Tp6

Televisión Trabajo Practico N°6

1) Principio fundamental de una transmisión simultánea de TV color. a) ¿Cuáles son los colores primarios de televisión adoptados?. b) Inconvenientes del sistema. c) ¿Por qué se puede considerar este sistema como semicompatible?. 2) Indicar para dos colores cuya Intensidad de Radiación versus Longitud de Onda se presentan, las características de Brillo, Matiz y Saturación. I

A

I

I

B

A

B

λ

1

λ

2

λ

λ

λ

λ

λ

3) ¿Cómo se obtiene la Señal de Luminancia en un sistema de TV color codificado?. 4) ¿Por qué se debe corregir las Señales Primarias en un sistema de TV color, antes de su emisión?. 5) Encontrar para los colores Turquesa y Púrpura, las Señales Diferencia a la salida del codificador. 6) Hacer una tabla con los valores de la señal de Luminancia y de Crominancia, para los colores Primarios y Complementarios. 7) Espectro de Frecuencia para la transmisión de TV color en PAL-N. 8) ¿Por qué en un Sistema Codificado no se obtiene la señal de Crominancia, transmitiendo directamente las Señales Primarias?. 9) a) ¿Por qué en un sistema de TV color no se transmite la Señal Diferencia Verde?. b) ¿Cómo se recupera en el receptor y cuánto vale?. 10) Esquema simplificado de un sistema de TV Color Codificado.

TV-TP6-1

Sistema de Televisión Trabajo Práctico N°6 1) Introducción al color: La televisión B&N no trasmite más que variaciones de brillo de cada elemento de imagen y no tiene en cuenta los colores, o sea es una reproducción incompleta de las imágenes. Los experimentos de Newton sirvieron de base para poder transmitir el color; quien descubrió que la luz blanca esta constituida por todos los colores, mediante el uso del prisma. Infrarrojos Invisibles 780 Rojo Mµ Naranja Amarillo Verde ESPECTRO VISIBLE Turquesa Azul Púrpura Violeta

LUZ BLANCA

380 Mµ Ultravioletas Invisibles

PRISMA

Pantalla

Podemos decir entonces que la luz blanca no existe en la naturaleza; la sensación blanca es producida por la percepción simultánea de un conjunto de radiaciones monocromáticas sensibles al ojo. De manera que para transmitir escenas en color, sería necesario analizar, transmitir y reproducir, punto por punto, las características de todas las radiaciones comprendidas dentro del espectro visible, o sea emplear una portadora para cada color, siendo esto imposible. Debido a que el ojo tiene imperfecciones o limitaciones, podemos simplificar el problema; Grassman descubrió que eligiendo tres colores que llamaremos primarios y mezclándolos nos da el blanco, como se ve en la figura. Verde Amarillo

Azul

Rojo Turquesa Blanco

Filtro R PANTALLA DE TV COLOR

Azul

Rojo

Verde

Púrpura

Turquesa

Blanco

Amarillo

Filtro V

Pantalla

Fuentes de Luz

Púrpura

Filtro A

TV-TP6-2

En base a los descubrimientos de Grassman se ve que no es necesario transmitir todos los colores sino solamente tres. PRINCIPIO ELEMENTAL DE UNA TRANSMISIÓN SIMULTÁNEA DE TV COLOR

FILTROS

R Proyector

V

V

V

V

Cámara

Emisor

Receptor

Proyector

A

A

A

A

Cámara

Emisor

Receptor

Proyector

CAMARAS

EMISORES

Filtro R

R Receptor

Filtro V

Luz A

R Emisor

Filtro A

Filtro R

Luz V

R Cámara

Luz R

Pantalla

Filtro V

Reflector

Luz R

Filtro A

Luz Blanca

Luz V

Luz A

RECEPTORES PROYECTORES FILTROS

Se basa en el principio de la tricromía aditiva; la imagen es captada por tres cámaras B&N a través de sus filtros respectivos; de la misma manera en el receptor cada proyector pasa por el filtro correspondiente. a) Los colores primarios usados en TV color son: Rojo, λ R=610 (nm); Verde, λ V=535 (nm) y Azul, λ A=470 (nm).

AR

Amplificadores de Video

ER

V

AV

EV

A

AA

EA

Emisores

R

Prisma

R

Antena de Emisión

b) Se observa que las señales modulan a tres emisores ER, EV y EA, que son transmitidas por tres canales diferentes, eso implica triplicar el AB de un canal de B&N debido al empleo de 3 portadoras, por lo tanto no es compatible con emisoras de B&N. Las señales llegan a 3 receptores RR, RV y RA, las cuales son amplificadas y aplicadas a 3 tubos de proyección para B&N provistos de filtros, en donde la adición de luces dará la sensación de la imagen original. Realmente se emplea el siguiente sistema, inventado por RCA:

Objetivo

Espejos Dicroicos

V

Prisma

CÁMARA TRICROMÁTICA

A

TV-TP6-3

ANTENA RECEPTORA

TRC

AA

TRC

Pantalla A

ESPEJOS DICROICOS

AV

Pantalla V

GENERAL

TRC

Pantalla R

AMPLIFICADOR

AR

Cámara Tricromática: Las radiaciones luminosas captadas por un objetivo son separadas en 3 haces utilizando prismas y espejos dicroicos, semitransparentes, que tienen la propiedad de transmitir casi totalmente una parte del espectro y reflejar la otra parte. En la entrada de las cámaras monocromáticas se coloca un filtro selectivo rojo, verde y azul; cada analizador, cámara, de exploración sincronizada entrega una señal de video proporcional a cada color de la escena transmitida; las señales de rojo, verde y azul son amplificadas por AR, AV y AA y luego emitidas por ER, EV y EA ya sea por vías separadas o simultáneas. Receptor: En el receptor, cada portadora es amplificada y luego detectada; la señal en banda base de rojo, verde y azul son amplificadas igual que un receptor B&N y van a modular el haz de un TRC monocromático pero de pantalla roja, verde y azul. Las tres imágenes monocromáticas son proyectadas usando un dispositivo óptico a espejos semitransparentes y se realiza la mezcla aditiva reconstruyendo la escena. Problemas que se presentan en este sistema: 1) Se triplica el AB, AB = 3 x 6 [MHz] = 18 [MHz]. 2) Receptor voluminoso por utilizar 3 tubos de imagen. 3) Como emplea el sistema de espejos hace que la imagen se vea como en el fondo de un tubo, obliga a que el espectador se coloque perpendicular al mismo, reduciendo el N° de espectadores. TV-TP6-4

c) PV

PS

PR

V

PS

PA

PS

A

R

4,5 [MHz] 6 [MHz]

6 [MHz]

6 [MHz]

18 [MHz]

Este sistema ofrecía una semi-compatibilidad porque aprovecha la señal de verde para ser usada por los TV B&N. Se usó el verde para los B&N ya que el ojo es más sensible a dicho color y la señal era de calidad aceptable en los receptores B&N, se siguió con 625 líneas y 25 imágenes.

2) Brillo: Nos da la intensidad de radiación luminosa de una fuente, en televisión la llamamos luminancia. Matiz o Tinte: Es lo que vulgarmente se llama color o tonalidad y que corresponde a una onda que tiene una longitud y frecuencia determinadas. Saturación: Es el grado de pureza que depende del contenido de blanco que tiene el color; un color puro no tiene agregado de blanco, pero si le agrego blanco se convierte en un color pastel.

I

A

I

I

B

A

B

λ

1

λ

2

Igual Brillo Diferente Matiz λ 1≠ λ 2 Igual Saturación

λ

λ

Distinto Brillo Igual Matiz λ 1 = λ 2 Distinta Saturación

λ

λ

λ

Igual Brillo Igual Matiz λ 1 = λ 2 Diferente Saturación B más saturado que A TV-TP6-5

3) Para obtener la señal de luminancia se ha tenido en cuenta la sensibilidad del ojo para cada color, dando al blanco el 100 %, al rojo el 30 %, al verde el 59 % y al azul el 11 %. R

V

1 VR

0,30 VR

1 VV

0,59 VV

Y(Luminancia) = 0,3 R + 0,59 V + 0,11 A

1 VA

A

0,11 VA

MATRIZ

4) Debido a que el tubo reproductor de imagen presenta una relación alineal entre la corriente del haz y la tensión de reja, se hace necesario acudir a un circuito de corrección.

CÁMARA

I

Sin Corrección

E

E

I = C E℘

RECEPTOR

TRANSMISOR Con Corrección ℘ E

Corrector Gama

E1/ ℘= E’ ℘

I = C (E’) = C (E

Filtros Selectivos

CÁMARA

Analizadores

R

V

A

I E’

ER EV

EA

1/ ℘ ℘

) = CE

Correctores de ℘

(ER)1/ ℘ (EV)1/ ℘ (EA)1/ ℘

Amplificadores de Video

E’R E’V

E’A

AR

E’R

AV

E’V

AA

E’A

CÁMARA TRICOLOR O TRICROMATICA

TV-TP6-6

R

(ER)1/ ℘

E’R

AR

E’R = R = 1(V)

0,30 R 0,30 E’R

R1

-Y R3

INVERSOR

R2

V

EV

(EV)

1/ ℘

E’V

AV

E’V = V = 1(V)

0,59 V 0,59 E’V

R’1

Y = 0,30 R + 0,59 V + 0,11 A

R-Y

+ ER

E’Y = 0,30 E’R + 0,59 E’V + 0,11 E’A

5)

R’3

R’2

A

EA

(EA)

1/ ℘

E’A

AA

E’A = A = 1(V)

0,11 A 0,11 E’A

R´´1

R´´3

INVERSOR

R´´2 da

-Y

El ingeniero francés George Valensi, antes de la 2 guerra mundial, establece los A-Y principios de doble compatibilidad que deben tener todos los sistemas de + TC Color para coexistir con el TV B&N; considera la compatibilidad directa y la retrocompatibilidad. Compatibilidad Directa: Significa que en los TV B&N se siga viendo aunque se transmita una escena en colores. Retrocompatibilidad: Es la posibilidad de captar en B&N en un receptor de TV Color. Para lo cual no se debe modificar la señal ya existente con sus respectivas frecuencias y AB. En 1953 se crea en USA el 1er sistema compatible llamado NTSC, “National Televisión System Committee”, que luego sirvió de base para los sistemas SECAM, francés y PAL, alemán. El sistema NTSC tiene las características siguientes: a) Emplea las mismas normas ya existentes en B&N para obtener la compatibilidad y la señal de luminancia es la misma señal de video de los TV B&N. Se descubrió que eligiendo 0,30 R + 0,59 V + 0,11 A me da blanco o señal de video. b) La señal de colorancia o crominancia será codificada y luego transmitida dentro del espectro de información de luminancia, señal de video compuesta, utilizando una subportadora de color. Se demostró matemáticamente y circuitalmente que transmitiendo R-Y y A-Y, en el receptor se puede recuperar VY por lo tanto no hace falte transmitir tres señales diferencias de color sino solo dos y que la señal Y producirá las variaciones lumínicas en los TV B&N. IMAGEN COMPLETA = LUMINANCIA (Y) + COLORANCIA COLORANCIA = IMAGEN COMPLETA – LUMINANCIA (Y) Esto nos dice que podemos elegir para transmitir el color, combinaciones tales como:

E’R - E’Y ............ R – Y E’V - E’Y ............ V – Y TV-TP6-7

E’A - E’Y ............ A – Y Solución:

Y = 0,59V+0,30R+0,11A Señal de Luminancia o Señal de Video Compuesta.

( R – Y ) = 1 R - ( 0,59 V + 0,30 R + 0,11 A ) = 0,70 R - 0,59 V - 0,11 A Señal Diferencia de Color Rojo Codificada.

( A – Y ) = 1 A - ( 0,59 V + 0,30 R + 0,11 A ) = 0,89 A - 0,30 R - 0,59 V Turquesa = A + V

( R – Y ) = 0 R - ( 0 R + 0,59 V + 0,11 A ) = - 0,59 V - 0,11 A ( A – Y ) = 1 A - ( 0 R + 0,59 V + 0,11 A ) = 0,89 A - 0,59 V Púrpura = R + A

R – Y = 1 R - ( 0 V + 0,30 R + 0,11 A ) = 0,70 R - 0,11 A A – Y = 1 A - ( 0 V + 0,30 R + 0,11 A ) = 0,89 A - 0,30 R

6) Se llama color complementario a aquel que sumado a otro da por resultado el blanco; por ejemplo: el amarillo complementario del azul; el turquesa complementario del rojo y el púrpura complementario del verde.

Colores Blanco Amarillo Turquesa Verde Púrpura Rojo Azul Negro

Crominancia

Luminancia

Diferencia

E’R

E’V

E’A

E’Y

(E’R – E’Y)

(E’V – E’Y)

(E’A – E’Y)

1 1 0 0 1 1 0 0

1 1 1 1 0 0 0 0

1 0 1 0 1 0 1 0

1 0,89 0,70 0,59 0,41 0,30 0,11 0

0 + 0,11 - 0,70 - 0,59 + 0,59 + 0,70 - 0,11 0

0 + 0,11 + 0,30 + 0,41 - 0,41 - 0,30 - 0,11 0

0 + 0,89 + 0,30 - 0,59 + 0,59 - 0,30 + 0,89 0

TV-TP6-8

7)

AM

Portadora de Luminancia

Portadora de Sonido

FM

BLS 4 [MHz]

BLV

Subportadora de Color

0,75 [MHz]

1,25 [MHz]

frecuencia

3,58 [MHz] 4,5 [MHz] 6 [MHz]

Portadora Señal de Luminancia

Subportadora de Color

Repartición discontinua de la señal de Luminancia y Crominancia Señal de Crominancia

Fsp = (2K+1) fh/2

fH

• •

• •

fC

frecuencia

Se eligió la frecuencia de la subportadora de color, Fsp, en la parte más alta del espectro de luminancia, en donde la energía de Y es débil, evitando así interferencias entre luminancia y crominancia. Resulta que entre cada múltiplo de la frecuencia horizontal hay espacios vacíos de energía dentro de la BLS entonces dentro de ellos puede insertarse la señal de color; para tal fin se modula una portadora especial llamada de crominancia, o subportadora, con las señales de color, luego se suprime y quedan las bandas laterales cromáticas insertadas en los huecos. Como no se transmite la subportadora obliga a que el receptor la reinserte usando un oscilador a cristal. Los osciladores a cristal se deben sincronizar con el canal para lo cual se envía aparte de los sincronismos vertical y horizontal el pulso de sincronismo de color, denominado “burst”.

TV-TP6-9

Sistema NTSC Transmite: Luminancia: Señal de video compuesta, Y, con portadora BLIV y BLS completa, igual que en sistemas B&N, con modulación de amplitud, AM.

Y = 0,30 R + 0,59 V + 0,11 A Sincronismo Vertical y Horizontal: Para sincronizar los generadores de barrido. Sonido: en FM. Ubicación de portadoras y AB: Igual que en B&N. Señales de Crominancia: ( R – Y ) ; ( A – Y ), se usa la BLU en cuadratura. Pulso de Sincronismo Horizontal

(R-Y)

(R-Y)

Púrpura

α

8 a 11 ciclos Sincronismo de Color o Burst

= 61°

(A-Y)

- (A-Y)

(A-Y) Pulsos de Borrado Horizontal

- (R-Y)

Problema que presenta el NTSC

α

1

61°

=

61°

∆ RECEPTOR α =

R-Y

R-Y

R-Y

CANAL

ERROR

α A-Y

A-Y

2

ERROR DE FASE DIFERENCIAL

α 1

A-Y Color + Error = Color Erróneo α 1 + ∆ α =

α

2

Sistema PAL PAL: Phase Alternation Line, fase alternada por línea. (R – Y)

- (R – Y)

Líneas Impares

Líneas Pares Invierte 180 °

(A – Y)

- (R – Y)

(A – Y)

(R – Y)

TV-TP6-10

TRANSMISOR

RECEPTOR

1 3 5

R-Y

∆ α

α α

CAMPO IMPAR

1

R-Y

A-Y Color + Error = Color Incorrecto α + ∆ α =α 1

α A-Y

α

= Color A-Y

α 2

INVERSOR DE R-Y

∆ α

R-Y

R-Y

2 4 6

α

α 2

CAMPO PAR

α

A-Y

α

INVERSOR DE R-Y

R-Y

R-Y

A-Y

α

- Color + Error = Color Incorrecto − α + ∆ α =-α 2

A-Y Debido al Campo IMPAR

CAMPO IMPAR: COLOR + ERROR TRC

CAMPO PAR: COLOR - ERROR

α

1

α α

2

Debido al Campo PAR

Este sistema soluciona el problema del NTSC, error de fase diferencial; pero surge el problema de que aumenta la saturación del color; solución colocar el control de color al mínimo o atenuar el amplificador.

TV-TP6-11

8) Si en un sistema codificado se transmitieran solo las señales de crominancia, el sistema no sería compatible con la TV B&N.

9) a) Dada la ecuación Y = 0,30 R + 0,59 V + 0,11 A, se observa que el verde esta contenido en mayor proporción que el rojo y el azul, además va contenido en las señales diferencias de color ( R – Y ) y ( A – Y ); entonces conociendo 3 variables podemos encontrar la 4ta. Otra razón es que la diferencia verde es la más pequeña de las tres. b) Y = 0,30 R + 0,59 V +0,11 A ( R – Y ) = 1 R – ( 0,30 R + 0,59 V + 0,11 A ) = 0,70 R – 0,59 V – 0,11 A ( A – Y ) = 1 A – ( 0,30 R + 0,59 V + 0,11 A ) = - 0,30 R – 0,59 V + 0,89 A ( V – Y ) = 1 V – (0,30 R + 0,59 V + 0,11 A ) = - 0,30 R + 0,41 V – 0,11 A Aplicando Factores Correctores:

0,51 ( R - Y ) ;

0,19 ( A – Y )

0,51 (R–Y) = 0,51 (0,7R–0,59V–0,11A) = 0,51 x 0,7R - 0,51 x 0,59V - 0,51 x 0,11A

+ 0,19 (A-Y) = 0,19 (-0,3R-0,59V+0,89A) = - 0,19 x 0,3R - 0,19 x 0,59V + 0,19 x 0,89A 0,51 (R–Y) + 0,19 (A–Y) = - (V–Y) = 0,30 R – 0,41 V + 0,11 A

RECEPTOR

0,51(R–Y)

0,51 (R–Y)

+ (A–Y) 0,19

0,19(A–Y)

INVERSOR

- (V–Y)

MATRIZ FORMADORA DE

(V–Y)

(V – Y) (A–Y)

MATRIZ CANCELADORA DE Y

(R–Y)

R V A

+Y

10) TV-TP6-12

Sistema Compatibles

TRANSMISOR ER

1/γ

E’A

E’V

LINEA DE RETARDO

(A-Y)

FILTRO PASA BAJO

MATRIZ

EV

1/γ

Y 0,3 ATENUADORES

EA

1/γ

E’R

0,11

OSCILADOR 3,58 [MHz]

FILTRO PASA BAJO

MODULADOR BALANCEADO

DESFASADOR 90 °

MODULADOR BALANCEADO

0,59

SALVA

burst SINCRONISMO

RECEPTOR FILTRO O TRAMA 3,58

DEL DETECTOR

TOMA DE COLOR

LINEA DE RETARDO

DEMODULADOR BALANCEADO

R

MATRIZ

OSC 3,58 [MHz]

(A-Y)

DESFASADOR 90°

DEMODULADOR BALANCEADO

V

R

(R-Y)

SALVA SINCRONISMO

TV-TP6-13