Módulo: MANTENIMIENTO DE EQUIPOS DE VÍDEO Código: 1057

TÉCNICO SUPERIOR EN MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO

Curso 2013 UD1. Principios básicos de vídeo y técnicas de medida. Parte 2. Señales de vídeo.

Profesor: Alberto Núñez

Alberto Núñez

MANTENIMIENTO DE EQUIPOS DE VÍDEO

UD1. Parte 2. PRINCIPIOS BÁSICOS DE VÍDEO. Señales de Vídeo.

UD1. PRINCIPIOS BÁSICOS DE VÍDEO Y TÉCNICAS DE MEDIDA (20h). Objetivo: Conocer los conceptos básicos del vídeo, las señales típicas, la instrumentación

específica y las técnicas de medida para emplearla en la verificación del funcionamiento y ejecución de las operaciones de mantenimiento de los equipos de vídeo.

Contenidos 1. Principios básicos de vídeo.

• La luz, el color, atributos de la luz • El ojo humano

2. Señales de vídeo analógicas y digítales. • Señales R, G, B. • Luminancia, crominancia, señal compuesta.

3. Instrumentación de medida específica. • Generadores de señal. • Medidores de señal.

4. Técnicas de medida en vídeo.

• Medida habituales en equipos de vídeo.

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2.1 Señales de vídeo. Para entender que tipo de señales vamos a necesitar para trabajar con información de

vídeo puede ser útil analizar alguna de las aplicaciones en las que se utiliza el vídeo. Una de esas aplicaciones es la emisión de TV.

En TV las señales de audio y vídeo correspondientes a la información sonora y visual se recogen en lo que se denomina banda base y, posteriormente, según el tipo de transmisión elegida (radio, cable, fibra,...) se modulan y envían para que los receptores realicen el proceso contrario.

La banda base en audio cubre de 20 a 20KHz, aunque según la aplicación se puede ver reducido y en vídeo es del orden de 0 a 4 ó 5 MHz según los estándares de TV.

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También nos puede ser útil conocer cómo se crearon los primeros sistemas de captación y visualización de vídeo, aprovechándose de los conocimientos de la luz y del comportamiento de la visión humana que ya tenemos. Las señales que en su momento se necesitaron son las que todavía se utilizan para mantener la compatibilidad.

Tubos de cámara

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Tubos de imagen.

CRT http://www.youtube.com/watch?v=PXTcne4n8OY http://www.youtube.com/watch?v=P_W90sAv3PE LCD http://www.youtube.com/watch?v=Ltc4JVJpvik http://www.youtube.com/watch?v=VcFGEXbD0tQ

http://www.xataka.com/hd/como-funciona-un-televisor-lcd

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Señales que encontraremos en los equipos de vídeo.

Señales de vídeo https://www.youtube.com/watch?v=DdJyF3OHadY

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2.2 Transmisión de vídeo en sistemas de TV analógica. Las características del sistema de TV analógica dependen del sistema de color utilizado

(NTSC, PAL o SECAM), de la norma utilizada (B, G, H, I, L, M, ...) y de la canalización. Estos sistemas nacen de la necesidad de tener que transmitir la información de vídeo de forma secuencial (a un monitor de un ordenador se transmite la información RGB por líneas independientes).

En España se adoptó el sistema PAL, la norma G y la canalización conocida como CCI

e21. PAL http://www.eetkorea.com/ART_8800418755_839578_NT_ac911117.HTM e22. TDT http://es.wikipedia.org/wiki/Televisi%C3%B3n_digital_terrestre

La norma G especifica: Líneas de una imagen: 625 Imágenes por segundo: 25 Ancho de banda de vídeo: 5 MHz Ancho de banda vestigial: 0,75 MHz Frec. portadora sonido relativa a la

portadora de vídeo: 5,5MHz. Ancho de banda por canal: 8 MHz Sistema exploración entrelazado 2:1

Pero, ¿qué señales se transmiten en ese ancho de banda?

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2.3 Transmisión secuencial de la señal de vídeo. Las imágenes que se proyectan en el cine la imagen (la información de todos sus

puntos) se proyecta de una vez (simultáneamente), fotograma a fotograma.

e23.Señales de vídeo http://www.elotrolado.net/wiki/Se%C3%B1ales_de_v%C3%ADdeo e24 Señal digital de vídeo http://personales.unican.es/perezvr/pdf/Se%C3%B1al%20digital%20de%20video.pdf

En TV para captar una imagen, las imágenes reales se convierten en fotogramas en dos dimensiones.

Cada imagen se explora en líneas de forma horizontal. La cámara contiene un tubo que lee la imagen a partir de varias pasadas muy próximas, cada una de las cuáles corresponde a una línea de imagen (625 en sistema PAL-G).

En cada pasada la luz se transforma en una señal eléctrica que depende de la energía de la luz y se denomina señal de luminancia.

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2.4 Transmisión secuencial de la señal de vídeo. Exploración entrelazada. Para mantener una sensación de movimiento continua se deben enviar suficientes

imágenes por segundo (25 en el sistema PAL-G). Pero para evitar el parpadeo (efecto flicker) cada imagen se divide en 2 partes (campos) que se entrelazan.

El entrelazado 2:1 especifica que cada imagen se divide en 2 campos. Uno de los campos incluye todas las líneas pares y el otro las impares.

e26. Captación entrelazada http://www.macuarium.com/actual/noticias/2003/06/01_panammedina.shtml

Así se duplica la frecuencia de refresco (50 ó 60 Hz) en lugar de 25 ó 30 Hz) sin aumentar el ancho de banda para un número de líneas dado.

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Se simplifica el entrelazado si el número de líneas es impar (625 ó 525). El primer campo comienza en una línea completa y finaliza en la mitad de otra línea. El segundo campo comienza en la mitad de línea y finaliza en completa.

La frecuencia de exploración vertical será de 50Hz ó 60Hz.

El número de líneas de exploración horizontal de un campo es la mitad del total 625 o 525 líneas de un cuadro completo, o sea 312,5 líneas en PAL.

El número de líneas por segundo será por tanto:

321,5 x 50 = 15625/sg. que es la velocidad con la que un haz

electrónico completa el movimiento.

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2.5 Señal de Luminancia La señal de luminancia (Υ) que percibe un ser humano de una imagen real viene

determinada por la contribución de los colores primarios de acuerdo a la expresión que determina la ley de Grassman.

e27. Ley de Grassmann http://gusgsm.com/grassmann_las_leyes_empiricas_sobre_la_vision_del_color

Υ = 0,3 R + 0,59 G + 0,11 B

Con esta expresión se puede determinar la correspondencia entre la información de color de la imagen (R, G, B) y su contenido en luminancia (Υ).

Cuando una cámara blanco-negro explora una imagen en color capta la luminancia de la imagen. De igual modo cuando visualizamos una imagen en blanco-negro, la luminancia representa los distintos niveles desde el blanco al negro pasando por los distintos grises.

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2.6 Señal eléctrica de luminancia La parte frontal de un tubo de imagen es una pantalla de cristal transparente cuya

superficie interior está recubierta de material luminiscente.

En cada exploración de una línea el receptor de TV consigue el nivel de luminancia requerido excitando el cañón electrónico con un nivel de tensión adecuado

El nivel máximo de luminancia corresponderá al blanco y el mínimo al negro.

Cuando finaliza la exploración el cañón debe retroceder al inicio de la siguiente línea y durante el retroceso del haz la luminancia debe ser nula, pero además, para asegurar que durante el retorno no haya emisión de electrones, al nivel de negro también se le asocia un determinado nivel de señal.

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2.7 Retornos Cuando el cañón electrónico finaliza de explorar una línea (retorno de línea) o bien

cuando llega a la parte inferior de la pantalla y debe volver a la primera línea (retorno de campo o retorno de cuadro), el cañón no debe ser excitado.

Hay que matizar que las líneas no son paralelas a la base de la pantalla, sino que tienen cierta inclinación.

En el caso de los campos, la primera línea empieza en la mitad de la parte superior de la pantalla y la última finaliza en la mitad inferior. Así se consigue que el tiempo de retorno sea el mismo para ambos campos.

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2.8 Señal de vídeo compuesta. Sincronismo de línea (horizontal). El problema que se plantea en el receptor es saber cuando empieza cada línea de la

imagen para el correcto posicionamiento de la señal en pantalla. Y, además también debe saber cuando empieza un cuadro para explorar la primera línea.

Esto obliga a que además de enviar la señal de vídeo sea necesario algún tipo de información de sincronismo de línea y de cuadro.

Como el nivel de negro y de borrado coinciden hay que informar al receptor para que sepa cuando empieza una línea. Esto se hace con lo que se denomina impulsos de sincronismo de línea o sincronismo horizontal.

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La señal de vídeo (luminancia) que incluye las señales de sincronismo, es la que se llama señal de vídeo compuesta.

La amplitud de esta señal está normalizada:

Tiene una amplitud de 1Vpp y las siguientes características: -Tiempo de exploración de una línea: 64µs - Línea activa con información de la imagen: 52µs - Borrado de línea: 12µs

La señal de sincronismo de línea: - Duración impulso de sincronismo horizontal: 4,7µs - Duración pórtico anterior: 1,5µs - Duración pórtico anterior: 4,8µs

Los pórticos evitan que la señal de vídeo afecte al sincronismo y viceversa.

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Ejemplos de señales Cambio brusco de negro a blanco y viceversa

Transición del blanco al negro

Líneas con diferentes grises Cambio gradual de negro a blanco

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Para diferenciarlos los sincronismos de línea de los de cuadro, los de cuadro son de una duración mayor, equivale a 2 líneas y media (2,5H).

Para que el circuito separador de sincronismo funcione correctamente se envían 5 pulsos de ecualización al inicio y al final de los sincronismos de cuadro, y para dar tiempo a retroceder al haz se añaden 17,5 líneas, sin información, como retorno de cuadro

En total, el periodo de borrado de campo tiene una duración de 25 líneas (25H).

2.9 Sincronismo de cuadro (vertical). Permite reconocer cuando se recibe la primera línea. Se conoce también como

sincronismo vertical. Indica que se visualiza un nuevo campo y, en consecuencia, la imagen debe explorarse desde el inicio de la pantalla. Este sincronismo obliga al haz a retroceder hasta la parte superior de la pantalla.

El sincronismo de línea se superpone con el impulso de cuadro para que ambos sincronismos no se desestabilicen.

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Como ejemplo, esta señal incluye el periodo de borrado de los campos par e impar, que incluye el sincronismo vertical, los impulsos de ecualización y el retorno de cuadro.

Las líneas no utilizadas durante el retorno de cuadro, se aprovechan para enviar informaciones varias (pe. teletexto).

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Luminancia Saturación Matiz

La cámara de vídeo descompone la imagen en los 3 colores primarios y después en el equipo de visualización reconstruiremos la imagen por mezcla aditiva.

La información de color de la imagen recibe el nombre de croma o crominancia y va a depender de los atributos matiz y saturación.

2.10 La TV en color. En el caso de tener que captar y visualizar imágenes en color, la información que se va a

necesitar además de los sincronismos, van a ser las que determinan los tres atributos de la luz.

Información

Señales en TV se mantiene la compatibilidad B/N y Color

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2.11 Matiz y saturación Crominancia. Para determinar la crominancia de una imagen en color se utiliza el triángulo de Maxwell.

El centro representa el blanco puro.

Cada color viene representado por un vector con origen en el centro y en el que: La longitud, indica la saturación. (cantidad de blanco que contiene)

La dirección, indica el matiz.

Los colores primarios saturados vendrán representados por vectores de longitud máxima apuntando a cada uno de los vértices del triángulo.

Los colores desaturados vendrán representados por vectores con menor módulo que los saturados y en la dirección que indique su matiz.

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2.12 Luminosidad. Para determinar la luminosidad se utiliza la combinación de los 3 colores primarios

relacionados con la expresión de Grassmann. Esta fórmula permite determinar la relación entre la información de color y su contenido en luminancia.

Un valor 1 representará el máximo de luminancia (blanco) y el 0 el mínimo (negro). Lo mismo sucede con sus componentes R, G, B, dónde un 1 representa máxima saturación y un 0 mínima saturación o ausencia de ese color.

Υ = 0,3 R + 0,59 G + 0,11 B Niveles de grises en B/N

Para la transmisión en TV de la luminancia la señal se obtiene mediante una matriz. Esta misma matriz servirá también para obtener las señales de color que en el caso particular del sistema PAL son las señales diferencia R-Y y B-Y. Así se con el objeto de mantener la compatibilidad B/N y Color.