Fralbe’s Blog

Se trata de una señal constitutiva de 8 barras verticales adyacentes que presenta los 3 colores primarios (rojo, verde y azul), sus respectivos complementarios (cian, púrpura y amarillo) y además el blanco y el negro (Figura 1). La suelen trasmitir las emisoras previas al comienzo de la programación y sirve al usuario para corregir si es necesario, los matices de su receptor. El arreglo de colores no es arbitrario, sino empieza por el de mayor luminancia (el blanco) y termina en el extremo derecho con el negro (luminancia nula). Por lo tanto, la secuencia de colores es: blanco, amarillo, cian, verde, magenta, rojo, azul y negro, la cual representa las amplitudes 0%, 11%, 30%, 41%, 59%, 70%, 89% y 100%.

En la Figura 3 se muestra en a, b, c los oscilogramas de las tensiones de los componentes primarios correspondientes a una línea para la obtención de la barra de colores. En la misma figura se ha dibujado la forma de onda de la señal de luminancia Y (oscilograma d). Observe que dicha señal forma una escalera que va desde el valor máximo 1 (blanco) al valor mínimo 0 (negro).

Figura 1. Señal prueba de barras de color

Figura 2. Señal que se observa en el osciloscopio para la señal de barra de colores

En la Figura 3e y 10f puede ver las formas de onda de las señales diferencia (R – Y) y (A – Y) las cuales se obtienen restando de los valores de la escalera de luminancia los valores instantáneos correspondientes de las señales R y A.

En la Figura 3g puede ver la forma de onda de la señal resultante de la modulación por parte de (R – Y) y (A – Y) de la subportadora de color. Los valores indicados en dicha forma de onda se obtienen a partir de la fórmula, ya expuesta:

Puesto que se está transmitiendo por ejemplo, la barra amarilla; en este caso se tiene:

Este será pues, el valor del vector clase de color transmitido y que indica la saturación.

Finalmente, en la Figura 3h puede ver el oscilograma de la señal de color completa, es decir la señal de color más la señal de luminancia. Los valores indicados en ella se obtienen por suma aritmética de ambas señales. Así, por ejemplo, en el caso del color magenta, se tiene una señal de luminancia Y de 0,41 y una señal resultante de la modulación por parte de (R – Y) y (A – Y) de la subportadora de 0,83, por lo que el valor de la señal completa para este color será 0,41 + 0,83 = 1,24, tal y como puede comprobar en la citada figura. Observe también que el oscilograma de la Figura 3h forma una escalera al igual que el de la señal de luminancia. De igual forma, en su parte inferior los valores se obtienen por suma aritmética.[1]

Figura 3. Oscilogramas de tensión para la obtención de las barras de colores normalizada y señales resultantes.

En la imagen se recopilan el espectro de señales de video estáticas. Se muestran la vista en el osciloscopio como en el analizador de espectros para diferentes imágenes como son: escala de colores, de grises, algunos colores planos, etc. A la vez se presentan como punto de partida algunas gráficas que pretenden explicar los gráficos recopilados en función del tiempo y la frecuencia. Estos datos fueron obtenidos en marzo del 2007, bajo las condiciones descritas en el cuadro inferior.

Para apreciar la imagen a más detalle (mayor tamaño), remítase al enlace siguiente:

http://farm4.static.flickr.com/3271/3003454441_a55d3a9c1e_b.jpg

Figura 1. Curva absoluta de sensibilidad

Recordando que la teoría de los tres colores establece que es suficiente tres colores primarios para definir un color dado, y además teniendo en cuenta la curva de sensibilidad del ojo (Figura 1), donde las abscisas correspondientes a los 3 colores primarios seleccionados, tienen como ordenadas 0.47 (rojo), 0.92 (verde) y 0.17 (azul), se podría plantear que estos fueran los coeficientes tricromáticos para obtener Y = f(R,G,B) pero esta el inconveniente que la suma de los 3 coeficientes es igual a 1.56, y para establecer un estándar de televisión se necesitan normalizar estos coeficientes de manera que se cumpla :

Vy = Kr . Vr + Kg . Vg + Kb . Vb

Con 0 < Vi < 1volt siendo Vi las tensiones de rojo, verde, azul y luminancia.

De esta manera, para obtener la normalización, se hace que el coeficiente del rojo, Kr sea igual a la ordenada de la curva de sensibilidad (0.47) dividido la suma de las 3 ordenadas (1.56) obteniéndose Kr ≅ 0.30 . De manera similar se obtienen Kg ≅ 0.59 y Kb ≅ 0.11. Esto significa que el verde es color de mayor brillo, contribuyendo a la luminancia con un 59%, el rojo lo hace con un 30% y el azul con un 11% que escrito analíticamente es:

Vy = 0.30 . Vr + 0.59 . Vg + 0.11 . Vb

Esta deducción supone una relación lineal entre brillo y su correspondiente tensión, lo cual no es del todo cierto, por lo cual existe la corrección Gamma.

En el sistema NTSC, a diferencia del PAL y el SECAM, en lugar de modular la crominancia según sus coordenadas Cb (B-Y) y Cr (R-Y), se rotaron los ejes hacia 33 grados, a los que se llamo eje Q y 123 grados, al que se llamo I. Estos ejes se eligieron así, pensando que el eje I era el de la zona de mejor resolución del ojo; y que el Q era el de menor resolución del mismo. Luego, se asignó a la señal Q un ancho de banda de 500KHz y al eje I, un ancho de banda de 1.5Mhz, finalmente para detalles más finos, se admite que el ojo no percibe color y solo resuelve brillo.

Posteriormente se descubrió que estas supuestas ventajas de I y Q sobre Cb y Cr eran inexistentes.

La señal de crominancia, según lo dicho anteriormente, es una combinación de las señales de color I y Q. La señal de color en fase se genera combinando 60% de la señal de video R, 28% de la señal de video G invertida y 32% de la señal de video B invertida. En términos matemáticos, I se expresa como

I = 0.60R – 0.28G -0.32B

La señal Q o señal de color en cuadratura se genera combinando 21% de la señal de video R, 52% de la señal de video G invertida y 31% de la señal de video B. Matemáticamente, Q se expresa como

Q = 0.21R – 0.52G + 0.31B

Las señales I y Q se combinan para producir la señal C y debido a que las señales I y Q están en cuadratura, la señal C (señal de crominancia) es la suma de generador de fases de las dos (es decir, que la magnitud de y la fase es la . Las amplitudes de las señales I y Q son, en cambio, proporcionales a las señales de video R, G y B.

Para la demodulación, el sistema NTSC, podría ser demodulado sobre los ejes I y Q o sobre Cb y Cr, dependiendo de las fases con que se alimente a los demoduladores.

La señal C debe ir incluida dentro del canal asignado, pero sin interferir en lo posible a la señal Y, para ello, se partió de los estudios de Mertz y Gray que observaron que el espectro de luminancia, y también el de crominancia, es discreto, esto es, la energía viene en paquetes y no diseminada en un continuo. Así, se aprovecharon los huecos, para intercalar la señal ce crominancia, a partir de elegir una frecuencia de subportadora situada entre 2 armónicos de la Y (entre 227 y 228). Además, la energía de la Y en esta zona es muy inferior a la del resto del canal, por lo cual no se produciría gran interferencia (Figura 1).

Figura 1. Señal de luminancia y señal de crominancia

NTSC es un sistema de codificación y transmisión de televisión a color analógica que se emplea en la actualidad en la mayor parte de América y Japón, entre otros países. El nombre viene del comité de expertos que lo desarrolló, el National Television System(s) Committee.

Un derivado de NTSC es el sistema PAL que se emplea en Europa.

Figura1. Sistemas de TV-Color utilizados en el mundo

El formato NTSC consiste en la transmisión de 29,97 cuadros de vídeo en modo entrelazado con un total de 525 líneas de resolución y una velocidad de actualización de 30 cuadros de vídeo por segundo y 60 campos de alternación de líneas.

Para comprender y evaluar de forma correcta las dificultades existentes en un sistema de TV-Color electrónico como el NTSC, es imprescindible considerar los diferentes inconvenientes que en sus inicios se propusieron superar al crear este sistema, y por ende es importante considerar la compatibilidad inversa y directa de todo sistema de TV-color, la cual se ve resumida en los siguientes puntos:

ª Los receptores de blanco y negro existentes deben recibir las señales en color y reproducirlas en blanco y negro.

ª Los receptores de color deben recibir las señales en blanco y negro y reproducirlos correctamente en blanco y negro.

ª Los receptores de color deben recibir las señales cromáticas y reproducirlas correctamente en color.

ª Las condiciones anteriores implican que el ancho de banda del sistema debe ser idéntico en ambas versiones y que el tubo de imagen usado debe poder reproducir indistintamente imágenes en color y en blanco y negro.

Para conseguir la tan ansiada compatibilidad fue necesario recurrir a la división de las señales en sus componentes de color (la señal de crominancia), y de blanco y negro (la señal de luminancia). Ambas componentes son moduladas sobre la misma portadora de RF del canal y se transmiten entonces las siguientes componentes:

ª Señal de luminancia

ª Señal de crominancia en un proceso de modulación de cuadratura sobre una sola Subportadora suprimida.

ª Señal de referencia para poder reconstruir la Subportadora suprimida, en fase y amplitud muy rigurosamente controlada.

ª Señal de audio (monaural o stereo).

Es importante, también mencionar, que para la mayor fidelidad de los colores, la señal de crominancia es transmitida en dos componentes, (R-Y) y (A-Y). Ambos están en cuadratura, quiere decir que son transmitidas con un desfase de 90 grados y moduladas en la misma subportadora de crominancia. Esto se explica a mayor detalle en lo posterior.

Todas estas señales deben ser transmitidas y recibidas simultáneamente en un solo canal de 6Mhz (Figura 2). La portadora de la imagen está espaciada a 1.25 MHz arriba del límite inferior para el canal y la portadora de sonido a 0.25 MHz abajo del límite superior. Por tanto, las portadoras de imagen y de sonido tienen siempre 4.5 MHz de separación. La subportadora de color está ubicada a 3,579545 MHz arriba de la portadora de imagen (Figura 3). La radiodifusión de televisión comercial utiliza una transmisión de banda lateral vestigial para la información de la imagen. La banda lateral inferior es de 0,75 MHz de ancho y la banda lateral superior de 4 MHz. En consecuencia, las frecuencias bajas de video (un perfil general de la imagen) se enfatizan en relación a las frecuencias altas de video (detalles más exactos de la imagen). La portadora de sonido de FM tiene un ancho de banda de 75 kHz aproximadamente (±25 kHz desviación para la modulación al 100%). La modulación de amplitud y fase se usa para codificar la información de color en la subportadora de color de 3,579545 MHz.

Para garantizar la compatibilidad con el sistema NTSC en blanco y negro, el sistema NTSC de color mantiene la señal monocromática en blanco y negro como componente de luminancia de la imagen en color, mientras que las dos componentes de crominancia se modulan con una modulación de amplitud en cuadratura sobre una subportadora de 3,579545 MHz. La demodulación de las componentes de crominancia es necesariamente síncrona, por lo tanto se envía al inicio de cada línea una señal sinusoidal de referencia de fase conocida como “salva de color”, “burst” o “colorburst” (figura 4). Esta señal tiene una fase de 180º y es utilizada por el demodulador de la crominancia para realizar correctamente la demodulación. A veces, el nivel del “burst” es utilizado como referencia para corregir variaciones de amplitud de la crominancia de la misma manera que el nivel de sincronismo se utiliza para la corrección de la ganancia de toda la señal de vídeo.

Figura 2. Espectro de frecuencia para un canal de redifusión de televisión estándar.

Figura3. Portadoras para un canal de radiodifusión de televisión estandar.

Figura 4. Señal de sincronismo y señal de “salva de color”

En su forma más sencilla, la televisión es el proceso de convertir imágenes a señales eléctricas y después transformar esas señales en un receptor lejano, donde se convierten de nuevo a imágenes que se pueden percibir a simple vista. Por consiguiente, la televisión es un sistema en el cual las imágenes se transmiten desde una ubicación central y después se reciben en receptores lejanos, donde se reproducen en su forma original.[1]

Para hacer una reproducción en color aceptable para la vista humana, se necesitan tres colores primarios. Mezclando apropiadamente estos colores primarios es posible aproximar todos los colores de la naturaleza. Los colores primarios son el rojo, el verde y el azul, de cuya mezcla se obtienen los otros. Por ejemplo, si mezclamos luz roja y luz verde, se obtiene amarillo.[2] De manera similar, al mezclar el rojo y el azul conseguimos un color rosa-violeta conocido como magenta, mientras que el verde y el azul producen un azul particular conocido como cian. Si se mezclan los tres colores, en proporciones iguales, el resultado se conoce como blanco.

En televisión es habitual describir una imagen en términos de su luminancia (brillantez) y su crominancia (color). La información sobre la crominancia puede, a su vez, describirse en términos de matiz y saturación. En el caso de televisión comercial, obviamente, es el ojo humano el que responde desigualmente a la energía con diferentes longitudes de onda. La luminosidad vista por el ojo humano es mayor a una longitud de onda de 550 milimicrones (un color amarillo verdoso). La respuesta disminuye hacia longitudes mayores y menores, cayendo más rápidamente hacia el azul. En términos de colores primarios, el ojo humano interpreta el blanco no como 33.3% de cada uno sino como cerca de 59% de verde, 30% de rojo y 11% de azul.

El sistema de TV-color NTSC fue desarrollado por el Comité Nacional de TV-color (Nacional Television Systems Commitee) y fue el primero en ser adoptado en forma universal por varios países en la lejana época de diciembre de 1953. Esta fecha temprana implica que usaron los métodos tecnológicos de aquella época para poder vencer los dos obstáculos inherentes en todo sistema de TV-Color: la reproducción fiel de los colores en el televisor del usuario y la compatibilidad del sistema de color con el de blanco y negro, existente en cada país. Ambos aspectos fueron solucionados en forma ingeniosa y satisfactoria por este sistema que ya tiene más de 50 años y aún posee vigencia en todo el mundo y que además fue el parámetro con el cual los sistemas diferentes y posteriores al PAL y SECAM tuvieron que competir para lograr a su vez, una adopción universal.[3]