Especificaciones Técnicas de la Señal PAL y Fundamentos del Video Digital (REC 601)

Señal PAL (Phase Alternating Line)

Especificaciones Temporales (Tiempos)

• Duración de línea: 64 µs
• Periodo activo de línea: 52 µs
• Duración del borrado de línea: 12 µs
• Duración del Sincronismo Horizontal: 4,7 µs
• Duración del Burst de Color: 2,25 µs (10 ciclos)
• Tiempo de subida y bajada de sincronismos: 200 ns
• Distancia entre sincronismo y burst: 5,6 µs
• Duración del impulso de sincronismo vertical: 2,5 + 2,5 + 2,5 + 17,5 líneas (Total: 25 líneas)

Amplitudes de Tensión (Voltaje)

• Amplitud máxima pico a pico de la señal: 1 V
• Amplitud máxima de luminancia: 700 mV
• Amplitud de sincronismos: 300 mV
• Amplitud del Burst de Color: 300 mV

Nota: El sistema PAL utiliza 625 líneas totales (575 líneas útiles). El mínimo teórico de líneas activas es 515.

Parámetros Clave y Conceptos Fundamentales

Parámetros de Medición: Nivel de negros, nivel de blancos, nivel de sincronismos, duración de una línea, amplitud del burst, amplitud de luminancia.

Conceptos Adicionales del Sistema PAL

Sonido PAL

La portadora de sonido se modula en FM con una desviación de 50 kHz y una amplitud 40 veces menor que la señal de video.

Burst de Color

Sirve como referencia para conocer la frecuencia y la fase de la subportadora de color. Es una señal enviada durante el borrado horizontal, después del impulso de sincronismo.

Modulación en Cuadratura (R-Y, B-Y)

Técnica utilizada para transmitir dos señales de color sin ocupar ancho de banda adicional. Se modulan dos señales utilizando la misma frecuencia portadora, pero desfasadas 90º.

Estructura de Cuadro

Un cuadro equivale a dos campos entrelazados, incluyendo los sincronismos horizontales de línea y los sincronismos verticales de campo.

Señal de Luminancia (Y)

Componente utilizada por monitores monocromáticos (B/N): Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B.

Señal de Color (YUV)

La señal final de color se compone de: Y (Luminancia) + U [0,493 (B-Y)] + V [0,877 (R-Y)].

Comparativa de Sistemas Analógicos

• NTSC y PAL: Modulados en Fase. (El color NTSC es sensible a la modificación de fase por ionización - Efecto Faraday).
• PAL: Realiza una alteración de fase línea a línea para corregir errores de fase.
• SECAM: Modulado en Frecuencia.

Fundamentos de la Señal de Video Digital

La codificación de la Televisión Digital se realiza principalmente de dos formas: por compuesto o por componentes.

Normativas de Digitalización de Video

• Digitalización de Video Compuesto: Norma SMPTE-244M.
• Digitalización de Video por Componentes:
  • ITU-R BT.601 (CCIR 601): Estándar para TV en estudio.
  • EBU TECH 3267E: Interfaces para sistemas de 625 líneas.
  • SMPTE 125M: Transmisión de señales digitales en formato 4:2:2.

Norma 4:2:2 (Recomendación REC 601)

Es la norma final y más conocida para la digitalización por componentes, aplicable a sistemas de 625 y 525 líneas. Define formatos de muestreo como 4:2:2, 4:2:0, y utiliza cuantificación de 8 bits, compatible con relaciones de aspecto 4:3 y 16:9.

Procesos de Digitalización

Matrizado

Conversión de las señales analógicas RGB en las componentes de color Y, R-Y, B-Y.

Frecuencia de Muestreo

Se rige por tres principios fundamentales: Nyquist, Filas/Columnas, y All TV. La frecuencia estándar es de 13,5 MHz, tanto para sistemas de 525 como de 625 líneas (720 muestras activas / 864 muestras totales por línea).

Cuantificación

Asignación de un valor discreto a la muestra. El estándar más común es de 8 bits.

Esquemas de Muestreo de Crominancia

Muestreo 4:2:2

El esquema más utilizado. Por cada 4 muestras de luminancia (Y), se toman 2 muestras de la diferencia de color (R-Y) y 2 muestras de (B-Y). Luminancia se muestrea a 13,5 MHz; las diferencias de color se muestrean a 6,75 MHz.

Muestreo 4:2:0

Muestreo verticalmente reducido. Las líneas impares utilizan 4:2:0 (4Y + 2(R-Y)). Las líneas pares utilizan 4:0:2 (4Y + 2(B-Y)).

Muestreo 4:1:1

Por cada 4 muestras de Y, se toma 1 muestra de R-Y y 1 muestra de B-Y.

Estructura de la Señal Digital

Borrado Horizontal Digital

Contiene códigos de sincronismo y datos auxiliares:

• EAV (End of Active Video): Marca el final del video activo. Consiste en 4 palabras de sincronismo (la primera todo 1's, la segunda todo 0's, la última 1FVHP3P2P1P0).
• Datos Auxiliares: (280 palabras).
• EDH (Error Detection and Handling): Envía una palabra de comprobación de datos.
• SAV (Start of Active Video): Marca el comienzo del video activo (4 palabras antes de los datos de luminancia/crominancia - LAD).

Borrado Vertical Digital

Ocupa 24 líneas en el Campo 1 y 25 líneas en el Campo 2. Esto resulta en 576 líneas activas, a diferencia de las 575 de la señal analógica.

Línea Digital Completa

Resultado de la digitalización del video compuesto más los códigos de sincronismo y el borrado digital. La duración de la línea completa es de 64 µs.

Tasas de Bits y Transmisión

Frecuencias Binarias (Bit Rate)

Se calcula sumando la frecuencia de muestreo de luminancia más las diferencias de color, multiplicando por el número de bits.

• Para 4:2:2 (con 10 bits): 270 Mbits/s.
• Para 4:1:1 y 4:2:0 (8 bits): 125 Mbits/s.
• Para 4:4:4 (8 bits): 250 Mbits/s.
• Para 4:4:4 (10 bits): 311 Mbits/s.

SDI (Serial Digital Interface)

Estándar de transmisión serial de señales digitales a una frecuencia de 270 Mbps a través de cable coaxial.