la alternancia +2V línea alínea. Hará simplemente falta una conmutación de las (- V) al primer cuadrantepara tener 2U y 2V para todas las líneas. Esta últi ma conmutación se ha de hacernaturalmente con la señal de 7,8 Kc. extraída de los cambios de fase del burst.

Analicemos el caso en que existe un viraje de fase f3 en la transmisión. En- -este caso los Cn y Cn + 1 giran f3 en el mismo sentido, arrojando una suma idénticaen módulo al caso anterior, pero ahora la proyección sobre el eje U donde serealizará la demodulación de esta componente vale

2V cos f3

y el mismo razonamiento es válido para el RESTADOR que ahora arroja+ 2V cos f3 (fig. 6.17).

u

Cn+1

Fig. 6.17

y en efecto el hecho de multiplicar las dos componentes por cos f3 supone unvector de crominancia de menos módulo y por consiguiente de menos saturación.Asi pues el precio Que hemos pagado por el procedimiento PAL de corrección defase es una desaturación. El esquema de la filosofía del PAL como perfecciona­miento del NTSC sería el de la figura 6.18.

126

error defase (3

, .... oc'NTSC

vi rdje de color

6-1= K¡(3PAL d esa t uracion

1\ S = K2 cos f!J

Fig. 6.18

MODELO

OJO HUMANü

Ya hemos mencionado anteriormente que errores de 10G son intolerables envirajes de color, pero no así la desaturación que supone cos 10G ni siquiera paravalores tan altos como 20°.

Los receptores domésticos que se encuentran en el mercado son PAL-D. Unode los grandes beneficios que se obtienen del PAL es la eliminación del mando"HUE" (tono) del receptor NTSC, ya que la filosofía del sistema asegura una cance­lación de los virajes de tono y el telespectador tiene garantizado los maticesoriginales.

Sin embargo, es común encontrar un mando denominado CROMA que no esotra cosa que una ganancia del amplificador de crominancia. Por consiguienteeste mando gobierna el módulo de este vector, es decir, la saturación, pero no eltono.

Los monitores profesionales de estudio suelen disponer de un conmutadorPAL-SjPAL-D que permite observar la señal PAL a recepción simple o con líneade retardo. Ello facilita al técnico controlar el posible error de barras de Hanno­ver. Por otra parte, no debemos olvidar que la resolución vertical en el sistemaPAL es menor que en NTSC, dado que estamos sumando informaciones de cromi­nancia de una línea con la siguiente. Sin embargo, no resulta una degradaciónimportante en este sentido, si la imagen no está formada por finas tiras horizonta­les de diverso color.

8. CUALIDADES Y DEFECTOS DEL SISTEMA PAL

A titulo de guía se dan los siguientes puntos a considerar para el sistema PAL,comparado con el NTSC y SECAM.

1. El PAL resuelve el principal defecto del NTSC, o sea, el viraje de tonalida­des por errores de fase en la transmisión, cancelando como consecuencia en elreceptor el mando HUE (tono) que en el NTSC establece una decisión subjetivadel mismo por parte del telespectador.

127

2. La compatibilidad directa e inversa en el PAL es excelente, ya que lascomponentes ER-E y y EB-E y son pequeñas para los colores poco saturados quenormalmente se dan en la naturaleza. Además la modulación es con portadorasuprimida, lo que supone un mínimo patrón interferente especialmente en imáge­nes poco coloreadas.

Sin embargo, el patrón interferente de PAL es más molesto que el NTSC, se­gún el análisis que hemos hecho anteriormente.

3. El PAL-D, que es el normalmente utilizado a nivel doméstico, hace uso deuna linea de retardo y de circuitos sumadores y restadores que encarecen elreceptor en aproximadamente el 5% respecto a su homólogo NTSC.

4. Diferentes experiencias estadísticas han demostrado que en un servicio dedistribución nacional de video y en presencia de parásitos indeseables, el PAL haarrojado resultados algo superiores al NTSC y SECAM aun cuando este puntopuede haber sido superado en la actualidad.

5. La manipulación de señales codificadas PAL en servicios de mezcla, truca­jes, fundidos, etc., es al igual que en el NTSC muy simple y no requiere adoptardecodificaciones ni otros recursos especiales.

6. Los grabadores magnéticos o magnetoscopios requieren circuitos sofistica­dos y caros para la corrección de los «errores de velocidad .. de las cabezasmagnéticas rotatorias de video. Estos errores son propios del PAL y NTSC y nodel SECAM, que permanece insensible a los errores de fase, «jitter .. e inestabili­dad de la frecuencia subportadora.

128

CAPITULO VII

El sistema SECAM

1. GENERALIDADES

En 1958 Henry de France publicaba en la revista francesa "L'Onde Electrique»un artículo titulado "Un sistema de televisión en color secuencial». Nacía el SE­CAM. La diferencía fundamental entre el sistema SECA M y el NTSC, o PAL, esque mientras estos dos últimos transmiten simultáneamente las dos componentesde crominancia, el SECAM es un sistema secuencial a memoria, esto es, que lasdos señales de crominancia se envían secuencialmente, requiriéndose la presen­cia de una línea de retardo en el receptor que actúa como memoria.

Esto implica que la resolución vertical del sistema de crominancia es muchomenor que la del sistema de luminancia, y que el color de una linea depende dela señal de crominancia correspondiente a esa línea más la senal de crominanciaque corresponde a la linea precedente del mismo campo, esto es, teniendo encuenta el entrelazado, de dos líneas más atrás de la imagen.

Para la mayor parte de las escenas naturales, este recurso origina la degrada­ción en la resol ución cromática vertical que no es mayor que la originada por larestricción de la banda de transmisión de la crominancia en el sentido horizontal.Sin embargo, cuando la imagen se compone de numerosas franjas horizontalesde diverso color, se observan "fenómenos de batido» entre líneas adyacentes queresultan desagradables (recordemos que en el PAL este fenómeno es menor por­que ambas senales componentes de la crominancia se transmiten ininterrum­pidamente ).

El sistema SECAM ha seguido un curso de desarrollo y perfeccionamiento.Nosotros analizaremos el SECAM 111 que utiliza la modulación de frecuencia deuna subportadora. Veremos luego el SECAM 111 A que es una versión optimizadadel SECAM 111.

Tras el SECAM 111 A, se desarrolló un sistema que no está en uso, que aban­donó la modulación FM y que converge hacia la filosofía del NTSC y PAL. Se ha

129

llamado a esta versión el SECAM IV. Dentro del SECAM IV una versión tambiénde laboratorio se separó con entidad propia y se le llamó SEQUAM, con lo cuallas restantes versiones del SECAM IV recibieron el nombre de SECAM V, reser­vándose SEQUAM o SECAN IV para esa versión optimizada.

2. EL SISTEMA SECAM 11I. LA TRANSMISION GENERAL

Nos referiremos a la figura 7.1 donde se tiene un diagrama de bloques delcodificador SECAM 111. A medida que avanzamos en dicho diagrama expondremosla filosofía del propio sistema.

La señal de luminancia se transmite de una forma normal, y una subportadorase utiliza para transmitir las señales diferencia de color ER-E y yEB'-E y, en lí­neas alternantes. En virtud de que solamente una señal de crominancia se trans­mite cada vez, no es preciso utilizar los métodos de modulación en cuadraturadel NTSC o PAL. Esto conduce por una parte a una simplificación apreciable delos circuitos y evita todos los "problemas de crosstalk" entre canales de

• •cromlnancla.

Los conocidos recursos de preénfasis y deénfasis utilizados en toda modula­ción de FM se utilizan aquí para mejorar la relación señal/ruido. En el decodifica­dor, la subportadora pasa a través de un circuito de deénfasis y se usa una líneade retardo de forma que nunca faltan dos señales diferencias de color a la entra­da de los demoduladores que operan sobre el cinescopio.

A causa de que las dos señales de crominancia se manejan por el mismocircuito desde que se conmutan en el CONMUTADOR DEL CODIF. hasta el CON­MUTADOR DEL DECODIF. a la entrada de los discriminadores, los anchos debanda serán necesariamente iguales para ambos canales y está cifrado eñ1,5 Mi/s. Esto por otra parte significa que no tiene cabida en el SECAM la filosofíade los ejes I y Q del NTSC, o U y V del PAL.

3. EL CODIFICADOR SECAM 11I

Las entradas ER, EG, EB pasan a la matriz donde simultáneamente se aplicanlas correcciones de y a las señales E y , ER-E y Y EB-E y . Las senales diferenciasde color llamadas DR y Os en el argot SECAM, tienen por valor:

DR= -1,9(ER-E'y)Ds = 1,5(Es-E~)

y se aplican alternadamente al circuito preénfasis de video de un modulador FM.Se estudió la respuesta del circuito preénfasis que realiza la mejor optimizaciónde la relación señal/ruido y se legisló su deénfasis asociado en el receptor. (Re­cordemos que existe una relación estricta entre el preénfasis de transmisión y eldeénfasis de recepción). La respuesta de este circuito preénfasis en el SECAM 111fue prescrita como la de la célula de la figura 7.2 la cual responde a una señalescalón unidad, según está expresado en la figura 7.2 b). Esta respuesta en térmi­nos de ancho de banda se da así:

130

Baja FrecuenciaAlta Frecuencia

0,1 MHz---+ +4,6 dbs1 MHz---+ + 14 dbs

ENTRADAS

DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN CODIFICADOR SECA M ID

~

w~

R

G

B

LUM INAt~CIA

n SUMAOOR ,\ 17RETARD

Jo1 "v

FI LT RO S,ClPA'dJ BANO 1\ ,

~ATRIZ

J~~ .

yD~,...I

vlDEi5I • L1N. ," " MOO. 1-f3• " OSe. "I~m v HF~.

CORREeCONM~

FREe.AMPLlF.

v P"'~ v

SUBPORTADORA

'óO'a TADOR EHF'A'

4- I\-ONMUTADOR PRf -ENFA5ISLINEA A LINFA

.

INTER FASE,

FILTROSPASO BAJO LOCK1,5 Mc/s

FASE

GENERIDENT.

Fig. 7.1

lIOADIFIC.

R

'---II.~

e RAIv1 PU

x'. N

(a )

- - - - -="----

22

1,0

O

- - - ---

( b)

N IVE L OE R EeoRT E

Fig. 7.2

La célula de preénfasis tiene constante de:

R'

R+R'N= =56,

RR'C x =0,4 ps

R+R'

La salida de la célula de preénfasis se recorta a + 2.2 V Y se aplica al modula­dor de FM cuya sensibilidad de desviación está prescrita en 230 KHz/voltio. Laamplitud pico-pico de la subportadora a la salida del modulador es 0,14 V. Comoreferencia diremos que en SECAM, la amplitud de la luminancia se hace variar enel estándar común de O a 0,7 V (negro a blanco).

La subportadora de color se suprime durante todo el intervalo de borrado decampo excepto para aquellas líneas que lleven señal de sincronización de color,que estudiaremos más adelante. Igualmente se suprime durante el pórtico frontaly el fondo de sincronismo de lineas.

La portadora se radia en su valor de frecuencia nominal (no desviada) en unaparte del pórtico trasero, según se expresa en la figura 7.3.

Esta supresión de la subportadora evita todo peligro de hacerse visible durantelos retrazados de línea o campo.

Su presencia antes de que acabe el intervalo de borrado opera los limitadoresde los circuitos FM y evita el ruido derivado de la excesiva interferencia en elarranque de línea y campo. Actúa dando un nivel de referencia en las sal idas deldiscriminador que permite el funcionamiento de los «clamps» que determinan losniveles de OC de las señales diferencias de color. (NOTA: Observemos las com­pletamente distintas misiones del "burst» en los sistemas NTSC/PAL y SECA Mpues en este último no se pretende sincronizar ningún oscilador local.)

132

,•,

J ,4) ±O.2,f'S

II

I

II

I

IIII

- I

R ELACIONES DE TI E M PO

HORIZONTALES

,5,1 :!: O3jJ.5

I

1-- 10,5 ±0,25

Fig. 7.3

Una dificultad observada en el SECAM es que mientras la subportadora seencuentra suprimida durante el amplio intervalo vertical de borrado, una señalinterferente, incluso de amplitud baja puede tomar el control de los jiscriminado­res originando serios efectos de «cross-color» durante las primeras líneas activasde la imagen.

El receptor incluye un circuito demodulador y de video-deénfasis cuya res­puesta es inversa de la introducida en la etapa preénfasis.

4. ANALlSIS DE TRES RECURSOS DE TRANSMISION CARACTERISTICOSDEL SECAM 11I

1) H. F. Preénfasis. La curva anticampana

Recordemos que en NTSC y PAL las componentes de crominancia son engeneral muy bajas debido a que en la naturaleza no abundan los colores satura­dos, y la saturación era la que determinaba el módulo del vector de crominancia.Como consecuencia, cuando se recibe en un televisor blanco y negro una emisiónen color PAL o NTSC, ésta es fácilmente compatible ya que las tensiones de videodebidas a las componentes de crominancia son en general muy bajas frente a latensión que representa la luminancia. La interferencia turbulenta de la crominan­cia sobre la luminancia es pequeña y la compatibilidad es muy alta.

Además se ha probado que el ojo es mucho más sensible al ruido en zonas decolores saturadas que desaturadas.

En SECAM la modulación de FM es tal que en ausencia de color, o paracolores desaturados, la subportadora reposa o varía ligeramente su frecuencia,pero no cambia su amplitud que es lo que compromete realmente lacompatibilidad.

Estamos pues ante estos dos hechos:

133

a) Que conviene reducir la amplitud de la subportadora al mínimo aceptablecuando no existan componentes de color o éstas sean muy bajas.

b) Que suba la amplitud de la misma para valores altos de componentes decolor ER-E y y EB-E y ya que el ruido es más notable para altos grados desaturación.

Una curva anticampana de HF preénlasis como la de la ligo 7.4 mejora pueslas dos cuestiones a resolver:

Una mayor compatibilidad.Una mayor relación señal/ruido.

4

\ lf) /-~3l.Lz •w•w

\.1 a: 2 VQ..

/.~

-04 -0·20 Q-2 0'4DESVIACION MHz

2. La corrección de "cross-color"

Fig. 7.4

Esta corrección consiste en una modulación de amplitud de la subportadora enuna relación comprendida aproximadamente entre 1 a 2, cuando la señal de lumi­nancia contenga términos significantes dentro de la pasabanda de crominancia.

Por tanto la amplitud de la subportadora puede llegar a ser aumentada tenien­do en cuenta que el factor H.F. del preénfasis llegaba a 3,3 en el extremo de ladesviación a:

3,3 x 2 =6,6 (factor)

y como la amplitud de la subportadora era de 0,14 V, después de la modulaciónse tendrá

6,6xO,14=0,9 V

que será la máxima amplitud en esta modulación (corr. color) alcanzada por lasubportadora cuando la luminancia alcance su máximo valor de 0,7 V. En general,no alcanzará esta cifra, aproximándose a ella para colores saturados con varia­ciones de luminancia que tengan componentes próximas a la frecuenciasubportadora.

134

El "cross-color" se produce por perturbaciones de la información de luminan­cia sobre la crominancia cuando aquélla contiene frecuencias que entran en lapasabanda de ésta. Esto ocurre, bien cuando el detalle de la imagen es muy finoy su frecuencia se acerca a fsp, o bien cuando ocurre una transición brusca queinvolucra un espectro amplio de componentes.

En estos momentos conviene reforzar la amplitud de la portadora para noverse comprometida por las componentes perturbadoras. Esta corrección se reali­za simplemente variando la ganancia del paso amplificador de crominancia conuna tensión variable obtenida a través de un filtro paso banda (3 a 5 Mc) y undetector que modifica mediante su tensión de salida la referida ganancia.

Por tanto, en el SECAM existe además de la modulación de frecuencia que seconsidera el fenómeno básico del sistema, una modulación anexa de amplitudpara la corrección de cross-colour.

3. Ecualización de la amplitud de la subportadora en líneas sucesivas

Cuando el tono que se transmite tiene valores muy diferentes de O~ y O~, laimagen sobre un receptor monocromo que no incluya un "filtro notch" tendrálíneas alternantes sucesivas del campo con brillo alternante. Este disturbio de laimagen monocroma se reduce por un circuito que realiza una modulación deamplitud que evita que la amplitud media de la subportadora en una linea seamenor que en la línea previa.

5. LA RECEPCION EN EL SECAM 111

El receptor SECAM difiere del NTSC y PAL solamente en aquellas etapas quese relacionan con la demodulación de la señal de subportadora de crominancia.

Algunas peculiaridades son:

1. En el SECAM 111 los demoduladores no requieren oscilador local de sub­portadora. Esto elimina la necesidad de circuitos en ,dock" de fase, así como el"HUE CONTROL" del NTSC.

2. El sistema SECAM requiere una línea de retardo que sirva de memoriapara dar una de las señales de crominancia en cada línea.

Las especificaciones requeridas de la linea de retardo están muy por debajode las exigidas al caso PAL O fundamentalmente porque las señales SECAM re­tardada y directa no se combinan.

Por otra parte las diferencias en "ganancia" entre los circuitos directo y retar­dado son suavizados por los circuitos limitadores.

3. Al igual que en el PAL, pero no en el NTSC, se requiere una señal desincronización para manipular al conmutador electrónico que opera en el recep­tor, en la vía de demodulación.

135

~

w(J)

EL)ETECTOR FILTRO RETARDO ~ E'- v y

NOTCHSEPARADSINCRON.

Fl LT RO.A

PASA /'~ 'J

BANDA CONMUT

""./ \..... I . ,I E R- EyII

VroEORt. F CLAMP. E~-E~L 1M. DIS C.AMP IF N..E8c,H F. 54}Js I MATRIZ

DE I . ,E&- E: y

ENFA ISIS I

VID EOY--.LI M. DISC d.AMPS

ENFAS

D

RECEPTOR SECAM JI!

Fig. 7.5

Hagamos un recorrido sobre el diagrama de bloques del receptor:

Un filtro elimina la subportadora de crominancia del canal de luminancia mien­tras otro acepta la señal de crominancia para llevarla a los circuitos demodula­dores.

La señal de crominancia primero pasa a través de una etapa deénfasis, ocurva campana, cuya característica es la inversa de la curva anticampana, y lue­go pasa a una linea de retardo de 64 ps (1 línea de televisión). La pérdida en lalinea se corrige con un amplificador y las señales de la entrada de la linea y desalida de la línea se llevan a un conmutador electrónico que lleva la señal D~ aun Iímitador y discriminador, y la señal D~ a un segundo limitador y discrimina­dor. Después del «clamping» y «deénfasis» de video (acentuación de bajas fre­cuencias), las salidas de los discriminadores se llevan a la matriz que producelas tres señales diferencias de color.

Por la importancia que reviste el conmutador electrónico analicemos su fun­cionamiento (fig. 7.6).

"-__-j oE MOO, r-.......oB -y

"'- -lOE MoD't---<lR-Y

CONMU1ACIONE LECT RON I CA

DL Y

1 HIII

;I

1I

III

II

J

R-Y B-Y

LINEA LINEA2 1

eRO l14-

Fig. 7.6

Cada linea de televisión cambia su información de crominancia secuencial­mente. La sincronización es tal que cuando entra la señal B-Y entonces el conmu­tador está como en la figura, y cambia cuando entra R- Y. Por tanto, la vía directaes la correspondiente a la señal que en ese instante entra por la vía de croma.Mientras esto ocurre la otra vía toma información de la línea de retardo. En lafigura 7.7 se expresa claramente la sucesión de información transmitida y recibi­da en el sistema SECAM, habida cuenta de las conmutaciones reseñadas.

L1N 1 L1N 2 L1N 3 LI 4 LIN 5 UN 6 LI 7 L1N 81 I I I I r

I ,Bz-v, lB.- VI I , 13- Y, I B;C Ys I

B -v I 1 1 I II 1IR, - v. I I R - R.- v. I

I Y,,,,,¡ I 1 Ra- YaR-JI I • I II

I I I

Fig.7.7

137

En la tabla que sigue se expresa la contribución de los primarios de cadalinea a la transmisión/recepción SECAM:

Linea TRAN5M/5/0N RECEPC/ON (primarios)

1R,

8, - Y,Ro- Yo Ro=

8, 8, - Y, 8,

2R 2 R 2 - Y 2

R 2 - Y 2 R 2=8 2 8, - Y, 8,

3R 3

8 3 - Y 3

R 2 - Y 2 R 2=8 3 8 3 - Y 3 83

4R4 R 4 - Y 4

R 4 - Y 4 R 4=8 4 8 3 - Y 3 ,8 3

5Rs

8 s- Y sR 4 - Y 4

8 s R 4B s- Y s = 8 s

6R

6 R 6 - Y 6

R 6 - Y 6 R6=8 6 8 s- y S 8 s

7R 7

8 7 - Y 7

R 6 - Y 6

'R8 78 7 - Y 7

6=.,8 7

etcétera.

6. SINCRONIZACION DEL COLOR

El conmutador principal de las dos señales diferencia de color se conmuta enel receptor por una senal derivada del sincronismo de líneas. Existe igual proba­bilidad de que conmute una posición errónea. La fase de conmutación es compro­bada, y si no hay coincidencia ajustada por el uso de una señal transmitida queconsiste en formas de onda de dientes de sierra, que son positivas en las líneasque llevan señal de diferencia de color roja, y negativa para las que lleven señalde diferencia de color azul, durante varias líneas del intervalo de borrado. Lavelocidad de crecimiento de estos dientes de sierra es lenta comparada con laconstante de tiempo del circuito video preénfasis, así que no se produce ningunaacentuación.

Las señales de «identificación de color» se aplican a varias líneas consecuti­vas del intervalo de borrado, respetando las líneas destinadas a fines nacionalese internacionales por la UER.

7. RESOLUCION VERTICJ.\L EN EL SECAM 111

Para comprender la resolución vertical en el SECAM 111 imaginemos una ima­gen que tiene media parte superior de un color uniforme y la mitad inferior deotro color diferente también uniforme.

138

SEÑAL TRANSMITIDA SEÑAL REPRODUCIDA

1.' imagen 2.' imagen 1.• Imagen 2.' imagen. .

Campo Campo Campo Campo Campo Campo Campo CampoLINEA N.O Impar par Impar par Impar par Impar par

->n b, (, (,b, (,b,n+313 (, b, (,b, ( ,b,

->n+1 (, b, ( ,b , ( ,b ,n+314 b, (, ( ,b, (,b,

->n+2 b, (, (,b, (,b,n+315 (, b, ( ,b , (,b,

->n+3 (2 b 2 (2b , (,b 2

n+316 b 2 (2 (,b 2 (2 b ,

->n+4 b 2 (2 (2 b 2 (2 b 2

n+317 (2 b 2 (2 b 2 (2b 2

->n+5 (, b, (,b, (,b 2

n+318.

b, (,b, (,b 2(2

->n+6 b 2 (2 (2 b 2 • (2b 2

n +319 (2 b 2 (2 b 2 (2 b 2

->n+7 (2 b 2 (2 b 2 (2b 2

linea n (trama 1)

línea n +313 (trama 2)

Sean los valores de O~ y O~ para el primer color (, y b, Y llamaremos (2 y b,los valores del segundo color.

Cada linea reproducida está compuesta de la señal correspondiente a esalinea, más la de la previa del mismo campo. Se observa que en un par de lineasadyacentes, una de cada campo porta una crominancia falsa. Sobre cada una deestas lineas, la componente roja alterna entre valores para ambas partes colorea­das de la imagen, a una frecuencia que es 12,5 c/s, y la componente azul tambiénalterna a 12,5 c/s en antifase respecto de la roja, de forma que existen dos ,<li­neas turbulentas» en crominancia ambas de las cuales tienen crominancia falsa.Ahora bien, la luminancia que nunca se interrumpe es transmitida normalmente ysu «flicker» será de 25 c/s (observemos que tal «flicker» existe, puesto que lacontribución a la luminancia hecha por una línea y su adyacente de distinto colordifieren de forma que uno enmascara al otro, y sólo son visibles si se aumenta elcontraste en el receptor a valores inadecuados.

8 LA FRECUENCIA SUBPORTADORA y LA FASE EN EL SISTEMA SECAM 11I

En el SECAM 111 la frecuencia no desviada o nominal tiene un valor de 4.4375MHz + 2 KHz. Un oscilador estable funciona permanentemente a esta frecuencia

139

que se denomina frecuencia de referencia y un oscilador de subportadora separa­do es modulado en frecuencia por la información de crominancia. Esta subporta­dora se corta a mitad del borrado horizontal de linea, pero se transmite duranteel último 4,8 Ils. del borrado de línea. Las señales de crominancia DRy D'a sonentonces nulas y el oscilador funciona a su frecuencia nominal. Durante este in­tervalo un «loop de fase» pone en <dock» al oscilador de subportadora con lasalida del oscilador de referencia.

Con objeto de reducir la visibilidad de la subportadora que al ser modulada enFM no mantiene una relación fija con la frecuencia de líneas y, por tanto, originaun patrón de interferencias variable de visibilidad muy molesta, se recurre a losiguiente:

Si las fases resultantes se representan por O y n: radianes, las sucesiones encampos consecutivos se muestran en la tabla, donde la fase de la subportadorade frecuencia modulada se invierte en un conmutador de dos polaridades, uno delos cuales opera durante una línea cada tres, y el otro invierte la fase a velocidadde campo.

n:OO313

CAMPO NUMERO

LINEA1 2 3 4 5 6N. o

1 O O n:314 n: O n:

2 O n: O315 O n: n:

3 n: O O316 n: n: O

.

4 O O n:317 n: O n:

5 O n: O318 O n: n:

6 n: O Oetc.

622 n: n: O310 O O n:

623 n: O n:311 O n: O

624 O n: n:312 n: O O

625 n: n: O

•

140

La sucesión de cambios de fase obedeceria pues a la siguiente secuencia:

1. ° Campo:O O n

2.° Campo:n n O

3. 8' Campo:

O O n

4.° Campo:n n O

5.° Campo:O O n

6.° Campo:n n O

o O n ...O O n

n n O... n n O

O O n ...O O n

n n O... n n O

O O n ...O O n

n n O... n n O

OOn OOn2.° CAMPO

O nOn n O

n nOn n O3. 8

' CAMPOnOn OOn

OOn OOn4.° CAMPO

000 nnO

n nOn n O5.° CAMPO

n n n O O n

OOn OOn6.° CAMPO

nnO nnO

nnO nnOCAMPO 1

O O n O O n

n n O

O O n

O O n

n n O

n n O

O O n

O O n

n n O

n n O

O O n

El patrón se repite al 6. ° campo, o sea, cada 3 imágenes.

9. EL SISTEMA SECAM 111 A

Las modificaciones introducidas en el SECAM 111 A se refieren exclusivamentea los valores de los parámetros manejados por el sistema, de acuerdo con lasexperiencias realizadas en el SECAM 111.

Estas variaciones alcanzan a:

1. La curva deénfasis y preénfasis ha sido 1igeramente modificada en elSECAM 1II A. La curva de campana y anticampana son menos agudas (ver figu­ra 7.8 j. La cu rva obedece a:

G=101+256x 2

lag1°1+1,6x2

donde X = F/Fe - Fc/F Fc=4,286 MHz.

141

FRECUENCIASMH z

o12

34

5ce"D 6

Z 7O 8

';¡ 9:J 10Z'" 11f--<: 12 Fe" 4,286 MHz

13//

PUESTA EN FORMA

Y CAMPANA

(Curvo,

(om pI e men (ar ias)

3,6' 3,7 3.8 3,9 4,0 4.1 I.J l.) 1.,1. 1.,5 1.,6 1..7 I.!J 1.,9 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4~-~-~-~--~---=-~---~--~~--~-~-~,-----<---".

MHz

Fig, 7.8

CRCMINANClA AZUL

D'll"~ 1,5 (Ea-E'y)

MHz

/' .0,0,'0.; NANCJA ROJA

D'R,,- 1,9 (E'R-E~)

/'4,75 MHz

~ 280 K Hz -

IIIIIIV FOR " 4,-106

III

~230KHz-

IIIIII I,I I

,II

I

: II '

! II '

! IIII

II '

: II ,

~k F08 " 4,25 MHz

LIMITACIONES

DE AN,PLlTUD

- 280 niz

-........-

...--...- 3,9 MHzA-

~3,9 MHz

9 •

e ~=

en?PREACENTUACION"""06

5 oESf\O:NTUACION

~ VIDEO (Curvos3 complc .71cnto rio~)

21 F VIDEO MHzO I I I I , , , ..

O 0,1 0,2 0,3 0,4. 0,5 0.5 0,7 Fig.7.9

142

2. El video preénfasis y por consiguiente su homólogo el deénfasis fueronigualmente disminuidos. El valor de la constante de tiempo de 0,4 J1s fue aumenta­do a 0,62 J1s (ver fig. 7.9).

Sigue la fórmula:

donde F, =85 KHz.

G(ab)= 10 log1 + (F/F ,)2

1+ (F/3F ,)2

3. La amplitud de la subportadora de crominancia presenta en F = Fe, 160 mVpp (compárese con 0,7 V de luminancia pico a pico).

4. La normativa final para la CROMINANCIA es:

Para el rojo:

0R= -1,9(ER-E~)

Frecuencia de subportadora en reposo para OR~O

Desvío normal de frecuencia para 0R = +1:

Para el azul:

°8'=+1,5 (E8-E~)

FOR = 4,40625 M Hz.

FOB(reposo)=4,25 MHz

""FB (desvío nominal 08=+1)=+230 KHz

Sincronización del conmutador electrónico

Este conmutador queda operado por los retornos de frecuencia de líneas. Uni­camente falta conseguir su fase.

Para su puesta en sincronización se transmiten las señales de identificaciónde líneas. Se transmiten durante nueve líneas de duración en la supresión detrama:

De la línea 7 a la 15 del pnmer campo.

- De la línea 320 a la 328 del segundo campo.

Consisten en salvas de subportadora de crominancia que se establecen en:

FiR =4,756 MHz arrancando desde For.

F iB = 3,9000 M hz arrancando desde Fob.

143

Si tenemos en cuenta que los discriminadores del receptor realizan demodula­ciones de sentido contrario, frente a variaciones de diverso signo en frecuencia,se ve que:

- Si el conmutador del decodificador opera con buena fase detecta sobre lassalvas de identificación señales < O.

- Si el conmutador está en antifase, estas señales son > O.

Si separamos estas señales de las demás señales de color dispondremos delsiguiente criterio:

R<OR>OR=O

buena faseantifasetransmisión en blanco y negro.(ausencia de señales de identificación).

Cuando R = O la señal recibida es monocroma y por consiguiente esta condi­ción puede interrumpir la vía de crominancia como se hacia en el NTSC con el«color killer», la cual vuelve a entrar en servicio al aparecer una señal positiva onegativa de R.

Estas señales de identificación se representan en la figura 7.10 sacada de losdocumentos oficiales del SECAM 111 A.

144

O'R0'8

Prefil de le sous p'Jrt2'Js~ corr:'s~;:',)GcM:e

,,,,

D'R.

-------4,250

VeleurscorrespondontcsO' de O'

R B- + 1 38 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - _. - - - - - - - - - - - - --,

+1,25 +2,2 - -- --.------ -'" -, , I

_. + 1 12 • •• - - _. - --,- • - - - - - - - - - - - - - - - _. - - .-, . N

':I:b:

""U"l

_4.,406 _1_ ~ - -i- - - -i"'-<eN

O LI'"l:t:,~ .>:

--4,792 ­···1.756··,--4720 -,

III

Ir,Ir

I------¡- --- I , I

1 I t 11

"': I , 1

:r: 'r ~ I D' "I -. 1 Io ' B!.I"I ¡ ; I

- __ 3,935 1_ ·1,37 _,":!. l _ ~ __'. . .... 3QOO .....• 18 i 152 c........ '1

,- I , " 1_. 3,866'- - - unn - -167 - - .n. n ••• ;." ',:":'<,:i _. n __ ., - ~..::,;I__ . _u un n ••

, 10 iJ 30 \,5 iO a :;;0 \' s

DétoiLs des signoux d' identificcrtion

Fréquene..s

l

- --

IDo..

I ~ 2, .L

III iI II •I I

I

r,- -j-

?'_1

D/a

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F" ", L¡n ce llnr'?:-vallede !=uppn;s5¡o~ tra:-ne

--------------------

I '

'\JII IL_ L_1 I, 11 I 12, I1 II II II I

lIQlil?S d'identificotion••

O' R et 0'8

~~\ /---...:

, . /'/ I l' . '"~ .

7~7f¡--1- - '"-~. I I / ,. '~

_ L _\.....J ~ __ .L. J1 I 1 1 I

I 13 I 14 I 15 I i 6 17 113 19 20I , I I

r, I I

1 I II I II ~_, I

dO·~:>

v- ---

5

,

s

/

--------: ": :\ 1:

1- - í - - .. _\J L - ­

I 7 I 8 I 9 I 10I I I ,

I I I II ' II 1

I I I II

4

Signol caractéristique

'"(je"ljcr~L.lL

321

•

;¡ffI I

I:~

II I I I

l ,

I , r- r-

'\('lJ.'Ji ,

------------

~

.¡:,.(Jl

, Fig.7.10 D'8

D'R

CAPITULO VIII

Medidas de la calidad de una imagen de televisión color

1. INTRODUCCION AL PROBLEMA DE LA MEDIDA DE CALIDAD DE UNAIMAGEN DE TELEVISION COLOR y TOLERANCIAS PARCIALES Y TOTALESEN EL SISTEMA

La medida de parámetros en televisión, se realiza fundamentalmente paramantener los llamados estándares de calidad de la señal. Desde un punto de vistacompletamente ideal, es deseable que las distorsiones desde el origen al terminalse reduzcan a cero. Sin embargo, desde un punto de vista práctico la imposibili­dad de mantener tal cifra, nos lleva a considerar el objetivo de que la distorsiónsea tan baja que su efecto sea imperceptible, termino que conlleva una grancarga subjetiva. En efecto, sabemos que no hay dos observadores que juzguenuna imagen exactamente de la misma forma, y por otro lado, un mismo observa­dor no juzga por igual la misma imagen en dos ocasiones separadas dentro delmismo día. Esta situación nos lleva a considerar el término «observador medio».Se trata de un concepto estadístico que representa la reacción de un grupo depersonas bajo test ante imágenes afectadas por un cierto tipo de distorsióncontrolada.

La corre,ación entre calidad de imagen, y medida de distorsiones de la señalde televisión se complica aún más al estudiar al amparo de los métodos psicomé­tricos y estadísticos, la reacción del observador medio ante una imagen afectadapor varios tipos de distorsión simultánea. Al contemplar este caso, se ha señala­do la dificultad de considerar la distorsión total como suma elemental de lasdistorsiones individualmente consideradas, y ello debido a un enmascaramientopor parte del mayor sumando sobre los de menor valor, que producen a nivelsubjetivo la impresión de ser el único responsable de la calidad observada.

Lewis y Allnatt han propuesto recientemente que las magnitudes de distorsiónsean expresadas en términos de unidades imps (impairment units). La ventajaque presenta el uso de tales unidades es que son sumables, es decir, que lacalidad de imagen puede evaluarse por la suma de las unidades imps producidaspor las distorsiones individualmente consideradas.

147

•

El problema de la evaluación final de una imagen en presencia de múltiplesdistorsiones simultáneas, se encuentra en este momento bajo investigación, y lamagnitud del problema, ha sido reconocida por la Unión Europea de Radiodifu­sión en varios documentos oficiales.

Al tratar las tolerancias admisibles en una cadena de televisión nacional esrazonable considerar un cierto número de secciones básicas, como por ejemplo:

La fuente de senal.

Los medios de grabación y reproducción (si el programa es diferido).

- Los estudios centrales, incluyendo algún corto enlace de microondas.

La red de distribución.

El transmisor.

El receptor.

Las secciones consideradas, contienen generalmente un conjunto de equiposque dan tratamiento sucesivo a la señal de video, y, por consiguiente, introducendistorsiones, que obligan a fijar cotas a las tolerancias individuales, de forma queel valor total de la misma se mantenga dentro del objetivo apuntado al principiode producir un «efecto imperceptible sobre el observador medio».

Al hacer esto, conviene apuntar ciertas consideraciones: una .de ell as es queno debe esperarse del receptor que mantenga los estándares de calidad de otrosequipos de la cadena, no sólo porque se trata de un dispositivo complejo quedebe ser fabricado a un precio accesible al mayor potencial humano, sino tam­bién porque resulta imposible garantizar un alto estándar de ajuste y manteni­miento de un equipo instalado a nivel doméstico. Es asi como la llamada toleran­cia total se convierte en incontrolable.

Otras dificultades especiales se apuntan también en el transmisor por la natu­raleza intrínseca de los métodos de modulación que conllevan ciertas cotas dedistorsión asociada. Igualmente no debemos olvidar que dispositivos como elmagnetoscopio, en el estado actual de la ciencia mantiene ciertas limitacionesinherentes a su propia filosofía.

Sin embargo, es norma común considerar baremos de tolerancias que exclu­yen al receptor como elemento incontrolado que no cae bajo la responsabilidadpermanente del organismo distribuidor de la señal de video.

Asi pues, partiendo de conocer las toierancias totales admisibles, el procesoconsiste en distribuir razonablemente las tolerancias individuales a las secciones,lo cual obliga a saber cómo se suman las mismas. El proceso desde un punto devista teórico no es otro que multiplicar las funciones de transferencia de las uni­dades involucradas en el camino de la señal. A este respecto, se ha demostradoque en condiciones de pequeñas distorsiones, se cumple la ley de adicíón lineal.

Es evidente que cualquier ley de adición puede formularse bajo una base esta­dística, suponiendo que se ha computado un gran número de distorsiones distrí-

148

Q

buidas. Entre el conjunto de tales leyes estadísticas. la más aceptada es la dadaen la recomendación 451 del CCIR (Comité Consultivo Internacional de Radioco­municaciones) que se expresa así: «La distorsión total O, de un número de distor­siones individuales del mismo tipo O,. O 2, .... 0n está dado por

donde h es una constante que puede tomar los valores 1.2 ó 3/2 dependiendo deltipo de distorsión.»

Como no han sido definidos aún estos tipos. el lector deberá proseguir lalectura. teniendo en, cuenta len el momento oportuno que en el ¡apéndice 1 setiene una tabla que fija el valor de h para los distintos tipos de distorsión.

Como última observación en esta introducción deberá añadirse que las distor­siones ocasionadas en diversas partes de una cadena de televisión no son cons­tantes en el tiempo. Por consiguiente, en rigor debería hablarse de probabilidadde que la distorsión permanezca dentro de ciertos límites máximos.

2. CONCEPTO DE SISTEMA LINEAL Y NO LINEAL

Antes de clasificar las distorsiones. se hace preciso dar unas nociones sobreel comportamiento de un sistema de transmisión (linea. amplificadvr, etc.) al pasode una señal por él.

Diremos que un sistema de transmisión es lineal cuando cumple los dos SI­

guientes requisitos:

1.° Principio de la superposición.-Si la respuesta del sistema a una señalf,(t) es g,(t) y la respuesta a otra senal f 2(t) es g2(t) entonces la respuesta a lasenal a f,(t)+bf 2(t) es a g,(t)+bg 2(t).

2.° Principio de la invarianza.-La respuesta es independiente del tiempo enque se produce la transmisión. Es decir, si la entrada f(t) produce la salida g(t), laentrada f(t-ta) produce la salida g(t-t a), lo cual equivale a decir que la respuestano depende del instante en que se aplica la señal de entrada.

En términos más vulgares, diríamos que un sistema de transmisión es lineal sisuperpone (suma) los efectos de las señales simultáneas de entrada, y si su res­puesta es independiente del instante en que se aplica dicha señal.

Un sistema que no cumpla estos dos principios se dirá que es no lineal.

3. CASO DE UN SISTEMA CON DISTORSION NULA

Un sistema que reproduce cualquier señal introducida, sin cambio de la formade onda se dice que introduce distorsión nula. En otras palabras, si un sistema secomporta de tal forma que para una entrada f(t) arroja una salida a f(t-ta) dondea y tosan constantes a las que llamamos «cambio de escala» y «retardo»" res­pectivamente, decimos que tal sistema no introduce distorsión. En efecto. los úni­cos resultados son una ganancia de valor a y un retardo de valor to' lo que noimplica un cambio en la forma de onda (fig. 8.1).

149

4

III

Fig. 8.1

Si f(t) fuese por ejemplo una onda sinusoidal f(t) = A 1 sen w t. la salida seríag(t) = aA 1 sen w(t - t o) lo cual es otra sinusoide de mayor amplitud desfasada res­pecto a la entrada en t o'

Para una señal A 2 sen2wt la salida del circuito sin distorsión, seria aA 2 senw(t-t o) donde a y t o son las mismas constantes, etc. En definitiva, estamos ase­gurando que la respuesta amplitud-frecuencia del sistema en constante.

Por otra parte, se comprende que si por ejemplo para la pulsación w el retar­do constante t o representa n/2, para una pulsación 2w el mismo retardo represen­ta 2 x n/2 = n, etc., y, por tanto, estamos afirmando que la respuesta en fase esproporcional a la pulsación.

'1: 1

I I

I 1~ I I I, Iv I I~ a I I• I I I< 1

¡2W I~ I I

17

+t--+I• I

Fig. 8.2

Resumiendo: Un sistema no introduce distorsión cuando:

a) La respuesta en frecuencia tiene amplitud constante.

150

b) La respuesta en fase es lineal sobre el margen de frecuencias de interés,esto es e= wt O'

4. CLASIFICACION DE LAS DISTORSIONES

Distorsión lineal: Si un circuito o sistema lineal no cumple los requisitos a) yb) se dirá que introduce distorsión lineal, que en algunas ocasiones se le denomi­na también distorsión en frecuencia.

Distorsión no lineal: Es la introducida en una señal por un circuito o sistemade transmisión no lineal.

Como ejemplos del primer tipo tenemos la respuesta amplitud-frecuencia deun circuito en régimen permanente, la desigualdad de ganancia-crominancia, ladesigualdad de tiempo de transmisión entre luminancia y crominancia, etcetera.

Como ejemplos de distorsiones del segundo tipo citaremos las ya familiaresde ganancia y fase diferencial, tan peculiares en televisión en color.

5. METODOLOGIA DE LA MEDIDA DE DISTORSIONES

Existen dos métodos universales para la medida de las distorsiones que pro­duce un circuito o un sistema de transmisión.

a) Medidas en el dominio de frecuencias, mediante el barrido o exploraciónde un espectro suficientemente ancho de frecuencias. De las medidas en estedominio se deduce completamente el comportamiento del sistema, pero ciertosdatos de sumo interés como, por ejemplo, la respuesta a los transitorios, se obtie­nen por un proceso matemático complejo, que no compensa el uso exclusivo deeste método.

b) Medidas en el dominio del tiempo que utiliza como excitación una serie deseñales transitorias normalizadas, midiendo en la salida la respuesta. Dichas se­ñales son generalmente la función escalón y la de impulsos rectangulares. A talefecto. el lector deberá leer el apéndice 2 donde se definen los parámetros derespuesta a la función escalón. con la advertencia de que estas definiciones hansido trasladadas allí para «despejar» el desarrollo conceptual del capítulo. sin quedeba eludirse su lectura detenida, ya que constituye la base de las medidas eneste dominio.

Aun cuando tales medidas conducen al conocimiento exhaustivo del sistema,es bien conocido por los técnicos de televisión que un «elemental vistazo» a larespuesta del ci rcuito presentada en un barrido de frecuencias en un osci loscopioarroja una información que resulta compleja obtener de las deformaciones de unafunción escalón normalizada.

Así pues en la técnica de medida de parámetros de televisión se emplea unmétodo híbrido que utiliza uno u otro método según el parámetro a medir. Quedapues justificado en lo que sigue el uso de ambos dominios en la evaluación com­pleta de tales parámetros.

151

6. TERMINOLOGIA RELATIVA A LA FORMA DE ONDA DE LA SEÑAL DETELEVISION

La siguiente terinología se encuentra en uso en la ingeniería de televisión enlo relativo a la forma de onda de la señal de televisión (fig. 8.3), a la cual nosreferiremos en el estudio de las distorsiones.

L Amplitud de la señal de luminancia-valor nominal.

S Amplitud de la señal de sincronización.

M Ampl itud cresta a cresta de la senal de video monocroma (M = L +S)

A Componente de corriente continua no deseada de la señal de televisión.

B Componente útil de corriente continua de la señal de imagen, integrandoen la duración total de una imagen.

C Componente de corriente continua de la señal de imagen integrado en elperíodo activo de línea (Tu).

o Amplitud instantánea de la señal de luminancia.

E Valor instantáneo de la señal compuesta de televisión.

F Amplitud de cresta de la señal compuesta de color (positiva o negativacon relación al nivel de supresión).

G Amplitud de cresta de la señal de crominancia.

H Amplitud cresta a cresta de la senal de video en color.

J Diferencia entre el nivel del negro y el nivel de supresión (pedestal).

K Amplitud cresta a cresta de la señal de sincronización de color.

Tsy Duración del impulso de sincronización de línea.

Tsl Duración de intervalo de supresión de línea.

Tu Duración del periodo activo de línea.

Te Intervalo previo a la salva de color.

Las amplitudes L, S Y M son las amplitudes de referencia de la señal de video.

En particular, las amplitudes designadas anteriormente por los simbolos B a Jpueden expresarse como un porcentaje de L.

152

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153

7. CLASIFICACION DE LAS DISTORSIONES EN LA SENAL DE TELEVISION

De acuerdo con los razonamientos precedentes se considera representativala clasificación de distorsiones en la señal compuesta de color de televisión ex­puesta en la tabla. A continuación procederemos a definir cada una de ellas si­guiendo el mismo orden de exposición de la tabla y respetando los números dereferencia indicados.

7.1. Distorsiones no lineales

La característíca de transmisión de un circuito de televisión puede, de acuerdocon lo ya apuntado, no ser perfectamente lineal. La importancia de los defectosintroducidos depende:

- Del nivel medio de la imagen (NMI) (Average picture level, A. P. L.), que sedefine como la media de los valores de C en la duración de una imagen, exclu­yendo las duraciones de supresión y se expresa como porcentaje de L (fig. 8.3).

Del valor instantáneo de la senal de luminancia (O, en la figura 8.3).

De la amplitud de la señal de crominancia (G, en la figura 8.3).

Además, hay que tener en cuenta que la naturaleza de la señal de video estal que el efecto de la no linealidad del circuito en la señal de sincronización esdiferente de su efecto en la señal de ímagen.

La clasificación de la distorsión no lineal se basa en el régimen permanentepara largas duraciones con respecto a la duración de la imagen. La magnitud«nivel medio de la imagen» tiene entonces una significación bien precisa.

Cuando no se cumple esta condición, si, por ejemplo, se introduce una varia­ción imprevista de la componente de corriente continua, pueden presentarse efec­tos no lineales suplementarios. Su importancia depende naturalmente de la res­puesta transitoria de muy baja frecuencia del circuito.

7.1.1. Distorsiones no lineales sobre la señal de imagen

7.1.1.1. Sobre la señal de luminancia.-Para un valor definido del nivel mediode la imagen la distorsíón no lineal de la señal de luminancia se define como lapérdida de proporcionalidad entre la amplitud de un pequeño escalón unidad apli­cado a la entrada del circuito y la amplitud correspondiente del escalón a lasalida, cuando el nivel del escalón se desplaza desde el nivel de supresión hastael nivel del blanco.

7.1.1.2. Sobre la senal de crominancia

a) Ganancia.-Para valores definidos del nivel medio de la imagen y de laamplitud de la señal de luminancia, la distorsión de ganancia no lineal de la señalde crominancia se define como la pérdida de proporcionalidad entre la amplitudde la subportadora de crominancia, a la entrada del circuito y la amplitud corres­pondiente de esta senal a la salida, cuando el valor de la amplitud de la subporta­dora a la entrada se hace variar desde un valor mínimo especificado hasta unvalor máximo.

154

TABLA I

CLASIFICACION DE LAS DISTORSIONES EN LA SEÑAL DE TELEVISION

Luminancia (7.1.1.1)

NO LINEALES71.

SEÑAL DE IMAGEN7.1.1

Crominancia(7.1 .1.2)

Intermodula­ción de la se­ñal de lumi­nancia en la

• •cromlnanCla(7.1 .1.3)

Intermodula­ción de la se­ñal de cromi­nancia en lade luminancia

(7.1.1 .4)

Ganancia. a)

Fase. b)

Ganancia dife­rencial. a)

Fase diferen­cial. b)

LINEALES7.2

SEÑAL DESINCRONIZACION

7.1.2

RESPUESTA EN REGI­MEN TRANSITORIO

7.2.1

RESPUESTA EN REGI­MEN PERMANENTE

7.2.2

Distorsión no lineal estática. a)Distorsión no lineal transitoria.b)

Oscilaciones amortiguadas demuy baja frecuencia. a)Distorsión de señales de dura­ción de trama. b)Distorsión de señales de dura­ción de línea. c)

.Distorsión de señales de cortaduración. d)

Respuesta ampl itud-frecuencia.a)Respuesta tiempo transmisión!,frecuencia. b)

Desigualdad de ganancia. a)FALTA DE UNIFORMI­DAD ENTRE LUMINAN­CIA y CROMINANCIA

7.2.3Desigualdadtransmisión.

deb)

tiempo de

NOTA: Los números de referencia se indican para localizar fácilmente las definiciones.

155

b) Fase.-Para valores determinados de la señal de luminancia y del nivelmedio de la imagen, la distorsión de fase no lineal de la señal de crominancia sedefine como la variación en la fase de la subportadora de crominancia a la salida,cuando la amplitud de la subportadora se hace variar desde un valor mínimoespecificado hasta un valor máximo.

7.1.1.3. Intermodulación de la señal de luminancia en la señal de. .

cromtnancla.

a) Ganancia diferencial.-Si a la entrada del circuito se aplica superpuesta auna señal de luminancia, una subportadora de crominancia de amplítud constantey pequeña frente a la señal de luminancia, la ganancia diferencial se define comola variación de la amplitud de la subportadora de crominancia en la salida, cuan­do el valor de la amplitud de la señal de luminancia varia desde el nivel desupresión hasta el nivel de blanco, manteniendo en un valor definido el nivelmedio de la imagen.

b) Fase diferencial.-Si a la entrada del circuito se aplica, superpuesta a unaseñal de luminancia, una subportadora de crominancia de amplitud constante ypequeña frente a la señal de luminancia y no modulada en fase, la fase diferen­cial se define como la variación de la fase de la subportadora a la salida, cuandoel valor de la amplitud de la señal de luminancia varia desde el nivel de supre­sión hasta el nivel de blanco, manteniendo en un valor definido el nivel medio dela imagen.

7.1.1.4. Intermodulación de la señal de crominancia en la señal deluminancia-Si a la entrada de un circuito se aplica una señal de luminancia deamplitud constante, la intermodulación se define como la variación de la amplitudde la señal de luminancia a la salida, que resulta de superponer a ésta una señalde crominancia de amplitud definida, manteniendo en un valor definido el nivelmedio de la imagen.

7.1.2. Distorsiones no lineales sobre la señal de sincronización.

a) Distorsión no final estática.-Si a la entrada del circuito se aplica unaseñal de video con un nivel medio de imagen definido, valor que se conserva a lasalida, y cuyos impulsos de sincronización tienen la amplitud nominal (S en lafigura 8.3) la distorsión estática no lineal de la señal de sincronización se definecomo la variación de la amplitud de los impulsos de sincronización a la salida,con respecto al valor nominal.

b) Distorsión lineal transitoria.-Si el nivel medio de la imagen se hace va­riar en forma de escalón de un valor bajo a uno alto o viceversa, la distorsión nolineal transitoria se define como la variación instantánea máxima, con respecto alvalor nominal, de la amplitud en el centro de los impulsos de sincronización a lasalida del circuito.

7.2. Distorsiones lineales en la señal de televisión en color

7.2.1. Respuesta en régimen transitorio.-La distorsión de la señal de videodebida a un circuito de televisión estará representada, por lo general, por unafunción continua del tiempo. En régimen transitorio las distorsiones pueden clasi-

156

•

ficarse considerando cuatro diferentes escalas de tiempo cuyas duraciones soncomparables a: varias tramas, una trama, una línea y un elemento de imagen.

Cuando se considera cada una de estas escalas, los deterioros relativos a lasotras tres no se toman en consideración en el método de medida.

a) Oscilaciones amortiguadas de muy baja frecuencia.- "BUMP. TEST». Si ala entrada de un circuito se aplica una señal de prueba de televisión que simulaun cambio en el nivel medio de la imagen de un valor bajo a uno alto o inversa­mente, la oscilación amortiguada resultante de muy baja frecuencia a la salida sedefine en términos de:

La amplitud de cresta de la sobreoscilación de la señal.

- El tiempo en que la oscilación decae hasta un valor especificado.

b) Distorsiones para señales con la duración de una trama.-Si a la entradadel circuito se aplica una señal rectangular cuyo período es del mismo orden queel de una trama y la amplitud igual a la amplitud nominal de la señal de luminan­cia, la distorsión se define como la modificación de forma del intervalo superiorde la señal rectangular a la salida. Al principio y al final de la señal rectangularse excluye de la medición un período de duración equivalente al de algunaslíneas.

c) Distorsiones para señales que tienen media duración.-Si se aplica a laentrada del circuito una señal rectangular cuyo período sea simílar al de la líneay de amplitud igual a la amplitud nominal de la señal de luminancia, la distorsiónse define como la modificación de forma del intervalo superíor de la señal rectan­gular a la salida. Al comienzo y al final de la señal rectangular, se excluye de lamedición un período de duración equivalente al de algunos elementos de laImagen.

d) Distorsiones para señales de corta duración.-Si se aplica a la entrada delcircuito un impulso breve (o una transición rápida), de amplitud equivalente a lanominal de la señal de luminancia y de forma determinada, la distorsión se definecomo la modificación de forma del impulso a la salida (o de la transición) conrelación a su forma original. La elección de la duración de semiamplitud del im­pulso (o del tiempo de establecimiento de la transmisión) estará determinado porla frecuencia nominal de corte fe del sistema.

7.2.2. Respuesta de régimen permanente.

a) La respuesta amplitud-frecuencia del circuito.-Se define como la varia­ción de ganancia en la banda de frecuencias que va de la frecuencia de trama ala frecuencia nominal de corte del sistema, referida a la ganacía en una frecuen­cia determinada.

b) La respuesta tiempo de transmisión-frecuencia del circuito.-Se define co­mo la variación del tiempo de transmisión entre la entrada y la salida del circuito

157

en la banda de frecuencia que va de la frecuencia de trama a la frecuencia nomi­nal de corte del sistema, referida al tiempo de transmisión en una frecuenciadeterminada. Por razones prácticas, es una aproximación de la pendiente (deriva­da) de las características Fase/frecuencia del circuito (velocidad de grupo).

7.2.3. Falta de uniformidad entre luminancia y crominancia.

a) Desigualdad de la ganancia.-Si a la entrada de un circuito se aplica unaseñal de prueba que tenga componentes definidos de luminancia y crominancia ladesigualdad de la ganancia se define como la variación en amplitud del compo­nente de crominancia, con relación al de luminancia, entre la entrada y la salidadel ci rcuito.

b) Desigualdad de tiempo de transmisión.-Si se aplica a la entrada del cir­cuito una señal compuesta formada por una determinada señal de luminancia enrelación precisa de amplitud y de posición con una subportadora de crominanciamodulada por la misma señal de luminancia, y la señal de luminancia a la salidase compara con la envolvente de la señal de crominancia, la desigualdad detiempo de transmisión se define como la variación de posición en el tiempo deestas dos señales entre la entrada y la salida.

8. PROCEDIMIENTO DE MEDIDA DE LOS PARAMETROS DE CALIDAD

No pretende este capítulo de conceptos llegar al análisis exhaustivo de proce­dimientos de medida generales de los parámetros de calidad previamente defini­dos. El lector puede suponer que semejante estudio sería motivo de un tratadocompleto ajeno a los fines de este libro. Por ello fijamos un método de medidaque es el que corresponde a las recomendaciones internacionales de la UniónEuropea de Radiodifusión.

Consciente este organismo, del que es miembro España, de la dificultad queplantea la verificación rápida y rutinaria de los circuitos de transmisión se hanelaborado por grupos de trabajo especializados un conjunto de señales normali­zadas, que permiten incluso la verificación de medidas durante la emisión de unprograma real, a cuyo efecto estas formas de onda se insertan en líneas vacíaspertenecientes al intervalo de borrado vertical de tal manera elegidas, que nosean visibles en la pantalla del receptor.

En los sistemas que siguen las recomendaciones del CCIR la duración de losintervalos de borrado de campo es de 25 lineas, pero desde el momento en quela cuenta se inicia antes del intervalo de sincronismo de campo, la última líneadisponible sin información es la 22.

Se remite al lector al apéndice 3 donde se exponen las características a reunirpor un generador de señal de inserción normalizado de 625 líneas, así como lascaracterísticas de las formas de onda de las líneas de prueba generadas por elmismo.

158

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Fig. 8.4

9. PARAMETROS QUE PUEDEN MEDIRSE CON LAS LINEAS TEST Y FORMASDE ONDA UTILIZADAS

ParámetrosFormas de onda

Líneasutilizadas

Distorsiones lineales

1. Ganancia de luminancia ....... Barra de luminancia ................. 17 Y 330

2. Distorsión de la forma de on-da de una señal que tenga laduración de una linea .......... Barra de luminancia .................. 17 Y 330

159

Parámetros

3. Distorsión de la forma de on­da de una señal de muy cor-ta duración .- Respuesta impulsiva.

4. Ganancia crominanciajlumi-•nancla .

Formas de ondautilizadas

Impulso 2 T ..

Barras de luminancia y. .

cromlnanCla .Impulso 20 T .

Líneas

17 Y 330

330, 331, 1717, 330

5. Desigualdad de retardo cro-minancia-Iuminancia Impulso 20 T............................... 17

6. Respuesta de frecuencia Impulso 2 T .Salva .

Distorsiones no lineales

17, 33018

1. No linealidad de una senalcon la duración de una linea

2. Ganancia diferencial .

3. Fase diferenciaL ..

4. Intermodulación crominan-ciajluminancia .

10. MEDIDAS DE LA LINEA 17

10.1. Ganancia de luminancia

Amplitud de la barra.

Escalera de luminancia .

Escalera de crominancia ..

Escalera de crominancia .

Barra de crominancia ..Impulso 20 T .

17

330

330

33117

10.1.1. Objeto de la medida.-Obtener la ganancia de luminancia de un cir­cuito televisual.

10.1.2. Equipo necesario para la medida.

En el origen o entrada del circuito:•

Un comparador o calibrador.- Un osciloscopio de precisión o monitor de forma de onda.

Un generador de señales de inserción normalizado de 625 lineas.

160

En el terminal o salida del circuito:

- Un comparador o calibrador.- Un osciloscopio de precisión o monitor de forma de onda.

10.1.3. Procedimiento. Se relaciona la línea 17 con el monitor de forma deonda, o bien con un selector de línea auxiliares, se dispara un osciloscopioconvencional.

Primer método.-Medir la amplitud de la barra de luminancia (B a E de lafig. 8.5) con la ayuda del osciloscopio y del comparador, dándose la lectura di­rectamente en voltios o en dB, con relación a 0,7 voltios.

Segundo método.-Reglar el osciloscopio de manera que se lean 10 divisionesprincipales (100%) cuando se aplica una señal de calibración de 0,7 voltios. Alaplicar posteriormente la señal de salida del circuito se mide la amplitud de labarra en tanto por ciento.

El resultado se expresará así:

B-E""

• ••••••••••••••••••

• ••••••••••••••••••

• ••••••••••••••••••

V%dB

10.2. Distorsión de la barra de luminancia (inclinación)

10.2.1. Objeto de la medida.-Evaluar la distorsión introducida por un circuitotelevisual en la forma de onda de una señal que tenga la duracjón de una línea.Expresar el resultado en términos de porcentaje de inclinación de la barra deblanco en la línea 17 ó 330. Debe excluirse de la medida el primero y últimomicrosegundos que podrian estar sujetos a transitorios parásitos.

10.2.2. Equipo necesario para el ensayo.-Un osciloscopio de precisión o mo­nitor de forma de onda.

10.2.3. Procedimiento.-A la salida del circuito, objeto de la medida, se ajus­ta la ganancia vertical del monitor, de tal manera que la. amplitud de la barra deblanco medida entre la mitad de la amplitud de la barra (punto B) y el nivel desupresión (punto E) corresponda al 100%. A continuación se mide en tanto porciento la diferencia de nivel entre los puntos más alto y más bajo de la cima de labarra, desechando el primero y último microsegundo (fig. 8.5).

El resultado se expresará asi:

e-AB-E

100 = %

10.3. Respuesta impulsiva (relación impulso/barra)

10.3.1. Objeto del ensayo.-Evaluar la distorsión de la forma de onda de unaseñal de muy corta duración, introducida en un circuito televisual. Esta medida se

161

refiere solamente a la variación de amplitud del impulso 2 T al atravesar un cir­cuito o cadena de transmisión. Por tanto, da idea de la respuesta del circuito a lasaltas frecuencias de la banda de video, del mismo modo que la señal de Salva dela linea 18, aunque además el impuso 2 T da idea de la respuesta transitoriacomo ya se verá.

10.3.2. Equipo necesario.-Un osciloscopio de precisión o monitor de formade onda.

10.3.3. Procedimiento.-EI osciloscopio se ajusta en ganancia vertical de for­ma que la amplitud de la barra corresponda al 100%. Después se mide la amplituddel impulso 2 T en % desde su punto más elevado hasta su linea de base (figu­ra 8.5).

El resultado se expresa así:

oB-E

100 = %

A B e o

1I lLINEA 17 •,

I I

I II I II I I

1 I I ,I 1 , ,I I I I

EI I I I I, I I I I

Fig.8.5

10.4. Factor K

10.4.1. Objeto de la medida.-EI factor K se ha definido con el fin de que lasdistorsiones que se aprecian en diversas partes de una forma de onda de impulsoy barra, comparadas con la distorsión estándar puedan expresarse en términosde su tolerancia subjetiva.

La distorsión estándar consta de un solo impulso de eco, separado más de 8 Tdel impulso original.

Cuando los errores en la forma de onda sean tan molestos para un observa­dor medio como un eco estándar del 1%, se dice que el factor K de dicha formade onda es del 1%.

10.4.2. Equipo necesario para el ensayo.-Un osciloscopio de precisión congratícula de factor K.

162

10.4.3. Procedimiento.-EI factor K se divide en factor K pa impulso/barra, Kade barra y Kp de impulso. El procedimiento de medida consiste en este últimocaso en ajustar la deflexión horizontal del osciloscopio, de manera que la formade onda encaje en la zona grabada en la graticula a este fin. Normalmente exis­ten dos marcaciones del 4 % y 2 % que permiten estimar el factor K de la ondaanalizada (fig. 8.6).

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Fig. 8.6

Para estimar el factor Ka la gratícula incluye un cajetín en la parte superiormarcado igualmente con el 2% y 4%, para insertar en él la cima de la barra y dosmarcas para el encuadre de las partes ascendente y descendente de la barra. Elfactor Ka se da como la mayor desviación positiva o negativa con respecto alcentro. Hay que tener en cuenta que las graticulas normalizadas están hechaspara barras de 25 /lS, por lo tanto, esta medida sólo podrá hacerse con unagratícula calibrada para barra de 10 J-IS.

Del mismo modo la gratícula incluye por encima y por debajo del 100% unasmarcas del 2 y el 4 % para la estimación del factor K pa.

163

10.5. Otros parámetros medibles con la señal de impulsoseno cuadrado 2 T Y barra

En la figura 8.7 se representan otras distorsiones medibles y expresables de lasiguiente forma:

10.5.1. Tiempo de subida.-Se mide entre el 10% y 90% de la amplitud de labarra y se expresa en nanosegundos, Ts =··· ns.

10.5.2. Tiempo de descenso.-Procedimiento idéntico al anterior

-----+d

----

-d-- --

I I I 1 ~I .yII 9 II B·E II II II

I I III 1I , II

• II,,

T----+y--I ________1_ I

T I -----Ts I I ____ :..L___

~ 14 I - --~DI I 14

Fig.8.7

d10.5.3. Sobreoscilación:.......... = ..........%

B-E

f= %

B-E

, 0.5.4. Frecuencia de sobreoscilación: ....... 9 = ...... MHz.

10.6. No linealidad de una señal con la duración de una linea

10.6.1. Objeto de la medida.-Medir la no linealidad de duración de líneaintroducida por un circuito de televisión, con la ayuda de una señal que tenga laduración de una línea.

10.6.2. Equipo necesario de medida.

Un osciloscopio de precisión o monitor de forma de onda.

Un filtro diferenciador (1.4 MHz de banda pasante) asociado a un amplitica­jor auxiliar.

164

10.6.3. Procedimiento.-La señal de salida se acopla al osciloscopio a travésdel filtro diferenciador y la ganancia vertical se ajusta hasta que el mayor de loscinco impulsos corresponda al 100%. Después se mide la diferencia entre el ma­yor y el menor de los impulsos y se consigna el resultado obtenido en %. La nolinealidad se expresa del siguiente modo (fig. 8.8).

M-m---·100= %

M

--------r---~

'" J.f).¡ ¡I - - --,I

• I I

I , I I

i, I I, , I I- , , : I

~, : 1,~

'Y--rv

~

Fig. 8.8

10.7. Retardo crominancia-Iuminancia

10.7.1.luminancia

Objeto de la medida.-Estimar la desigualdad de retardo crominancia­introducido por un circuito de televisión.

10.7.2. Equipo necesario de medida.

Un osciloscopio de precisión.Un aparato de medida de retardo crominancif,-Iuminancia (fig. 8.9).

10.7.3. Procedimiento.-A la salida del circuito se regulan los controles delaparato de medida de retardo calibrados hasta que la linea de base del impulsoanalizado sea lo más plana posible, efectuándose entonces la lectura del retardocrominancia-Iuminancia según la posición de los controles calibrados.

10.7.4. Estimación del retardo crominancia-Iuminancia utilizando únicamentela forma de onda 20 T Y el osciloscopio.-Puede calcularse el retardocrominancia-Iuminancia si no se dispone del aparato de medida correspondienteutilizando únicamente la forma de onda 20 T Y el osciloscopio. En este caso exis­te una fórmula que nos da la desigualdad de retardo midiendo las proporcionesde la forma de onda (fig. 8.10) después de ajustar Y máx al 100%:

Desigualdad=13 JY a Yb ns

Donde Ya e Yb expresan tantos por ciento de Ymáx' También puede emplearseel nomograma de la figura 14 que nos da directamente el retardo en nanosegun­dos en función de Ya e Yb'

Es frecuente colocar un signo a la desigualdad, siendo este positivo cuando lacrominancia va retrasada respecto de la luminancia (el lóbulo Yb de la figura 8.10aparece a la derecha del centro de la forma de onda).

165

- .

GANANCIA

o 9 oo o

•

f RETARDO I

I I

I

I II I.. ,

y

.... ns Flg.8.9

r,I-- -

1-+-+-- -- -

166

-H-

,

Nomograma parala determinaciónde la ganancialu minancia-crominanciay diferenciasde retardos

Fig. 8.10

10.8. Estimación de la desigualdad de ganancia crominancia-Iuminanciacon el impulso 20 T

El impulso 20 T compuesto puede servir para estimar este parámetro cuandono se dispone de la línea de prueba 331 (fig. 8.11). El resultado viene dado de lasiguiente forma:

B

E

D

Fig.8.11

Pero normalmente esta medida no es fácil, ya que el impulso 20 T viene afec­tado por la distorsión de retardo crominancia-Iuminancia (fig. 8.10). En estos ca­sos existe una fórmula que nos permite estimar la desigualdad de ganancialu mi nancia-crom inancia:

2 (Y - Y.)Desigualdad = b • 100%

1+(Yb-Ya)

valor que es aproximadamente igual a 2(Yb- Ya) 100% si la desigualdad es menordel 10%.

Si la forma de onda se ajusta verticalmente de modo que Ymáx coincida con el100% las fórmulas anteriores nos darán directamente la desigualdad en %.

. 2 (Yb-Ya) 1Desigualdad = ··100 = %

1+(Yb-Ya) Ymáx

y para pequeñas distorsiones (menores del 10%).

1Desigualdad = 2(Yb- Ya)· ·100 = %

Ymáx

Para mayores distorsiones puede emplearse el nomograma de la figura 8.10que nos da directamente porcentajes de desigualdad en función de Ya e Yb.

11. MEDIDAS SOBRE LA LINEA 18

Las medidas sobre la linea 18 no han sido internacionalmente especificadas,ya que la adopción de multiburst es reciente. Hasta hace poco se repetían en lalínea 18 las señales de prueba de la línea 331.

167

Es usual tomar medida de la amplitud de cada uno de los paquetes de fre­cuencia y expresar el resultado en voltios o en % de la amplitud de la barra queincluye la linea.

11.1.1. Objeto de la medida.-Obtener la respuesta amplitud-frecuencia.

11.1.2. Equipo necesario.

- Un osciloscopio de precisión o monitor de forma de onda.

12. MEDIDAS SOBRE LA LINEA 330

12.1. Ganancia diferencial

12.1.1. Objeto de la medida.-Medir la ganancia diferencial de un circuito detelevisión.

12.1.2. Equipo necesarto para la medida.

Un osciloscopio de precisión o monitor de forma de onda.Un filtro paso-banda de crominancia.

12.1.3. Procedimiento.-A la salida del circuito se aplica el oscilógrafo a tra­vés de un filtro de crominancia. Se ajusta la ganancia vertical hasta que la envol­vente de la subportadora en el nivel de supresión de la escalera corresponda al100%. Se mide, entonces, el escalón de la subportadora que se aparte más del100% y se consigna esta desviación como ganancia diferencial.

Si se realiza la medida fuera de las horas de programa el generador de inser­ción puede ajustarse de forma que se obtenga un pequeño nivel medio de imagende O al 12,5% y otro de 87,S al 100%. La medida se repite en estas dos nuevascondiciones, dándose como resultado el peor de los obtenidos.

El resultado se expresa del siguiente modo (fig. 8.12). El mayor valor obtenidoentre:

y-X

X100 = % o

X-zX

100 = %

II

IIII

I

- I

, /Y1,-_

168

r

Fig.8.12

12.2. Fase diferencial

12.2.1.cualquiera

• •supreslon.

La fase diferencial es el mayor error de fase de la suportadora, ende los peldaños de la escalera, comparada con la fase al nivel de

12.2.2. Objeto de la medida.-Evaluar la distorsión de fase diferencial intro­ducida por un circuito de televisión.

12.2.3. Equipo necesario para la medida.

UnUn

osciloscopio deequipo especial

. "preclslon.de medida de la fase diferencial.

12.2.4. Procedimiento.-A la salida del circuito se aplica el equipo de medidadisponible y la salida de éste se aplica al osciloscopio, realizándose la medida deacuerdo con las posibilidades del primero. Hay aparatos que comparan la fase decualquiera de los peldaños con la de la salva o con la del primer peldaño, o quedisponen de ambas posibilidades. El aparato normalmente dispone de un mandocalibrado en grados y décimas de grado mediante el cual se puede desplazar ladesviación máxima de la forma de onda resultante (señal detectada) correspon­diente a la máxima desviación de fase, hasta el nivel de supresión (fig. 8.13), obien ajustar una señal de comparación (fig. 8.14) hasta la máxima desviación.

La medida puede repetirse con niveles medios de señal del O al 12,5%, y del87,5% al 100%, consignándose el más elevado de estos resultados como fase dife­rencial del ci rcuito.

El resultado se expresa en grados.

Forma de onda del error de fase diferencial.

Fig.8.13

DESPLAZADOR DE FASEPARA PONER

ERROR A CERO

NIVEL DE NEGROS DE REFERENCIAPUESTO A CERO CON EL DESPLAZA-

DaR DE FASE I AJUS TADOEL MAXIMO

NIVEL DE NEGROSDE REFERENCIA

MAX 11'010 1ERROR

FASE DE REFERENCIA CALIBRADA¡

Fig.8.14

NEGROS DE REFERENCIA

I

I 1 NIVEL DE

169

-

13. MEDIDAS SOBRE LAS LINEAS 330 Y 331

13.1. Relación de ganancia crominancia-Iuminancia

13.1.1. Objeto de la medida.-Medir la ganancia de crominancia con relacióna la ganancia de luminancia introducida por un circuito de televisión.

13.1.2. Equipo necesario para la medida.

- Un osciloscopio de precisión o monitor de forma de onda de señales detelevisión.

13.1.3. Procedimiento.-A la salida del circuito se selecciona la línea 330 enel monitor de forma de onda (O con un selector de líneas auxiliar se dispara unosCiloscopio convencional). Se ajusta la amplitud de la barra de luminancia al100%. Se selecciona la línea 331 y se mide la amplitud cresta a cresta de la barrade crominancia en % en el punto que se indica en el diagrama (fig. 8.15).

El resultado se expresa del siguiente modo:

K

B-E100 = %

lf

,r--,

1- 443 4(.3,-, ..1-- ....

I " i

K

Fig.8.15

13.2. Intermodulación crominancia-Iuminancia

13.2.1. Objeto de la medida.-Medir la intermodulación en la información deluminancia a causa de la información de crominancia introducida por un circuitode televisión.

13.2.2. Equipo necesano

Un osciloscopio de precisión o monitor de forma de onda.

- Un filtro de luminancia (pasante por debajo de. 3 MHz aproximadamente).

•13.2.3. Procedimiento.-La señal de sal ida se apl ica al anal izador de forma

de onda a través del filtro de luminancia. Se relaciona la línea 330 y se ajusta laganancia vertical del osciloscopio hasta que la amplitud de la barra de blancocorresponda al 100%.

170

Se selecciona la línea 331 y se mide la amplitud del desplazamiento de laluminancia (<<Q» de la figura 8.16), dándose signo positivo si el desplazamiento eshacia arriba y negativo en caso contrario, expresándose el resultado en %.

Q

B-E

:.-.,_.4,43 443•-,,

- ~-; ,..

100 = %

Flg.8.16

•

14. MEDIDA DE RUIDO (relación señal/ruido errático)

14.1. Objeto de la medida

Evaluar el error introducido por un circuito de televisión. La precisión de lamedida de ruido depende de los medios de que se disponga. La complejidad deeste tema hace que por sí solo sea objeto de una nueva norma. El C. C. 1. R.aconseja que la medida de ruido se realice en presencia de impulsos de sincroni­zación. Existen aparatos de medida modernos que realizan esta función midiendoel valor eficaz del ruido no ponderado, es decir, entre O y 5 MHz y el valor eficazde ruido ponderado, es decir, medido a través de una red de ponderación especi­ficada por el C. C. 1. R. Y cuyo diseño está basado en estadisticas sobre la formaen que afecta el ruido en la imagen al espectador.

La relación senal/ruido errático en dB viene dada por

R=20 19amplitud p. a p. de señal de imagen

tensión eficaz de ruido

14.1.2. Procedimiento.-La salida del circuito se acopla, a través de un clam­ping para eliminar otros tipos de ruido, al equipo de medida de tensión de ruido,expresándose en dB los resultados de relación señal/ruido errático ponderado ysin ponderar.

Existen otros métodos de medida de ruido con el oscilógrafo que no vamos atratar en esta norma.

15. VALORACION GLOBAL (evaluación subjetiva)

15.1. Objeto del ensayo

Valorar subjetivamente las caracteristicas de un circuito de televisión.

171

15.2. Procedimiento

A la entrada del circuito se inyecta una señal de video correspondiente a unaimagen de buena calidad, una diapositiva o una mira de ensayo. A la salida delcircuito se analiza la señal en un monitor de control y un osciloscopio (este últimopara verificar el nivel de salida).

La señal de salida se deberá valorar según la U. E. R. teniendo en cuenta lassiguientes perturbaciones:

a) La degradación de la gama de valores de los tonos.b) La degradación del color.c) La falta de definición.d) El arrastre.e) Las sobreoscilaciones.f) El ruido.

g) La inestabilidad de la imagen.

A la salida del circuito se procederá a valorar subjetivamente la calidad de lasimágenes con la ayuda de dos escalas. La escala de calidad permite valorar lacalidad global de la imagen y la escala de degradación permite valorar el grado dedegradación de uno de los defectos mencionados más arriba. En la figura 8.17 seproduce un modelo de informe sobre la calidad de un circuito internacional devideo utilizado en la U.E.R. que incluye medidas con VITS y valoración subjetiva.La escala de apreciación de la calidad que utiliza la U. E. R. es la siguiente:

Excelente.Buena.Pasable.Mediocre.Mala.

y la escala de degradación igualmente utilizada incluye los siguientes grados:

Imperceptible

Percepti ble

Visible

Molesta

Grave

No molesta. Detectable mediante un análisis profundo.

Ligeramente molesta, pero no es causa de rechazo.

Muy visible, enojosa, posible causa de rechazo.

- Imagen tan mala que no puede utilizarse.

I

16. OTRAS SEÑALES INTERNACIONALES

En la verificación de grabaciones magnéticas se utilizan otras señales en «ca­becera de programas», que permiten al organismo receptor ajustar previamenteel magnetoscopio antes de la emisión del programa real. Las peculiaridades delmedio magnético han sido tenidas en cuenta en las mismas. Asi, por ejemplo, 2/3de la imagen está ocupada por las barras convencionales de la UER, mientras 1/3de la misma se destina a un rojo de igual saturación y amplitud que el de labarra UER del mismo color. Esta señal permite ajustar la ecualización de lascuatro cabezas para evitar el fenómeno de «banding» tan caracteristico delmagnetoscopio.

172

-

tt~SERVICIO TECNICO CENTP.AL

U.E.R.

ESSAl D, CIRCUIT V1SIJN INHllNATIONAL

Hesures f f t' .e ee uees a ..........•......•...... Date ... / ... / '" Syn. N° .

O .. d . d' .rlglne es 51gndux essal,_ .. 0._ .. o •••• o •• C. .lrcult Vld •....•..•••••.••••••••••••••••..

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11, ,

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• , , , I-E-

0<..-

""--'0G

~pl i tude de la BARRE ( = B-E) • • • • • • • • Volts TRAINAGE ( = 100(C-A)/ (B-E)) X• • • • • • •

~ort IMPUL S1O;~/ BARRE ( = 100xO/(B-,) • • • • • • • • X NON-lIljEARlTE ( = 100(M-m)/M) ..••••. X

RETARO CIIROM-LUl1. (Voir Anncxe 2(Période 1i9ne)

• • • • • • • • ns'P"'c 15 J~ .•r. 71 l.; J

J:ijIf::11": ,I!:l! -_._---------,

•' .. ' • t•,1, ' '. J, '

:I"r- ')V 1,:" • '·1:' ':"'W ---r' , " .'111i:I I

" I • ",' ;1.' ,LlGNE 330 • " ""11I!'r- ""--' x- .:':::d!:·:~ Z Y'" . •"~ r¡(,., '1'¡', ' " , ! ...., ' t l·

• :I· t ,-1' I,l '~II"jl j !" J :;¡I ' " - - -

I 'I~ f"1 - --------I"!,'" I

GAIN OIFFERENTIEL (le plus élevé de . 100(Y-X)/X ou 100(X-Z)/X) X. • • • • • • • • • • • • • •

PHASE OIFFERENTIELLE (1 'erreur de phase la plus élevée par rapport A la

phase dU nlvcau du noir. mesurée avec un appareil

appropr ié) °. . . . . . . . . . . . . .

~,J

LlGNE )8 'O", 0L- .0:+et --4.43 4.43 ,,------- • -LlGNE 331 "'-' t 0:--,

t•._,

-- r r

• OK

RAPPORT du GAIN C"ROM/LUM. ( = 100xK /(B-E) • • • • • • • • • • • • • • • • X•

ItlTERMOOULATION CHROM-LUM. ( = 100x écart (Q)/ (B-E) ) • • • • • • • • • • • • • • • • X

RAPPORT SIGNAL/BRUIT [RRATlQUE ( 10 KHz - 5 MHz) EVALUATION SUBJECTIVE 'x'~

(avec un apparei 1 approprié) DégradatlOn o.9r' clfCELLENTEami[

Efficace non pondéré . . . . • . . • • . • •du • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • QUALlT, PA~SABLt

............ da ~~~Efficace pondéré · . . . . . . . . . . . . . . . . . • • • • • • • GW8ALE ,iJ~ l>t

.• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Fig.8.17

173

APENDICE I

Distintos valores de h para diferentestipos de distorsión

174

Distorsiones

Zumbido .

Ruido impulsivo .

Intermodulación .

No linealidad de la luminancia ..

Ganancia diferencial .

Fase diferencial .

Factor K de la luminancia .

Luminancia-crominancia

Desigualdad de ganancia .

Desigualdad de retardo .

Unidad

Voltaje

Voltaje

Voltaje

%

%

Grados

%

%

ns

Valor de .h..

2

2

3/2

3/2

3/2

3/2

3/2

2

2

APENDICE 11

PARAMETROS DE RESPUESTA A UNA FUNCION DE IMPULSOS RECTANGULA­RES. (Ver figura 8.18)

1. Tiempo de subida (t. rise time).- Intervalo de tiempo requerido para queel flanco anterior de un impulso, pase del 10 al 90% de la amplitud del tope otecho del impulso.

2. Tiempo de caída (te' fall time).- Intervalo de tiempo requerido para que elflanco posterior de un impulso pase del 90 al 10% de la amplitud de tope o techodel impulso.

3. Anchura del impulso (a-width). (H. A. D.). (Half. amplitude duration).­Intervalo de tiempo entre los instantes en que la amplitud instantánea alcanza el50% de la amplitud del tope o techo del impulso.

4. Amplitud de tope o techo del ímpulso (b, pulse top amplitude).-Valor míni­mo mantenido de un impulso excluyendo los picos instantáneos y demástransitorios.

5.do de

Base o pedestal del impulso (c, offset amplitude).-Valor minimo manteni­un impulso excluyendo los picos instantáneos y demás transitorios.

6. Desplazamientos (RolI off).-Desviación en tiempo (retardo o adelanto) delos instantes de comienzo y final de los tiempos de subida y caida de un impulso.

7.tudes

8.señal

Amplitud relativa del impulso (Relative amplitude).-Promedio de las ampli­de tope o techo y de base o pedestal de un impulso.

Transitorios (Transitions).-Oscilación instantánea que tiene lugar en unadebida a los cambios bruscos de los niveles de dichá señal.

9. Sobreimpulso o sobreelongación (Overshoot).- Oscilación transitoria en elcomienzo del tope o techo de un impulso.

10. Subimpulso (Preshoot).- Oscilación transitoria en la base o pedestal deun impulso, que precede al flanco anterior del impulso.

175

11. Amplitud de pico o cresta positiva (e) (Positive peak amplitude).-Máximaamplitud alcanzada en los tré'nsitorios del techo o tope del impulso.

12. Amplitud de pico o cresta negativa (f) (Negative peak amplitude).-Minimaamplitud alcanzada en los transitorios de la base o pedestal del impulso.

13. Inclinación del tope o techo (Tilt o drop).-Falta de paralelismo del tope otecho del impulso y el nivel cero de amplitud, medido en porcentaje de la ampli­tud de tope o techo del impulso.

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r

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Fig.8.18

176

•

,,,,IIIII,I,II,,,,

1/III,,

APENDICE 111

GENERADOR DE SEÑAL DE INSERCION, NORMALIZADO EN 625 LINEAS

Generalidades

El generador de señal de inserción normalizado, proporciona la posibilidad deborrar las señales de entradas, en las líneas 16 a 22 de una trama y las líneas329 a 335 de la otra trama o introducir en las líneas 17, 18, 330 Y 331 las señalesde prueba normalizadas.

Las señales básicas producidas por el generador consisten en:

Una barra de luminancia de 10 Jis de duración.Un impulso 2T en seno cuadrado.Un impulso 20T compuesto.Una escalera de cinco peldaños.

- Una escalera de cinco peldaños con sinusoide superpuesta de frecuenciasubportadora.

Una barra de crominancia o una barra de crominancia de tres peldañossobre pedestal grís medio.

Una señal de salva de frecuencias.

El generador de señales de inserción normalizado de la U.E.R. comprende tam­bién una unidad (utilizable en conjunción con un generador de impulsos de sincro­nización externa) que produce una cualquiera de las señales de video compues­tas, como sigue:

Todas las lineas activas a nivel de blanco.Todas las líneas activas a nivel de gris medio.Todas las lineas activas a nivel de negro.

Los generadores de señal de inserción normalizado producen también mediosde inserción para:

- La inserción con las líneas 16 y 329 de datos externos.

177

- La inserción en las líneas 19, 20, 332 Y 333 de líneas de pruebas nacionalespor medios externos.

- Las líneas test internacionales en las líneas 17, 18, 330 Y 331.

Los generadores de señal de inserción normalizado pueden también optativa­mente producir:

Cualquier línea de prueba sobre las líneas de una imagen activa.Dos cualesquiera líneas de prueba, sobre las líneas de una imagen activa.Dos cualesquiera lineas de prueba repetidas cada ocho líneas con las lí-

neas intermedias a nivel de blanco, negro o gris medio.

La unidad suplementaria que produce un nivel de imagen medio de 0%, 50% ó100% se ha previsto para ser utilizada fuera de los periodos de transmisión deprogramas en medidas de rutina, para constatar las variaciones de las senalestest, con las variaciones del nivel medio de imagen.

LINEAS DE PRUEBA, NORMA U.E.R.

En la figura 8.4 se representaron las cuatro líneas de prueba normalizadas,cuya inserción se realiza en las líneas 17, 18, 330 Y 331.

CARACTERISTICAS DE LAS FORMAS DE ONDA INCLUIDASEN LAS LINEAS DE PRUEBA

BARRA DE LUMINANCIA

a) Amplitud .b) Forma y tiempo de subida y

descenso .c) Inclinación (periodo de 10 J.lS) .

ESCALERA

0,7 V+1%.100 nS aproximadamente.

<0,50%.

a) Peldaño superior de la escalera... a + 1% de la amplitud de la barra deluminancia.

b) Número de saltos .

c) Forma de los saltos .

d) No linealidad a las frecuencias demedidas .

e) Frecuencia y fase de la subporta-dora superpuesta .

178

5.

determinada por el filtro Thomson.

la diferencia de amplitud entre el saltomás grande y el más pequeño debe serinferior a 0,5% del salto más grande.

frecuencia: 4,43361875 MHz + 10 Hz.Fase: 60° + 5° con relación a la ráfaga(si ella está presente).

•

f) Tiempo de subida y de descensode la subportadora superpuesta ala escala de medias tintas .

g) Ganancia diferencial inherente ..

h) Fase diferencial inherente .

1 ¡.¡S aproxi madamente.

~0,5%.

i) Amplitud de la subportadora super- 0,28 V pico a pico: +2% de la amplitudpuesta................................................ de la barra de luminancia.

IMPULSO 2 T

a) Amplitud............................................ +1% de la amplitud de la barra deluminancia.

b) Duración a media amplitud 200 + 6 nS.

c) Ondulación posterior al impulso... aún no especificada.

IMPULSO 20 T COMPUESTO

a) Amplitud + 1% de la amplitud de la barra deluminancia.

b) Duración a media amplitud............ 2 +0,06 ¡.¡S.

c) Desigualdad de ganancia cromic ~ 0,5%.nancia/luminancia inherente.

d) Desigualdad inherente de retardocrominancia/luminancia ~ 10. nS

e) Contenido armónico de la subpor-tadora .

BARRA DE CROMINANCIA

~ -40 dB.

a) Amplitud pico a piCO....................... + 1% de la amplitud de la barra deluminancia.

b) Intermodulación crominancia/luminancia inherente. ~ 0,5%

179

-

CAPITULO IX

Fuentes de señal de video en color.La carta de ajuste de RTVE

1. INTRODUCCION

Una clasificación de las fuentes de señal de video en color nos permite con­templar los siguientes apartados:

1. Equipos especialmente diseñados para proporcionar señales electrónicaspatrón, y que clasificamos a su vez en dos subapartados:

a) Los que proporcionan señales de video cuya forma de onda está interna­cionalmente legislada y son obligatorias para los miembros de una cierta comuni­dad internacional (UER = Unión Europea de Radiodifusión, Intervisión, etc.) queresponden a la necesidad de medidas periódicas de parámetros de calidad de loscircuitos de transmisión entre dichos miembros o figuran en las cabeceras deprogramas grabados o filmados.

b) Los que generan señales de video que responden a "cartas de ajuste»,cuya última finalidad es asistir al servicio de ajuste y mantenimiento de recepto­res de televisión.

2. Las cámaras de televisión en color, que proporcIOnan señales de videocorrespondientes a programas reales.

3. Los telecines de televisión en color que permiten la conversión de losfotogramas filmicos en señal compuesta de televisión en color.

4. Los magnetoscopios que consideramos como generadores de señal de vi­deo previamente grabada y cuya difusión se extiende a un elevado porcentaje dela programación en antena.

En este capítulo estudiaremos únicamente el generador de carta de ajuste deRTVE y el uso de las señales observadas en dicha carta.

181

-----_0;__

El lector comprenderá fácilmente la imposibilidad de tratar estos temas a nivelde especialización. Por consiguiente, no nos separaremos, como se ha hecho encapitulos anteriores, del nivel conceptual y del diagrama de bloques.

2. GENERADOR DE CARTA DE AJUSTE DE RTVE

El generador de carta de ajuste constituye un equipo que proporciona señalestricromáticas en la norma CCIR 625 líneas, 50 tramas (norma B y G) destinadas alcontrol de calidad de la recepción de señales de televisión, ajuste de monitores,televisores, etc.

,El equipo suministra tres salidas R, G, B (o Y, R-Y, B-Y), de forma que su uso

implica la codificación posterior de dichas señales en alguno de los sistemas detelevisión en color adoptados internacionalmente.

Se utilizan para la generación de la carta de ajuste dos cómputos:

- El cómputo horizontal conseguido por un oscilador reloj de tipo «controladoen bucle de fase», con frecuencia de 15 MHz (bit clock = 66,6 nanoseg.), que em­plea como señal de referencia la señal de sincronismo H obtenida por un procesode separación a partir del sincronismo completo S. Puesto que este cómputo de­termina el mínimo elemento de imagen a considerar en el sentido horizontal, lareducción del «jitter» de oscilador constituye un factor" de considerable importan­cia en el diseño.

- El cómputo vertical obtenido por cuenta de lineas de televisión, el cualdivide la pantalla en un conjunto de intervalos que permiten ubicar la totalidad delas señales a considerar.

En la figura 9.1 se hace referencia al diagrama de bloques de este generador,y a continuación haremos una exposición exhaustiva de la geometria de la ima­gen, haciendo referencia a los segmentos de cómputo horizontal y vertical decada una de ellas, los cuales están decididos por circuitos integrados en lógicaTTL. También haremos una breve resena de la utilidad en el servicio de ajuste yreparación de receptores, de cada señal en ella contenida.

3. FORMATO DE IMAGEN

Se considera que la primera trama está por encima de la segunda, es decir, lalínea 1 de la trama 11 está situada entre las líneas 1 y 2 de la trama 1.

El centro de la imagen está situado a 36,45 +0,4 microsegundos del flancoanterior del impulso de sincronismo horizontal H y entre las líneas 166 y 167 de latrama I y entre las 479 y 480 de la trama 11. El elemento de cómputo horizontal(bit) tiene 66,66 nanosegundos.

Para mejor comprensión del posicionado de las diferentes señales se puedeobservar el diagrama de la figura 9.2. En él se considera la línea dividida en 24intervalos de 40 elementos de cómputo horizontal (bits) cada uno OHo OH 23'

El intervalo OHo empieza dos microsegundos retrasado respecto al impulso H paraque el centro de la imagen coincida con la transición entre los intervalos 0H12 y

°H13'

182

El cómputo vertical está dividido en 15 intervalos de 20 líneas por trama cadauno OLa 0L14 Y el 16. 0 (0L15) que comprende el resto, de forma tal que elcentro de la imagen cae entre la transición de los intervalos OLl y OLa.

La imagen contiene las siguientes señales cuyo contenido, geometria y uso seespecifican a continuación:

Almenado

Contenido.-Señal alternada blanco 100% y negro 0%, que delimita el contornode la imagen. En la parte interior del almenado superior e inferior de la imagen laalternancia será entre negro 0% y gris correspondiente al fondo exterior de laseñal retícula definida posteriormente.

Horizonta/.-EI almenado superior e inferior están limitados por el inicio de0H4 y el final de 0H21'

Los almenados laterales tienen 10 elementos de cómputo horizontal en cadauna de sus secciones interior y exterior. El almenado lateral izquierdo coincidecon la segunda mitad de 0H3 y el derecho con la primera mitad de 0H22'

Vertical.-EI almenado superior en su parte exterior consta en la trama I de3,5 líneas a partir de la 22,5 y en la trama II de 4 lineas a partir de la 325. Lasección interior consta de 4 lineas por trama.

El almenado inferior en su parte interior consta de 4 líneas por trama, dispues­tas a partir de la 302 en la trama I y de la 615 en la trama 11. La sección exteriorseguirá a continuación con 4 líneas en la trama I y 3,5 en la trama 11.

Los almenados laterales en sus extremos superior e inferior coinciden con losalmenados superior e inferior. En el resto configuran una alternancia por interva­los 0L'

Uso del almenado

Permite ajustar el centrado de la imagen.

- Permite observar el buen funcionamiento del separador de sincronismo. Unmal funcionamiento de este circuito se traduce en desplazamientos horizontalesde las partes de imagen que corresponden a los bloques de al menado blancosdel lado derecho.

Retícula

Contenido.-Señal de estructura reticular situada en la periferia de la imageny constituida por una serie de segmentos rectilíneos dispuestos horizontal y verti­calmente, con un nivel de blanco del 100% sobre un fondo gris del 30%.

Geometría.-Estos segmentos marcan las transiciones entre intervalos.

183

Los verticales constan de dos elementos de cómputo horizontal, que son elúltimo de un intervalo OH y el primero del siguiente.

Las horizontales constan de una línea por trama que será la última de latrama II de un intervalo 0L y la primera de la trama I del intervalo siguiente.

Esta señal está presente en el área de imagen comprendida entre las señalesrectángulo y almenado, quedando anulada en el límite con esta última.

Uso de la retícula

- Permite ajustar la geometría de la imagen, en particular la amplitud delbarrido horizontal y vertical (consiguiendo cuadrados iguales).

Permite observar la uniformidad del foco en el área de pantalla.

Permite ajustar la convergencia de los tubos de máscara de color.

Permite observar la respuesta a la función escalón. Las lineas verticales nodeberán mostrar «oscilaciones» ni «sobreimpulsos» (overshoots).

Rectángulo

Contenido.-Señal de forma rectangular que ocupa la mayor parte de la ima­gen y que sirve de fondo al resto de las señales que constituyen la carta. Suscaracterísticas son:

-

Rectángulo

LuminanciaCrominancia-ampl itudCrominancia-faseTonalidadSaturación

0,6 (*)0,3691350

amari 110 ocre99%

Geometría.-Se halla situado sobre el área común a 0H6-0H19 y 0L3-0L12, y estáenmarcado por la señal retícula e interrumpido por la señal círculo.

Uso del rectángulo.-Proporciona una impresión visual de la pureza del tubode máscara de color.

Círculo

Contenido.-Señal de forma circular concéntrica con la anterior y situada so­bre ella que sirve de encuadre o de fondo a las restantes señales de la carta.

('1 Los valores de luminancia y de la amplitud del vector crominancia están referidos a una señalnormalizada de 1 Vpp ' Los valores del coeficiente de saturación cromática han sido calculados suponien­do un factor gamma = 2.2.

184

Característícas:

LuminanciaCrominancia-amplitud .Crominancia-faseTonalidadSaturación

0,450,196-45 0

azul mediterráneo87%

Geometría.-EI centro del circulo se halla situado en el centro de la imagen, ysu radio en sentido vertical es de 128 líneas por trama, y en horizontal 256 bits oelementos de cómputo horizontal.

La obtención del círculo será digítal por medio de una memoria semiconducto­ra de 256 palabras de ocho bits cada una. El error de cuantízación será menor de1/2 elemento de cómputo horizontal.

Uso del círculo:

Permite ajustar la geometría de la imagen y la linealidad de los barridos.

Permite ajustar la relación de aspecto. El círculo deberá ser perfectamentecircular si la imagen tiene el estándar de 4:3.

Barras de color

Contenido.-Señal situada en el centro de la imagen y encuadrada por elcirculo, que reproduce la señal normalizada por la U.E.R., constituida por seisbarras de color amarillo, turquesa, verde, magenta, rojo y azul, respectivamente,de un 75% de amplitud y 100% de saturación dispuestas en orden de luminanciasdecrecientes.

Características:

Barra LuminanciaCrominancia

Amplitud Fase

Amarillo .............................. 0,67 0,336 167,1Turquesa .............................. 0,53 0,474 283,5Verde ................................... 0,44 0,443 240,7Magenta ............................... 0,31 0,443 60,7Rojo...................................... 0,23 0,474

/103,5

A zuI ...................................... 0,086 0,336 347,1

Geometría.-Están situadas en sentido vertical sobre las pOSIciones D L6, D u .En sentido horizontal, cada barra se hallará situada sobre las siguientes

• •posIciones:

185

Geometría.-La escala de frecuencias está situada en sentido vertical sobrelas posiciones Olla, oL11. Cada paquete de oscilaciones se halla situado sobre lassiguientes posiciones en sentido horizontal:

•

0,751,52,6253,754,875

Uso de la escala de frecuencias

MhzMhzMhzMhzMhz

oH8 Y oH9

oHl0 Y oH11

oH12 Y oH13

oH14 Y oH15

oH16 Y oH17

Permite observar la resolución y el ancho de banda.

Permite observar el ancho de banda de la crominancia. En los bloques de3,75 y 4,875 Mhz deberá aparecer efecto «cross-color» por batido de la subporta­dora de 4,43 Mhz. Si la relación frecuencia subportadora-frecuencia de líneas escorrecta el efecto «cross-color» en el bloque de 4,8 Mhz deberá mostrar un patróninterferente fijo.

Señal impulso-barra

Contenído.-Señal situada debajo de la anterior y constituida por dos barraslaterales blancas de nivel 100% y un impulso 2T, de la misma amplitud que lasbarras, sobre fondo negro.

Geometría.-Es una senal interior al círculo del1tro del intervalo vertical oL12.

La franja blanca de la izquierda comienza con la senal de circulo y termina con lamitad de DHO. La franja de la derecha comienza a mitad de oH16 y termina con laseñal circulo. El impulso 2T está situado a continuación del comienzo de oHl1.

Uso de la señal ímpulso barra.-EI impulso proporciona información sobrereflexiones en colinas, grandes edificios, y sistemas próximos de antenas, etc.Las barras laterales blancas dan información sobre respuesta en baja frecuencia.Una respuesta pobre muestra unas rasgaduras de los bordes derechos de estaszonas.

,

Retícula central

Contenído.-Señal de estructura reticular que determina los ejes centrales dela imagen, situada sobre las señales «barras de color» y «escala de grises» yconstituida por una serie de líneas con nivel de blanco 100%.

Geometría.-Está constituida por segmentos rectilíneos de las mismas carac­terísticas que los de la señal retícula, díspuestos sobre los ejes de la imagen, conla configuración detallada en la figura.

Recuadro

,

Contenído.-Señalcírculo y de un nivel

de forma de rectángulo situada en la partede blanco 100%.

•superior

Geometría.-EI contorno exterior coincíde con los límites del área común a lasseñales.

186

AmarilloTurquesaVerdeMagentaRojoAzul

desde circulo hasta OHa

0H9 y OH10

0H11 y 0H12

0H13 Y OH14

0H15 Y OH16

desde OH17 hasta circulo.

Uso de las barras de color.-Proporcionan una orientación instantánea de lasfunciones más importantes de los circuitos de color. Observada en un vectorsco­pio permite medir virajes de tono .

•Escala de grises

Contenido.-Señal situada en el centro de la imagen, inmediatamente debajode la anterior, encuadrada por el circulo y constituida por una señal de seispeldaños de diferentes tonalidades de gris, ascendente de negro a bl!l.nco, convariación de amplitud entre peldaños del 20%.

Características:

Luminancia1. 8

' peldaño negro O2. o peldaño

• 0,2gris3. 8

' peldaño • 0,4gris4. o peldaño • 0,6gris5. o peldaño gris 0,86. o peldaño blanco 1

Geometría.-Los peldaños están situados sobre los intervalos OLa, OL9 en sen­tido vertical. En sentido horizontal coinciden con las barras de color.

Uso de la escala de grises

- Permite medir la linealidad en el camino de transmisión. Los rectánguloscontiguos deberán tener cambios constantes de luminancia.

- En un tubo kinescopio de color permite observar la respuesta a la escalade grises (los rectángulos no deberán mostrar color alguno).

Escala de frecuencias

Contenido.-Señal situada en el interior de la parte inferior del círculo y cons­tituida por cinco paquetes de oscilaciones de frecuencias respectivamente:

0,753,75

0,050,1

Mhz,Mhz,

1,54,875

0,05 Mhz,0,1 Mhz.

2,625 0,1 Mhz,

El reposo en el arranque tiene un nivel blanco 100% y en la parada nivelnegro, estando ambas señales encuadradas por la señal circulo.

187

El ancho de la señal es 5 líneas por trama en sentido vertical y 10 bits ensentido horizontal.

Anagrama

Contenido.-Acrónimo de identificación de Radiotelevisión Española, situadoen la parte superior del circulo de caracteristicas:

Luminancia .Crom inanci a-ampl itud ..Cromi nancia-fase .Tonalidad .Satu ración .

0,80,336167,1 0

amarillo98,4%

Geometria.-Está situado en la trama 1 sobre las lineas 77 a la 116 ambasinclu~ive y en la trama 11 desde la 390 a la 429. El anagrama tiene dos opcionesmediante circuito conmutable ubicado en el interior del equipo: con R y sin R(RTVE-TVE). Ambas señales están centradas respecto al eje de simetría verticalde la imagen.

En el brazo inclinado de la R, el error de cuantización es de + 1 bit Y en elresto de las líneas inclinadas + 1/2 bit.

Epígrafe

Contenido.-Señal de identificación de origen situada en la parte inferior delcírculo, y de las mismas características que la anterior.

Geometría.-Está situado en el área del intervalo 0L13 interior al círculo y dis­puesto simétricamente con respecto al eje vertical de la imagen.

La información se encuentra en una memoria de 64 palabras de 8 bits cadauna. Cada bit tiene una duración de 2 lineas en sentido vertical y 4 ó 5 elementosde cómputo horizontal, dependiendo de la longitud del epígrafe.

Identificación del transmisor.-El generador de carta de ajuste habilita unaventana situada en la parte inferior izquierda, destinada a contener la señal alfa­numérica de nivel de blanco 100% sobre fondo gris 30%, insertada por el genera­dor de identificativo de transmisor. Esta ventana se encuentra situada sobre elárea común a 0L13 y OHs-OHa Y enmarcada por la señal reticula.

Información horaria.-Es una señal numérica ubicada en la ventana inferiorderecha y que se utiliza para transmitir una información horaria. Esta informaciónestá constituida por 8 caracteres formados por tres grupos de dos y separadospor el carácter «dos puntos». Los tres grupos corresponden a horas, minutos ysegundos.

Esta información está centrada en una ventana de las mismas característicasque la del apartado anterior y simétrica con ella respecto al eje vertical de laimagen. Los caracteres utilizados tienen un formato de 7 x9 con un dimensionadode los elementos que lo componen de 2 bits y una línea por trama en sentidovertical.

Con esta descripción damos por terminado el capitulo correspondiente a lageneración electrónica de señales de televisión color.

188

GENER.IH PUL-BI>J\RA

GENER.EPIGRAFE

.... ", . .........

RECTANGULO y U N I DADI SA L I DA,

B - Y

~SUHADOR

\0011 A

~GLUt SUMADOR CIRCULO

A,/ U N IDA D,

SA L! DAn,,

A' Y

O

~:; SUMADOR

,r ...

,CIRC~LO

•

ANAGRAEPIGRA

FDOCIRCULBARRASCOLOR

ALMEN1'\ ETlCUF. GRISRECTAINFORHORAR

,RECTANGULO .,/ UNI DAD

• SALIDAI

I I R - YANAGRA H",,---~

EPIGRAF =~FDO CIRCULO SUMADOR I I

BARRAS -~COLOR I

RECUADRANAGRAM

FDO.CIRCULREl.CENTRA

BARRAS COLOESC.GRISESESCFRECUEIHPUL. BARREPIGRAFE

EN.E~ALA

GRISES

GENERADOR

RETICULA

GENERADOR

ALMENADO

GEN. BllRRASCOLOR

GENERADOR

RECTANGULO

GEN.ESCALAFRECUENC lA5

G EN ERAD.r-1 IN F0fj.¡QMR

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GEN.RETICUl~ CENTRAL

GENEHAlJUH./1 CIRCULO

~ GENER.~'"~ ANAGRAMA

GENER.~ IRECUADRO

ORll.

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VERTIC.

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DIAGRAMA DE BLOQUESGENERADOR CARTA DE AJUSTE RTVE

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BIBLlOGRAFIA

Fundamentos de Física. Francis W. Sears. Editorial Aguilar.La- televisión en color. Robert Guillén. Oikos-tau, S. A., núm. 25.Teoría de la televisión en color. Geoffrey H. Hutson. Marcambo Editores.Cuadernos didácticos del Centro de Entrenamiento de AMPEX.Luz y visión. Colección de bolsillo de «Time Life».Documentos de la Unión Europea de Radiodifusión (UER) y del Comité Consultivo

Internacional de Radiocomunicaciones (CCIR).Television video transmission measurements L. Weaver. Marconi Instruments

Limited.