Televisión EXAMEN FINAL

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1 Ingeniería Técnica de Telecomunicación. Especialidad Sonido e Imagen Televisión EXAMEN FINAL Fecha: 28 de Junio de 24 Duración: 2 h. 3 min. SOLUCIÓN TEST (4 PUNTOS) T 1 En un aula se emplea una pantalla de lona para proyectar sobre ella con un videoproyector LCD. Con qué magnitud se indica el flujo luminoso que recibe la pantalla por unidad de área? a) Intensidad luminosa. b) Luminancia. c) Iluminación. T 2 Cuál de las siguientes afirmaciones acerca del espacio de colores XYZ es falsa? a) La suma de los coeficientes es igual a uno: X Y Z = 1. b) El blanco equienergético está centrado. c) Todos los coeficientes de todos los colores son positivos. T 3 A qué se debe que seamos capaces de distinguir pequeños detalles si se diferencian por su brillo, pero no seamos capaces si se diferencian sólo por su color? a) A que en la señal de TV la luminancia se envía con mayor ancho de banda que la crominancia. b) No es cierto, se pueden distinguir del mismo modo. c) A que en la retina hay mayor cantidad de células de tipo bastones o cilindros que de tipo conos. T 4 Si los receptores de TV proporcionan una relación entre la señal aplicada y el brillo reproducido caracterizada por γ = 2, 5, y se desea que la relación entre el brillo de la escena y el brillo reproducido sea lineal (γ = 1), qué valor debe tener la corrección gamma γ c que debemos realizar en el centro de producción de programas? a) γ c = 1, 5. b) γ c =, 4. c) γ c = 2, 5. T 5 Según el sistema de colores primarios empleados en TV, qué saturación tiene un color con componentes R =, 5, G =, 2 y B =, 2? a) 6 % b) 4 % c) 2 % T 6 Qué ocurriría si no se incluyese el pórtico posterior del intervalo de sincronismo horizontal? a) El sincronismo vertical sería erróneo, ya que no se asegurarían las mismas condiciones iniciales en el integrador que permite detectar el sincronismo vertical. b) La parte izquierda de la imagen se vería distorsionada en el televisor. 1

2 c) La sincronización de las líneas sería inestable y no todas las líneas comenzarían a representarse en pantalla en el instante adecuado. T 7 Qué problema acarrearía que en un sistema de TV en color se empleasen las componentes Y, R Y y G Y en lugar de Y, R Y y B Y? a) Los receptores de ese sistema no podrían obtener la señal B a partir de esas señales. b) Los receptores de ese sistema no conseguirían una relación señal a ruido (S/N) tan alta como empleando Y, R Y y B Y. c) Los receptores de ese sistema decodificarían erróneamente una emisión de otro sistema monocromo anterior. T 8 Por qué se aconseja que la frecuencia subportadora de color sea un múltiplo impar de la mitad de la frecuencia de línea: f sc = (2n 1)f H /2? a) Porque el patrón interferente creado por la luminancia sobre la crominancia debe ser lo menos molesto posible. b) Porque el patrón interferente creado por el batido con la portadora de audio debe ser lo menos molesto posible. c) Porque así se asegura la imbricación de los espectros de la luminancia y la crominancia. T 9 En qué propiedad se basa la elección de las señales I y Q utilizadas en NTSC, así como el diferente ancho de banda de cada una de ellas? a) El espectro de la señal de crominancia no puede superar el ancho de banda asignado a la señal de vídeo compuesto, así que debe recortarse la banda lateral superior de la croma. b) La resolución del ojo humano es diferente según los tonos de la escena. c) El patrón interferente creado por la crominancia sobre la luminancia es menos molesto con I y Q que con U y V. T 1 En el sistema PAL, qué módulo y fase pueden corresponder al vector de crominancia de un color rojo puro saturado al 75 % y de máxima amplitud? a) C =, 75 y φ = o. b) C =, 47 y φ = 256, 4 o. c) C =, 57 y φ = 113, 2 o. T 11 Por qué se emplea el formato letterbox en el sistema PALplus? a) Porque, aunque la señal captada original es 4:3, se desea enviar la señal con relación de aspecto 16:9, que se aproxima mejor al campo visual humano. b) Porque la señal original se capta en 16:9, pero la señal a enviar debe tener formato 4:3 por compatibilidad. c) Porque, aunque la señal captada original es 4:3, con ese formato se puede convertir fácilmente a 16:9 en los receptores PALplus. T 12 Cuál de los siguientes sistemas de sonido multicanal de TV no permite un segundo sonido independiente, sino solamente sonido estéreo? a) Zweiton b) FM-FM c) MF-MA T 13 Qué son los bits de rango en el estándar digital de sonido multicanal denominado NICAM 728? a) Indican qué lugar ocupaban los 4 bits que se han eliminado de todas las muestras codificadas en 1 milisegundo. b) Indican si el canal digital transporta la misma información (sonido) que el canal analógico. c) Indican el tipo de aplicación al que corresponde una trama: sonido dual, estéreo, datos, etc. 2

3 T 14 Cuál es la función de la salida de CAF de la etapa de frecuencia intermedia de un receptor de TV? a) Inhibir el control automático de frecuencia, por ejemplo al cambiar de canal sintonizado. b) Corregir derivas en el oscilador local del sintonizador. c) No es una salida de la etapa de frecuencia intermedia. T 15 Cómo se consigue representar el brillo o cantidad de luz correspondiente a cada pixel en los sistemas de videoproyección DLP ó DMD? a) Actuando sobre los polarizadores que evitan que se mezclen radiaciones de los tres primarios. b) Orientando los microespejos más o menos tiempo en la dirección de la pantalla. c) Actuando sobre la capa de cristal líquido que regula la cantidad de luz que debe pasar. T 16 Cuál de las siguientes señales es útil para medir la distorsión conocida como fase diferencial? f = 4.43 MHz f = 4.43 MHz.5 MHz 1. MHz 2. MHz 4. MHz 4.43 MHz a) b) c) T 17 Cuando se sitúan varios cuadripolos en cascada, cuál es el posible inconveniente de que el primer elemento posea una elevada ganancia? a) Puede aumentar el ruido entrante, sin haberlo filtrado previamente. b) Puede aumentar la relación señal a ruido a la salida, que es el parámetro que indica la calidad de la comunicación. c) Puede producir saturaciones en etapas posteriores. T 18 Por qué los elementos que forman las antenas Yagi utilizadas en recepción de TV terrestre tienen distinto tamaño según sean para VHF o para UHF? a) Son mayores para VHF porque es necesario tener mucha mayor directividad en esa banda. b) Porque de ese modo se puede seleccionar la polarización adecuada en la señal recibida, que es distinta en ambas bandas. c) Porque el tamaño de los elementos de la antena se elige para aproximarse a elementos resonantes en λ/2. T 19 Por qué es posible encontrar un canal de TV centrado en 11 MHz a la salida del LNB situado en una antena receptora de televisión vía satélite? a) Porque el LNB convierte la señal procedente del satélite a una frecuencia más baja, que se puede propagar por el cable con bajas pérdidas. b) Porque la banda empleada por los satélites para difusión de TV, en el enlace descendente, ocupa desde 95 hasta 215 MHz. c) No es posible, estaría fuera de la banda dedicada a TV vía satélite. T 2 Qué problema se produciría si se eligiese 12,25 MHz como frecuencia de muestreo para digitalizar la señal de vídeo en componentes? a) Ninguno, ya que cumple con el criterio de Nyquist y es múltiplo de Hz (frecuencia de línea). b) Se produciría aliasing, al no cumplir el criterio de Nyquist. c) El muestreo no sería ortogonal para todos los sistemas y, por tanto, no todas las líneas de imagen contendrían el mismo número de muestras. 3

4 CUESTIONES (3,5 PUNTOS) Cuestión 1 (,75 puntos) La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de un decodificador PAL completo. Responder las siguientes cuestiones: a) A qué elemento corresponde el llamado Bloque 1? Explicar brevemente su misión. El Bloque 1 es un integrador o un filtro paso bajo. Debe promediar la salida del comparador de fase para obtener una señal que actúe sobre el VCO. Es necesario porque la salida del comparador de fase cambia a cada línea en el sistema PAL (porque la salva se alterna a ±45 o respecto a su fase central), mientras que el VCO debe permanecer enganchado a la fase media. b) Qué forma y qué frecuencia tiene la señal P? Es una señal cuadrada cuya frecuencia es la mitad de la frecuencia de línea: f P = f H /2. c) Qué señales deben eliminar los filtros paso bajo sombreados? Eliminan los términos de frecuencia doble que han generado los mezcladores. De ese modo a su salida solamente se encuentran las componentes U y V en banda base. Filtro notch Retardo τ 1 Y R Vídeo compuesto F.P. Banda Amplificador croma τ = 64 µs _ F.P. Bajo F.P. Bajo U V Matriz G B Generador de sincronismos Killer CAC K Puerta de salva Comp. fase Bloque 1 18º VCO 9º 27º P Cuestión 2 (,5 puntos) La etapa de sonido de un receptor de TV suele poseer una entrada de anulación de sonido (MUTE). Por qué la señal de anulación de sonido (MUTE) procede del procesador de sincronismos? Además de silenciar la salida de sonido, qué otra utilidad suele tener esta señal? El sonido debe anularse cuando no haya ningún canal sintonizado. Esto último se manifiesta por la ausencia de sincronismos. Se suele emplear para implementar la sintonización automática de canales, ya que el MUTE indica la presencia de un canal de TV a la salida del sintonizador, puesto que que hay sincronismos presentes. Cuestión 3 (,5 puntos) Qué característica de los luminóforos empleados en los televisores con TRC es la que hace necesario el ajuste del televisor conocido como balance de blancos? En qué etapa del receptor de TV se realiza dicho ajuste? El rendimiento, que depende de cada material, y consiste en la cantidad de luz generada por unidad de energía eléctrica suministrada. El ajuste se realiza en los amplificadores RGB. 4

5 Cuestión 4 (,5 puntos) Los transmisores de televisión suelen clasificarse en dos grupos, según se amplifiquen las señales de vídeo y audio de forma conjunta o de forma separada. En los transmisores de amplificación conjunta, el bloque modulador de vídeo incorpora una etapa adicional. De qué etapa se trata? Por qué es necesaria en este tipo de transmisores? Es un corrector de intermodulación. Al amplificar conjuntamente vídeo y audio en los amplificadores de potencia, las no linealidades generan productos de intermodulación o batidos que caen en el margen de frecuencias de vídeo. Si se amplifican separadamente, no se producen esos batidos. Cuestión 5 (,5 puntos) En los estándares de TV digital se emplea un formato en componentes de la señal de vídeo. Concretamente, las componentes empleadas se denominan Y, C R y C B. Obtener la expresión matemática de C R y C B. Por qué no se utilizan U y V como en el sistema PAL? Las componentes C R y C B son versiones ponderadas de R Y y de B Y. El criterio empleado para la ponderación consiste en limitar el margen dinámico de ambas señales al intervalo [,5,,5]. Sabiendo que R, G y B están entre y 1, los valores extremos de R Y son ±,7. Por tanto, el coeficiente de ponderación valdrá,5/,7 =,71, así que C R =,71(R Y ). Por su parte, los extremos de B Y son ±,89. Por lo tanto, el coeficiente de ponderación valdrá,5/,89 =,56, así que C B =,56(B Y ). No se emplean U y V porque se definieron sus coeficientes de ponderación con otro criterio, consistente en limitar el margen dinámico de la señal de vídeo compuesto formada por la luminancia más la crominancia modulada en cuadratura. Cuestión 6 (,75 puntos) En el flujo de datos de salida de un codificador MPEG-2 se multiplexan diferentes tipos de información pertenecientes a una misma secuencia de vídeo, obteniendo un regimen binario de salida constante. Responder las siguientes cuestiones: a) Indicar en qué consisten esos diversos tipos de información que se multiplexan. Se multiplexan: Imágenes (comprimidas usando la DCT). Vectores de movimiento Errores de predicción: imágenes (comprimidas usando la DCT) que corresponden a la diferencia entre la predicción del movimiento (que nos darían esos vectores) y la imagen verdadera. b) Cuál es el último elemento del codificador MPEG-2, que permite a su salida un régimen binario constante? Un buffer. c) Justificar por qué es necesario ese elemento, es decir, por qué puede suceder que no sea constante dicho régimen binario. Porque la compresión que se logra en MPEG depende de la propia secuencia de vídeo y, por tanto, el flujo binario resultante es variable. 5

6 PROBLEMAS (2,5 PUNTOS) Problema 1 (1,5 puntos) En el sistema PAL la componente V de la crominancia se envía invertida en líneas alternas. En recepción se deshace la inversión y se promedia la crominancia de líneas consecutivas. De este modo se consigue convertir los errores de fase presentes en la señal en errores de saturación en la imagen final, que son poco molestos para el observador. Sin embargo, como consecuencia de promediar la crominancia de líneas consecutivas, se pierde resolución de la imagen en sentido vertical. Se pide: a) Calcular el ancho de banda efectivo de la información vertical de crominancia en el sistema PAL, resultante del promediado de líneas consecutivas. Para ello determinar el tamaño del menor detalle que se muestra en pantalla (resolución vertical) y tener en cuenta que las líneas que se promedian pertenecen al mismo campo. En el cálculo del ancho de banda debemos atender al tamaño del menor detalle de la escena y al tiempo que tenemos para enviarlo. Para ello, suponemos que la imagen a representar tiene un número total de puntos del tamaño del menor detalle apreciable tras el promediado de líneas consecutivas. En el caso extremo, la mitad de los puntos son blancos y la mitad negros, estando alternados en el espacio. Para estimar el ancho de banda, supondremos que viene dado por el primer armónico de la señal correspondiente a este detalle máximo citado. Con ello, un punto blanco correspondería a un semiciclo positivo y uno negro a un semiciclo negativo, de una sinusoidal con la frecuencia máxima (que nos dará el ancho de banda). El número total de puntos en una línea PAL, sin tener en cuanta el promediado citado, era: N puntos = ,7 = donde se han tenido en cuenta únicamente las líneas con imagen, que son 575, y también el factor de Kell (aunque esto último no es obligatorio). Si promediamos líneas consecutivas de un campo, serán líneas alternadas en la pantalla, así que el menor detalle vertical no tendrá el grosor de una única línea, ni de dos de ellas (puesto que hay entrelazado), sino de cuatro de ellas. Por tanto, el número de puntos que corresponde a esa resolución es: N puntosp ROM = 1 4 N puntos = 134 Finalmente, el ancho de banda que correspondería a una señal así, resulta: B = 1 2 N puntosp ROM 52µs = 1, 3MHz b) A la vista del resultado anterior, en qué dirección se puede apreciar más detalle de color en una imagen enviada con el sistema PAL: horizontal o vertical? En sentido horizontal las componentes de la señal de crominancia tienen un ancho de banda de 1 a 1,3 MHz, dependiendo del filtro paso bajo que se emplee. Por tanto, la resolución en sentido vertical (cuyo ancho de banda efectivo es 1,3 MHz) será mejor que en sentido horizontal o, como poco, igual. Problema 2 (1 punto) Se sabe que un sistema de distribución de señal de vídeo en banda base distorsiona la señal. Para tratar de caracterizar y medir la distorsión, se le introduce una señal de vídeo compuesto que incorpora la línea de prueba 33 normalizada, que se muestra en la Figura 2.a. A la salida del sistema se obtiene la señal mostrada en la Figura 2.b. Contestar las siguientes cuestiones: a) Qué tipo de distorsión crees que posee la señal? Es una distorsión de corta duración, ya que el sistema no responde igual ante el pulso y ante la barra. b) Qué efectos tendrá sobre la imagen? Los principales efectos serán: 6

7 Falta de uniformidad en los bordes verticales. Rizado cerca de los bordes verticales de luminancia, que puede ser interpretado como crominancia. c) Determinar aproximadamente la distorsión introducida por el sistema bajo prueba. La amplitud de la barra es de,7 V, mientras que el pulso se ha reducido a,5 V aproximadamente. Por lo tanto, la mdida de la distorsión resulta ser: D( %) =,7,5,5 1 = 4 % o bien: D( %) =,7,5,7 1 = 29 % V B 2 B 1 D 2 IRE(%) 1 1,9 8,8,7 6 5,6 4,5,4 2,3,2,1-43 V B 2 B 1 D 2 IRE(%) 1 1,9 8,8,7 6 5,6 4,5,4 2,3,2, t(µs) Figura 2.a Figura 2.b t(µs) 7