Estructura y Transmisión de la Trama Digital de Vídeo bajo ITU-R BT.656 (4:2:2)

Formación y Transmisión de la Trama Digital

El Estándar ITU-R BT.656 y el Muestreo 4:2:2

En el sistema de digitalización 4:2:2, regulado por el estándar ITU-R BT.656 (anteriormente CCIR 656), la línea activa digital está formada típicamente por 720 muestras de luminancia (Y) por línea activa. Para estas 720 muestras de luminancia, hay 360 muestras de cada una de las dos señales diferencia de color (C_B y C_R). Esto significa que las señales de crominancia se muestrean a la mitad de la frecuencia horizontal de la luminancia. Por lo tanto, cada par de muestras de luminancia adyacentes horizontalmente comparte un conjunto de muestras C_B y C_R.

Estructura de Muestreo Temporal y Agrupación de Datos

Al utilizar esta estructura de muestreo 4:2:2, la secuencia de datos típica para dos píxeles adyacentes (P1, P2) se organiza como C_B, Y₁, C_R, Y₂ (o variaciones como Y₁, C_B, Y₂, C_R dependiendo del punto de inicio). Aquí, Y₁ es la luminancia del píxel P1, Y₂ es la luminancia del píxel P2, mientras que C_B y C_R son las componentes de crominancia asociadas y compartidas por este par de píxeles. El periodo de repetición de este patrón de muestreo (que incluye dos muestras Y, una C_B y una C_R) corresponde al tiempo de dos muestras de luminancia, que es de aproximadamente 148 nanosegundos (ns) (calculado como 2 / 13.5 MHz, siendo 13.5 MHz la frecuencia de muestreo de la luminancia). Durante este periodo, se transmiten dos muestras de luminancia y una muestra de cada señal diferencia de color.

Transmisión de Datos y Flujo Binario

Para la transmisión de estas señales, que se multiplexan en el tiempo, cada palabra de datos (sea de luminancia o crominancia) se transmite en un intervalo de aproximadamente 37 ns. Esto corresponde a una frecuencia de reloj de palabra de 27 MHz (ya que se transmiten 13.5 millones de muestras Y/s, 6.75 millones de C_B/s y 6.75 millones de C_R/s, sumando 27 millones de palabras/segundo). Como las palabras pueden ser de 8 o 10 bits, la velocidad de flujo binario necesaria para transmitir esta información será, por ejemplo, de 216 Mbps (para 8 bits, es decir, 27 Mpalabras/s * 8 bits/palabra) o 270 Mbps (para 10 bits, es decir, 27 Mpalabras/s * 10 bits/palabra).

Sincronización: Códigos SAV y EAV para la Línea Activa Digital (LAD)

Una vez colocados los datos correspondientes a la Línea Activa Digital (LAD), se debe establecer un sistema que identifique su inicio y final, garantizando que los datos se interpreten correctamente. El sistema empleado consiste en flanquear la LAD con secuencias de temporización especiales: Inicio de Vídeo Activo (SAV - Start of Active Video) y Final de Vídeo Activo (EAV - End of Active Video).

En ambos casos, estos códigos ocupan el espacio correspondiente a cuatro palabras (o bytes, si son de 8 bits):

• Las tres primeras palabras son un preámbulo fijo (por ejemplo, en sistemas de 8 bits: 0xFF, 0x00, 0x00 en hexadecimal).
• La cuarta palabra contiene bits de estado que indican información de sincronización y estado, como F (Field/Frame indicator), V (Vertical Blanking indicator), H (Horizontal Blanking indicator, que diferencia SAV de EAV), además de bits de protección para verificar la integridad de esta palabra de estado.

Estos códigos SAV y EAV diferencian la información correspondiente a la línea activa digital del resto de información (como los datos en los intervalos de borrado) dentro de la trama de transmisión digital.

Inserción de Datos Auxiliares (Ancillary Data)

Entre el final de una línea activa (marcado por EAV) y el inicio de la siguiente (marcado por SAV), se produce un hueco de información correspondiente al periodo de borrado de línea (intervalo de borrado horizontal). En este espacio, además de los códigos EAV y SAV, se pueden ubicar palabras de datos adicionales (ancillary data). El estándar define cuántas palabras pueden insertarse; el texto original menciona 280 palabras, lo cual es un valor aproximado que depende de la duración total del borrado y el espacio ocupado por EAV/SAV en un sistema específico (por ejemplo, SDTV de 525 o 625 líneas).

El mayor espacio disponible para la inserción de datos paralelos a la información de imagen se encuentra en el periodo de borrado de campo/cuadro (intervalo de borrado vertical). Este espacio ocupa varias líneas completas en cada campo/cuadro, que no contienen vídeo activo y pueden usarse para transmitir una cantidad significativa de datos auxiliares.

Formato y Protección de Datos Auxiliares

Los datos auxiliares se encapsulan en paquetes que tienen su propia estructura de cabecera y datos. Respecto a la carga útil de estos datos, el texto original indica que pueden utilizar palabras de 7 bits, a las que se les añade un bit más de paridad impar. Este bit de paridad posibilitará la detección de errores durante el proceso de transmisión de estos datos auxiliares específicos. Es importante notar que la transmisión general en ITU-R BT.656 es de palabras de 8 o 10 bits, por lo que esta estructura de 7 bits + paridad se referiría al contenido de los paquetes de datos auxiliares, no necesariamente al formato de palabra del bus en sí. En los datos de imagen propiamente dichos, la detección de errores a nivel de interfaz paralela no suele ser tan granular; se confía más en la robustez del enlace o en que errores aislados en la imagen pueden ser tolerables o corregidos por etapas posteriores del sistema de vídeo.