Video Digital

  Una Norma o Standar es un protocolo que define o regula como opera un sistema (como lo son las normas NTSC/ PAL-Secam en la tv analogica).
  El Formato en cambio, se refiere a una unidad mecanica como un DVD, Blue Ray, VCR, un servidor o Disco Duro. Es decir, en una sola norma podemos encontrar muchos formatos para la creacion, difusion y almacenamiento de informacion de video.

  Las caracteristicas que definen a estos Standars son:

Resolucion de imagen:

 La resolucion de imagen es la calidad con la cual es generada una imagen en un monitor o camara. El detalle esta controlado por la cantidad de pixeles en una linea horizontal multiplicada por la cantidad de lineas.


CUADRO TV NTSC = 640x480 (640 pixeles x 486 líneas)

Por ej: si una imagen de 640x486 es reproducida en un TV de 21” y aumentaramos la resolución (ejemplo a 720x486) , la imagen tendría más detalle. por el contrario si aumentamos el tamaño del monitor pero se mantiene la resolución, veremos una imagen menos nítida.

Forma de Pantalla (Aspect Ratio):

 Corresponde a la proporcion geometrica o forma de la pantalla sin importar su resolucion (generalmente rectangular). Esta proporcion se encuentra dividiendo el ancho por el alto de la pantalla.


Por ejemplo:
 una pantalla de 12” x 9” tiene un aspect ratio de 1,33:1 determinado por la división de 12 y 9.
Otra imagen de diferente tamaño por ejemplo 22” x 16,5” también tendrá el mismo aspecto de 1,33:1

Esta relación puede estar expresada como 4:3 / 1,33:1 / 4x3.

Modo de Exploracion (Scan Mode):

Entrelazado: El cuadro se explora en 2 campos (par e impar).
Progresivo: El cuadro de video se explora de Arriba a Abajo, Linea a linea sin entrelazado.

 Las diferencias entre estas son que, las imágenes progresivas, son cerca de un 50% más claras en detalle que las entrelazadas porque las entrelazadas generan una imagen en dos tiempos distintos y la progresiva lo hace de una sola vez. 

  Sin embargo la exploración entrelazada sigue utilizándose para aplicaciones en que hay mucho detalle en acción y movimientos, como por ejemplo un partido de futbol que es grabado en HD normalmente a 60i.

  Ademas, la exploración progresiva tiene un escaneo más lento por eso se utiliza por ejemplo en video HD para emular la sensación de cine a 24p.

Frecuencia de Cuadro

 La cual depende de la norma que utilizemos.

Actualmente existen 2 categorias que redefinen los Standars analogo y digital de TV:

1) CDTV (conventional Definition Television)

2) DTV (Digital Television)

 Contiene dos normas, las cuales son:

Standar Definition TV ( SDTV):

 Es el equivalente digital de la CDTV, pero no es TV de alta definición. Este aumenta la cantidad de pixeles por línea de 640 x 480 a 720 x 480 en NTSC y 760 x 580 en PAL.
 Mantiene el Aspect Ratio en 4x3 y contiene Standards en que se usa barrido progresivo ó entrelazado. Este es principalmente usado en cámaras de video digital. (Mini DV, DV CAM, etc).

High Definition TV ( HDTV):

  El desarrollo de la TV de alta definición tiene como fundamento principal el crear un STANDARD UNIVERSAL debido a que los Standards existentes no son compatibles entre sí.(PAL, NTSC, SECAM)
  El termino HIGH DEFINITION como su nombre lo indica apunta a ampliar la calidad de imagen (En todo sentido). Desde el año 1970 se han creado alrededor del mundo varios Standards de alta definición pero es un tema que aun está en desarrollo. Estos Standards poseen combinaciones únicas respecto a frecuencia de cuadro, resolución de imagen, tipo de exploración de imagen, etc.


HDTV ( Evolucion):

Aumento de pixeles por línea
Aumento de líneas x cuadro

Por ejemplo: uno de los Standards actuales de HDTV es 1920 x 1080
en donde 1920 son los pixeles y 1080 las líneas

 Standares de HDTV

Normas de TV Digital:


•ATSC (Advanced Television Systems Committee), adoptado por USA, Canada, Mexico y Sur Korea

•ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial), adoptado por Japon y Chile

•DVB-T (Digital Video Broadcast Terrestrial), adoptado por otros paises que ya habían decidido una norma a seguir en Europa, Asia, Africa y Oceania.

Video Analogico a Color

Espectro de Frecuencias

  El color así como el sonido, esta basado en frecuencias. Cada color tiene su frecuencia específica. El espectro visible, es el rango de frecuencias (colores) que el ojo humano es capaz de percibir.

El ojo Humano

  El ojo humano percibe los colores gracias a la retina. La retina es el elemento ocular capaz de percibir las frecuencias del espectro visible y es la responsable de convertir la imagen luminosa enfocada sobre ella, en impulsos nerviosos que se transmiten a través del nervio óptico al cerebro. (muy parecido a la conversión de una cámara de video).

  La retina está compuesta por dos órganos que miden la cantidad de luz incidente,
llamados “conos y bastoncillos”.
 Los bastoncillos perciben solo las variaciones de brillo, es decir, únicamente ven el blanco y negro y poseen una sensibilidad mil veces mayor que los conos.
 Los conos, son los encargados de percibir el color (frecuencia) y existen tres tipos los sensibles al verde, al rojo y al azul
 

Como los conos son menos sensibles, no reaccionan cuando la luz es demasiado débil, tomando el mando los bastoncillos, es por eso que cuando hay poca luz vemos formas pero los colores se vuelven débiles.

Composición de la Luz

  Hacia 1740 Newton descubrió que la luz blanca al pasar a través de un prisma se descomponía en una gama de colores al incidir en una pantalla. Al hacer el proceso inverso de pasar este “arco iris” por un prisma se obtenía luz blanca nuevamente.

Sintesis Aditiva y Sustractiva

  Existen dos formas de percibir color. La primera es mediante la suma de frecuencias de luz. Todos los sistemas que emiten color a través de impulsos de luz como los televisores color, funcionan en forma aditiva. También sabemos que como el experimento anterior lo demostró la luz solar también es aditiva.
  En forma inversa, los objetos sólidos no emiten luz y su color es percibido por un proceso sustractivo. Esto significa que el objeto absorbe todas las frecuencias de luz menos la correspondiente a su color propio la cual es reflejada.
  En un sistema sustractivo, la suma de todos los colores da como resultado negro. Esto es porque todas las frecuencias son absorbidas y ninguna es reflejada.

 Colores Primarios y Secundarios

  Los colores primarios son Rojo, Azul y Verde.
Se llaman primarios porque no se pueden obtener de la combinación de otros colores, pero al combinarlos si pueden dar origen a otros colores (secundarios).
  La base de la TV color es un sistema aditivo llamado RGB (Red, Green, Blue). Combinando dos colores primarios se obtiene un secundario, combinando colores secundarios se obtiene un tercer nivel de colores

Video Analogico B&W P2

Pulsos de Sincronismo y borrado.
 

En el proceso de exploración de la pantalla, existen momentos en que el cañón de electrones debe “apagarse". Los pulsos que le indican al cañón de electrones cuando comenzar a escanear y cuando dejar de hacerlo, son los pulsos de sincronismo y borrado.
  Estos pulsos son generados a partir de un oscilador que entrega una onda diente de sierra, que al ir cambiando de fase controla la exploración y el apagado. Estos pulsos son transmitidos luego en la señal de video, controlando a su vez la reconstrucción de la imagen en los TV receptores.

• Pulsos de sincronismo vertical: marcan el comienzo de cada campo, es decir se emite para el inicio de el escaneo de las líneas 1 (campo impar) y 2 (campo par).

• Pulsos de sincronismo horizontal: marcan el comienzo de la exploración de cada línea.

• Pulsos de borrado horizontal: extinguen el haz de electrones en su retorno desde el final de línea hasta el comienzo de una nueva línea dentro de un campo.

• Pulsos de borrado vertical: extinguen el haz de electrones en su retorno Desde el final de un campo hasta el comienzo del siguiente (línea 1 ó 2 dependiendo de si es inicio de campo par ó impar).

 

Video Analogico B&W P1

Transmicion y recepción

-Transmición: Todo parte con una cámara que capta luz a través de un objetivo o lente. La luz que recibe la lente, es proyectada hacia adentro sobre una pantalla que posee miles de celdas independientes, capaces de cargarse en forma positiva, con distintos valores de tensión proporcionales a la luz que reciben. Estas celdas son exploradas una por una por un tubo de rayos catódicos, que dispara un haz de electrones (carga negativa) hacia la pantalla, explorando de lado a lado y de arriba abajo, recogiendo la información de tensión de cada celda. Estos valores que son parte de la señal de video, se transmiten en forma secuencial y sincrónica como ondas electromagnéticas codificadas a altas frecuencias (MHz), que viajan por el espacio aéreo o por via terrestre (transmisión por cable), para ser captadas por receptores que por medio de circuitos separadores y decodificadores, reconstruyen las imágenes transmitidas.

-Recepción: La pantalla de TV B/N, posee miles de celdas transductoras que emiten luz (brillan) en forma proporcional al voltaje que reciben (a mayor voltaje mayor nivel de brillo). La pantalla, recibe continuas descargas eléctricas emitidas por el cañón de electrones, que sincronizadas por un generador de pulsos y orientadas por circuitos deflectores (para desviarse en forma ordenada -horizontal y verticalmente), van reconstruyendo los valores de tensión sobre toda la superficie interna de la pantalla, celda por celda en líneas de video, hasta formar un cuadro completo.

Normas de TV Video

  Una norma es un conjunto de especificaciones técnicas que dictan la forma en que se genera, codifica y transmite la señal de video. En el mundo existe más de una norma debido principalmente a las diferencias en el desarrollo tecnológico de los países. A diferencia de las Normas que son acuerdos internacionales, existen los formatos que son los medios que permiten la reproducción, grabación y almacenamiento de información. Para una norma “x” por ejemplo tenemos los formatos CD, DVD, VHS, S-VHS, Beta-Cam, HD, Mini DV entre otros.

-NTSC (NATIONAL TELEVISION SOCIETY COMITEE):
Creada en EE.UU para introducir al Mercado la TV color, esta norma se implementa bajo la condición de ser compatible con la señal Blanco y negro ya existente. Algunos de los países que lo adoptan son, Canadá, México, todo Centroamérica y la mayoría de los países latinoamericanos del lado del pacífico incluyendo a Chile. A continuacion adjunto las especificaciones tecnicas de esta norma.

-TV color

Cuadros por Segundo = 29,97 fps.
Frecuencia Vertical (cantidad de campos por Segundo) = 60 Hz
Frecuencia horizontal (cantidad de líneas por Segundo) = 15.734.25
Líneas por cuadro = 525

-TV Blanco y negro.

Cuadros por Segundo = 30 fps
Frecuencia Vertical (cantidad de campos por Segundo) = 60 Hz
Frecuencia horizontal (cantidad de líneas por Segundo) = 15.750
Líneas por cuadro = 525



-PAL (PHASE ALTERNATE LINE):

Esta norma nace en Europa en forma posterior a la creación de la NTSC, pero bajo diferentes especificaciones técnicas respecto a la generación y transmisión de la señal de video, superando en calidad a la primera. Al poseer especificaciones técnicas diferentes, PAL y NTSC son incompatibles entre sí, por lo que se debe realizar una “conversión de norma” para ver transmisión PAL en un país con Norma NTSC o viceversa. en Sud América, lo adoptan Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay debido a la fuerte influencia de los países Europeos.

Solo en Francia y en algunos países de Europa del Este se introduce un formato llamado
SECAM que varia respecto al PAL en la forma en como se transmite la señal pero es el
menos usado en el mundo.

Líneas por cuadro = 625
Cuadros por Segundo = 25 fps.
Frecuencia Vertical (cantidad de campos por Segundo) = 50 Hz
Frecuencia horizontal (cantidad de líneas por Segundo) = 15.625

Cuadros de Video en NTSC

Un cuadro de video NTSC se logra mediante la exploración de 525 líneas, pero en dos etapas llamadas campos (fields). Es decir un cuadro de video está compuesto de dos partes. El método se llama barrido entrelazado (o Interlineal) y consiste en la generación de un campo impar y un campo par. Las líneas impares (línea 1 a la 525) se generan primero desde la mitad superior de la pantalla, de izquierda a derecha hasta el extremo inferior derecho que marca el final del campo impar (linea 525). Luego el haz de electrones se devuelve sin explorar, en forma vertical hasta la mitad del extremo superior de la pantalla y comienza a dibujar las líneas del campo par. (línea 2 a la 524). Cuando termina este proceso, el haz se devuelve al extremo superior izquierdo para comenzar el ciclo nuevamente.

El barrido vertical se produce 60 veces por segundo, es decir la exploración de 60 campos 

Frecuencia Vertical NTSC B/N = 60Hz

El barrido horizontal se produce 262,5 veces por campo: 

262,5 líneas x 60 Hz = 15.750 líneas x segundo

Frecuencia Horizontal NTSC B/N = 15.750Hz

 

Si bien es cierto, un cuadro completo consta de 525 líneas, existen solo 480 líneas activas de video, que es el área visible, el resto de las líneas no están visibles y son utilizadas para insertar código de tiempo, closed caption (Información de texto para sordos), etc.
La cantidad de celdas o puntos que componen una línea se llaman pixeles (acrónimo de Picture element) y en NTSC existen 680 pixeles para cada línea.
  La resolución ó calidad de la imagen está dada por estos dos valores:
Cantidad de pixeles x cantidad de líneas activas NTSC = 640 x 480

 *En el caso de la norma PAL- Secam, si un cuadro consta de 625 lineas, solo 576 de estas estan activas.

  Rescatando el concepto de proyección de imágenes, una frecuencia de campo de 60 Hz, permite una velocidad de imágenes lo suficientemente rápida como para evitar la sensación de parpadeo (flicker), entre un cuadro y otro, situación que si ocurriría si éste se generara de una sola vez 30 veces por segundo. Sin embargo, inicialmente los 60Hz tuvieron una relación directa con la frecuencia de la red eléctrica local con lo cual se evitaban interferencias en la generación de imagen de video.
Es importante además destacar que la división de un cuadro en dos campos, reduce la cantidad de información a transmitir a la mitad, ya que esta se realiza en 2 tiempos diferentes. Esto permitió normar menores anchos de banda para la transmisión de las señales de video y audio.

 *En el caso de la norma PAL- Secam, la frecuencia de campo es de 50 Hz, el cual crea 25 FPS.

Conectores de Video

Los Conectores de Video es la manera por la cual la señal eléctrica puede viajar entre los equipos. Estos pueden ser de 2 tipos, Análogos y Digitales.

                                      Conectores Analogos

-RF Coaxial: Dedicado para la radiofrecuencia, transmite la informacion por un cable de cobre recubierto por una malla de cobre y plastico. (transmite audio y video).

 -Video Compuesto: Separa el video del audio en 3 conectores. el RCA amarillo lleva el video, mientras que el cable rojo y blanco el audio (R-L), es te es un conector de modelo domestico y de baja calidad.

-Conector S/ Video: Contiene 4 hilos, la señal de luminancia y crominancia se llevan por separado y la imagen resultante es mejor que la del video compuesto, pero no incluye el audio.

-Euroconector o Scart: Contiene 21 pines, usado en Europa, Transporta Audio y Video (analogico) y su calidad es igual a videocompuesto, S /Video y Video por componente.

  - Video por Componentes (YPbPr): Ofrece una mejor calidad que los anteriores, se compone de 3 cables coaxiales, donde cada uno transmiten una parte de la señal.

(su resolucion maxima es de 720x 480 pixeles).

*Y= Green /Luminancia

  Pb= Blue /Crominancia

  Pr= Red /Crominancia

                            Conectores Digitales

-DVI: Digital Visual Interface, El brillo de cada pixel se transmite en codigo binario (0 y 1). Transmite señales analogicas y digitales, y contiene 29 pines y una resolucion de 1080 (P) (version moderna de VGA)

*DVI -D: solo digital.

  DVI -A: solo analogico.

  DVI -I: digital y analogico.

 -Video por Componentes (YCbCr): Transporta video digital, soporta casi todas las resoluciones (excepto 1080p)

*Y= Green /Luminancia

  Cb= Blue /Crominancia

  Cr= Red /Crominancia

-HDMI: High Definition Multimedia Interface, Transmite audio y video sin compresion (alta definicion), este reemplazo al conector scart, transmite audio dolbydigital, DTS HA, True HD, tiene una señal de video desde 480(i) hasta 1600(p), poseé proteccion HDCP (anticopia) y es compatible con DVI o YCbCr

  *este conector tiene las siguientes versiones: 1.0; 1.2; 1.3; 1.4. Esta ultima version es capaz de reproducir video en 3D y resoluciones hasta 4096x 2160 a 24 FPS ó de 3940x 2160 a 30 FPS

Señales de Video

Las señales de video tambien tienen equipos que se pueden clasificar en transductores y grabadores/reproductores, como por ejemplo:

Transductores:

TV, Monitor de PC, Proyector multimedia, Camara de Video, Etc.

Reproductores y/o Grabadores:

VHS, DVD, PC (Targeta de Video), Camara de Video, Consolas de juego, Blue Ray, Etc.


 Estos equipos envian una señal electrica (de video) la cual transporta crominancia y luminancia (los receptores B&W ignoran la informacion de crominancia relativa al color)

*crominancia: lleva toda la informacion necesaria del color (matiz y saturacion)
*luminancia: lleva toda la informacion necesaria del Brillo



 La informacion de imagen visual de video esta conformado por 3 colores: Red (rojo), Green (verde) y Blue (azul).

*Matiz: propiedad que distingue un color de otro dentro del espectro.
*Saturacion: propiedad que define la pureza de un color.
*Brillo: propiedad por la que distinguimos un color mas luminoso o mas apagado.