Tema 1-Elementos sistemas video 2008 v1 OCW · Digital: Señales formadas por valores discretos....

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Tema 1Tema 1-- Elementos de sistemas de Elementos de sistemas de vvíídeodeo

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Objetivos

• Describir los elementos que forman la cadena de distribución de vídeo

• Describir las distintas tecnologías existentes para la implementación de cada uno de los subsistemas

• Comparar ventajas y desventajas entre las distintas tecnologías

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Índice

1. Introducción 2. Elementos de la cadena de distribución de vídeo3. Fuentes de vídeo4. Procesado de señal de vídeo5. Medida de calidad6. Grabación7. Distribución8. Receptores9. Interfaces

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Bibliografía del tema

• A. Luther, A. Inglis, “Video Engineering”, Ed. McGraw-Hill, 1999.

• S. Cogollos, R. Chismol, “Apuntes de sistemas de vídeo”, Ed. SPUPV 2000.1140, 2000.

• E. Trundle, “Newnes Guide to Television and Video Technology”, Ed. Newnes, 2001.

• H. Rábanos, “Transmisión por radio”, Ed. Centro de Estudios Ramón Areces, 4ª edición, 2003

• www.camcorderinfo.com

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1. Introducción

Índice1. Introducción2. Elementos de la cadena de vídeo3. Fuentes de vídeo4. Procesado de señal de vídeo5. Medida de calidad6. Grabación7. Distribución8. Receptores9. Interfaces

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1. Introducción

Video es la tecnología electrónica de captura, almacenamiento, transmisión y reproducción de

imágenes estáticas y en movimiento1

Televisión (analógico) + PCs (digital)

1 A. Luther, A. Inglis, “Video Engineering”, ED. McGraw-Hill, 3rd Edition, 19992 Digital Video Tape Recorder: magnetoscopio digital

AnalógicoD

igital

PAL, NTSC, SECAM

PAL, NTSC, SECAM

TDTTDT

† 2010

Betacam,VHS

Betacam,VHS

DVD,DVTR2

DVD,DVTR2

† ~2000

Cámaras de tubos

Cámaras de tubos

CCDCCD

† ~ 2000s

Edición analógica

Edición analógica

Edición digital

Edición digital

† ~90s

Difusión terrestre

Grabación Cámaras Procesado

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1. IntroducciónAnalógico vs Digital

• Analógico: Señales toman valores continuos.Digital: Señales formadas por valores discretos.

• Sistemas de difusión broadcast actuales analógicos.• Única tecnología cuando se desarrollaron los

estándares.• Ventajas tecnología digital:

– Hardware más pequeño, más fiable, más sencillo de diseñar y más barato.

– Es más fácil realizar ciertos procesados.– Subsistemas pueden ser transparentes para calidad señal.

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2. Elementos de la cadena de vídeo


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2. Elementos de la cadena vídeo

TV analógica

TV digital

PCs

Videocámara

Videocámara

VideocámaraPC

PALNTSC

SECAM

MPEG-2HDTV8-VSB

AviDivX…

VHS, βmax

B,C, Betacam

DVTRDVD

Disco duroCD

DVD

Difusión terrestreCable

Satélite

Difusión terrestreCable

Satélite

RedDVD

Receptor TV analógico

Receptor TV analógico+

set-top-boxReceptor TV digital

Decompresión Monitor

Fuente vídeo Formatting

Generación

Mezclado Grabación Transmisión

Edición

Un-formatting Display

Reproducción

Monitorización – Control de calidadEncaminamiento

Software

SV, CPA, LVTV, SDTVV,

TDI, SMM SMM, LV SV, SMM Medios TV, SMM

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3. Fuentes de vídeoÍndice

1. Introducción2. Elementos de la cadena de vídeo3. Fuentes de vídeo3.1. Introducción3.2. Cámaras de tubos3.3. Cámaras CCD3.4. Cámaras CMOS3.5. HAD3.6. Cámaras en color3.7. Telecines

4. Procesado de señal de vídeo5. Medida de calidad6. Grabación…

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3.1. Introducción

Cámaras

Cámaras en vivo (life cameras)

Telecines(TV film cameras)

Cámaras de estudio

Cámaras de campo

Cámaras profesionales

Cámaras domésticas

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3.1. IntroducciónCámara de estudio y estación base

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3.1. IntroducciónCabeza cámara

• Partes:– Elementos ópticos– Sensores– Viewfinder– Comunicaciones– Montaje– Cable de cámara

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3.1. IntroducciónSeñales por cable cámara

•Señales:– RGB (3 entradas)– Retorno de vídeo (salida)– Q-TV: Señal de sincronismo (salida)– Datos (bidireccional)– Audio

• Operador-realizador (bidireccional)• Operador-control técnico (bidireccional)• Captación de sonidos de la escena (entrada)

– Alimentación

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3.1. IntroducciónDiagrama de bloques de la cámara

Preamps Correccióncolor

Correcciónapertura y mejora de

imagen

Correccióngamma

Blankingand clipping

Salida vídeo

compuesto(analógico)

Salida digital componentes

Codificador vídeo

compuesto

Viewfinder

Control nivel negro

Codificador digital

Blanking sistema

R

G

B

Generador sincronismoGenerador reloj

A los CCD

Control irisA la óptica

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3.1. IntroducciónTipos de cámaras en función de almacenamiento

1

Cámaras

Life broadcast

Con sistema de almacenamiento

Cinta magnéticaFormato analógico

Formato digital

Discos ópticos

Discos duros

Memorias flash

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3.2. Cámaras de tubos• Primeros sistemas (en uso entre 30s-90s) • Basadas en tubos de vacío y deplexores.• Luz incidente de imagen genera emisión de electrones de una superficie fotoemisiva con patrón correspondiente brillo imagen.

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3.2. Cámaras de tubos

Fotoconductivo1974Saticon

Fotoconductivo1963Plumbicon

Fotoconductivo1952Vidicon

Fotoemisivo1946Orthicon

Fotoemisivo1939Iconoscope

TipoFecha aparición

Nombre

RCA 3” Image Orthicon 5820. Años 50-60 usado en las cámaras RCA TK-11 y RCA TK-30

Cámara RCA TK-11 de 1950

(www.tubedata.org)

Imagen eliminada por motivos de

copyright

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3.3. Cámaras CCD• CCD: charged-coupled device (dispositivo de acoplo de carga)• Sensor de imagen formado por un circuito integrado que contiene un array

de condensadores acoplados sensibles a la luz • Bajo control circuito externo cada condensador puede transferir su carga a

uno de sus vecinos• Basados en tecnología CMOS• Inventado por Willard Boyle y George Smith de

AT&T Bell Labs en 1969. • Fairchild desarrolla producto comercial 1974

(1x500, 100x100 píxeles)• Remplaza tubos en cámaras durante 90s• Uso universal: cámaras profesionales y

domésticas, escaneres, visión nocturna, infrarrojos, astronomía…

Sensor CCD

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3.3. Cámaras CCD

• Proceso de funcionamiento:– Conversión fotoeléctrica. Incide luz y se

generan cargas eléctricas (efecto fotoeléctrico)

– Almacenaje de carga: Se aplica tensión para generar zona con potencial de energía que absorbe las cargas generadas.

– Transferencia de carga:• Se sigue aplicando 5 V al primer electrodo• Aplicar 10 V al electrodo más próximo. Hueco

más profundo atrae electrones primer hueco.• Dejar de aplicar tensión primer electrodo y

aplicar 5 V al segundo.

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3.3. Cámaras CCD• Proceso de funcionamiento:

1) Conversión fotoeléctrica

fotón electrón

2) Almacenamiento

3) Transferencia

22

3.3. Cámaras CCD

• Proceso de funcionamiento:

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3.3. Cámaras CCD

• Ventajas CCD frente a tubos:– Menor tamaño y peso → cámaras más ligeras y compactas.– Fiabilidad de los semiconductores mayor que los tubos de vacío

(vida media más larga). – Mayor margen dinámico.– Tecnología puede mejorar– Reducción del lag (persistencia): velocidad de decaimiento de la

señal de vídeo cuando la imagen cambia abruptamente o es cortada.

• Desventajas– Necesidad de filtro óptico anti-aliasing

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3.3. Cámaras CCD

• Tipos de sensores CCD según la estructura de transferencia:

– Full-Frame CCD– Frame-Transfer CCD– Interline-Transfer CCD– Interline-Frame Transfer CCD

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3.3. Cámaras CCDFull-Frame Architecture

• Primer sistema• Toda área de imagen esta activa. Arrays con alta densidad

de píxeles. Estructura más sensible.• Problemas:

– Electrodos por encima de superficie fotosensible y absorben parte importante luz

– Necesario obturador electromecánico para permitir ciclo de transferencia sin iluminación.

– Velocidad limitada por el obturador electromecánico.– Sensible al deslumbramiento. Cuando un píxel desborda, inunda a los

vecinos. Para evitarlo se incorpora dispositivo de drenado pero reduce sensibilidad.

• 2005 → CCD de 40 Mpíxeles (superficie útil: 40x54 mm)

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3.3. Cámaras CCDFull-Frame Architecture

Registro serie

Estructura CCD Full-Frame

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3.3. Cámaras CCDFrame-Transfer Architecture

• Sensores “frame-transfer”:– Mitad superior del dispositivo capta imagen.– Mitad inferior para lectura y almacenamiento de la señal.– En periodo de borrado vertical se transfieren las cargas.– En tiempo de borrado de línea desplazamiento vertical.– Tiempo activo de línea vacía el registro

• Problemas:– Efecto smear → obturador.– Volcado debe ser muy rápido.– Efecto lag

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3.3. Cámaras CCDInterline-Transfer Architecture

• Sensores “Interline-transfer”:– Fotosensores y elementos de almacenaje intercalados.– En periodo de borrado vertical se transfieren las cargas.– En borrado de línea se desplazan las cargas verticalmente.

Uso de microlentes

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3.3. Cámaras CCDInterline-Transfer Architecture

• Problemas:– Parte de área óptica para almacenaje ⇒ menor resolución.– Efecto “smear” (por desbordamiento).

• Ventajas:– Sin obturador.– Eficiencia mayor por menor velocidad de transmisión– No hay efecto lag.

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3.3. Cámaras CCDFrame-Interline-Transfer Architecture

• Sensores “frame-interline-transfer”:

– Durante borrado vertical:• Se pasa información en

paralelo a elemento correspondiente.

• Se pasa todo a la zona de almacenamiento.

– En tiempo de borrado horizontal se avanza línea a línea.

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3.3. Cámaras CCDFrame-Interline-Transfer Architecture

• Problemas:– Requiere un área mayor (por cada fotosensor, 2 elementos más).– El coste de fabricación es mayor.– Necesarias altas velocidades de reloj.

• Ventajas:– Se evita el “smear”. La info se pasa más rápidamente y no hay

tiempo para desbordamiento.– No hace falta obturador. Se puede implementar con sumidero de

sobrecarga

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3.4. Cámaras CMOS

• Sensor de imagen similar al CCD: array de píxeles fotosensibles formados por un fotodector, un transistor y un circuito de lectura

• También conocidas como APS: active pixel sensor• Basado en tecnología CMOS (más barato que

CCDs)

Comparativa sensores CCD - CMOS

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3.4. Cámaras CMOS• Ventajas frente a CCDs:

– Menor consumo de energía – Menor lag– Más baratos de fabricar– Pueden combinar captura de imagen con procesado en mismo chip– Elimina el smear

• Desventajas frente a CCDs:– Mayor ruido– Electrónica adicional en cada píxel reduce zona sensible a la luz

• Aplicaciones:– Primero en webcams y cámaras de móviles– Se va extendiendo a cámaras de fotos y videocámaras digitales

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3.5. HAD

• Hole Accumulating Diode (HAD):– Tecnología de reducción de ruido en sensores CCDs y CMOS– Reduce corriente de oscuridad (dark current): corriente que se

genera independientemente de la cantidad de luz absorbida– Consiste en añadir una capa de semiconductor para acumular los

huecos e impedir que generen ruido.

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3.6. Cámaras en color

Máscara de Bayer

Bloque dicroico + 3 Sensores (CCD ó CMOS)

Sensor en color

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3.6. Cámaras CCDColor CCDs

• Máscara de Bayer:– Bryce E. Bayer (Kodak Eastman)– Disposición de filtros de color– Situada sobre CCD– Cada 4 píxeles: 1 R, 1 B, 2 G

• Requiere procesado• Coste reducido• Cámaras domésticas

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3.6. Cámaras CCDColor CCDs

• Bloque dicroico + 3 CCDs:– 1 CCD por color– Bloque dicroico para separar colores

• Mejor calidad – más caro• Cámaras profesionales y

semiprofesionales

Red CCD

Green

CC

D

Blue CCD

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3.7. Telecines• Telecine ⇒ pasa de películas en

soporte fotográfico a señal eléctrica

• Funcionamiento: Iluminar una película fotograma a fotograma y captar con un sensor.

• Tipos:– Fotoconductivo.– Flying spot.– CCD.

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3.7. Telecines• Fotoconductivo

– Tres o cuatro tubos.– Se ilumina el fotograma y un motor desplaza la cinta.– Debido al movimiento la señal disminuye.– Son de baja sensibilidad.– Se exploran líneas pares y después impares.

• “Flying spot”– Tubo de rayos que produce un haz que atraviesa la película.– El spot se capta con fotocélulas.– Surge como solución al fotoconductivo.

• CCD– Se ilumina una línea y se explora de forma continua.– Requiere memoria.

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3.7. Telecines

• Transporte de la película.– Velocidad de cámara de cine: 24 imágenes/sec (48

fotogramas/sec).– Pal: 25 imágenes/sec.– NTSC: 30 imágenes/sec.– Solución PAL: Cada 48 campos PAL se repiten 2.– Solución NTSC: Cada 8 campos se repiten 2 (cada 4 imágenes

de cine).

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4. Procesado de señal de vídeoÍndice

1. Introducción2. Elementos de la cadena de vídeo3. Fuentes de vídeo4. Procesado de señal de vídeo

4.1. Introducción4.2. Matrices de conmutación y mezcladores4.3. Chroma-key4.4. Tituladoras4.5. Imagen generada por ordenador 4.6. Edición4.7. Sincronización de vídeo

5. Medida de calidad6. Grabación…

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4.1. Introducción• Procesado de señal en realización

– Mesas de conmutación– Mesas de mezclas– Chroma-key– Tituladoras

• Procesado en postproducción – Edición– Edición lineal– Edición no lineal

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4.2. Matrices conmutación mezcladores

• Matrices de conmutación– Unión de diferentes equipos. Antes de programas

• Mezcladores– Con fines más artísticos (fundidos, cortinillas, otros efectos).

Conmutación o fundido dentro de programa de varias fuentes.

Matriz de vídeo (8x8) KRAMER VS-88V

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4.2. Matrices conmutación mezcladores

• Tipos de mezclado:– Fundido o adición: Inicialmente se da

más peso a una imagen y progresivamente se cambia la relación.

– Efectos con señal llave: Una señal llave controla cuál de las dos fuentes pasa a la salida en cada zona de la imagen.La llave puede ser un generador de patrones independientes de las imágenes fuente (sustituciones, cortinillas), una de las imágenes fuente o una señal externa

amplificador controlado por tensión

amplificador controlado por tensión

control

B

C1-C

A

+

mezclador “key”

A

Bsalida

controlProcesador

key

Mezclado por fundido

Mezclado con llave

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4.3. Chroma-key• Control de la señal key permite

efectos como recorte de siluetas. Se sustituyen aquellas partes de imagen (foreground) que tengan cierto tono por otra imagen (background)

• Son un avance de los luma key(se usaba la luminancia como criterio de recorte)

• Azul o verde para el fondo.• Personajes no deben llevar ropa

ese color

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4.4. Tituladoras• Insertan títulos o pequeños gráficos en las

imágenes• Con un teclado se escriben los títulos y se

definen su tamaño y posición• Algunos equipos se controlan desde un PC (el

bus RS-232 ó RS-422)• Necesitan de una señal de sincronismo• Generan una imagen (título o gráfico) sobre un

color negro o uniforme, para ser utilizado por una mesa de mezclas mediante una llave

• Las llaves para títulos se denominan DownStream Keys (DSK)

• La inserción de los títulos se lleva a cabo al final del proceso de mezcla

• Tendencia a integrarse con CGI

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4.5. Imagen generada por ordenador

• Computer-Graphic Imaging (CGI) = Infografía – Aplicación de gráficos por ordenadores para aplicaciones de cine, TV…

• Desde 1983 (Quantel)• Ejemplos: Brainstorm digiStorm, Alias Wavefront, Kinetix,

Avid Softimage, Lightwave 3D

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4.6. Edición• Edición: procesos de empalme de diversas fuentes.

– Primeras técnicas del cine (cortar y pegar).– Técnicas actuales son electrónicas.

• Tipos de procesos de edición:– Montaje: se escriben todas las pistas (audio video y control). Añade

información al final.– Inserción: la pista de control se mantiene inalterada (facilita la

sincronización).

• Sincronización de dos secciones:– Rebobinado (preroll).– Se ponen los videos en marcha (modo reproducción) para conseguir

sincronismo (uno controla al otro o los dos controlados por señal externa)

– Después de cierto tiempo el grabador pasa a modo grabación.

• Software (Adobe Premiere,.. )

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4.6. Edición

• Postproducción requieren capacidad identificar puntos de la grabación → Código de tiempos

• Todos los cuadros identificados con números secuenciales basados en horas, minutos, segundos y cuadro dentro del segundo (80 bits).

• Normalmente en una pista separada. • Normalizado por SMPTE y UIT.• Videos domésticos tienen contador de cuadros que

almacena los datos a partir de la pista de control.

Código de tiempos

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4.7. Sincronización de vídeo• Mezcla de varias fuentes de vídeo requiere sincronización

(barridos de imagen deben estar sincronizados)

• Es necesario:– Sincronización Horizontal y Vertical → Para no tener saltos de imagen.– Sincronización de Subportadora de Color → Para no tener saltos de color

en vídeo compuesto

Imagen eliminada por motivos de

copyright

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4.7. Sincronización de vídeo• Para sincronizar es necesario

– Señal de reloj– Línea de retardo o memoria (búfer)

• Generador sincronismo (Sync Pulse Generator, SPG) genera:– Señal de black-burst (Impulsos de sincronismo H y V + burst de color +

imagen negra)– Señales patrón– Otras señales: Sincronismo para audio digital o HDTV, niveles de

referencia, tonos de referencia para audio...

• La señal se distribuye a entradas Gen-Lock o Ref de los dispositivos

Generador de sincronismo Evertz 5600 MSC

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4.7. Sincronización de vídeo• Estrategias de sincronización:

– Sobre las fuentes de las imágenes (sincronización en origen)

• Todas las fuentes y mezclador se sincronizan con la misma señal de referencia

• Normal para fuentes próximas (ej. dentro de un estudio, centro de producción…) Sincronización en origen

– Sobre las imágenes recibidas (sincronización en destino)• Fuentes no sincronizadas, imágenes se sincronizan al recibirlas• Permite sincronizar todo tipo de fuentes (internas y externas al centro)• Se introducen retardos en el vídeo• Opciones:

– Usar corrector de la base de tiempos conectado a un SPG (introduce retardos)– Usar mezcladores preparados para entradas asíncronas

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5. Medida de calidad


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5. Medida de calidad• Desde punto de vista imagen:

– Definición de la imagen– Resolución límite– Escala de grises– Señal a ruido

Comparación entre SDTV y HDTV

Imagen original e imagen ruidosa Imagen con pequeño y gran margen dinámico

Rohde & Schwarz DVQ Digital Video Quality Analyzer

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5. Medida de calidad• Desde punto de vista señal:

– Sistemas analógicos: SNR, SFDR,…– Sistemas digitales (banda base):

• BER (bit error rate): Relación entre los bits erróneos y los bits enviados durante un intervalo de tiempo

• Diagrama de ojos (eye pattern): representación en osciloscopio en la que los datos digitales recibidos se muestrean repetidamente y se aplican al eje vertical mientras que la tasa de datos se usa para el trigger del barrido horizontal

Diagrama de ojos

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5. Medida de calidad• Desde punto de vista señal:

– Sistemas digitales (señal modulada):• MER (modulation error ratio): Relación entre potencia media del

símbolo y la potencia media del error. Se mide en dB.• EVM (error vector magnitude): Relación entre la potencia de pico del

símbolo y la potencia media del error. Mide la calidad del demodulador. Se mide en porcentaje.

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6. Grabación


58

6. Grabación

• Grabación analógica en soporte magnético– Sistemas profesionales: Quadraplex, B, C, Betacam…– Sistemas domésticos: VHS, Betamax

• Grabación digital en soporte magnético– D1, D2, DCT, DVCPro, DV, MiniDV…

• Grabación digital en soporte óptico– DVD, LaserDisk, Blu-Ray, HD DVD,…

• Grabación sobre disco duro• Grabación sobre memorias de estado sólido

– Memorias de cámaras

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7. DistribuciónÍndice

1. Introducción2. Elementos de la cadena de vídeo3. Fuentes de vídeo4. Procesado de señal de vídeo5. Medida de calidad6. Grabación7. Distribución

7.1. Televisión terrestre7.2. CATV7.3. Televisión por satélite7.4. Internet Television

8. Receptores9. Interfaces

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7.1. Televisión terrestre

Centro de producción

Red de transporte Red primaria Red secundaria

Analógico:• PAL, NTSC, SECAM• VHF, banda I (47-68 MHz),

banda III (174-230 MHz)UHF, banda IV (470-582 MHz)

banda V (582-960 MHz)• Banda Lateral Vestigial (BLV) • BW: 8 MHz

Digital (TDT)• DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial)• UHF• COFDM (QPSK, 16QAM, 64QAM) sobre tramas

MPEG-2• Entre 3-5 canales por cada canal analógico

(depende calidad)

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7.2. CATV

• Cable TV (Community Antenna TV) – HFC (Hybrid Fiber Cable)• Multiplexación en frecuencia hasta VHF, primeros canales UHF• Canales TV analógicos y digitales.• Internet, telefonía, video on demand (VoD)…

Proveedor de contenidos

Conversor optoelectrónico Cablemodem - Internet

- LAN

- TV analógica-TV digital- VoD- Telefonía

Set-top-box

Cabecera

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7.2. TV satélite

• Orbita geoestacionaria (35850 km)• Punto-a-multipunto. DBS (Direct Broadcast Services):

– Analógico: Modulación FM. BW~30 MHz. 10.7-11.7 GHz– Digital: QPSK (robustez) sobre trama MPEG-2. 5-6 canales en transpondedor 30 MHz.

11.7-12.75 GHz• Punto-a-punto: Satellite News Gathering (SNG):

– Transmisiones desde unidades móviles

Cabecera

Downlink

Uplink

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7.2. Internet Television

• También conocido como IPTV• Evolución natural transmitir video digital redes ordenadores• Internet orientado paquetes filosofía best effort. • Vídeo en tiempo real requiere tasa constante de bits (streaming).• Se transmite MPEG-2 o MPEG-4 (H.264) usando IP Multicast• Ventajas: interactividad, posibilidad de gran oferta de canales, flexibilidad,

¡¡oportunidades de negocio!!

InternetProveedor decontenidos

Set-top-box

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8. Receptores


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8. Receptores• Unformatting + representación• Se distinguen:

– Por tecnología del receptor:• Televisión analógica• Televisión digital

– Por tecnología pantalla:• CRT (tubo de rayos catódicos). • LCD (liquid crystal display)• Plasma Display Panel (PDP)• OLED (Organic light-emitting diode)• Proyectores (DMD, digital micromirror display)

TV LCD 108” de Sharp

TV Plasma 150” de PanasonicArray DMD Chip DMDPantalla OLED 27” de Sony

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9. InterfacesÍndice

…8. Receptores 9. Interfaces

9.1. Interfaces analógicos9.1.1. Formatos de vídeo9.1.2. Tipos de cables9.1.3. Conectores de vídeo en banda base9.1.4. Conectores de vídeo en RF

9.2. Interfaces digitales9.2.1. FireWire (IEEE 1394) 9.2.2. USB9.2.3. DVI9.2.4. HDMI 9.2.5. SDI

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9.1.1. Formatos

• B/N → 1 señal de luminancia + sincronismo• Color → 3 señales de color (R,G,B) + sincronismo• A partir de las 3 componentes de color que tiene un tono, puede

obtenerse su luminancia (Y)(ejemplo, en PAL) Y = 0,299·R+0,587·G+0,114·B

• Para transmitir la señal de vídeo en color se puede:– Trx 3 señales (R,G,B) → Señal en componentes RGB o de 1ª

generación.– Trx 3 señales (Y,R-Y,B-Y) → Señal en componentes de diferencias de

color.– Trx 2 señales (Y,C) → Señal de S-Video.

• C=(B-Y)·cos(ωsc·t) + (R-Y)·sin(ωsc·t) (Modulación en cuadratura a ωsc)

– Trx 1 señal (Y + C) → Señal de Vídeo Compuesto (CVBS)

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9.1.1. Formatos

69

9.1.2 Tipos de cables• Mayor ancho de banda que audio (hasta 6 MHz en banda base)• Tecnología básica: cable coaxial (75 Ω)• Tipos:

– Coaxial:

– Triaxial:

– Multicore:

70

9.1.3. Conectores de vídeo en BB

RCA

BNC

TNC

71


MUSA

Multipin o multicore

multicore

72

9.1.3. Conectores de vídeo en BBMiniDIN 4 contactos (S-Video)

• Vídeo en Y/C• Normalmente relación aspecto 4:3. Otras relaciones de aspecto indicadas con tensión offset en croma.

• Letterbox (16:9) → 2.3 V• Widescreen (16:9) → 5 V

Masa (Y)Masa (C)

Luma (Y)Croma (C)

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VGA (Mini D-sub 15 ó HD-15)• Señales RGB• Sincronismos vertical y horizontal• Dos señales adicionales:

• Datos• Reloj

Reloj DDCSCL15

Sincronismo verticalVSYNC14

Sincronismo horizontalHSYNC13

Datos DDCSDA12

No conectadoN/C11

GroundGND10

No conectadoN/C9

Retorno de BLUEBLUE_RTN8

Retorno de GREENGREEN_RTN7

Retorno de REDRED_RTN6

GroundGND5

No conectadoN/C4

BBLUE3

GGREEN2

RRED1

FunciónNombrePin

74


SCART (Euroconector)

75

9.1.4. Conectores de vídeo de RF

F TV

SMA N

76

9.2.1. FireWire (IEEE 1394)

• Interfaz de bus serie para interconexión digital• FireWire desarrollado por Apple en 1995. Estandarizado

por IEEE (IEEE 1394). También conocido como i.Link(Sony).

• Conector de 6 pines (i.Link sólo 4)• Incluye señal de alimentación (hasta 45 W)

Logo de FireWire

Conector FireWire de 6 pines Conector FireWire de 4 pines(sin alimentación)

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9.2.1. FireWire (IEEE 1394)

• Características:– Control de hasta 63 dispositivos separados <4.25 metros (FireWire 800 con

fibra óptica hasta 100 metros)– Redes peer-to-peer (no hace falta un ordenador o servidor)– Hot plug (permite conexión sin apagar)– Plug and play

• Versiones:– FireWire 400:

• Tasas binarias: 100, 200 ó 400 Mbps– FireWire 800, IEEE 1394b ó FireWire 2:

• Introducida en 2003• Tasa binaria hasta 786.432 Mbps• Compatibilidad hacia atrás (FireWire 400)• Conexiones por fibra óptica hasta 3.2 Gbps

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9.2.2. USB

• Universal Serial Bus• Creado en 1996 por IBM, Intel, Microsoft,

Compaq, NEC, Northern Telecom y Digital Equipment Corporation.

• Estandarizado por el “USB ImplementersForum” (USB-IF: www.usb.org)

• Interfaz de bus serie para periféricos de ordenadores

• Incluye señal de alimentación• Conector de 4 pines

– 1: Vbus, 4.75-5.25 V (100 mA; máx 500 mA)– 2: D-– 3: D+– 4: GND

Logo de USB

Conector USB

Distribución de los pines

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9.2.2. USB• Características:

– Sistema asimétrico (un maestro y un esclavo, varios en daisy-chain)– Hasta 127 dispositivos por puerto– Distancia máxima 5 metros (para más hacen falta hubs). Se puede extender

usando productos especiales (USB extenders) hasta 50 m con cable y 10 km con fibra.

– Codificación NRZI– Hot plug– Plug and play

• Versiones:– USB 1.0:

• 1998• Tasas de datos:

– Low Speed: 1.5 Mbit/s. Típicamente para ratones, teclados y joysticks.– Full Speed: 12 Mbit/s.

– USB 2.0:• 2000• Añade una nueva tasa de datos:

– Hi-Speed: 480 Mbit/s

80

9.2.2. USB

Tabla comparativa entre FireWire y USB

- Teclados - Ratones - Monitores - Joysticks- Cámaras de baja resolución - CD-ROM de baja velocidad - Módems

- Videocámaras DV- Cámaras de alta

resolución - HDTV - Discos duros - DVD-ROM Drives- Impresoras - Escáneres

Periféricos típicos

NoSíConexión de dispositivos internos

versión 2.0 hasta 460MB800 Mbps (100MB/sec) 1 Gbps+ (125MB/sec+)Velocidad en el futuro

12 Mbps (1.5MB/sec)400 Mbps (50MB/sec)Velocidad de transferencia

5 m4,5 mMáx. longitud del cable entre dispositivos

SíSíHot plug (enchufar sin resetear)

127 63Maximo número de disposititivos

USBFireWire/IEEE 1394/i.Link

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9.2.3. DVI

• Digital Visual Interface• Creado en 1999 por DDWG ("Digital

Display Working Group”) www.ddwg.org• Interfaz de vídeo orientado a transportar

datos de vídeo digital sin compresión a pantallas digitales

• Tres tipos de conector:– DVI-D: sólo señales digitales– DVI-A: sólo señales analógicas– DVI-I: señales digitales y analógicas

• Dos posibles conectores :– 24 pines: sólo transmite señales digitales– 29 pines: señales digitales y analógicas

Logo de DVIConector DVI

Conectores DVI (visto desde enchufe)

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9.2.3. DVI

• Características– Cada conector está formado por cuatro pares trenzados (para rojo, verde,

azul y reloj)– 24 bits por píxel– Usa un sistema de codificación de canal propio TMDS (Transition

Minimized Differential Signaling)– Enlace DVI simple, a 60 Hz permite resolución máxima de 2.6 Mpíxeles.

Para más resolución o más bits/píxel, se habilita otro enlace (RGB). Conectores DVI-DL (dual link)

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9.2.3. DVI

• Sistema de protección anticopia HDCP– Sistema de Gestión Digital de Derechos desarrollada por Intel– Sistema propietario, requiere licencia. – Objetivo: evitar que se transmitan contenidos de alta definición de forma

no cifrada – Cada modelo de dispositivo HDCP tiene conjunto único de 40 claves (de

56 bits) + clave especial, KSV (Key Selection Vector), con 20 bits a “1” y 20 a “0”.

– Se basa en tres sistemas:• Autenticación: solo dispositivos originales pueden recibir contenidos de alta

definición. Intercambio de KSVs y suma de sus claves según KSV del otro. Este número se usa para encriptado.

• Encriptación de los datos enviados mediante cifrado de flujo. Brillo de cadapíxel XOR con un número de 24 bits obtenido de un generador

• Revocación de claves: modelos no seguros, KSV en lista de revocación. Si durante autenticación se recibe KSV de lista no se intercambian datos

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9.2.4. HDMI

• High-Definition Multimedia Interface• Creado por HDMI Working Group:

– Fabricantes electrónica: Hitachi, Matsushita, Philips, Sony, Toshiba…

– Productoras: Fox, Universal, Warner Bros, Disney.

• www.hdmi.org• Interfaz de vídeo digital que combina

vídeo, audio multicanal y señales de control

• Conector de 19 pines (tipo A) ó 29 pines (tipo B)

Conector HDMI

Distribución de los pines

Logo de HDMI

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9.2.4. HDMI

• Características:– Compatible hacia atrás con un enlace DVI simple (tipo A) o DVI dual (tipo B)– Sistema de protección de copia HDCP– Usa TMDS para vídeo, audio y datos auxiliares

• Ancho de banda: de 25 MHz a 340 MHz (tipo A) o hasta 680 MHz (tipo B)• Entre 24 y 48 bits por píxel• Codificación de los bits: (RGB) 4:4:4, (Y,B-Y,R-Y) 4:4:4, (Y,B-Y,R-Y) 4:2:2 • Hasta 8 canales de audio

– Canal DDC (Display Data Channel) para obtener las especificaciones de las pantallas

– Canal opcional CEC (Consumer Electronics Control) para funciones de control remoto

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9.2.5. SDI

• Serial Digital Interface• Estándares ITU-R BT.656 y SMPTE 259M• Interfaz serie para distribución de vídeo digital de calidad

profesional• Transmitido sobre cable coaxial (75 Ω) con conectores

BNC• Transporta señal de vídeo digital en componentes sin

comprimir• Codificación NRZI• Variación HD-SDI (“High Definition Serial Digital

Interface”). Estándar SMPTE 292M.

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9.2.5. SDI

• Tasas binarias:– Definición estándar: 270 Mbit/s, 360 Mbit/s, 143 Mbit/s y 177 Mbit/s.– Definición mejorada (enhanced digital TV): 540 Mbit/s – Alta definición (HD-SDI): 1.485 Gbit/s– Para mejores prestaciones, SMPTE 372M (interfaz de enlace dual): 3 Gbit/s

• 4:2:2 en formato (Y, R-Y, B-Y)

Tema 1-Elementos sistemas video 2008 v1 OCW · Digital: Señales formadas por valores discretos....

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