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Transmisin de TVAnalgica y Digital HD
Sep, 2009
TRANSMISIN DE TV ANALGICA Y DIGITAL HD1.- Introduccin 2.- Televisin analgica Banda Base Procesamiento Modulacin (AM/FM) 3.- Televisin digital HD-SDI, SD-SDI Compresin Modulacin 8VSB 4.- Comparacin entre tecnologas
Introduccin
La transmisin de Televisin tradicional cambia gracias a los avances tecnolgicos, mejorando la calidad de la seal y proporcionando seales o servicios agregados. En el desarrollo de la TV digital, se aprovecharon las caractersticas de los sistemas analgicos de cine y televisin como lo son la relacin de aspecto, el sistema de audio y ancho de banda del canal.
Introduccin
El video analgico se caracteriza por seales de naturaleza continua, es decir que contienen infinidad de valores. El video digital utiliza seales de naturaleza discreta que se representan mediante un nmero concreto de valores.
Televisin Analgica
La televisin analgica inici en Mxico a mediados del siglo XX adoptando el formato de transmisin americano NTSC (National Television Standard Comittee) que de principio operaba con seal blanco y negro, una caracterstica fundamental consiste en recortar la banda lateral inferior de la seal de video, a esto se le denomina transmisin en banda lateral vestigial. Los parmetros bsicos fueron, canales de operacin con un ancho de banda de 6 Mhz con dos portadoras, dos modulaciones y 525 lneas en una exploracin entrelazada de 60 campos.
Televisin Analgica
Para la seal de video la portadora se ubica a 1.25 Mhz del lmite inferior del canal asignado y la modulacin es en amplitud. Para la seal de audio la portadora se encuentra ubicada a 0.25 Mhz debajo del lmite superior del canal. La seal de video ocupa un ancho de banda de 3.5 Mhz en la banda lateral superior y 1.25 Mhz en la banda lateral inferior, sto se logra a partir de un filtro que recorta 2.25 Mhz de la banda lateral inferior de la seal de video. En el caso de la seal de audio se utiliza modulacin en frecuencia y el ancho de banda que ocupa con sus dos bandas laterales es de 0.4 Mhz.
Televisin Analgica
En Mxico, las primeras transmisiones regulares de televisin a color iniciaron en el ao 1968. El compromiso tcnico para la transicin de la televisin blanco y negro a la televisin a color fue lograr la compatibilidad de ambos receptores. Para lograr esta condicin se parti de respetar la distribucin original de las seales audio y video en el canal de 6 Mhz y agregar una subportadora de color que se ubic a 3.579545 Mhz de la portadora de video conformada con dos bandas laterales las seales I y Q que contiene la informacin de color. La integracin de estas seales aument el ancho de la banda lateral superior de 3.5 a 4.25 Mhz.
Estndares Analgicos
NTSC (National Television Standard Comittee): Primer sistema de televisin color que se implement en el mundo, desarrollado en EE.UU. en 1950. PAL (Phase Alternate Line): Desarrollado en Alemania en 1961 y adoptado por pases de Europa Occidental. SECAM (Squentiel Couleur Mmoire): Desarrollado en Francia y adoptado por pases de Europa Oriental.
Estndares Analgicos
PARAMETROCuadros / segundo
NTSC29.97
PAL25
SECAM25
Campos / segundo
59.94
50
50
Nmero de lneas / cuadro
525
625
625
Frecuencia horizontal (Hz)
15,734.25
15,625
15,625
Duracin del pulso de sincronismo (mseg)
4.7
4.7
4.7
Televisin AnalgicaBanda Base
La banda base de video en la televisin analgica es una seal compuesta por luminancia, crominancia y sincrona dispuestas de la siguiente manera:AB Amplitud pico a pico de la seal de video en color (160 IRE) Diferencia entre el nivel de negro y el nivel de supresin (pedestal 7.5 IRE) Amplitud pico a pico de la seal de crominancia (40 IRE) Amplitud de la seal de luminancia (100 IRE) Amplitud pico a pico de la seal de video monocroma (140 IRE) Amplitud de la seal de sincrona (40 IRE) Duracin del perodo activo de lnea. Intervalo previo a la rfaga de color (ventanilla) Duracin del intervalo de supresin de lnea (borrado horizontal) Duracin del pulso de sincrona
CL
MS Tu Tb Tsl Tsy
Televisin AnalgicaBanda Base
El audio en banda base debe tener un nivel de 0 dBm y el rango de frecuencias de acuerdo a la norma es de 50 a 15,000 Hz. La mayora de los transmisores utilizan circuitos balanceados con impedancia de 600 W.
0dBm 1.09Vpp
Televisin AnalgicaProcesamiento
Diagrama a bloques tpico de la transmisin analgica.
Video Audio Excitador Amplificador de video Amplificador de audio Diplexer Filtros
Televisin AnalgicaModulacin AM
Amplitud modulada (AM) es un tipo de modulacin lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la onda portadora de tal manera que esta cambie con las variaciones de nivel de la seal moduladora, que es la informacin que se va a transmitir.
Televisin AnalgicaModulacin AM
Seal de video modulada en amplitud con doble banda lateral.
Forma de onda tpica de la seal de video con la banda lateral inferior recortada.
Televisin AnalgicaModulacin FM
La frecuencia modulada (FM) es una modulacin angular que transmite informacin a travs de una onda portadora variando su frecuencia. En aplicaciones analgicas, la frecuencia instantnea de la seal modulada es proporcional al valor instantneo de la seal moduladora.
Televisin Digital
La Televisin Digital inicia en Mxico en el ao 2006, sto despus de haber adoptado la S.C.T. el estndar Americano ATSC (Advanced Television Systems Committee) el 6 de julio del ao 2004. A diferencia en el inicio de las transmisiones de la TV Analgica, para la transmisin de la TV Digital la autoridad reguladora propuso seis perodos trianuales de transicin en base al ncleo de poblacin, es decir las ciudades con mayor densidad de poblacin seran las primeras en transmitir en esta nueva tecnologa.
Se adopt esta medida por la incompatibilidad que existe entre los receptores anlogos y los digitales.
Televisin Digital
El denominador comn que tienen ambas transmisiones la Anloga y la Digital, es el ancho de banda de 6 MHz que se respet o adopt para la transmisin digital. Esto evit la replanificacin del espectro radioelctrico asignado para la operacin de Televisin. Adems del Canal de 6 MHz que utiliza la TV Digital, las caractersticas ms importantes son las siguientes: El nivel de energa en el ancho de banda es constante, no existen las tres frecuencias portadoras conque cuenta la transmisin anloga, slo se inserta una frecuencia piloto de referencia a 0.309441 MHz del lmite inferior del canal asignado.
Televisin Digital
Se requiere la digitalizacin de las seales de audio, video y datos, sto ltimo es un valor agregado conque cuenta esta Tecnologa. La tasa o velocidad de transmisin de la informacin Digital es de 19.39 MBits/Seg. La digitalizacin y compresin de la seal en video se realiza en el estndar MPEG-2, para el audio en Dolby AC-3 y los servicios agregados (datos) en MPEG-2.
Televisin Digital
La modulacin utilizada es la 8VSB que equivalente con la tecnologa anloga es una seal con la banda lateral inferior vestigial y consiste de 8 niveles de amplitud modulada en frecuencia intermedia y convertida a radiofrecuencia, para su amplificacin y transmisin.
Estndares TDT
Estndares para la transmisin de la Televisin Digital Terrestre - ATSC (Advanced Television Systems Committee) E.U.A. - DVB (Digital Video Broadcasting) Europa - ISDB (Integrated Services Digital Broadcast) Japn
Estndares TDT
PARAMETROAncho de banda Velocidad de flujo de datos Compresin de video
ATSC6 MHz
DVB6, 7 u 8 MHz
ISDB
19.39 Mbps
19.6 Mbps
19 Mbps
MPEG-2
MPEG-2 y MPEG-4
Compresin de audio
Dolby AC-3
MPEG-2 y Dolby AC-3
MPEG-2
Multiplexado
MPEG-2
Modulacin
8-VSB
COFDM
OFDM
COFDM: Codec Orthogonal Frecuency Division Multiplex
Estndares TDT
PARAMETRO
ATSC
DVB
ISDB
Tipo de Seal
HD
HD
HD
Lneas y barrido
1080i
720p
1080i
720p
1080i
Relacin de Aspecto Muestra por lnea activa X Cantidad de lneas activas 1920 X 1080
16:9
16:9
16:9
1280 X 720
1920 X 1080
1280 X 720
1920 X 1080
Estndares TDT
PARAMETRO
ATSC
DVB
ISDB
Tipo de Seal
SD
SD
SD
Lneas y barrido
480i
480p
480i
480p
480i
Relacin de Aspecto Muestra por lnea activa X Cantidad de lneas activas
16:9 y 4:3
16:9 y 4:3
16:9 y 4:3
720 X 483
720 X 576
544 X 576
720 X 483
Televisin DigitalHD-SDI, SD-SDI
SDI (Serial Digital Interface) es un interfaz de alta capacidad para trabajar con vdeo digital sin comprimir y en tiempo real. HD-SDI (High Definition Serial Digital Interface) es la interfaz serial que trabaja con altas tazas de transferencia de datos de hasta 1.485 Gb/s SD-SDI (Standard Definition Serial Digital Interface) es la interfaz serial que trabaja con tazas de transferencia de datos de 270 Mb/s.
Televisin DigitalHD-SDI, SD-SDI
Seal HD-SDI vista con Waveform Rasterizers
CompresinMPEG-2
The Moving Pictures Experts Group desarroll el estndar de compresin MPEG-2 para video, audio y datos, este mtodo de compresin se basa en eliminar informacin redundante y tiene las siguientes caractersticas:
Barrido
Entrelazado y progresivo
Estructura de muestreoResolucin Formatos de imagen(Relacin de aspecto)
4:2:0, 4:2:2 y 4:4:4Hasta 16,383 pixeles X 16,383 lneas 4:3 y 16:9 400 bps hasta 439.5 Gbps Intra cuadros e inter cuadros
Velocidad de datos codificados Codificacin de imagen
CompresinDolby AC3
El Dolby AC-3 es un sistema para compresin de audio con seis canales separados de informacin. Este sistema vara la velocidad de transmisin controlando as la resolucin y calcula la distribucin ptima de los bits, sin degradacin audible del sonido. Adems compensa la reduccin de informacin utilizando un filtrado digital y un enmascaramiento.
CompresinASI y SMPTE-310
ASI (Asynchronous Serial Interface), se utiliza este formato para el proceso de transporte de seales de video, audio y datos obtenindose un flujo de informacin MPEG-2.SMPTE (Society Motion Picture Televisin Engineering), este grupo desarrolla para el caso de la TDT una Interfaz Serie Sincrnica para MPEG-2 denominado SMPTE-310, definiendo las caractersticas de modulacin requeridas.
CompresinASI y SMPTE-310
Una vez creados los paquetes MPEG-2 con informacin de video, audio y datos en un flujo ASI, se deben procesar en forma sincrnica con un convertidor de ASI / SMPTE-310, quedando en formato para atacar el modulador 8-VSB (Vestigial Side Band).
Frame ASI
Frame SMPTE-310
Modulacin 8-VSBLa modulacin 8-VSB coloca la seal digital dentro de la banda de 6 MHz, con un flujo de transporte de 19,39 Mb/s. La seal es modulada en ocho estados o niveles de amplitud y genera una frecuencia piloto en 309.441 kHz. diagrama siguiente representa a cuadros la operacin de un excitador 8-VSB con los procesos por los que pasa la seal antes de ser transmitida. El
Modulacin 8-VSB
Las representaciones grficas que nos permiten visualizar la calidad de la seal 8-VSB son: el Diagrama de ojo y la Constelacin.
El Diagrama de ojo, es la superposicin de muchos trazos del voltaje de la seal de RF recibida al instante del muestreo; la convergencia de los mltiples trazos forman siete ojos al coincidir en tiempo con los pulsos de reloj generados por el equipo de medicin.
Modulacin 8-VSB
Constelacin de la seal 8-VSB, es una representacin grfica bidimensional de la amplitud y fase de la portadora de RF a cada instante del muestreo. Se presenta como una serie de ocho lneas verticales que corresponden a los ocho niveles de seal transmitidos.
La
Comparacin entre tecnologas
Estndar: Ancho de banda de 6 MHz:
NTSC
ATSC
Lo ocupa con una sola seal
Se aprovecha con mltiples seales
Relacin de aspecto:Tolerancia al ruido: Valores agregados: Resolucin: Calidad de seal: Pot / Cobertura:
4:3
16:9 / 4:3
Muy sensible Closed Caption y SAP 525 lneas Se degrada 10 kW pico *
Libre de ruido Multimedia e interactividad 1080i, 480i lneas No se degrada 2.5 kW rms *
*
Diferente potencia de transmisin pero misma cantidad de energa de consumo.
Comparacin entre tecnologas
Las imgenes muestran las caractersticas de las seales de RF de un transmisor analgico y uno digital.
Estndar: Portadora video Frecuencia piloto Subportadora de color
NTSC A 1.25 MHz del inicio del canal -----A 3.58 MHz de la port. video
ATSC -----A 0.309441 MHz del inicio del canal ------
Portadora de audioAtenuacin fuera de canal
A 4.5 MHz de la port. videoEntre -20 a -42 dB
-----Entre -47 a -110 dB
Comparacin entre tecnologas
Las imgenes muestran las caractersticas de las seales de RF de un transmisor analgico y uno digital.
Transmisin GRACIAS de TVAnalgica y Digital HD
Ing. Arturo Mignon G. [email protected] exactly is 8-VSB anyway?Harris Corp
Measuring the DTV signal49th Simposium Sep 24, 1999
Fundamentals of 8VSBTektronix
Manual de transmisin de TVABE Electrnica
Critical RF Measurements in Cable, Satellite and Terrestrial DTV SystemsTektronix
ATSC Standard Doc. A/64
Introduccin a los sistemas transmisores de TVConstantino Prez Vega
Sep, 2009