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Cómo se digitaliza la señal de vídeo analógica (II)

28 Nov 2017

Cómo se digitaliza la señal de vídeo analógica (II)

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Ya en el anterior artículo hemos comenzado a analizar cómo se digitaliza la señal de vídeo analógica y en este vamos a terminar de ver todo el proceso completo de la digitalización.

Visto esto, ya hemos filtrado la señal de vídeo analógica y la hemos muestreado mediante la frecuencia de muestreo, por lo que el siguiente paso será darle un valor a cada muestra.

Volviendo al principio de este artículo, siempre estamos condicionados por las características del ojo humano. Pues bien, el rango dinámico del ojo humano tiene 220 niveles, por lo que si el cuantificador es de 8 bits, 28 nos da 256 niveles, que son más que suficientes para cubrir el rango dinámico del ojo humano. Aún así, la norma permite cuantificar también a 10bits de cuantificación.

Llegados a este punto, teniendo como referencia una señal de barras de color como la de la siguiente figura, podemos observar que la señal de vídeo efectivo no tiene 256 niveles, sino que tiene dos niveles de guarda uno en la parte inferior y otro en la parte superior.

El nivel de guarda de la parte superior dispone de 19 escalones y el nivel de guarda inferior es de 15 escalones. Estos niveles se utilizan para que la señal de vídeo no sufra distorsiones en caso de que soporte saturaciones o alteraciones.

 

En el caso de la señal de crominancia, las componentes de color Cb y Cr tienen una diferencia con respecto a la señal de luminancia. Si bien tanto la señal de luminancia como las de diferencia de color tienen un valor de pico a pico de 0,7V, las señales Cb y Cr tienen un nivel de Offset, o sea, que la señal de crominancia no va desde 0V a 700mV sino que tiene ± 350mV. Esto se puede ver más claramente en la siguiente figura:

 

Como se puede comprobar en la figura anterior, en este caso también existen dos niveles de guarda, uno en la parte superior de 14 niveles y otro en la parte inferior de 15 niveles.

Una vez que tenemos las muestras con su valor correcto, lo que nos queda a continuación es ordenar esas muestras una detrás de otras y para eso tenemos al siguiente bloque que es el codificador.

Si observas la siguiente figura, se puede comprobar lo que hemos visto hasta ahora, tenemos las señales de luminancia y las componentes de diferencia de color Cb y Cr. Al ser una codificación en 4:2:2, estas señales están muestradas a una frecuencia de 6,75MHz y la luminancia a una frecuencia de 13,5MHz.

 

 

 

Estas señales pasan por el conversor analógico/digital teniendo a su salida como dijimos antes una señal en paralelo (PDI). Para entender mejor esto que te estoy explicando, vamos a verlo en la siguiente figura:

 

 

Si observas, en la parte inferior aparece un multiplexor cuya función básicamente actúa como si fuese un conmutador, o sea, da paso a una muestra de Cb, después una de Y, a continuación una de Cr y así progresivamente hasta que llegue el sincronismo. En el caso de la señal de vídeo digital, la función del sincronismo la cumple los bytes denominados como TRS. La frecuencia a la que ocurre esto es a 27Mega palabras por segundo, por lo cual aún no hemos abandonado la señal de vídeo en paralelo.

Aunque al principio de hablar del proceso de digitalización aparecían cuatro bloques en dicho proceso, habría que añadir uno más para obtener la señal de vídeo digital serie (SDI). Este bloque se denomina serializador.

 

 

 

En la figura anterior se puede observar  que el flujo de bytes (palabras) a 27Mega palabras por segundo se somete a un registro de desplazamiento gobernado por una frecuencia diez veces superior a los 27MHz, o sea, a 270MHz. Ese dispositivo hace que los bytes salgan uno detrás del otro a una velocidad de 270Mbytes/sg.

Esta es precisamente la frecuencia del flujo de datos de la señal de vídeo digital en definición estándar.

Ahora, para terminar con el artículo hay que ver qué analogía tiene una línea de televisión analógica con respecto a una línea de televisión digital. En la siguiente figuras puedes apreciar que en la parte inferior aparece la representación de una línea de vídeo analógica.

En ella, aparece indicado el espacio que ocupa el periodo de borrado horizontal y el periodo que ocupa en una línea de vídeo digital. En esta última, la finalización del vídeo activo se lleva a cabo por medio de cuatro bytes, a continuación le sigue un espacio donde se insertan los datos auxiliares y seguidamente otras cuatro palabras que nos indican que va a comenzar la línea activa.

 

 

 

Bueno, espero haberos aclarado algo un concepto tan abstracto como es la transmisión de una señal de vídeo digital y cuales son los principales conceptos que se dan en la misma.

Si crees que hay algún concepto que no te ha quedado claro no dudes en dejar un comentario a continuación y veremos cómo solucionarlo.

 

Fuentes consultadas:

 

La señal de vídeo en Alta Definición

 

 

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