apunte3Tratdecolor

Tema de la Unidad III: Tratamiento del color en Televisión Televisión

-

UTN Facultad Regional Paraná

Apunte de Cátedra Cátedra: Sistemas de Televisión Televisión U.T. U.T.N. Facultad Regional Paraná Tema Unidad III Tratamiento del color! "i#liogra$%a consultada: Transistores en Receptores de T&! ' Ing. U. Ce(as Curso rápido de T& Color ) *d. +ispano Americana ) Algarra Algarra , Rodr%gueRodr%gueTv Color moderna ' *d. uar/ srl ' Ing. Picerno Sitios Páginas 0e# Relacionadas 1 revistas

TRATAMIENTO DEL COLOR EN TELEVISIÒN +asta a2ora 2emos visto como se puede producir imagen en movimiento en la pantalla de un tu#o de ra1os catódicos. catódicos. Sin em#argo3 la imagen producida por dic2o tu#o se trata#a de una imagen en #lanco 1 negro3 negro3 1a 4ue la lu- producida por la pantalla3 al incidir el c2orro de electrones so#re ella3 era lu- #lanca más o menos intensa. *n realidad no tiene por 4u5 ser #lanca3 depende del material del 4ue est5 2ec2a la pantalla. *l t5rmino televisión en color o cromática se usará indistintamente3 1 en contraposición televisión en #lanco 1 negro o televisión monocromática3 si #ien este 6ltimo no es el más adecuado 1a 4ue ni el #lanco3 el gris o el negro pueden llamarse estrictamente colores. &amos &amos pues a ver como es posi#le o#tener una imagen a color. 7a televisión en colores3 tal como sucede con todos los sistemas de comunicaciones3 parte de una realidad $%sica 4ue es la imagen a transmitir 1 llega al entendimiento del ser 2umano por medio de un transductor $isiológico 8o(o9 4ue reci#e la in$ormación a trav5s de transductores $%sicos ligados por un enlace adecuado: cámara de televisión)tu#o de imagen. Teniendo Teniendo esto en consideración3 el primer paso para comprender la televisión en colores consiste en anali-ar el comportamiento del transductor $isiológico 8o(o 2umano9 $rente a una imagen real. *studiemos a2ora ¿Qué es el color? 7a lu- es una onda electromagn5tica igual 4ue la utili-ada en la radiodi$usión. 7as ondas electromagn5ticas cu1as $recuencias son de unos ;; millones de <2- son visi#les al o(o 2umano 1 las conocemos como lu-. *stas ondas son capaces de estimular al o(o 2umano3 el cual a su ve-3 mediante reacciones #iológicas manda la se=al al cere#ro o#teniendo la sensación de luminosidad. >ependiendo >ependiendo de 4ue la $recuencia $recuencia sea un poco ma1or o menor el o(o reci#e la sensación sensación de un color o de otro. >entro del tema de la visión de las imágenes 1 los colores de#e 2acerse una distinción entre la realidad como $enómeno $%sico 1 su percepción por parte del ser humano como percepción objetiva de la luz como percepción subjetiva. R%DI%CI1N)S ,Colores 1(etivos

Ultravioleta

%&ul

Cian

In$rarro(o

'erde 'erde %marillo Ro(o

P)RC)PCI*N 'ISU%+ ,Colores su(etivos

Figura 3.0. +as radiaciones luminosas de distintas longitud de onda ,colores o(etivos son /erciidas /or el ser 0umano como una sensación visual ,colores su(etivos.

Cátedra: Sistemas de Televisión Televisión

$

Docentes: Ing. !ctor Ramos -"Ing. Carlos #ranero

Tema de la Unidad III: Tratamiento del color en Televisión

-


*l color es la percepción de la distri#ución espectral de la radiación visi#le3 lo 4ue produce las sensaciones cromáticas. Radiaciones luminosas *n la naturale-a e?isten distintos tipos de radiaciones entre las cuales se encuentra la lu-. 7as radiaciones luminosas son medi#les 1 presentan caracter%sticas $%sicas #ien determinadas3 cu1as le1es son conocidas. *s un $enómeno natural estrictamente o#(etivo 1 e?terior al ser 2umano. >e esta $orma una radiación luminosa llamada lu3 4ueda de$inida para la televisión cromática por las siguientes tres caracter%sticas o magnitudes: a! Tono o ma"i. >e$inida por la longitud de onda o $recuencia. *s lo 4ue nos permite distinguir 4ue un o#(eto se di$erencie por el color. >entro del espectro de las ondas electromagn5ticas la lu- se encuentra entre longitudes de onda de los @;nm 8-ona del ro(o9 2asta ;nm 8-ona del a-ul)violeta9. Por medio de $iltros ópticos adecuados es posi#le separar #andas del espectro luminoso con preponderancia de determinada longitud de onda. *stas #andas son las causantes de todos los $enómenos relacionados con el color. Por tratarse de algo e?tr%nseco al 2om#re se las denominará colores o#(etivos. #! $rillo o In"ensidad luminosa . *s el nivel de energ%a de la radiación luminosa3 4uedando determinada por el nivel de la se=al de video en cada caso. Un mismo color o#(etivo puede tener distintos niveles de #rillo o intensidad. c! Sa"uraci%n del color . Cuando a un color le agregamos contenido de #lanco podemos pasar de un ro(o a un rosado3 de un a-ul a un celeste. 7a $orma de e?presar cuando un color tiene o no3 contenido de #lanco es la saturación. Se denominan colores saturados a los 4ue no poseen me-cla de #lanco. 7os colores saturados son menos #rillantes respecto a los no saturados. As% en $orma gen5rica se denomina lu- #lanca a la lu- compuesta por radiaciones de todo el espectro luminoso. As%3 el grado de saturación de un color o#(etivo indica el porcenta(e de color 1 #lanco 4ue 2a1 en una ludeterminada. Por ello al 2a#larse de la imagen producida por un televisor cromático se usará el t5rmino saturación del color para indicar la pure-a del color 1 el t5rmino contraste de color para indicar su #rillo relativo con respecto al resto de la pantalla. Sensaci%n luminosa >i(imos 4ue el color es una sensación óptica o visual. ue es independiente de las restantes sensaciones 4ue capta el o(o. No tiene nada 4ue ver con la $orma de los cuerpos ni con el movimiento. As% las radiaciones luminosas llevan ese nom#re por4ue la visión 2umana las perci#e con ma1or sensi#ilidad. Fuera de esa -ona del espectro tam#i5n e?isten radiaciones del mismo tipo 8radiaciones ultravioletas e in$rarro(as9 pero el ser 2umano no las ve3 aun4ue llegue a sentirlas. Por esto decimos 4ue la visión es un proceso altamente subjetivo 1 limitado3 1 por ese mismo motivo propenso al error 1 la con$usión. *l $enómeno objetivo de las radiaciones luminosas es perci#ido por un sensor de caracter%sticas limitadas 8o(o9 1 trans$ormado en in$ormaciones simpli$icadas 4ue son $inalmente interpretadas por el cere#ro 8 sensación subjetiva9. El o&o como "ransduc"or 7a dispersión de la lu- al atravesar un prisma como e?periencia nos asimila al resultado del $enómeno natural del arco iris. 7a lu- #lanca 8solar9 está compuesta por un con(unto de radiaciones de longitud de onda comprendida entre un má?imo 8ro(o9 1 un m%nimo 8violeta9. *l con(unto de los colores 4ue $orman dic2a lu- es el espectro solar visi#le. *l campo de la Bptica a#arca además las radiaciones in$rarro(as 8longitud de onda superiores9 1 las ultravioletas 8longitud de onda i n$eriores9 4ue no son perci#idas por el o(o 2umano. Al pasar a trav5s de un prisma3 la lu- solar #lanca se descompone en los colores 4ue la constitu1en.

Cátedra: Sistemas de Televisión

2



-


>e acuerdo a lo e?puesto3 el o(o 2umano se comporta como un transductor lu-)in$ormación sensorial. 7as caracter%sticas de este transductor son comple(as. 7os m6ltiples elementos sensores de la retina no son todos iguales3 respondiendo de modo distinto a las $recuencias de las radiaciones luminosas. "ásicamente pueden dividirse en dos grandes grupos: a9 Sensores de alta sensi#ilidad 1 gran anc2o de #anda: Sensores conocidos con el nom#re de #as"ones! perci#en todo el espectro de las radiaciones luminosas 8; a @; nm9. #9 Sensores de #a(a sensi#ilidad 1 anc2o de #anda reducido: Sensores conocidos con el nom#re de conos! son del tipo de $iltros pasa)#anda. Se dividen en tres clases distintas3 c,u de las cuales tiende a alcan-ar su má?ima sensi#ilidad en las -onas de las radiaciones al color o#(etivo ro(o 8@;nm93 al color o#(etivo verde 8;nm9 1 al color o#(etivo a-ul 8@;nm9. BASTONES ,Sensores lanco < negro

Sensores AZUL

CONOS

Sensores VERDE

Sensores ROJO

Colores 1;)TI'1S ,Radiaciones luminosas

=>>

?>>

@>>

A>>

8nm9 +ongitud de onda

%BU+ ')RD) R1;1

Figura 3.1. Re/resentación sim/li4icada de las curvas de res/uesta en 4recuencia ,o longitudes de onda de los distintos sensores del o(o 0umano. +os bastones act5an aarcando un es/ectro am/lio de 4recuencias6 mientras 7ue los conos se asimilan a 4iltros /asaandas. Cátedra: Sistemas de Televisión

3



-


7as in$ormaciones sensoriales 4ue env%an al cere#ro cada distinto grupo de sensores serán en consecuencia las siguientes: $ASTONES: dan la in$ormación de intensidad de iluminación 8luminancia9 de la imagen 4ue $orma en la retina el sistema óptico del o(o sin re$erencia a las $recuencias involucradas. *sta $alta de discriminación entre radiaciones de distinta $recuencia es la 4ue produce la visión en #lanco 1 negro. >e#ido a la gran cantidad de sensores de este tipo3 la imagen perci#ida es de alta de$inición. CONOS: >an la in$ormación de intensidad de iluminación con re$erencia de$inida a la -ona del espectro correspondiente a la #anda pasante de c,u de los tres grupos de sensores. 7as imágenes perci#idas son de #a(a de$inición. Puede decirse 4ue la $unción de los conos! es complementar la visión 8#lanco 1 negro9 de los %marillo Color 1(etivo real #astones!3 agregando datos con respecto a las $recuencias de las radiaciones reci#idas por el o(o. 'erce(ci%n su#&e"i)a de los colores 7os colores objetivos 8radiaciones de determinada longitud de onda9 son interpretados por el cere#ro de acuerdo a las in$ormaciones simpli$icadas 4ue le entrega el o(o 8colores subjetivos9. %&ul

VISIÓN

Cian

Sensores %BU+

'erde

%marillo Ro(o

Sensores ')RD)

CEREBRO

Sensores R1;1

Radiaciones luminosas

OJO ,Trasductor

Sensación Su(etiva ,Sensación de color

Figura 3.2 +os sensores de color ,conos son ecitados /or las radiaciones luminosas enviando sus in4ormaciones al cerero 7ue las sinteti&a /roduciendo la sensación de color. Como e(emplo 8ver $igura D.D.a93 imaginemos el proceso la radiación correspondiente al color o#&e"i)o amarillo 4ue se encuentra en la -ona repercepción de los sensores ro(o! 1 verde!3 de(ando de lado la in$ormación de los #astones por4ue 5stos no aportan datos so#re lo s colores. *n consecuencia3 am#os grupos de sensores enviarán in$ormación al cere#ro 1 5ste in terpretará 4ue el o(o está viendo el color amarillo! 8color su#(etivo9. Supongamos 4ue el amarillo objetivo es reempla-ado por dos radiaciones correspondientes a l os colores rojo objetivo 1 verde objetivo. 7os sensores !ro(o! 1 verde! de la retina serán estimulados de la misma manera 4ue en el caso anterior 8Figura D.D.#9 1 enviarán el mismo tipo de in$ormación al cere#ro. *s evidente 4ue el cere#ro interpretará nuevamente un amarillo! subjetivo: el o#servador creerá ver un color 4ue n o está presente en la reali-ada. A causa de las limitaciones del transductor 8o(o9 en lo 4ue respecta a discriminación de $recuencias se 2a producido una ilusión óptica. Etro e(emplo 4ue muestra 2asta dónde el o#servador puede enga=arse e s el caso del color subjetivo p6rpura!: 4ue en la naturale-a no e?iste ninguna radiación 4ue corresponda a este color. *l cere#ro interpreta este color su#(etivo cuando el o(o es e?citado simultáneamente por radiaciones 4ue se encuentran en la -ona del ro(o objetivo 1 del a-ul objetivo. Resumiendo3 es relativamente sencillo crear arti$icialmente colores su#(etivos partiendo de radiaciones 4ue e?citen convenientemente los sensores ro(o!3 verde! 1 a-ul!. Si no se pretende a#arcar todo el espectro visi#le #astará emplear tres colores o#(etivos #ásicos: ro(o3 verde 1 a-ul.


=



-


a P)RC)PCI*N N%TUR%+ D)+ C1+1R 1;)TI'1 %%RI++1 %marillo

VISIÓN

Sensores %BU+ N1 estimulados

Sensores ')RD) estimulados

CEREBRO

Color 1(etivo real Radiación luminosa

OJO

Sensores R1;1 estimulados

Sensación Su(etiva Color %%RI++1

 SIU+%CI*N %RTIFICI%+ D)+ C1+1R %%RI++1 'erde

VISIÓN

Sensores %BU+ N1 estimulados

Ro(o

Sensores ')RD) estimulados

CEREBRO

Sensores R1;1 estimulados

Colores 1(etivos Radiación luminosa

OJO

Sensación Su(etiva Color %%RI++1

Figura 3.3. +os sensores de color /ueden ser estimulados (a) !r u"a ra#ia$i%" r&a' ,/or e(em/lo color o(etivo amarillo ó () !r ra#ia$i!"& #i*i"*a &r! +u& '! &,$i*&" #& 'a -i-a -a"&ra ,/or e(em/lo colores o(etivos verde < ro(o. )n amos casos el cerero recie igual in4ormación < /roduce id!ntica sensación su(etiva de color: amarillo.


?



-


7os colores su#(etivos más representativos 4ue se o#tienen por medio de los tres colores o#(etivos ro(o3 verde 1 a-ul están indicados en la siguiente ta#la:

COLORES O$*ETIVOS $+SICOS

COLOR S,$*ETIVO -

RO*O

VERDE

A0,L

.R!

./!

.$! Ro(o

1 1

.SENSACI-N VIS,AL!

1

Amarillo

1

&erde

1

1

1

Tur4uesa o cian

1

A-ul

1

P6rpura o magenta

"lanco 1 1 1
Colores com(lemen"arios Se denomina as% a a4uel color 4ue sumado a otro da por resultado un blanco. E#servando la ta#la anterior se ve 4ue si por e(emplo se suma a-ul al amarillo 8o viceversa9 el resultado es #lanco: el a-ul será complementario del amarillo 8o viceversa9. 7os otros casos representativos 8pero no e?clu1entes9 de colores complementarios ser%an: ro(o,tur4uesa 1 verde,p6rpura.

El sis"ema elemen"al de "ele)isi%n en colores Si por medio de tres colores o#(etivos #ásicos 8ro(o3 verde 1 a-ul9 pueden crearse prácticamente todos los colores su#(etivos del espectro visi#le3 #astará descomponer por medio de $iltros adecuados las radiaciones luminosas 4ue llegan desde la imagen real3 transmitirlas por tres canales independientes de televisión 1 superponerlas $inalmente previo $iltrado de la lu- emitida por cada una de las pantallas de T&. As%3 el o#servador reci#irá simultáneamente tres imágenes ro(a3 verde 1 a-ul3 respectivamente 4ue e?citarán sus sensores ro(o!3 verde! 1 a-ul! de manera similar a lo 4ue 2u#iera ocurrido si 2u#iese estado mirando la imagen original. *s decir 4ue verá los mismos colores su#(etivos. *l sistema descripto es el usado actualmente para transmisión de televisión en colores3 pero con dos modi$icaciones importantes: a9 los tres tu#os de imagen se uni$ican en una sola ampolla de vidrio 8tu#o tricromático9. #9 Por medio de ciertos arti$icios 4ue se verán inmediatamente3 se utili-a un 6nico canal de transmisión para transportar la in$ormación de imagen 1 color.

Com(a"i#ilidad en"re la "ele)isi%n crom2"ica 3 "ele)isi%n monocrom2"ica >esde el comien-o de los estudios so#re T& cromática se trató de compati#ili-ar la televisión en colores 1 la televisión en #lanco 1 negro3 por ra-ones económicas. Se impuso como premisa 4ue los televisores monocromáticos pudieran captar los programas emitidos en color 1 4ue los televisores de color pudieran captar las emisiones monocromáticas. +aciendo una analog%a con la visión 2umana3 la in$ormación sin color corresponde a la in$ormación de intensidad de radiación luminosa o brillo 3 tal como es perci#ida por los sensores del o(o llamados  bastones!. 7a se=al 4ue transmitirá el sistema de televisión3 com6n a color o #lanco 1 negro3 será en consecuencia la se=al de #rillo o luminancia. Tal como se o#serva en la $igura D..3 esta se=al de luminancia es el resultado de sumar la in$ormación de #rillo de c,u de las cámaras destinadas a c,u de los tres colores #ásicos: el #rillo total de cada Cátedra: Sistemas de Televisión

@



-


sector de la imagen real es la suma de las radiaciones 4ue3 previo $iltrado óptico3 llegan a las respectivas cámaras ro(o!3 verde! 1 a-ul!. Puesto 4ue el o(o 2umano tiene menos sensi#ilidad a las radiaciones correspondientes a los e?tremos del espectro visi#le 8-onas de los colores o#(etivos ro(o 1 a-ul9 se 2a #uscado 4ue la se=al de luminancia reproducida por el tu#o de imagen respete esta caracter%stica de la visión. Por este motivo el peso de la in$ormación verde! 8má?ima sensi#ilidad del o(o9 se 2ace ma1or 4ue el de las in$ormaciones ro(o! 1 a-ul!. Utili-ando un matri-ado el5ctrico se o#tiene la se=al luminancia de acuerdo a la siguiente $órmula apro?imada: *GH Se=al de luminancia o #rillo 8#lanco 1 negro9. *RH Se=al de la cámara con el $iltro ro(o. *H Se=al de la cámara con el $iltro verde. *"H Se=al de la cámara con el $iltro a-ul. Se utili-an los s%m#olos * R *  1 *" de acuerdo a la terminolog%a empleada por las normas internacionales de televisión cromática. >e#ido a 4ue ni las cámaras de toma ni los tu#os de imagen son transductores lineales3 las se=ales de televisión se predistorsionan para me(orar la linealidad total del sistema. *sta modi$icación se conoce con el nom#re de corrección gamma 1 se indica por medio de una comilla9. FI+TR1S

Radiaciones +uminosas )scena Real

CL%R%S De T'

Precorreción #amma

R!!

)R

)R $J

V&r#&

)#

Au'

)

atri&ado )l!ctrico de +uminancia )R

>63)R

)#$J

)#

>6?K)#

)$J

)

>6$$)

γ

γ

γ

)H +uminancia

Se4al Luminancia5 E6 78 9:;E6R < 9:=>E6/ < 9:E6$ Figura 3.4. Señal de Luminancia: +a SeMal de luminancia re/resenta la in4ormación total de rillo de la escena6 sin re4erencia a los colores de la misma. )sta seMal re/roducida en un Tv /roducirá una imagen monocromática ,lanco < negro. *?iste una relación prácticamente lineal entre #rillo del tu#o de imagen 1 corriente del 2a- electrónico 4ue incide so#re la pantalla. Por el contrario3 la relación de estos dos t5rminos 1 la relación re(a)cátodo del ca=ón electrónico del tu#o es e?ponencial: rillo ,o corriente E  G ) Hvideo Siendo J 8$actor gamma9 apro?imadamente 3. *sta alinealidad podr%a eliminarse si la se=al de video se precorrige de la siguiente manera: )video E )$JHvideo Por este medio3 la luminancia o #rillo de los elementos de imagen será: rillo E  G 8) video9 $JH H Reempla-ando: rillo E  G 8) video9 de donde3 Bri''!  /  Ei#&!

H

*s decir: la relación #rillo,se=al es constante 1 por lo tanto el sistema se 2a lin eali-ado. &er ap5ndice K; para ver valores normali-ados de corrección gamma. 7a realidad es 4ue la $órmula de la se=al de luminancia tiene su origen colorim5trico3 adaptándose indirectamente a las caracter%sticas $isiológicas del o(o. Cátedra: Sistemas de Televisión

A



-


El $lanco en la "ele)isi%n crom2"ica Se 2i-o re$erencia al #lanco como un tipo de lu- 4ue inclu1e radiaciones de todo el espectro visi#le. 7a televisión cromática de$ine al #lanco como el resultado de los tres colores #ásicos ro(o3 verde 1 a-ul. 7as normas determinan 4ue $rente a un #lanco o#(etivo las cámaras de#en generar tres se=ales * R * 1 *" de igual amplitud. *n consecuencia3 un Tv 4ue reci#a como in$ormación a tres se=ales * R * 1 *" iguales de#erá reproducir en su pantalla una imagen tal 4ue produ-ca en el espectador la sensación de un #lanco su#(etivo.

A@re@ado de la inormaci%n de color *n la visión 2umana la percepción del colorido de la imagen real es una sensación a=adida por los conos a la sensación monocromática producida por los #astones!. Continuando con la analog%a3 el sistema de televisión en colores transmite por un lado la se=al de luminancia 8#lanco 1 negro9 1 por otro le a=ade la in$ormación de colorido. IMA/EN TOTAL 8 IMA/EN $LANCO 7 NE/RO .L,MINANCIA! < COLORIDO .CROMINANCIA! *n consecuencia el colorido será: COLORIDO .CROMINANCIA! 8 IMA/EN TOTAL B IMA/EN $LANCO 7 NE/RO .L,MINANCIA!

Cámara tricromática

E 76 MATRI0

7U
ER6 B E 76 E/6 B E 76

INORMACI-N S*OA7*S >IF*R*NCIA >* CE7ER

TOTAL

Figura 3.5.+a señal de televisión cromática está 4ormada la in4ormación monocromática , Luminancia < la E B E/or 76 in4ormación de colorido ,Di4erencia de color6 la cual está$6com/uesta /or los tres colores ro(o6 verde < a&ul. Dado 7ue ,)# - )H /uede otenerse a /artir de ,) R - )H < ,) - )H6 no es necesario transmitirlaO con lo 7ue se aumenta la e4iciencia del sistema /or ser redundante la in4ormación. Por este motivo a la in$ormación de colorido se la denomina se=al di$erencia de color. Lste m5todo de transmitir el colorido tiene una venta(a interesante: en todas las -onas #lancas o grises 8o sea sin color9 de la imagen la se=al diferencia de color será nula 8esas -onas producirán solamente in$ormación de luminancia9. Por otra parte3 en las -onas de colores poco intensos la se=al di$erencia d e color será reducida. >ado 4ue en general las imágenes reales no presentan colores mu1 vivos en toda su e?tensión3 la se=al de colorido se transmite con un ra-ona#le a2orro de in$ormación. *n realidad3 como el sistema de televisión cromática emplea tres colores #ásicos3 la in$ormación de colorido está compuesta por tres señales diferencia de color : 8*R ) *G9 8* ) *G9 8*" ) *G9 Anali-ando con más detalle el es4uema3 se puede demostrar 4ue e?iste redundancia o e?ceso de in$ormación: cual4uiera de las tres se=ales di$erencia de color está impl%cita en las dos restantes. Tal como se vio3 la se=al de luminancia se o#tiene con el siguiente matri-ado: *GH ;3D*R M ;3* M ;3KK*" Por otro lado es l%cito escri#ir: *GH ;3D*G M ;3*G M ;3KK*G Restando am#as e?presiones se o#tiene luego de despe(ar: 8* ) *G9 H );3K8*R ) *G9 ) ;3K 8* " ) *G9






-


*sta e?presión muestra 4ue #asta transmitir solamente dos se=ales di$erencia de color3 1a 4ue la tercera puede recuperarse en el mismo receptor de televisión por medio de un matri-ado el5ctrico sencillo. 7as se=ales di$erencia de color pueden o#tenerse directamente partiendo de las tres se=ales #ásicas * R * 1 *" por medio de matrices el5ctricas 4ue e$ect6en las siguientes operaciones: 8*R ) *G9 H ;3*R ' ;3* ) ;3KK*" 8* ) *G9 H );3D* R M ;3K* ) ;3KK*" 8*" ) *G9 H );3D* R ' ;3* M ;3Q*" 7a demostración de estas $órmulas es simple. Por e(emplo3 en el caso de 8* R ) *G9 se puede escri#ir: 8*R ) *G9 H

*R ' 8;3D* R M ;3* M ;3KK*"9

H ;3*R

' ;3* ) ;3KK*"

7a siguiente ta#la muestra los valores de las se=ales di$erencia de color para los casos de los colores más representativos3 cuando las se=ales * R * 1 *" por alcan-an un má?imo valor gen5rico * C

E6R

E6/

E6$

.E6R B E6 7!

.E6/ B E6 7!

.E6$ B E6 7!

COLOR

*C

*C

*C

;

;

;

"lanco

;3 *C

);3D *C

);3D *C

Ro(o

*C

;3KK *C

;3KK*C

);3Q *C

Amarillo

*C

);3 *C

;3K*C

);3 *C

&erde

*C

);3 *C

;3D *C

;3D *C

Tur4uesa

*C

);3KK*C

);3KK*C

;3Q*C

A-ul

*C

;3*C

);3K*C

;3*C

P6rpura

*C *C

*C *C

I >e lo anterior puede in$erirse lo siguiente: a9 7as se=ales di$erencia de color se anulan cuando las cámaras toman #lanco. *sto es lógico pues3 cual4uier área #lanca de la imagen no tendrá colorido 1 en consecuencia no será necesario transmitir in$ormación de color. #9 >e las tres se=ales di$erencia de color3 la se=al 8*  ) *G9 es la de menor amplitud. >ado 4ue en cual4uier sistema de transmisión se trata de enviar la se=al de ma1or amplitud para estar en las me(ores condiciones de relación se=al,ruido3 en televisión cromática se opta por transmitir las di$erencias de color 8* R ) *G9 1 8*" ) *G9.

¿C%mo se reduce del anco de #anda de la inormaci%n de color? ado 4ue en televisión 2a1 una relación directa entre de$inición de imagen 1 anc2o de #anda del sistema transmisor3 se 2a adoptado por un adecuado anc2o de #anda para la se=al de luminancia 8en la norma N es 3<+-9 1 un anc2o de #anda más reducido para las se=ales di$erencia de color 8K3D<+-3 aun4ue en la recepción se reduce a6n más9. *sto implica un a2orro en el espectro de $recuencias 4ue ser%a necesario para televisión en colores. *n la $igura D.. se muestra en $orma es4uemática el sistema con anc2o de #anda restringido. *s importante notar 4ue la in$ormación 4ue reci#irá el tu#o de imagen tricromático presentará distintas caracter%sticas seg6n 4ue parte del espectro de video se analice. Para las $recuencias #a(as 82asta apro?. ;3<+-93 cada ca=ón electrónico reci#irá in$ormaciones #ien di$erenciadas de acuerdo al color de la imagen3 pero para $recuencias ma1ores las in$ormaciones serán iguales por4ue el tu#o de#e reproducir los detalles $inos en #lanco 1 negro 8no 2a1 reproducción en color9. Cátedra: Sistemas de Televisión

K



-


FI+TR1S a TR%NSISI*N

> - =62& Cámara Tricromática > " $62&

%TRIB

> - $62&

 R)C)PCI*N

)H ,)R - )H 

%TRIB

,) - )H 

)H

)R - )H

) - )H

)R E , )RC



)RQ 

)# E , )#C



)#Q 

) E , )C



)Q 

C1+1R +%NC1 < N)#R1 > " $62& $62 " =62& Figura 3.6. +a SeMal de colorido no re7uiere detalles tan 4inos como la in4ormación de luminanciaO /or ese motivo las seMales di4erencia de color se transmiten con anc0o de anda reducido. )n la rece/ción se recom/onen las tres seMales de color *R * 1 *" : en las &onas de 4recuencias serán en general distintas6 de acuerdo a los colores de la imagen6 mientras 7ue en la &ona de 4recuencias altea serán necesariamente iguales ,los detalles 4inos se re/roducen en lanco < negro. ¿Cu2les son los (ro#lemas 3 las correcciones a la dierencia de anco de #anda?

Si se trata de transmitir 1 reproducir una imagen sin tomar ning6n recaudo3 la di$erencia de anc2o de #anda entre luminancia 1 crominancia produce un e$ecto de $ alta de coincidencia en la superposición de imagen #lanco 1 negro 8luminancia9 1 colorido.

E&em(lo de Re(roducci%n de una #arra )er"ical de color ro&o (or medio de un sis"ema de TV color con dis"in"o anco de #anda (ara luminancia 3 crominancia Para clari$icar el concepto se tomará como ejemplo una imagen elemental consistente en una barra de color rojo ubicada en el centro de la pantalla . *n las $ormas de onda correspondientes a luminancia 1 se=ales de color a la salida de la matri- 1 sin reducción de anc2o de #anda: la coincidencia e los $lancos de los pulsos es total. Al procesarse la se=al en el sistema transmisor)receptor los distintos anc2os de #anda de luminancia 1 crominancia producen modi$icaciones en el tiempo de crecimiento de los pulsos. Puede imaginarse 4ue la imagen reproducida en la pantalla e4uivale a una #arra monocromática 8luminancia9 so#re la 4ue se superpone una #arra ro(a con #ordes di$usos 1 despla-ada 2acia la derec2a3 esto para $acilitar la comprensión del pro#lema. Como conclusión3 puede decirse 4ue: *l tiempo de crecimiento de luminancia di$iere aprecia#lemente del tiempo de crecimiento de crominancia3 produciendo en la imagen un e$ecto de $alta de coincidencia entre #lanco 1 negro 8luminancia 1 colorido9. Si #ien esto no tiene solución en sentido estricto3 el de$ecto se disimula ra-ona#lemente demorando en el tiempo a la se=al de luminancia para 4ue el error de registro se reparta sim5tricamente. 8ver $igura D..9. 7a corrección puede reali-arse en la transmisión o en la recepción: la norma N no $i(a parámetros al respecto3 por considerar 4ue es un tema a6n su(eto a e?perimentación. *n lo 4ue respecta a los televisores3 la corrección se e$ect6a tendiendo en cuenta las caracter%sticas particulares de sus circuitos 1 anc2o de #anda reales.


$>



-

+nea de transmisión arti4icial

)H

Circuito +C

,)R - )H 

Tiem/o de /ro/agación ?>>ns


?>>ns

)H

,)R - )H 

Retardos adicionales del sistema ?>>ns ,) - )H 

,) - )H 

Figura 3.7. C!rr&$$i%" a 'a 8a'*a #& r&gi*r! #& i#&! ('a"$! 9 "&gr!) $!" $!'!r . Retardando adecuadamente la in4ormación de luminancia /or medio de una lnea de transmisión se consigue centrar las seMales de di4erencia de color < luminancia6 disminu> < >>ns. Por e(emplo3 es práctica $recuente 4ue los receptores inclu1an una trampa en los circuitos de luminancia para minimi-ar la inter$erencia de la su#portadora de color 8D3Q<+-9. Si además se agrega la limitación 4ue producen los ampli$icadores de $recuencia intermedia de video3 la respuesta total de luminancia t%pica será apro?imadamente D3<+-. 7a relación entre tiempo de crecimiento de una $unción escalón 1 el anc2o de #anda del sistema es:

trt E >63?  ,$J 4 

Trt : Tiem/o de crecimiento 4  : anc0o de anda

Reempla-ando valores se o#tiene para luminancia u n tiempo de K;;ns. *l anc2o de #anda de crominancia generalmente es del orden de ;;+- 8no todos los Tv aprovec2an el má?imo 4ue permite el sistema9 esto implica un tiempo de crecimiento de ;;ns. Si se 4uiere disimular la $alta de registro será necesario demorar al pulso de luminancia un tiempo e4uivalente a: 8;;)K;;9 ,  H D;;ns *n las etapas de FI de video del receptor la su#portadora de color se u#ica en una -ona de la curva de respuesta de RF donde la pendiente comien-a a ser pronunciada3 lo 4ue agrega un retardo adicional con respecto a luminancia. *ste retardo es del orden de ;;ns3 4ue de#e compensarse retra-ando luminancia en un valor e4uivalente: en de$initiva la corrección práctica suele estar entre ;; 1 Q;;ns3 dependiendo del tipo de circuito del televisor. *(emplo: *n una pantalla de cinescopio de @; cm 8@! de diagonal9 el corrimiento entre los e?tremos de la #arra de luminancia 1 crominancia sin corrección será apro?imadamente @mm3 mientras 4ue introduciendo el retardo se reduce a Dmm3 valor adecuado para una imagen comercial. >e#e tenerse en cuenta 4ue los #ordes de la #arra de color son di$usos a causa de las pendientes poco pronunciadas de la se=al de crominancia3 cosa 4ue coopera para 2acer menos evidente el de$ecto. Solución: 7o 4ue es válido para el e(emplo de una #arra vertical de color lo es para todos los casos de imágenes con #orde mu1 de$inidos 1 colorido intenso. Para demorar la se=al de luminancia se utili-an l%neas de transmisión arti$iciales. ¿C%mo se codiica la inormaci%n de color? Sa#iendo 4ue una de las premisas de la Tv cromática es su compati#ilidad con la Tv monocromática3 es lógico pensar 4ue el anc2o de #anda re4uerido por un canal para su transmisión de#er%a ser igual en am#os casos. A pesar de la di$erencia de in$ormación 8en Tv cromática es aprecia#lemente ma1or9 se 2a podido llegar a esto de la siguiente manera: a9 7a se4al de televisión 8 )ideo9 correspondiente a una imagen en #lanco 1 negro 8se=al de luminancia9 a#arca un aprecia#le espectro de $recuencias 8en la norma N es de 3<+-9 pero la energ%a de sus componentes se reduce drásticamente a medida 4ue aumenta la $recuencia 8detalles menores de la imagen9.


$$



-


#9 Aprovec2ando esta escasa densidad de in$ormación en $recuencias altas se u#ican dos subportadoras (u y v) de D3Q<+-3 des$asadas entre s% ;3 moduladas c,u de ellas por las dos se=ales di$erencia de color 8* R ) *G9 1 8*" ) *G9. Para ma1or claridad de e?posición se 2ará re$erencia a las se=ales componentes de crominancia como u 1 v 8terminolog%a utili-ada en PA79. 7a denominación clásica empelada por el sistema NTSC es distinta por utili-ar componentes des$asadas entre s% ; pero con otra $ase respecto a PA7 8se=ales I 1 9. No o#stante el concepto central del $uncionamiento es totalmente valente. c9 7a presencia de estas su#(or"adoras de alguna manera representa una perturbación para la señal de luminancia 3 pero se 2a #uscado una $recuencia 4ue produ-ca poca inter$erencia en la imagen. d9 Para minimizar el efecto de las subportadoras se las modula en amplitud con portadora suprimida '>o#le "anda 7ateral). *ste sistema tiene una venta(a: l a amplitud de las #andas laterales es directamente proporcional a la modulación. Si la se=al di$erencia de color es nula 8áreas #lancas de la imagen9 no 2a#rá #andas laterales 8pertur#ación cero so#re luminancia9. Si la se=al di$erencia de color es reducida 8colores poco saturados3 $recuentes en imágenes normales9 tam#i5n lo son las #andas laterales 8poca pertur#ación de luminancia9. Sin em#argo3 tam#i5n el sistema tiene un inconveniente: para remodular la in$ormación se necesita reconstruir la portadora suprimida en la transmisión 1 para esto se re4uiere enviar alg6n tipo de se=al piloto. *n Tv cromática se aprovec2a parte del intervalo de #orrado para incluir una rá$aga de se=al 8 Burst 9 4ue lleva in$ormación de $recuencia 1 $ase de la portadora suprimida. e9 7as bandas laterales de la modulación de la subportadora de color ocupan una determinada zona del espectro3 resultante de las $recuencias de modulación de las se=ales di$erencia de color. A su ve-3 este espectro no puede so#repasar los l%mites pre$i(ados a la se=al de video 83<+- en norma N9. *?presado matemáticamente3 las #andas laterales serán: "anda lateral superior: $ "7S H $ sc M $ m "anda lateral superior: $ "7I H $ sc ) $ m Siendo3 $ sc la $recuencia de la su#portadora 1 $ m la $recuencia de la modulación 8se supone una se=al de modulación senoidal9. *s posi#le calcular la má?ima $recuencia de modulación 4ue permite el sistema teniendo en cuenta los l%mites pre$i(ados al espectro de video 8; ' 3<+-9: i9 7%mite de la "7S: $ "7S má? H 3<+- 8l%mite de video9 $ m má? H $ "7S má? ) $ sc H 3<+- ' D3Q<+- H @;+ii9 7%mite de la "7I: $ "7I m%n H ; <+- 8l%mite de video9 $ m má? H $ sc ) $ "7I m%n H D3Q<+Si se trata de modulación con do#le #anda lateral3 e evidente 4ue los valores de la "7S 1 la "7I de#erán ser producidos por la misma $recuencia de modulación. *n consecuencia.3 la má?ima $recuencia permitida será @;+- 8$ m má?9. Nótese 4ue este valor es aprecia#lemente in$erior a la má?ima $recuencia asignada a las se=ales di$erencia de color en el sistema transmisor 8K3D<+-3 ver $igura ..9 Para me(orar la de$inición de color se admite 4ue la información de crominancia se transmita por doble banda lateral hasta 620Kz 1 por banda lateral !nica 8se suprime la "7S9 hasta "#$%z . Por ra-ones 4ue no 2acen al caso tratar a4u%3 solamente el sistema PA7 puede aprovec2ar totalmente esta posi#ilidad el sistema NTSC transmite solo una de las se=ales di$erencia de color con #anda lateral 6nica.

¿C%mo es la dis"ri#uci%n es(ec"ral de luminancia 3 crominancia? *l 2ec2o de respetar la compati#ilidad del sistema de Tv cromática con la monocromática o#liga a transmitir las se=ales de crominancia dentro del anc2o de #anda del espectro ocupado por G3 pero por separado. *l pro#lema está en conseguir transmitir las dos se=ales de crominancia 1 la de luminancia sin 4ue se produ-can inter$erencias entre ellas 4ue di$iculten la recepción3 tanto en los e4uipos monocromos como en los e4uipos de color. *n su momento3 se optó por modular una se=al cu1a $recuencia 4uedara dentro del espectro de la se=al G3 por las se=ales de crominancia 8R)G9 1 8")G9. *sta se=al se denomina su#portadora de crominancia. Todo esto se consiguió gracias a los tra#a(os reali-ados por
$2



-


$recuencias 4ue son m6ltiples enteros de la $recuencia de l%nea. >e esta manera3 se pueden utili-ar l os intervalos disponi#les entre ra1as del espectro eligiendo una $recuencia de su#portadora3 igual a un m6ltiplo entero impar de la semi$recuencia de l%nea. >e este modo3 las ra1as de energ%a de las #andas laterales de la se=al 4uedarán entrela-adas con las del espectro de luminancia.

Figura 3.$>. Distriución discontin5a del es/ectro de energa de la seMal de luminancia6 donde se /ueden intercalar las ra
Figura 3.$$. Posición de la anda de 4recuencias atriuidas a la seMal de crominancia en el es/ectro de la seMal de luminancia .

*l primer paso para convertir la imagen coloreada de una escena dada a se=ales el5ctricas3 viene dado por los dos sistemas de análisis de la imagen3 el secuencial 1 el simultáneo. *sta conversión de se=al luminosa en tensión se reali-a en el interior de los tu#os de imagen3 4ue3 dependiendo del m5todo utili-ado 8secuencias o simultáneo93 su dise=o interno variará de unos a otros. 7a conversión 2a de ser tal 4ue el tu#o de imagen de la cámara 1 del receptor puedan transmitir 1 reci#ir3 respectivamente3 las imágenes monocromáticas. *l segundo paso consiste en transmitir la in$ormación el5ctrica de una imagen para 4ue pueda ser reci#ida tanto por los televisores monocromáticos3 como por los televisores en color. 7a conclusión o#tenida es 4ue es su$iciente transmitir la se=al de luminancia 1 dos se=ales de crominancia3 para 4ue la recepción en am#os sistemas sea correcta. *n el pró?imo cap%tulo anali-aremos en detalle los sistemas de televisión a color analógica más di$undidos 1 4ue se utili-an actualmente en todo el mundo3 4ue son los sistemas NTSC 1 el PA73 con sus distintas versiones.


$3


apunte3Tratdecolor

Recommend Documents