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Cómo se digitaliza la señal de vídeo analógica (I)

1 Nov 2017

Cómo se digitaliza la señal de vídeo analógica (I)

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Hay un proceso en la televisión moderna que aunque pueda parecer un tanto abstracto creo que es necesario que vayas entendiendo si quieres tener una visión más exacta de los medios con los que trabajas, por ello, creo que debes entender cómo se digitaliza la señal de vídeo analógica para como te digo comprendas mejor tu entorno.

Bueno, para empezar tenemos la señal de vídeo compuesto de siempre y ahora lo que vamos a hacer es someterla al proceso de digitalización. El diagrama básico de un conversor analógico/digital es el que se muestra a continuación en la figura:

 

Si observas, a la entrada introducimos la señal analógica al primer bloque que nos encontramos, el filtro. En el de filtrado, que lo que se hace es acomodar la señal de vídeo para que esté en óptimas condiciones para el siguiente bloque. Para ello, hay que tener en cuenta que el ancho de banda de una señal de vídeo digital tiene un ancho de banda de 5,5MHz. Y os preguntaréis ¿Por qué? Pues porque a esta señal hay que aplicarle en el siguiente bloque (muestreo) una frecuencia de muestreo, la cual debe cumplir el criterio de Nyquist. Este criterio lo que nos viene a decir es que la frecuencia de muestreo tiene que ser como mínimo el doble del ancho de banda de la señal a muestrear, pero ……….¿Por qué?.

 

Pues verás, si compruebas la figura anterior, se puede ver que si la frecuencia de muestreo no fuese del doble que el ancho de banda de la señal a muestrear, ocurriría lo que se ve en la parte inferior, o sea, que las bandas laterales (bandas laterales vestigiales) que se crean alrededor de la frecuencia de muestreo se solaparía con el ancho de banda de la señal de vídeo y se produciría un batido de frecuencias que aparecerían en la pantalla como “aliasing”.

 

Para arreglar este efecto lo que se hace como te he comentado anteriormente, es aplicar el criterio de Nyquist, con lo que de esta forma se solventa el problema al no pisarse ninguno de los dos anchos de banda.

El siguiente bloque que nos encontramos en el proceso de digitalización es el bloque de muestreo. El bloque de muestreo está gobernado por una frecuencia (frecuencia de muestreo) que lo que va a decirnos es cada cuanto tiempo se va a realizar una muestra de la señal de vídeo analógica. En el caso de la señal de vídeo en definición estándar, como ya dijimos el ancho de banda de la señal es de 5,5MHz con lo que cumpliendo el criterio de Nyquist la frecuencia de muestreo debería ser como del doble, o sea, mínimo 11MHz. En este caso no tenemos problema, ya que la norma (ITU-R BT.601) indica que para una señal de vídeo digital en definición estándar la frecuencia de muestreo en principio es de 13,5MHz, siendo esta superior al mínimo exigido por el criterio de Nyquist.

 

Si te fijas en la figura anterior cada vez que se produce un flanco de bajada de la señal de muestreo se toma una muestra de la señal de vídeo analógica. En realidad, la norma no indica si la muestra hay que hacerla en el flanco de bajada o en el flanco de subida, lo deja a elección del fabricante del equipo.

 

Si avanzamos un poco en el concepto del muestreo, veamos la figura anterior. En ella, disponemos de tres señales analógicas, la inferior que es la que representa a la luminancia y otras dos superiores que representan a las componentes de color.

Pues bien, si sometemos a estas señales a un muestreo muy común en vídeo digital como es el 4:2:2, debemos tomar entonces cuatro muestras de luminancia, dos muestras de la componente de color Cb y otras dos muestras de la componente de color Cr.

Si te fijas en la figura anterior, se aprecian un detalle y es que la frecuencia de muestreo de la luminancia es el doble a la frecuencia de muestreo de las señales diferencias de color (dos ondas cuadradas de luminancia por cada una de color). Por ello, cuando se toma la primera muestra de luminancia, coincide con el flanco de bajada de la frecuencia de muestreo de la crominancia.

El siguiente flanco de bajada que nos encontramos es el de la frecuencia de muestreo de la luminancia tomándose una muestra de la misma, pero en esta ocasión no hay flanco de bajada de la frecuencia de muestreo de la crominancia. En la siguiente muestra, sí concurren al mismo tiempo los dos flancos de bajada por lo que se tomarán una muestra de luminancia y dos de crominancia.

Esto nos lleva a la conclusión de que se van tomando cuatro muestras de luminancia, dos muestras de Cb y otras dos de Cr.

No te preocupes porque este artículo acabe aquí porque en la segunda parte del mismo terminarás de ver cómo se digitaliza la señal de vídeo analógica en una señal de vídeo digital en definición estándar.

Si te ha gustado el artículo o tienes alguna consulta no dejes de poner un comentario a continuación.

 

Fuentes consultadas:

 

La señal de vídeo en Alta Definición

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