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1 Introducción al vídeo Este material supone solo una ampliación de la cultura general de cada alumno. No pretende de rigor o exactitud, pero es necesario para entender el resto del material de vídeo. 1. Sistemas de televisión extendidas: 1.1. Sistemas de vídeo análogo: Utilizan señal análoga para su transmisión. NTSC Tiene más de 80 años de edad. NTSC el sistema que se utiliza en los EEUU, Japon etc. PAL una de los el sistemas que se utiliza en Europa SECAM otra sistema que se utiliza en Europa. Se caracterizan por: * número de líneas por toma (frame), * razón de aspecto de la pantalla (siempre 4:3), * ancho de banda necesaria para su transmisión. A pesar que el término punto por la eje horizontal no existe, efectivamente la razón de la pantalla y la forma de los puntos en una pantalla de color define en número de puntos por la horizontal. Estos puntos sí existen si se utiliza una pantalla de color, donde los puntos de la pantalla son discretos. Así podemos decir que NTSC tiene 4/3*525 puntos. También se caracterizan por la frecuencia de refresco de la pantalla. Esta frecuencia es derivada de la frecuencia de la red en el país correspondiente. Para EEUU (NTSC) es de 30 Hz y para Europa es 25 Hz (50 Hz en la red). Debido a que con Hz y intensidad suficiente los seres humanos van a ver parpadeo en la pantalla, se utiliza entrelazado de cada línea par y cada línea impar. Una toma se manda en dos etapas: primero las líneas impares para la mitad del tiempo de una toma (16 o 20 ms) y después las líneas pares para la otra mitad del tiempo de una toma. Los fósforos que se utilizan emiten luz para unos ms. De esta manera, debido a que la resolución espacial de la vista es menos que dos líneas de la pantalla, los cambios de la intensidad en un punto de la pantalla son suaves, y efectivamente la imagen se recibe como que si las tomas son de doble de frecuencia (60 por segundo NTSC y 50 por segundo PAL/SECAM) y a secuencia de los imágenes parece como continua (para los seres humanos). La información de color se manda por cada línea, a pesar de que puede ser igual para dos líneas consecutivas, si por ejemplo se utiliza grabación de baja calidad. La información de color tiene la mitad o una cuarta parte que la resolución de la escala de grises. Tenemos = y el número de líneas transmitidas para un intervalo de tiempo es igual. Cada línea ocupa igual tiempo y por tanto el ancho de banda, que necesita cada sistema es igual. Se necesitan unos 6.75 MHz ancho 1

2 de banda para la transmisión de la señal. Se puede deducir que la información transmitida por unidad de tiempo es igual en los dos sistemas. La encriptación de estas señales es difícil. Normalmente se utiliza scrambiling de las líneas (se permutan las líneas) o se distorsiona la señal de sincronización. De todos modos son fáciles de descifrar. Estos sistemas, todavía en uso, están en proceso de sustitución por sistemas digitales, porque utilizan la banda de frecuencias electromagnéticas de una manera poco eficaz, no permiten compresión de la señal significativa y el precio de los elementos que utilizan sube con respecto a los precios de los elementos digitales. Al parecer, por la calidad muy razonable de los televisores actuales, los equipos análogos que utilizan estos sistemas se van a utilizar mucho más tiempo que las sistemas de televisión análoga. Al digitalizar estas señales, hay que utilizar el doble del ancho de banda para la señal de vídeo, que equivale a 13.5 MHz. Se estima que cada componente tiene 8 bits de precisión por muestra Color en vídeo Análogo El color del vídeo análogo es un añadido a la normativa original. Se transmite utilizando diferentes modulaciones de la señal original. Se transmiten como componentes de color combinaciones lineales de los componentes de la señal RGB. NTCS utiliza el sistema YIQ: PAL utiliza el sistema YUV: Y = 0,299R +0,587G +0,114B I = 0,596R 0,275G 0,321B Q = 0,212R 0,523G +0,311B U = 0,492(B Y ) V = 0,877(R Y ) (Comparar con las formulas de los ejercicios). 2. Cine Utiliza cinta de plástico (antes de celuloide). Son de muy alta definición (un frame tiene más de 4000 puntos por una eje). La señal es análoga. Utilizan todavía 48 fps (frames per second) (todavía hay películas de 24 fps). Las cintas consisten de 3 capas con diferentes pigmentos (colores) y cada componente es de igual resolución. Por su naturaleza la presentación de películas no está entrelazada (es progresiva). La razón de aspecto es de 1.85:1 que más o menos es igual a 4:3, o con vista panorámica La vista panorámica corresponde a vista binocular y la vista normal a la vista uniocular. 2

3 Problema: Calcular el tamaño del punto que vamos a ver si utilizamos una señal NTSC en un salón de cine. A partir de qué distancia podemos ver cine con esta calidad, sin ver puntos o líneas en la imagen? 3. Sistemas digitales: Normalmente son sistemas de alta resolución. También se emite señal según la resolución de PAL/NTSC (por ejemplo por satélites). Reciben señal digital (discreta). Utilizan compresión de vídeo y audio, normalmente MPEG. Pueden utilizar encriptación de la señal. En un principio no están muy restringidos del tamaño de la pantalla y del vídeo Al ser transmitidos por medios digitales, pueden utilizar tamaños muy distintos de la pantalla. La resolución se da en número de puntos. Para televisión (High Definition TeleVision) HDTV de alta resolución se utilizan los sistemas de ATSC (Advanced TV Standard Committee): Sistemas de uso frecuente: ATSC 1080i 1920:1080 puntos. 30 fps. Entrelazado. ATCS 720p 1280:720 puntos. 24 fps. Progresivo. Calidad normal de un DVD Codificación de color Normalmente se utiliza YUV o Y P R P B : P B = B Y P B = R Y (comparar con PAL). Los componentes de color se mandan en diferentes formatos, representados gráficamente en la figura. La notificación es la misma como en JPEG. Los modelos de color que se utilizan son en 1080i 4:4:4 y de 720p 4:2:2. También es frecuente el uso de 4:1:1 con cámaras digitales baratas. Otras codificaciones pueden incluir submuestreo del color: 4:4:4 La luminancia y las crominancias son muestreadas a la misma frecuencia. No existe ahorro de ancho de banda. 4:2:2 Las señales de crominancia son muestreadas a la mitad de la frecuencia que las de luminancia en la dirección horizontal. 4:1:1 Las señales de crominancia son muestreadas a un cuarto de frecuencia que las de luminancia en la dirección horizontal. 4:2:0 Las señales de crominancia son muestreadas a la mitad de frecuencia que las de luminancia, tanto en la dirección vertical como en la horizontal Idea de Transmisión de Vídeo Digital Para trasmitir vídeo digital, cada toma se separa en superbloques, normalmente con tamaño pixels. Las componentes de estos bloques se transmiten una tras otra, pero conjunto para cada bloque. 3

4 Figura 1: Transmisión de color de forma digital. Cada bloque es cuadrado y para señal digital tiene normalmente tamaño 8 8. Para señal análoga el bloque es de un pixel. Los sistemas PAL y NTSC en este sentido utilizan 4:2:2. Si para cada pixel utilizamos 8 bits, 4:2:0 por ejemplo, necesitará para cada 4 bloques Y : bytes para Y, 8 8 para C B y 8 8 para B R, lo que significa bytes por pixels 12 bits por pixel. Ejemplo: Ancho de banda para transmitir vídeo (sin comprimir): ATSC (720P): 720x1280 = 921,600 píxeles/frame Muestreo 4:2:2 = 1,843,200 bytes/frame 24 fps = 44,236,800 bytes/seg. 44 MB/s = 354 Mbs ATSC (studio 1080I): 1080x1920 = 2,073,600 píxeles/frame Muestreo 4:4:4 = 6,220,800 bytes/frame 30 fps = 186,624,000 bytes/seg. 187MB/s = 1.5 Gbs Para RGB máxima calidad 4:4:4 Para YUV máxima calidad 4:2:2 Sistema PAL 4:1:1 Moraleja: Necesitamos compresión. Problema: Calcular la frecuencia de muestreo de la componente Y en 1080i y 720p. 4

5 4. Otros Frequentes tamaños de vídeo: Figura 2: Formatos comunes de tamaño de vídeo. Comparación gráfica. Nombre X Y Uso QSIF Videoteléfono SIF Videoconferencia Cintas vídeo SVGA PC Monitor ATV(720p) DVD HDTV(1080i) HDTV Cuadro 1: Tamaños de vídeo comunes (nombrados). 5

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