
Analog television (or analogue television) is the original television technology that uses analog signals to transmit video and audio.[1] In an analog television broadcast, brightness, color, and sound are represented by the amplitude, phase, and frequency of the signal.
The strength of an analog signal varies over a continuous range of possible values, meaning that electronic noise and interference may be introduced. Thus, a moderately weak signal becomes snowy and subject to interference. In contrast, picture quality from a digital television (DTV) signal remains good until the signal level drops below a certain threshold (the "digital cliff"), where reception is either no longer possible or becomes intermittent.
Analog television may be wireless (as in terrestrial and satellite television) or distributed over a cable network (cable television).
Traditionally, all broadcast television systems used analog signals. Starting after the year 2000, motivated by the lower bandwidth requirements of compressed digital signals, a digital television transition has been underway in most of the world, with different deadlines for the cessation of analog broadcasts. Countries that still primarily use analogue systems are mostly in Africa, Asia, and South America.
Development
The earliest systems of analog television were mechanical television systems that used spinning disks with patterns of holes punched into the disc to scan an image. A similar disk reconstructed the image at the receiver. Synchronization of the receiver disc rotation was handled through sync pulses broadcast with the image information. Camera systems used similar spinning discs and required intensely bright illumination of the subject for the light detector to work. The reproduced images from these mechanical systems were dim, very low resolution and flickered severely.
La televisión analógica no se consolidó como industria hasta el desarrollo del tubo de rayos catódicos (TRC), que utiliza un haz de electrones enfocado para trazar líneas sobre una superficie recubierta de fósforo . El haz de electrones podía desplazarse por la pantalla mucho más rápido que cualquier sistema de disco mecánico, lo que permitía líneas de exploración más juntas y una resolución de imagen mucho mayor. Además, un sistema totalmente electrónico requería mucho menos mantenimiento que un sistema de disco giratorio mecánico. Los sistemas totalmente electrónicos se popularizaron en los hogares después de la Segunda Guerra Mundial .
Estándares

Las emisoras de televisión analógica codifican su señal utilizando diferentes sistemas. Los sistemas oficiales de transmisión fueron definidos por la UIT en 1961 como: A, B, C, D, E, F, G, H, I, K, K1, L, M y N. [ 2 ] Estos sistemas determinan el número de líneas de exploración, la velocidad de fotogramas, el ancho de canal, el ancho de banda de vídeo, la separación de vídeo y audio, etc. Se podía añadir un esquema de codificación de color ( NTSC , PAL o SECAM ) a la señal monocromática base. [ 3 ] Mediante modulación por radiofrecuencia (RF) , la señal se modula sobre una onda portadora de muy alta frecuencia (VHF) o ultra alta frecuencia (UHF) . Cada fotograma de una imagen de televisión se compone de líneas de exploración dibujadas en la pantalla. Las líneas tienen brillo variable; el conjunto completo de líneas se dibuja lo suficientemente rápido como para que el ojo humano lo perciba como una sola imagen. El proceso se repite y se muestra el siguiente fotograma secuencial, lo que permite la representación del movimiento. La señal de televisión analógica contiene información de temporización y sincronización para que el receptor pueda reconstruir una imagen en movimiento bidimensional a partir de una señal unidimensional variable en el tiempo.
Los primeros sistemas de televisión comerciales eran en blanco y negro ; el comienzo de la televisión en color se produjo en la década de 1950. [ 4 ]
Un sistema de televisión práctico necesita recibir señales de luminancia , crominancia (en un sistema de color), sincronización (horizontal y vertical) y audio , y transmitirlas por radio. El sistema de transmisión debe incluir un mecanismo para la selección de canales de televisión .
Los sistemas de televisión analógica ofrecen diversas velocidades de fotogramas y resoluciones. Además, existen diferencias en la frecuencia y la modulación de la señal de audio. Las combinaciones monocromáticas que aún existían en la década de 1950 fueron estandarizadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) con las letras mayúsculas de la A a la N. Con la llegada de la televisión en color, se añadió información de crominancia a las señales monocromáticas, algo que los televisores en blanco y negro no tienen en cuenta. De esta forma, se logró la retrocompatibilidad .
Existen tres estándares para la codificación y transmisión de información de color adicional. El primero fue el sistema NTSC estadounidense. Posteriormente se desarrollaron los estándares PAL (europeo y australiano) y SECAM ( francés y de la antigua Unión Soviética) , con el objetivo de corregir ciertas deficiencias del sistema NTSC. La codificación de color de PAL es similar a la de los sistemas NTSC. Sin embargo, SECAM utiliza un método de modulación diferente al de PAL y NTSC. PAL tuvo una evolución posterior denominada PALplus , que permitía la transmisión en formato panorámico manteniendo la compatibilidad total con los equipos PAL existentes.
En principio, los tres sistemas de codificación de color se pueden usar con cualquier combinación de línea de exploración/velocidad de fotogramas. Por lo tanto, para describir una señal dada completamente, es necesario citar el sistema de color más el estándar de transmisión en mayúscula. Por ejemplo, Estados Unidos, Canadá, México y Corea del Sur usaban (o usan) NTSC-M , [ a ] Japón usaba NTSC-J , [ b ] el Reino Unido usaba PAL-I , [ c ] Francia usaba SECAM-L , [ d ] gran parte de Europa Occidental y Australia usaban (o usan) PAL-B / G , [ e ] la mayor parte de Europa del Este usa SECAM-D / K o PAL-D/K, y así sucesivamente.
No todas las combinaciones posibles existen. NTSC solo se usa con el sistema M, aunque se realizaron experimentos con NTSC-A ( 405 líneas ) en el Reino Unido y NTSC-N (625 líneas) en parte de Sudamérica. PAL se usa con varios estándares de 625 líneas (B, G, D, K, I, N), pero también con el estándar norteamericano de 525 líneas, denominado PAL-M . De igual manera, SECAM se usa con varios estándares de 625 líneas.
Por este motivo, mucha gente se refiere a cualquier señal de tipo 625/25 como PAL y a cualquier señal de 525/30 como NTSC , incluso cuando se refieren a señales digitales; por ejemplo, en DVD-Video , que no contiene ninguna codificación de color analógica y, por lo tanto, no contiene señales PAL ni NTSC.
Aunque en todo el mundo se utilizan varios sistemas de televisión de difusión diferentes, se aplican los mismos principios de funcionamiento. [ 5 ]
Mostrando una imagen


Un televisor CRT muestra una imagen mediante el barrido de un haz de electrones a través de la pantalla, siguiendo un patrón de líneas horizontales conocido como trama . Al final de cada línea, el haz regresa al inicio de la siguiente; al final de la última línea, regresa al inicio de la primera línea en la parte superior de la pantalla. A medida que pasa por cada punto, la intensidad del haz varía, modificando así la luminancia de dicho punto. Un sistema de televisión en color es similar, con la diferencia de que utiliza tres haces que se desplazan simultáneamente y una señal adicional, denominada crominancia, que controla el color del punto.
Cuando se desarrolló la televisión analógica, no existía tecnología asequible para almacenar señales de vídeo; la señal de luminancia debía generarse y transmitirse al mismo tiempo que se mostraba en el tubo de rayos catódicos. Por lo tanto, era fundamental mantener la exploración de trama en la cámara (u otro dispositivo para producir la señal) en perfecta sincronización con la exploración en el televisor.
La física del tubo de rayos catódicos exige que se permita un intervalo de tiempo finito para que el punto se mueva de vuelta al inicio de la siguiente línea ( retroceso horizontal ) o al inicio de la pantalla ( retroceso vertical ). La sincronización de la señal de luminancia debe tener esto en cuenta.
El ojo humano posee una característica denominada fenómeno phi . La rápida sucesión de imágenes escaneadas crea la ilusión de un movimiento fluido. El parpadeo de la imagen se puede solucionar parcialmente aplicando un recubrimiento de fósforo de larga persistencia al tubo de rayos catódicos (CRT), de modo que las imágenes sucesivas se desvanezcan lentamente. Sin embargo, el fósforo de persistencia lenta tiene el inconveniente de provocar desenfoque y distorsión de la imagen cuando se produce un movimiento rápido en la pantalla.
La velocidad máxima de fotogramas depende del ancho de banda de la electrónica y del sistema de transmisión, así como del número de líneas de exploración horizontales en la imagen. Una velocidad de 25 o 30 hercios es un compromiso satisfactorio, mientras que para construir la imagen se utiliza el proceso de entrelazado de dos campos de vídeo por fotograma . Este proceso duplica el número aparente de fotogramas de vídeo por segundo y reduce aún más el parpadeo y otros defectos en la transmisión.
Recepción de señales
El sistema de televisión de cada país especificará una serie de canales dentro de las frecuencias UHF o VHF. Un canal consta de dos señales: la información de la imagen se transmite mediante modulación de amplitud en una frecuencia portadora, y el sonido se transmite mediante modulación de frecuencia a una frecuencia con un desplazamiento fijo (normalmente de 4,5 a 6 MHz) respecto a la señal de imagen.
Las frecuencias de canal elegidas representan un compromiso entre proporcionar suficiente ancho de banda para el vídeo (y, por lo tanto, una resolución de imagen satisfactoria) y permitir que se incluyan suficientes canales en la banda de frecuencia disponible. En la práctica, se utiliza una técnica denominada banda lateral vestigial para reducir el espaciado entre canales, que sería casi el doble del ancho de banda de vídeo si se utilizara modulación de amplitud pura (AM).
La recepción de la señal se realiza invariablemente mediante un receptor superheterodino : la primera etapa es un sintonizador que selecciona un canal de televisión y lo desplaza a una frecuencia intermedia (FI) fija. El amplificador de señal realiza la amplificación en las etapas de FI, desde el rango de microvoltios hasta fracciones de voltio.
Extracción del sonido
En este punto, la señal de FI consta de una señal portadora de vídeo a una frecuencia y la portadora de sonido a una frecuencia de desplazamiento fija. Un demodulador recupera la señal de vídeo. A la salida del mismo demodulador se encuentra una nueva portadora de sonido modulada en frecuencia a la frecuencia de desplazamiento. En algunos televisores fabricados antes de 1948, esta se filtraba y la FI de sonido de aproximadamente 22 MHz se enviaba a un demodulador de FM para recuperar la señal de sonido básica. En los televisores más recientes, esta nueva portadora a la frecuencia de desplazamiento se mantenía como sonido entre portadoras y se enviaba a un demodulador de FM para recuperar la señal de sonido básica. Una ventaja particular del sonido entre portadoras es que, al ajustar el mando de sintonización fina del panel frontal, la frecuencia de la portadora de sonido no cambia con la sintonización, sino que permanece en la frecuencia de desplazamiento mencionada anteriormente. En consecuencia, es más fácil ajustar la imagen sin perder el sonido.
Así, la señal portadora de FM se demodula, se amplifica y se utiliza para alimentar un altavoz. Hasta la llegada de los sistemas NICAM y MTS , las transmisiones de sonido televisivo eran monofónicas.
Estructura de una señal de vídeo
La portadora de vídeo se demodula para dar una señal de vídeo compuesta [ f ] que contiene señales de luminancia, crominancia y sincronización. [ 6 ] El resultado es idéntico al formato de vídeo compuesto utilizado por dispositivos de vídeo analógicos como VCR o cámaras CCTV . Para garantizar una buena linealidad y, por lo tanto, fidelidad, en consonancia con los costes de fabricación asequibles de transmisores y receptores, la portadora de vídeo nunca se modula hasta el punto de apagarse por completo. Cuando se introdujo el sonido entre portadoras más tarde, en 1948, no apagar completamente la portadora tuvo el efecto secundario de permitir que el sonido entre portadoras se implementara de forma económica.



Cada línea de la imagen mostrada se transmite mediante una señal como la descrita anteriormente. El mismo formato básico (con pequeñas diferencias relacionadas principalmente con la sincronización y la codificación del color) se utiliza para los sistemas de televisión PAL, NTSC y SECAM. Una señal monocromática es idéntica a una señal en color, con la excepción de que los elementos mostrados en color en el diagrama (la ráfaga de color y la señal de crominancia) no están presentes.

El porche delantero es un breve período (de aproximadamente 1,5 microsegundos ) insertado entre el final de cada línea de imagen transmitida y el flanco ascendente del pulso de sincronización de la siguiente línea . Su propósito era permitir que los niveles de voltaje se estabilizaran en los televisores antiguos, evitando interferencias entre las líneas de imagen. El porche delantero es el primer componente del intervalo de borrado horizontal , que también contiene el pulso de sincronización horizontal y el porche trasero . [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
El margen posterior es la porción de cada línea de exploración entre el final (flanco ascendente) del pulso de sincronización horizontal y el inicio del vídeo activo. Se utiliza para restaurar la referencia del nivel de negro (300 mV) en el vídeo analógico. En términos de procesamiento de señales, compensa el tiempo de caída y el tiempo de estabilización posteriores al pulso de sincronización. [ 7 ] [ 8 ]
En los sistemas de televisión en color como PAL y NTSC, este período también incluye la señal de ráfaga de color . En el sistema SECAM, contiene la subportadora de referencia para cada señal de diferencia de color consecutiva con el fin de establecer la referencia de color cero.
En algunos sistemas profesionales, especialmente en enlaces satelitales entre ubicaciones, el audio digital se integra con los pulsos de sincronización de línea de la señal de video para ahorrar el costo de alquilar un segundo canal. Este sistema propietario se denomina Sound-in-Syncs .
Extracción de señal de vídeo monocromática
El componente de luminancia de una señal de vídeo compuesta varía entre 0 V y aproximadamente 0,7 V por encima del nivel de negro . En el sistema NTSC, se utiliza un nivel de señal de borrado durante el porche delantero y el porche trasero, y un nivel de señal de negro 75 mV por encima de este; en PAL y SECAM, estos niveles son idénticos.
En un receptor monocromo, la señal de luminancia se amplifica para controlar la rejilla del cañón de electrones del tubo de rayos catódicos (TRC). Esto modifica la intensidad del haz de electrones y, por lo tanto, el brillo del punto que se está escaneando. Los controles de brillo y contraste determinan el desplazamiento de CC y la amplificación, respectivamente.
Extracción de señal de vídeo en color

Señales U y V
Una señal de color transmite información visual para cada uno de los componentes rojo, verde y azul de una imagen. Sin embargo, estas señales no se transmiten simplemente como tres señales separadas, ya que: dicha señal no sería compatible con los receptores monocromáticos, una consideración importante cuando se introdujo la transmisión en color. Además, ocuparía el triple del ancho de banda de la televisión actual, lo que obligaría a reducir el número de canales disponibles.
En cambio, las señales RGB se convierten al formato YUV , donde la señal Y representa la luminancia de los colores en la imagen. Dado que la reproducción de colores de esta manera es el objetivo tanto de los sistemas de cine como de televisión en blanco y negro , la señal Y es ideal para su transmisión como señal de luminancia. Esto garantiza que un receptor monocromático muestre una imagen correcta en blanco y negro, donde un color determinado se reproduce mediante un tono de gris que refleja con precisión la claridad u oscuridad del color original.
Las señales U y V son señales de diferencia de color . La señal U es la diferencia entre la señal B y la señal Y, también conocida como B menos Y (BY), y la señal V es la diferencia entre la señal R y la señal Y, también conocida como R menos Y (RY). La señal U representa la intensidad del color azul violáceo o su color complementario, el verde amarillento, y la señal V la intensidad del color rojo violáceo o su color complementario, el cian verdoso. La ventaja de este sistema es que las señales U y V son cero cuando la imagen no tiene contenido de color. Dado que el ojo humano es más sensible a los detalles de luminancia que a los de color, las señales U y V pueden transmitirse con un ancho de banda reducido y obtener resultados aceptables.
En el receptor, un único demodulador puede extraer una combinación aditiva de U más V. Un ejemplo es el demodulador X utilizado en el sistema de demodulación X/Z. En ese mismo sistema, un segundo demodulador, el demodulador Z, también extrae una combinación aditiva de U más V, pero en una proporción diferente. Las señales de diferencia de color X y Z se dividen en tres señales de diferencia de color: (RY), (BY) y (GY). Las combinaciones de demoduladores, generalmente dos, pero a veces tres, eran:
- (I) / (Q), (como se usa en el RCA CTC-2 de 1954 y la serie RCA "Colortrak" de 1985, y el Arvin de 1954, y algunos monitores de color profesionales de la década de 1990),
- (RY) / (Q), como se usaba en el receptor de color RCA de 21 pulgadas de 1955,
- (RY) / (BY), utilizado en el primer receptor de color del mercado (Westinghouse, no RCA),
- (RY) / (GY), (como se usa en el chasis RCA Victor CTC-4),
- (RY) / (BY) / (GY),
- (X) / (Z), como se usaba en muchos receptores de finales de los años 50 y durante los años 60.
Al final, una matriz adicional de las señales de diferencia de color c a f anteriores produjo las tres señales de diferencia de color, (RY), (BY) y (GY).
Las señales R, G y B del receptor, necesarias para el dispositivo de visualización (CRT, pantalla de plasma o pantalla de cristal líquido), se obtienen electrónicamente mediante la siguiente matriz: R es la combinación aditiva de (RY) con Y, G es la combinación aditiva de (GY) con Y, y B es la combinación aditiva de (BY) con Y. Todo esto se realiza electrónicamente. Se observa que, durante el proceso de combinación, la parte de baja resolución de las señales Y se cancela, dejando las señales R, G y B capaces de generar una imagen de baja resolución a todo color. Sin embargo, las partes de mayor resolución de las señales Y no se cancelan, por lo que están presentes por igual en R, G y B, produciendo el detalle de la imagen de mayor resolución en monocromo, aunque para el ojo humano parezca una imagen a todo color y de alta resolución.
Sistemas NTSC y PAL

En los sistemas de color NTSC y PAL, U y V se transmiten mediante modulación de amplitud en cuadratura de una subportadora. Este tipo de modulación aplica dos señales independientes a una subportadora, con la idea de que ambas señales se recuperarán de forma independiente en el receptor. Para NTSC, la subportadora está a 3,58 MHz. [ g ] Para el sistema PAL está a 4,43 MHz. [ h ] La subportadora en sí no está incluida en la señal modulada ( portadora suprimida ); son las bandas laterales de la subportadora las que transportan la información U y V. La razón habitual para usar la portadora suprimida es que ahorra potencia de transmisión. En esta aplicación, una ventaja más importante es que la señal de color desaparece por completo en escenas en blanco y negro. La subportadora está dentro del ancho de banda de la señal de luminancia principal y, por lo tanto, puede causar artefactos indeseables en la imagen, aún más perceptibles en receptores en blanco y negro.
Una pequeña muestra de la subportadora, la ráfaga de color , se incluye en la porción de borrado horizontal, que no es visible en la pantalla. Esto es necesario para proporcionar al receptor una referencia de fase para la señal modulada. Bajo la modulación de amplitud en cuadratura, la señal de crominancia modulada cambia de fase con respecto a su subportadora y también cambia de amplitud. La amplitud de la crominancia (considerada junto con la señal Y) representa la saturación aproximada de un color, y la fase de la crominancia con respecto a la referencia de la subportadora representa aproximadamente el tono del color. Para colores de prueba específicos que se encuentran en el patrón de barras de color de prueba, a veces se definen amplitudes y fases exactas solo para fines de prueba y resolución de problemas.
Debido a la naturaleza del proceso de modulación de amplitud en cuadratura que creó la señal de crominancia, en ciertos momentos, la señal representa solo la señal U, y 70 nanosegundos (NTSC) después, representa solo la señal V. Aproximadamente 70 nanosegundos más tarde, -U, y otros 70 nanosegundos, -V. Por lo tanto, para extraer U, se utiliza un demodulador síncrono, que usa la subportadora para activar brevemente la señal de croma cada 280 nanosegundos, de modo que la salida es solo un tren de pulsos discretos, cada uno con una amplitud igual a la de la señal U original en el instante correspondiente. En efecto, estos pulsos son muestras analógicas de tiempo discreto de la señal U. Luego, los pulsos se filtran con un filtro de paso bajo para recuperar la señal U analógica continua original. Para V, una subportadora desplazada 90 grados activa brevemente la señal de croma cada 280 nanosegundos, y el resto del proceso es idéntico al utilizado para la señal U.
La activación en cualquier momento distinto a los mencionados anteriormente dará como resultado una mezcla aditiva de dos cualesquiera de las señales U, V, -U o -V. Uno de estos métodos de activación fuera del eje (es decir, fuera de los ejes U y V) se denomina demodulación I/Q. Otro esquema fuera del eje mucho más popular fue el sistema de demodulación X/Z. El procesamiento matricial posterior permitió recuperar las señales U y V originales. Este esquema fue, de hecho, el demodulador más popular durante la década de 1960.
El proceso anterior utiliza la subportadora. Pero, como se mencionó anteriormente, esta se eliminó antes de la transmisión, y solo se transmite la croma. Por lo tanto, el receptor debe reconstituir la subportadora. Para ello, se transmite una breve ráfaga de la subportadora, conocida como ráfaga de color, durante el período de borrado posterior (período de borrado de re-trazado) de cada línea de exploración. Un oscilador de subportadora en el receptor se sincroniza con esta señal (véase bucle de enganche de fase ) para obtener una referencia de fase, lo que da como resultado que el oscilador produzca la subportadora reconstituida. [ i ]

NTSC utiliza este proceso sin modificaciones. Desafortunadamente, esto suele resultar en una reproducción de color deficiente debido a errores de fase en la señal recibida, a veces causados por trayectos múltiples, pero principalmente por una mala implementación en el estudio. Con la llegada de los receptores de estado sólido, la televisión por cable y los equipos de estudio digitales para la conversión a una señal analógica aérea, estos problemas de NTSC se han solucionado en gran medida, dejando el error del operador en el estudio como la única debilidad en la reproducción del color del sistema NTSC. En cualquier caso, el sistema PAL D (retardo) corrige principalmente este tipo de errores invirtiendo la fase de la señal en cada línea sucesiva y promediando los resultados en pares de líneas. Este proceso se logra mediante el uso de una línea de retardo de duración 1H (donde H = frecuencia de barrido horizontal). [ j ] Por lo tanto, los errores de desplazamiento de fase entre líneas sucesivas se cancelan y la amplitud de la señal deseada aumenta cuando las dos señales en fase se recombinan.
El sistema NTSC es más eficiente en el uso del espectro que el PAL, lo que se traduce en mayor detalle de imagen para un ancho de banda determinado. Esto se debe a que los sofisticados filtros de peine de los receptores son más eficaces con la secuencia de 4 campos de color del NTSC que con la de 8 campos del PAL. Sin embargo, en última instancia, el mayor ancho de canal de la mayoría de los sistemas PAL en Europa sigue otorgando a estos sistemas la ventaja de transmitir mayor detalle de imagen.
Sistema SECAM
En el sistema de televisión SECAM , las señales U y V se transmiten en líneas alternas , utilizando una modulación de frecuencia simple de dos subportadoras de color diferentes.
En algunas pantallas CRT analógicas a color, a partir de 1956, la señal de control de brillo ( luminancia ) se enviaba a las conexiones del cátodo de los cañones de electrones, y las señales de diferencia de color ( señales de crominancia ) se enviaban a las conexiones de las rejillas de control. Esta sencilla técnica de mezcla matricial de CRT fue reemplazada en diseños posteriores de procesamiento de señales de estado sólido por el método matricial original utilizado en los receptores de televisión a color de 1954 y 1955.
Sincronización
Los pulsos de sincronización añadidos a la señal de vídeo al final de cada línea de exploración y fotograma de vídeo aseguran que los osciladores de barrido del receptor permanezcan sincronizados con la señal transmitida para que la imagen pueda reconstruirse en la pantalla del receptor. [ 7 ] [ 8 ] [ 10 ]
Un circuito separador de sincronización detecta los niveles de voltaje de sincronización y clasifica los pulsos en sincronización horizontal y vertical.
sincronización horizontal
El pulso de sincronización horizontal separa las líneas de exploración . La señal de sincronización horizontal es un pulso corto que indica el inicio de cada línea. A continuación, se muestra el resto de la línea de exploración, con una señal que varía de 0,3 V (negro) a 1 V (blanco), hasta el siguiente pulso de sincronización horizontal o vertical .
El formato del pulso de sincronización horizontal varía. En el sistema NTSC de 525 líneas , es un pulso de 4,85 μs a 0 V. En el sistema PAL de 625 líneas, el pulso es de 4,7 μs a 0 V. Esto es inferior a la amplitud de cualquier señal de vídeo ( más negro que el negro ), por lo que puede ser detectado por el circuito separador de sincronización sensible al nivel del receptor.
Se definen dos intervalos de tiempo : el intervalo inicial entre el final del vídeo mostrado y el inicio del pulso de sincronización, y el intervalo posterior, entre el pulso de sincronización y el inicio del vídeo mostrado. Estos intervalos, junto con el pulso de sincronización, se denominan intervalo de borrado horizontal (o de retroceso ) y representan el tiempo que tarda el haz de electrones del tubo de rayos catódicos en volver al inicio de la siguiente línea de visualización.
sincronización vertical
La sincronización vertical separa los campos de vídeo. En los sistemas PAL y NTSC, el pulso de sincronización vertical se produce dentro del intervalo de borrado vertical . Estos pulsos se generan prolongando la duración de los pulsos de sincronización horizontal a lo largo de casi toda la línea de exploración.
La señal de sincronización vertical consiste en una serie de pulsos mucho más largos que indican el inicio de un nuevo campo. Estos pulsos ocupan todo el intervalo de línea de varias líneas al principio y al final de un escaneo; no se transmite información de imagen durante el retroceso vertical. La secuencia de pulsos está diseñada para permitir que la sincronización horizontal continúe durante el retroceso vertical; además, indica si cada campo representa líneas pares o impares en sistemas entrelazados (dependiendo de si comienza al inicio de una línea horizontal o a la mitad de la misma).
El formato de dicha señal en PAL de 625 líneas y NTSC de 525 líneas es:
- Pulsos de preecualización (6 para comenzar a escanear líneas impares, 5 para comenzar a escanear líneas pares)
- pulsos de sincronización larga (5 pulsos)
- Pulsos de postecualización (5 para comenzar a escanear líneas impares, 4 para comenzar a escanear líneas pares)
Cada pulso de pre- o post-ecualización consta de media línea de barrido de señal negra: 2 μs a 0 V, seguidos de 30 μs a 0,3 V. Cada pulso de sincronización largo consta de un pulso de ecualización con tiempos invertidos: 30 μs a 0 V, seguidos de 2 μs a 0,3 V.
En la producción de vídeo y los gráficos por ordenador, los cambios en la imagen suelen realizarse durante el intervalo de borrado vertical para evitar discontinuidades visibles. Si esta imagen en el búfer de fotogramas se actualiza con una nueva imagen mientras se refresca la pantalla, esta mostrará una mezcla de ambos fotogramas, lo que provocará un desgarro de página a mitad de la imagen.
retención horizontal y vertical
Los osciladores de barrido (deflexión) se diseñaron para funcionar sin señal de la estación de televisión (ni de la videograbadora, la computadora u otra fuente de video compuesto). Esto permite que el receptor de televisión muestre una trama y que se presente una imagen durante la colocación de la antena. Con una señal suficientemente potente, el circuito separador de sincronización del receptor divide los pulsos de base de tiempo del video entrante y los utiliza para reiniciar los osciladores horizontales y verticales en el momento adecuado para sincronizarlos con la señal de la estación.
La oscilación libre del circuito horizontal es especialmente crítica, ya que los circuitos de deflexión horizontal suelen alimentar el transformador de retroceso (que proporciona la aceleración para el tubo de rayos catódicos), así como los filamentos del tubo rectificador de alta tensión y, en ocasiones, los filamentos del propio tubo. Sin el funcionamiento del oscilador horizontal y las etapas de salida en estos receptores de televisión, no habría iluminación en la pantalla del tubo.
La falta de componentes de sincronización de precisión en los primeros equipos implicaba que los circuitos de base de tiempo a veces requerían ajuste manual. Si sus frecuencias de funcionamiento libre se alejaban demasiado de las frecuencias reales de línea y campo, los circuitos no podían seguir las señales de sincronización entrantes. La pérdida de sincronización horizontal solía resultar en una imagen ilegible; la pérdida de sincronización vertical producía una imagen que se desplazaba hacia arriba o hacia abajo en la pantalla.
Los receptores de televisión analógicos antiguos suelen incluir controles manuales para ajustar la sincronización horizontal y vertical. Este ajuste se realiza mediante controles de retención horizontal y vertical , generalmente ubicados en el panel frontal junto con otros controles comunes. Estos ajustan las frecuencias de funcionamiento libre de los osciladores de base de tiempo correspondientes.
Una imagen vertical que se desplaza lentamente demuestra que el oscilador vertical está casi sincronizado con la estación de televisión, pero no se sincroniza con ella, a menudo debido a una señal débil o a un fallo en la etapa separadora de sincronización que no reinicia el oscilador.
Los errores de sincronización horizontal provocan que la imagen se desgarre en diagonal y se repita en la pantalla como si estuviera enrollada alrededor de un tornillo o un poste de barbero; cuanto mayor sea el error, más copias de la imagen se verán a la vez enrolladas alrededor del poste de barbero.
A principios de la década de 1980, la eficacia de los circuitos de sincronización, sumada a la estabilidad inherente de los osciladores de los aparatos, había mejorado hasta el punto de que estos controles ya no eran necesarios. Los circuitos integrados, que eliminaban el control de retención horizontal, comenzaron a aparecer ya en 1969. [ 11 ]
Las últimas generaciones de receptores de televisión analógica utilizaban diseños basados en circuitos integrados, donde las bases de tiempo del receptor se derivaban de osciladores de cristal de alta precisión. En estos aparatos, el ajuste de la frecuencia de funcionamiento libre de cualquiera de los osciladores de barrido era innecesario e inaccesible.
Los controles de bloqueo horizontal y vertical rara vez se utilizaban en los monitores de ordenador basados en CRT, ya que la calidad y la consistencia de los componentes eran bastante altas con la llegada de la era de la informática, pero podían encontrarse en algunos monitores compuestos utilizados con los ordenadores domésticos o personales de los años 70 y 80.
Otra información técnica
Componentes de un sistema de televisión

El sintonizador es el dispositivo que, con la ayuda de una antena, aísla las señales de televisión recibidas por vía aérea. En la televisión analógica existen dos tipos de sintonizadores: VHF y UHF . El sintonizador VHF selecciona la frecuencia de televisión VHF, que consta de un ancho de banda de vídeo de 4 MHz y un ancho de banda de audio de aproximadamente 100 kHz. A continuación, amplifica la señal y la convierte en una señal de vídeo modulada en amplitud (IF) de 45,75 MHz y una portadora de audio modulada en frecuencia (IF) de 41,25 MHz.
Los amplificadores de FI están centrados en 44 MHz para una transferencia de frecuencia óptima de las portadoras de audio y video. [ k ] Al igual que la radio, la televisión cuenta con control automático de ganancia (AGC). Este controla la ganancia de las etapas del amplificador de FI y del sintonizador.
El amplificador de vídeo y el amplificador de salida se implementan mediante un pentodo o un transistor de potencia . El filtro y el demodulador separan la señal de vídeo de 45,75 MHz de la de audio de 41,25 MHz, y luego utilizan un diodo para detectar la señal de vídeo. Tras el detector de vídeo, la señal se amplifica y se envía al separador de sincronización y, posteriormente, al tubo de imagen.
La señal de audio se dirige a un amplificador de 4,5 MHz. Este amplificador prepara la señal para el detector de 4,5 MHz. Luego, pasa por un transformador de FI de 4,5 MHz hasta el detector. En televisión, existen dos formas de detectar señales FM. Una es mediante el detector de relación . Este es simple, pero muy difícil de alinear. El siguiente es un detector relativamente simple: el detector de cuadratura . Fue inventado en 1954. El primer tubo diseñado para este propósito fue el tipo 6BN6. Es fácil de alinear y de circuito simple. Fue un diseño tan bueno que todavía se utiliza hoy en día en forma de circuito integrado. Después del detector, la señal se dirige al amplificador de audio.
La sincronización de la imagen se logra mediante la transmisión de pulsos negativos. [ l ] La señal de sincronización horizontal es un pulso corto que indica el inicio de cada línea. Se definen dos intervalos de tiempo : el intervalo de borrado (o retroceso) entre el final del vídeo mostrado y el inicio del pulso de sincronización, y el intervalo de retroceso ( después del pulso de sincronización y antes del vídeo mostrado). Estos intervalos, junto con el pulso de sincronización, se denominan intervalo de borrado horizontal (o retroceso ) y representan el tiempo que tarda el haz de electrones del tubo de rayos catódicos en volver al inicio de la siguiente línea de visualización.
La señal de sincronización vertical es una serie de pulsos mucho más largos que indican el inicio de un nuevo campo. Los pulsos de sincronización vertical ocupan todo el intervalo de línea de varias líneas al principio y al final de un escaneo; no se transmite información de imagen durante el retroceso vertical. La secuencia de pulsos está diseñada para permitir que la sincronización horizontal continúe durante el retroceso vertical. [ m ]
Un circuito separador de sincronización detecta los niveles de voltaje de sincronización y extrae y acondiciona las señales que los osciladores horizontal y vertical pueden usar para mantenerse sincronizados con el video. También genera el voltaje AGC.
Los osciladores horizontales y verticales forman la trama en el tubo de rayos catódicos (TRC). Son accionados por el separador de sincronización. Existen diversas maneras de crear estos osciladores. El más antiguo es el oscilador tiratrón . Si bien se sabe que presenta deriva, genera una onda diente de sierra perfecta. Esta onda diente de sierra es tan buena que no requiere control de linealidad. Este oscilador fue diseñado para los TRC de deflexión electrostática, pero también se utilizó en algunos TRC de deflexión electromagnética. El siguiente oscilador desarrollado fue el oscilador de bloqueo, que utiliza un transformador para generar una onda diente de sierra. Este se utilizó solo durante un breve período y nunca fue muy popular. Finalmente, el multivibrador fue probablemente el más exitoso. Requería más ajustes que los otros osciladores, pero es muy simple y efectivo. Este oscilador fue tan popular que se utilizó desde principios de la década de 1950 hasta la actualidad.
Se necesitan dos amplificadores osciladores. El amplificador vertical acciona directamente el yugo. Dado que opera a 50 o 60 Hz y acciona un electroimán, es similar a un amplificador de audio. Debido a la rápida deflexión requerida, el oscilador horizontal necesita un transformador flyback de alta potencia accionado por un tubo o transistor de alta potencia. Los devanados adicionales de este transformador flyback suelen alimentar otras partes del sistema.




La pérdida de sincronización horizontal suele dar como resultado una imagen distorsionada e imposible de ver; la pérdida de sincronización vertical produce una imagen que se desplaza hacia arriba o hacia abajo en la pantalla.
circuitos de base de tiempo
En un receptor analógico con pantalla CRT, los pulsos de sincronización se envían a los circuitos de base de tiempo horizontales y verticales (conocidos comúnmente como circuitos de barrido en Estados Unidos), cada uno compuesto por un oscilador y un amplificador. Estos generan formas de onda de corriente modificadas, en forma de diente de sierra y parábola, para explorar el haz de electrones. Se requieren formas de onda específicas para compensar las variaciones de distancia entre la fuente del haz de electrones y la superficie de la pantalla. Los osciladores están diseñados para funcionar libremente a frecuencias muy cercanas a las de campo y línea, pero los pulsos de sincronización provocan su reinicio al inicio de cada línea o campo de exploración, lo que resulta en la sincronización necesaria del barrido del haz con la señal original. Las formas de onda de salida de los amplificadores de base de tiempo se envían a las bobinas de deflexión horizontales y verticales que rodean el tubo CRT. Estas bobinas producen campos magnéticos proporcionales a la corriente variable, los cuales desvían el haz de electrones a través de la pantalla.
En la década de 1950, la alimentación de estos circuitos se obtenía directamente de la red eléctrica. Un circuito sencillo consistía en una resistencia reductora de tensión en serie y un rectificador . Esto evitaba el coste de un transformador de alta tensión (50 o 60 Hz) . Sin embargo, era ineficiente y generaba mucho calor.
En la década de 1960, se introdujo la tecnología de semiconductores en los circuitos de base de tiempo. A finales de la década de 1960, en el Reino Unido, se introdujo la generación de energía síncrona (con la frecuencia de la línea de exploración) en los diseños de receptores de estado sólido . [ 12 ]
En el Reino Unido, se dejó de utilizar el tipo simple (50 Hz) de circuitos de potencia al introducirse los circuitos de conmutación basados en tiristores . El motivo de estos cambios de diseño fueron los problemas de contaminación del suministro eléctrico derivados de la interferencia electromagnética (EMI ) y los problemas de carga del suministro debido a que la energía se extraía únicamente del semiciclo positivo de la forma de onda de la red eléctrica. [ 13 ]
Fuente de alimentación flyback para tubos de rayos catódicos
La mayor parte de los circuitos del receptor (al menos en los diseños basados en transistores o circuitos integrados) funcionan con una fuente de alimentación de CC de voltaje relativamente bajo . Sin embargo, la conexión del ánodo de un tubo de rayos catódicos requiere un voltaje muy alto (normalmente de 10 a 30 kV) para su correcto funcionamiento.
Este voltaje no se produce directamente en el circuito de alimentación principal; en su lugar, el receptor utiliza el circuito empleado para el escaneo horizontal. La corriente continua (CC) se conmuta a través del transformador de salida de línea, y la corriente alterna (CA) se induce en las bobinas de escaneo. Al final de cada línea de escaneo horizontal, el campo magnético , que se ha acumulado tanto en el transformador como en las bobinas de escaneo debido a la corriente, es una fuente de energía electromagnética latente. Esta energía almacenada del campo magnético colapsante puede capturarse. La corriente de flujo inverso y corta duración (aproximadamente el 10 % del tiempo de escaneo de línea) proveniente tanto del transformador de salida de línea como de la bobina de escaneo horizontal se descarga nuevamente en el devanado primario del transformador flyback mediante un rectificador que bloquea esta fuerza contraelectromotriz . Un condensador de pequeño valor está conectado en paralelo con el dispositivo de conmutación de escaneo. Esto ajusta las inductancias del circuito para que resuenen a una frecuencia mucho mayor. Esto prolonga el tiempo flyback, evitando la tasa de decaimiento extremadamente rápida que resultaría si estuvieran aisladas eléctricamente durante este breve período. Uno de los devanados secundarios del transformador flyback alimenta este breve pulso de alta tensión a un multiplicador de tensión con diseño de generador Cockcroft-Walton . Esto produce la tensión de alimentación necesaria. Un convertidor flyback es un circuito de alimentación que funciona con principios similares.
Un diseño moderno típico integra el transformador flyback y el circuito rectificador en una sola unidad con un cable de salida cautivo, conocido como transformador de salida de línea con diodo dividido o transformador de alta tensión integrado (IHVT), [ 14 ] de modo que todas las partes de alta tensión quedan encapsuladas. Los diseños anteriores utilizaban un transformador de salida de línea independiente y una unidad multiplicadora de alta tensión bien aislada. La alta frecuencia ( unos 15 kHz) del barrido horizontal permite el uso de componentes relativamente pequeños.
Transición a lo digital
En muchos países, se ha interrumpido la transmisión televisiva por vía aérea de señales de audio y vídeo analógicas para permitir la reutilización del espectro radioeléctrico de radiodifusión televisiva para otros servicios.
El primer país en realizar una transición total a la transmisión digital terrestre fue Luxemburgo en 2006, seguido más tarde ese mismo año por los Países Bajos. [ 15 ] La transición a la televisión digital en los Estados Unidos para la transmisión de alta potencia se completó el 12 de junio de 2009, fecha que estableció la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC). Casi dos millones de hogares ya no podían ver la televisión porque no se habían preparado para la transición. El cambio se había retrasado por la Ley de Retraso de la TV Digital . [ 16 ] Si bien la mayoría de los espectadores de la televisión terrestre en los EE. UU. ven estaciones de máxima potencia (que suman alrededor de 1800), existen otras tres categorías de estaciones de televisión en los EE. UU.: estaciones de transmisión de baja potencia , estaciones de clase A y estaciones repetidoras de televisión . A estas se les asignaron plazos posteriores.
En Japón, la transición a la tecnología digital comenzó en la prefectura de Ishikawa, en el noreste del país, el 24 de julio de 2010 y finalizó en 43 de las 47 prefecturas del país (incluido el resto de Ishikawa) el 24 de julio de 2011, pero en las prefecturas de Fukushima , Iwate y Miyagi , la conversión se retrasó hasta el 31 de marzo de 2012, debido a las complicaciones derivadas del terremoto y tsunami de Tōhoku de 2011 y sus accidentes nucleares relacionados . [ 17 ]
En Canadá, la mayoría de las ciudades más grandes dejaron de transmitir por televisión analógica el 31 de agosto de 2011. [ 18 ]
China dejó de transmitir en formato analógico entre 2015 y 2021. [ 19 ]
Brasil cambió a la televisión digital el 2 de diciembre de 2007 en São Paulo y planeó terminar la transmisión analógica en todo el país para el 30 de junio de 2016. Sin embargo, el Ministerio de Comunicaciones anunció en 2012 que la fecha límite se retrasaría. [ 20 ] A partir de 2024, Brasil está en proceso de implementar su sistema de televisión digital de próxima generación, conocido como TV 3.0. [ 21 ] [ 22 ] En julio de 2024, el estándar ATSC 3.0 fue seleccionado oficialmente para el sistema de televisión digital de próxima generación del país. [ 21 ] La transición a TV 3.0 comenzó en 2025, con despliegues iniciales planeados para ciudades clave como São Paulo, Río de Janeiro y Brasilia . [ 23 ]
En Malasia, la Comisión de Comunicaciones y Multimedia de Malasia publicó una licitación para la asignación de frecuencias UHF de 470 a 742 MHz , que debía presentarse en el tercer trimestre de 2009, con el fin de permitir la transición del sistema de radiodifusión de Malasia a la televisión digital terrestre (DTV). Esta nueva asignación de banda de radiodifusión implicaría que Malasia tuviera que construir una infraestructura para todas las emisoras, utilizando un único canal de televisión digital terrestre . Gran parte de Malasia recibe la señal de televisión de Singapur, Tailandia, Brunéi e Indonesia (de Borneo y Batam). A partir del 1 de noviembre de 2019, todas las regiones de Malasia dejaron de utilizar el sistema analógico, después de que los estados de Sabah y Sarawak lo desactivaran definitivamente el 31 de octubre de 2019. [ 24 ]
En Singapur, la televisión digital bajo DVB-T2 comenzó el 16 de diciembre de 2013. El cambio se retrasó varias veces hasta que la televisión analógica se apagó a medianoche del 2 de enero de 2019. [ 25 ]
En Filipinas, la Comisión Nacional de Telecomunicaciones exigió a todas las empresas de radiodifusión que pusieran fin a la transmisión analógica el 31 de diciembre de 2015 a las 23:59 . Debido al retraso en la publicación de las normas y reglamentos de aplicación para la transmisión de televisión digital, la fecha prevista se pospuso a 2020. Se esperaba que la transmisión digital completa se implementara en 2021 y que todos los servicios de televisión analógica se cerraran a finales de 2023. [ 26 ] Sin embargo, en febrero de 2023, la NTC pospuso la transición de ASO/DTV a 2025 debido a que muchas estaciones de televisión provinciales no estaban preparadas para comenzar sus transmisiones de televisión digital. [ 27 ]
En la Federación Rusa, la Red Rusa de Radiodifusión y Televisión (RTRS) desactivó la transmisión analógica de los canales federales en cinco etapas, interrumpiendo la transmisión en múltiples entidades federativas en cada etapa. La primera región en la que se desactivó la transmisión analógica fue el óblast de Tver el 3 de diciembre de 2018, y la transición se completó el 14 de octubre de 2019. [ 28 ] Durante la transición, se proporcionaron receptores DVB-T2 y compensaciones monetarias para la compra de equipos de recepción de televisión digital terrestre o satelital a personas con discapacidad, veteranos de la Segunda Guerra Mundial, ciertas categorías de jubilados y hogares con ingresos per cápita inferiores al salario mínimo vital . [ 29 ]
Véase también
Notas
- ↑ Muchos de estos países han hecho la transición o están haciendo la transición a lo digital.
- ↑ Se interrumpió en 2012, cuando Japón hizo la transición al formato digital (ISDB).
- ↑ Se dejó de emitir en 2012, cuando el Reino Unido hizo la transición a la televisión digital (DVB-T).
- ↑ Se interrumpió en 2011, cuando Francia hizo la transición a la televisión digital (DVB-T).
- ↑ Muchos de estos sistemas hicieron la transición o están en transición a DVB-T como estándares de televisión digital.
- ↑ La modulación de la señal de RF está invertida en comparación con la AM convencional : el nivel mínimo de la señal de vídeo corresponde a la amplitud máxima de la portadora, y viceversa.
- ↑ Sus frecuencias exactas se eligieron de tal manera que (para NTSC) se encuentren a medio camino entre dos armónicos de la frecuencia de repetición de fotogramas, asegurando así que la mayor parte de la potencia de la señal de luminancia no se superponga con la potencia de la señal de crominancia.
- ↑ En el sistema PAL (D) británico, la frecuencia central de crominancia real, con bandas laterales inferior y superior iguales, es de 4,43361875 MHz, un múltiplo directo de la frecuencia de barrido. Esta frecuencia se eligió para minimizar el patrón de interferencia de batido de crominancia que sería visible en áreas de alta saturación de color en la imagen transmitida.
- ↑ Un segundo uso de la ráfaga de color en los modelos de receptores más caros o más nuevos es una referencia a un sistema AGC para compensar las imperfecciones de ganancia de croma en la recepción.
- ↑ Un circuito típico utilizado con este dispositivo convierte la señal de color de baja frecuencia en ultrasonido y viceversa.
- ↑ La mayoría de los primeros televisores (1939-1945) utilizaban amplificadores de FI de 4 etapas con tubos amplificadores de vídeo especialmente diseñados (del tipo 1852/6AC7). En 1946, RCA presentó una nueva innovación en televisión: el RCA 630TS. En lugar del tubo octal 1852, utilizaba el tubo miniatura de 7 pines 6AG5. Seguía teniendo 4 etapas, pero era la mitad de grande. Pronto, todos los fabricantes siguieron el ejemplo de RCA y diseñaron mejores etapas de FI. Desarrollaron tubos de mayor amplificación y menor número de etapas con mayor amplificación. Cuando la era de los tubos llegó a su fin a mediados de los 70, habían reducido las etapas de FI a 1 o 2 (dependiendo del televisor) y con la misma amplificación que los televisores de 4 etapas con tubos 1852.
- ↑ En una señal de vídeo compuesta de 1 voltio de amplitud, estos valores están aproximadamente 0,3 V por debajo del nivel de negro .
- ↑ El patrón de pulsos de sincronización vertical también indica si cada campo representa líneas pares o impares en sistemas entrelazados, dependiendo de si un pulso comienza al inicio de una línea horizontal o a la mitad de la misma.
Referencias
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Enlaces externos
- Medición y generación de señales de vídeo
- Sincronización de televisión en Wayback Machine (archivado el 26/03/2010)
- Frecuencias estándar de transmisión de video y listados de países en Wayback Machine (archivado el 27/12/2010).
- Artículo de la revista EDN que describe el diseño de un receptor de televisión transistorizado de 1958 en Wayback Machine (archivado el 16 de julio de 2006).
- Enlace obsoleto en archive.today (archivado el 23/09/2014)
- Tecnología de televisión
- Terminología televisiva