Sistemas de Transmisión en Color: NTSC, PAL y SECAM - Funcionamiento y Componentes

Sistemas de Transmisión en Color

Existen diferentes métodos para transmitir señales de televisión en color. Los más comunes son:

• Enviar la información de los tres colores primarios RGB: Es la forma más sencilla, pero presenta dos problemas: ancho de banda (AB) excesivo e incompatibilidad con televisores en blanco y negro (ByN).
• Transmitir la luminancia (Y) y la información de R y B: Ofrece compatibilidad con televisores ByN, ya que estos reproducen la señal de luminancia (Y) ignorando las demás señales.
• Transmitir la luminancia (Y) y las señales R-Y y B-Y: También es compatible con televisores ByN. En las transmisiones ByN no se transmite la señal de diferencia de color.

Transmisión de la Señal de Luminancia (Y)

La señal de luminancia (Y) se obtiene mediante una matriz a partir de los componentes RGB. La señal de salida de la matriz sirve para obtener la señal de diferencia de color.

Tipos de Sistemas de Transmisión en Color

• NTSC (National Television System Committee): Es el sistema americano. Transmite la información de crominancia (C) con la misma relación de fase en cada línea. El inconveniente es que, a través de las ondas electromagnéticas, si se desfasan las señales de C de líneas contiguas, pueden llegar a estar en fase, obteniendo una señal de R y B doble. En el caso del azul (B) no supondría un problema, pero el rojo (R) quedaría saturado en la reproducción, lo que generaría molestias. Para evitarlo, el receptor debe disponer de sistemas adecuados.
• PAL (Phase Alternating Line): Es similar al NTSC, pero la información de C de cada línea es invertida 180º, específicamente la componente de color R. Este proceso corrige los problemas del NTSC, ya que ante la posible modulación de los niveles de C correspondientes al color R, este se eliminaría.
• SECAM (Séquentiel Couleur à Mémoire): Es el sistema francés. Transmite la información de C correspondiente a cada línea de forma secuencial (rojo-azul, rojo-azul...).

Generación de la Señal de Color

• La cámara capta la información y, mediante espejos dicroicos, separa los colores RGB.
• La señal de luminancia (Y) se obtiene a partir de los componentes RGB mediante un circuito (matriz), de donde también se extraen las señales de diferencia de color correspondientes a la información de C.
• La señal de C se modula con la frecuencia portadora de C, y la señal de Y con la frecuencia portadora de Y.
• Para evitar un mayor ancho de banda y problemas de modulación entre frecuencias no deseables, se elimina en la emisora la información del verde (G) y la correspondiente a la frecuencia portadora de C.
• Las señales resultantes de C corresponden a los colores R y B, denominadas señales de diferencia de color, y están moduladas en cuadratura.

PAL-D

El sistema PAL-D se encarga, en el receptor, de convertir la línea desfasada en la fase correspondiente para que se pueda visualizar correctamente en la pantalla. Recibe la señal de C de cada línea, atacando a los canales de R y B, y a una línea de retardo que retrasa 180º cada línea que llega para después aplicarlas a los canales de R y B.

• Canal de R: La señal de C de la línea correspondiente se aplica al sustractor, que está formado por un inversor y un sumador, de tal forma que cada línea será desfasada y se sumará con la anterior. La señal de R queda en fase positiva con el doble del valor de la entrada, y la de B se elimina. Después, el demodulador ajusta el color R a su nivel adecuado.
• Canal de B: Compara la línea directa con la anterior, lo que genera una eliminación de R y una ampliación de B. Luego, el demodulador ajusta el B a su nivel.

El sistema lleva un oscilador local encargado de generar la frecuencia portadora de C. Es necesaria su generación para ajustar las bandas laterales (BL) de C con sus valores de frecuencia adecuados. Es un oscilador a cristal controlado por voltaje (V) que genera una señal de referencia lo suficientemente estable para poder ser regulada tanto en frecuencia como en fase (frecuencia obtenida: 4,43 MHz). Empezará a trabajar ante la presencia en su entrada de la señal de Burst. El demodulador incorpora un circuito desfasador de 90º que garantiza la relación de fase entre R y B.

Bloque de Luminancia (Y)

Encargado de extraer y amplificar la señal de blanco y negro (ByN). Consta de:

• Filtro trampa: Es un filtro pasabajos que elimina la frecuencia de color de la señal de vídeo compuesta.
• Línea de retardo: Retarda la señal de Y el tiempo adecuado para que todas las señales lleguen al mismo tiempo a la matriz, ya que la señal de C pasa por más bloques y tarda más.
• Amplificador de Y: Se encarga de aplicar al circuito matriz la señal de Y con la amplitud pico a pico (Vpp) adecuada.

Bloque de Crominancia (C)

Formado por:

• Filtro pasabanda: Elimina la frecuencia de la señal de Y y deja pasar la de C.
• Amplificador de C: Amplificador multietapa de voltaje formado por tres bloques:
  • Tiene ganancia variable, ya que en su entrada actúa el control automático de color (CAC), que hace que amplifique más o menos si el color es deficiente.
  • En la salida del segundo bloque, mediante una trampa de onda, se extrae la frecuencia de la señal de Burst, que dependiendo de su nivel creará unos impulsos de control del CAC y del Killer.
  • A la salida del amplificador de C, se obtiene amplificada la información de C de la línea procesada.

Sincronismo de Color

• Restaura la frecuencia portadora a partir del impulso Burst, obteniendo una frecuencia y fase adecuadas para la correcta demodulación de las señales de diferencia de color.
• Proporciona la señal Killer cuando la transmisión es monocromática.
• Proporciona el control automático de color (CAC).

Este bloque está formado por:

• Amplificador de puerta Burst: Separa la señal de Burst del resto de la señal de vídeo. El ajuste se realiza a través de la comparación de la señal de Burst con un impulso de retorno de línea. Esta señal de salida controla el CAC, el Killer y activa el oscilador de frecuencia portadora de color.
• CAC: Regula la ganancia del primer bloque del amplificador de C en función de las necesidades de la señal. Para ello, el circuito procesa el impulso de Burst y, en función del mismo, proporciona un voltaje de control que varía la polarización del amplificador de C.
• Circuito Killer: Proporciona un impulso de bloqueo o activación de la última etapa del amplificador de C a partir de la presencia del sincronismo de Burst. Si hay Burst, envía un impulso de polarización de este bloque y permite que la señal de C llegue al decodificador o demodulador PAL. Si no hay, las señales de ByN envían un impulso de bloqueo al último bloque del amplificador de C, anulando la acción de estos circuitos.

Matriz

Recibe la señal de Y y las señales de diferencia de color, y se encarga de generar la señal de verde (G). Este proceso se realiza tomando parte del voltaje de Y, de R y de B, generando el voltaje correspondiente al G de esa línea al sumarlos.

Amplificador RGB

Cada señal de diferencia de color que se obtiene en la salida de la matriz será amplificada por su amplificador correspondiente, obteniendo la amplitud pico a pico (Vpp) adecuada para excitar a los cátodos del TRC.

HDTV (Televisión de Alta Definición)

Intenta producir una imagen de televisión con la misma resolución que una película de 16 mm. Se consigue con una frecuencia de línea más rápida. En el sistema europeo, se utilizan 1250 líneas de exploración a 50 Hz y una relación de aspecto de 16:9, lo que necesita un ancho de banda de 34,7 MHz. Por lo tanto, se debe utilizar un procesador digital y una compresión/expansión para reducir el ancho de banda de transmisión real a un tamaño manejable. Como el ancho de banda es grande, se debe usar una transmisión por satélite utilizando frecuencias con un ancho de banda por encima de 1 GHz.

Receptores con Procesador por Microprocesador

Constan de cuatro elementos:

• Unidad microprocesadora.
• Chips de memoria RAM y ROM.
• Puertos de entrada/salida (I/O).
• Estructura del bus.

El microprocesador va a realizar todas las funciones del receptor. La comunicación entre el microprocesador y sus periféricos se realiza a través de los buses. Hay dos buses serie:

• BUS I2C: Tiene dos líneas bidireccionales, un reloj en serie y los datos circulan en serie en palabras de 8 bits.
• BUS IM: Tiene tres líneas: identificación, reloj y datos. Las dos primeras son unidireccionales y la última es bidireccional. Son de 8 bits con indicación de bit por transmisión.

Ambos buses se pueden utilizar simultáneamente en el receptor.

TRC (Tubo de Rayos Catódicos)

Es similar al de blanco y negro, pero con tres cátodos para RGB. Una vez acelerados, los haces se proyectan en una pantalla serigrafiada con un material luminiscente. Hay dos métodos para serigrafiarla:

• Tubo de línea: La pantalla está serigrafiada con pequeñas tríadas de colores RGB hasta alcanzar 500.000 tríadas, que determinan la resolución de la imagen. Previamente, en el interior del tubo, hay una máscara perforada que facilita la incidencia de los haces.
• Tubo Trinitron: Utiliza una disposición de cañón única de tres cátodos y un sistema de ánodos y placas polarizadas que inciden sobre la pantalla serigrafiada en tiras de colores que cubren la pantalla de norte a sur.