4.1. De
Analógico a Digital.
-
El
proceso de conversión comprende tres partes: preparación de la señal, muestreo
y digitalización. Existen dos tipos de señales de componentes: RGB y Y (R-Y,
B-Y), pero esta última es la de uso más extendido en TV digital y está incluida
en la especificación ITU-R 601.
-
ITU-R
601: estándar de referencia de la tecnología de vídeo y televisión digital.
Garantiza la máxima compatibilidad entre las dos grandes familias de sistemas
televisivos: PAL y NTSC.
-
Las
cámaras, el telecine, etc., suelen generar señales RGB, pero éstas se
convierten fácilmente a Y (R-Y, B-Y) utilizando una matriz resistiva.
1.
Preparación de la señal.
El convertidor A/D sólo funciona
correctamente si las señales de entrada están convenientemente preparadas. Para
ello hay dos elementos básicos:
Ø Amplificador: garantiza la señal con voltaje y
amplitud correctos a la entrada el ADC. Un ADC dispone tan sólo de un conjunto
finito de números (uno de 8 bits puede dar salida a 256 número, nunca más). En
una señal digital no hay sincronismos, hay salvaguardias
para evitar saturaciones.
Ø Filtro paso-bajo: las señales deben atravesarlo para
evitar el paso de información por encima del límite de banda de 5,75 Mhz para
Y, y de 2,75 Mhz para las señales de diferencia de color.
2
y 3. Muestreo y digitalización.
Las
señales filtradas de amplitud correcta se pasan entonces por los ADCs donde se
muestrean y digitalizan. Para cada señal la frecuencia de muestreo es:
-
Y = 13,5 Mhz
-
R-Y, B-Y = 6,75
Mhz para cada una.
Se
utiliza muestreo simultáneo, muestreando alternativamente Y, R-Y y B-Y y a
continuación, en el siguiente intervalo, sólo Y (es decir, hay la mitad de
muestras de color que de luminancia). Las formas digitalizadas de R-Y y B-Y se
conocen como Cr y Cb.
-
Estructura del muestreo: ortogonal
(distribuye las muestras de crominancia siguiendo un patrón geométrico de
alternancia basado en líneas horizontales y verticales) o quincunx (distribuye las muestras de crominancia según un patrón
diagonal).
[Cuantificación:
la cuantificación de señales de vídeo se realiza normalmente con 8 ó 10 bits,
siendo necesario que todas ellas tengan igual nivel de cuantificación]
4.2.
Formatos de Vídeo Digital (Frecuencias de muestreo)
4 FSC
- Frecuencia de muestreo que
corresponde a cuatro veces la frecuencia de la subportadora (Fsc).
Ø 17,7 Mhz para PAL
Ø 14,3 Mhz para NTSC
4:1:1
Se
suele usar como un método económico para formatos de imagen de 525 líneas
(NTSC). Puede utilizarse en forma quincunx u ortogonal, siendo más habitual
esta última.
Ø Y = 13,5 Mhz.
Ø R-Y, B-Y = 3,37 Mhz cada una.
4:2:0
Se
suele usar como un método más económico para formados de 625 líneas (PAL).
Muestreo ortogonal. Equivalente en cuanto a calidad y flujo al 4:1:1.
Ø Y = 13,5 Mhz
Ø R-Y, B-Y = 6,75 Mhz cada una, muestreadas una línea sí y una no, es decir, una
línea se muestrea a 4:0:0 y la siguiente a 4:2:2.
4:2:2
Se
suele usar como referencia a ITU-R 601. Puede utilizarse en forma quincunx u
ortogonal, siendo más habitual esta última.
Ø Y = 13,5 Mhz
Ø R-Y, B-Y = 6,75 Mhz cada una.
4:4:4
Se
suele usar en equipos basados en ordenadores con plataformas estándar, en cine
y publicidad. La señal en componentes RGB sólo puede muestrearse con esta frecuencia.
Ø Y = 13,5 Mhz
Ø R-Y, B-Y = 13,5 Mhz cada una.
4.3.
Características de la ITU-R 601.
- Señales a procesar: componentes digitales Y, Cr y Cb
para sistemas 525/60 (NTSC) y 625/50 (PAL).
- Estructura de muestreo: muestreo ortogonal 4:2:2 que se
repite por línea, campo y cuadro en ambos sistemas. Las muestras de Cr y
Cb coinciden con las muestras impares de Y de cada línea.
- Número de muestras totales por
línea:
Ø Sistema 525/60 NTSC: 858 para Y, 429 para Cr y Cb.
Ø Sistema 625/50 PAL: 864 para Y, 432 para Cr y Cb.
- Muestras activas por línea: 720 muestras para Y, y 360
para Cr y Cb en ambos sistemas.
- Frecuencias de muestreo:
Ø Luminancia Y: 13,5 Mhz para ambos
sistemas.
Ø Crominancia Cr y Cb: 6,75 Mhz para
ambos sistemas.
- Codificación de la señal: cuantificación uniforme PCM, con
8 o 10 bits por muestra tanto para Y como para Cr y Cb en ambos sistemas.
256 niveles de cuantificación posibles para 8 bits y 1024 para 10
- Niveles de vídeo:
Ø Escala de 0 a 255 niveles.
Ø 220 niveles para Y. Nivel de negro = 16
// Nivel de blanco = 235
Ø 225 niveles para Cr y Cb. Nivel de cero
=128
4.4. Flujo de Datos de la Señal Digital.
525/60
(NTSC ) – 480 líneas activas por cuadro. 30 i/s
625/50
(PAL) – 575 líneas activas por cuadro. 25 i/s
-
Calcular cuánto ocupa 1 segundo de
vídeo en calidad digital en PAL (4:2:2)
720
x 575 = 414.000
360
x 575 = 207.000
360
x 575 = 207.000 +
828.000
x 8 = 6.624.000 = 6,6 Mbits que ocupa una imagen.
6,6 Mbits x 25 imágenes/s = 165 Mbits/s → 21 MBytes/s
6.6 Mbits x 1500 i/minuto = 9.900
Mbits/min → 1237 MBytes/min
-
Calcular cuánto ocupa 1 segundo de
video en calidad digital en NTSC (4:2:2)
720
x 480 = 345.600
360
x 480 = 172.800
360
x 480 = 172.800 +
691.200
x 8 = 5.529.600 = 5,5 Mbits que ocupa una imagen.
5,5 Mbits x 30 imágenes/s = 165 Mbits/s → 21 MBytes/s
5,5 Mbits x 1800 i/minuto = 9.900
Mbits/min → 1237 MBytes/min
-
Calcular cuánto ocupa 1 segundo de
vídeo en calidad digital en PAL (4:1:1 y 4:2:0)
720
x 575 = 414.000
180 x 575 = 103.500
180 x 575 = 103.500 +
621.000 x 8 = 4.968.000 = 4,9 Mbits que
ocupa una imagen.
4,9 Mbits x 25
imágenes/s = 122 Mbits/s → 15 MBytes/s
4.5.
Preguntas sobre la TDT.
- En Europa se usa la tecnología DVB-T (Digital Video
Broadcasting – Terrestrial ó Difusión de Vídeo
Digital – Terrestre). Este
sistema transmite audio, vídeo y otros datos a través de un flujo MPEG-2,
usando una modulación COFDM.
- Emisiones
mediante la red de distribución terrestre de señal usada en la televisión
analógica tradicional (Ondas Hertzianas).
- Se pueden
emitir entre 3 y 5 programas por cada canal UHF.
Preguntas
de exámenes anteriores:
-
Frecuencia de muestreo de Y en 4:2:2 : 13,5 MHz
-
Cómo se muestrea la crominancia en 4:2:0 : una
línea se meustrea a 4:2:2 y la siguiente a 4:0:0
-
Un minuto en PAL 4:2:2 sin compresión (expresado en
Gigas)
-
Número de muestras totales por línea en PAL: 864
para Y, 432 para Cr y Cb
