Conceptos Fundamentales de Sistemas de Video Digital, Normas de TV y Electricidad Básica

Instalaciones Eléctricas

La relación fundamental para el cálculo de la intensidad de corriente (I) es:

I = P / V

• I: Intensidad de corriente (amperios).
• P: Potencia (watts).
• V: Voltaje o Tensión (ej. 220 V o 110 V).

Esta fórmula se aplica a la Carga Útil.

Tipos de Conexiones Eléctricas

1. Conexión de Pared: Hasta 3000 W.
2. Tablero Monofásico: De 3000 W a 8000 W.
3. Tablero Trifásico: Más de 9000 W.

Sistema de Formación de Imagen: Captura y Almacenamiento

Es un proceso que convierte la señal lumínica en señal de video. Existen dos sistemas principales:

1. Sistema Simultáneo (Químico)

   Utilizado en rollos de fotografía y películas de cine. El rollo contiene granos de bromuro de plata (o haluros de plata en capas fotosensibles modernas) que son fotosensibles. Cuando la luz entra en la cámara, la imagen queda impresa directamente en la cinta.

2. Sistema Secuencial (Eléctrico)

   Proceso eléctrico que transforma la luz en una señal de video (para almacenamiento y/o transmisión) mediante un prisma y una matriz. La luz se distribuye en esta matriz, donde la carga eléctrica se transforma en bits y se almacena en forma de píxeles.

   Conversión de color: RGB a YUV.

   Fórmulas de diferencia de color: V = R - Y / U = B - Y.

Tecnologías de Captura

Ambos sistemas utilizan tecnologías de captura como el CCD (Charge-Coupled Device, generalmente de mayor calidad) y el CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor).

Métodos de Barrido

• Barrido Entrelazado (i): Captura píxel por píxel, alternando líneas pares e impares.
• Barrido Progresivo (p): Captura todas las líneas secuencialmente (1, 2, 3, 4, 5...).

Televisión: De Blanco y Negro a Color

La transición a la televisión a color comenzó en EE. UU., utilizando partes del espectro de ondas para enviar información adicional. El ancho de banda de la señal de blanco y negro (B/N) es de 6 MHz (MegaHertz).

Se utiliza un modulador para enviar la información de color mediante el BURST.

Definición de BURST

El BURST es una muestra de la portadora modulada en amplitud que transporta la información de las señales diferenciales de color (V y U), las cuales están moduladas en cuadraturas (90º).

Normas de TV Analógica

Las principales normas de televisión analógica son:

• NTSC (National Television System Committee)

  Estándar utilizado en EE. UU. y otros países.

  • Resolución: 720x480
  • Velocidad de cuadros: 29.97 fps
  • Líneas totales: 525 líneas.
  • Relación de aspecto: 4:3
  • Frecuencia de subportadora de color (Fsc): 3.57 MHz

• PAL (Phase Alternating Line)

  Estándar utilizado en Alemania y gran parte de Europa (Línea de Fase Alterna).

  • Resolución: 720x576
  • Velocidad de cuadros: 25 fps
  • Líneas totales: 625 líneas.
  • Relación de aspecto: 4:3
  • Frecuencia de subportadora de color (Fsc): 4.43 MHz

Tipos de Conexión de Video: Compuesto y Componente

Video Compuesto (RCA)

En el video compuesto, la información de luminancia (Y) y crominancia (U, V) se combinan en una sola señal. La conexión física tradicional (RCA) utiliza tres cables:

• Cable Amarillo: Transporta la señal de Video Compuesto.
• Cable Blanco: Transporta el canal de Audio Izquierdo.
• Cable Rojo: Transporta el canal de Audio Derecho.

Video por Componentes

A diferencia del video compuesto, la conexión por componentes separa las señales de video (generalmente Y, Pr, Pb o Y, U, V) en cables distintos. No transmite audio, por lo que se requiere un cable separado para la señal de audio.

Televisión Digital y Proceso de Digitalización

El proceso de digitalización tiene como objetivo principal reducir el volumen de datos para su procesamiento y transmisión eficiente.

Fases de la Digitalización

1. Muestreo (Sampling)
2. Cuantificación
3. Codificación

1. Muestreo (Teorema de Nyquist)

Consiste en tomar muestras de la señal analógica. Para asegurar un muestreo adecuado, se aplica el Teorema de Nyquist, el cual establece que la frecuencia de muestreo (cantidad de muestras por segundo) debe ser, al menos, el doble de la mayor frecuencia presente en la señal analógica que se desea digitalizar.

Dado que el ancho de banda de TV es de 6 MHz, la frecuencia de muestreo requerida es superior a 12 MHz. Esto resulta en aproximadamente 13.2 millones de muestras por segundo para cada una de las señales (Y, V, U).

Estructuras de Muestreo de Crominancia (Submuestreo):

4:4:4 / 4:2:2 / 4:2:0 / 4:1:1

2. Cuantificación

Se asigna un valor numérico determinado a cada uno de los niveles obtenidos durante el proceso de muestreo.

3. Codificación

A cada nivel de cuantificación se le asigna un código binario distinto (representado por 2ⁿ), dejando la señal codificada y lista para ser transmitida.

Estructuras de Muestreo de Resolución Comunes:

• CIF: 352 x 288
• QCIF: 176 x 144

Compresión de Video

La Compresión es el proceso utilizado para eliminar la redundancia de la señal, reduciendo el tamaño del archivo.

Cálculo del Bitrate (Tasa de Bits)

El cálculo del bitrate (sin compresión) se basa en la resolución, la cantidad de cuadros y la profundidad de bits. Ejemplo de cálculo para una señal PAL (YUV 4:2:2, 8 bits):

Bitrate = [Y (864) + V (432) + U (432)] x 625 (Líneas totales) x 25 (Cuadros/segundo) x 8 (bits)

Nota: 864 incluye 720 píxeles activos más 144 píxeles de sincronismos. 625 incluye 576 líneas activas.

Compresión Intracuadro (Intraframe)

La compresión Intracuadro (o I-frame) elimina la redundancia dentro de un solo cuadro. Utiliza algoritmos con metadatos de compresión y puede aplicarse a secuencias de hasta 12 cuadros.