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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
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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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
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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
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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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
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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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
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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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
66
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)
68
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
9.1.3. Conectores de vídeo en BB
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)
73
9.1.3. Conectores de vídeo en BB
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
9.1.3. Conectores de vídeo en BB
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)
77
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
79
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
81
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)