Principios de los sistemas de Televisión

La se define como la transmisión y recepción a distancia de señales eléctricas de imágenes visuales transitorias.

Para una reproducción fiel de los motivos en color, cada elemento geométrico de imagen debe estar representado no solamente por la intensidad o brillo como en televisión monocromática, sino por tres cantidades separadas. Pueden ser estas  los brillos de tres colores primarios. También puede representar una señal el matiz resultante, una segunda señal la saturación del matiz y una tercera el brillo. En cualquiera de estos dos procedimientos puede hacerse la medida y la especificación del color.

Los sistema de reproducción del color se dividen en aditivos y sustractivos. En un sistema aditivo, al ojo del observador llega un haz de luz en cada uno de los colores primarios por cada elemento de imagen. Si la luz generada originalmente es blanca,  la mayor parte es desintegrada en los filtros o prismas de la cámara de TV , los cuales la transforma en los colores primarios. En un sistema sustractivo, la luz blanca generada originalmente es modificada por cada elemento individual de imagen mediante la sustracción de los componentes de color que sobren. La eficacia de la fuente de luz blanca en el sistema sustractivo es varias veces superior que en el sistema aditivo. En la fotografía de color, los procedimientos sustractivos, tales como tecnicolor y Kodachrome, han tenido mucha más aceptación que los procedimientos aditivos, tales como Autochrome y Finlay; pero, por el contrario, en la televisión de color solamente los sistemas de tipo aditivo se han desarrollado con utilidad práctica.

En los sistemas aditivos, los colores primarios más convenientes son rojo, verde y azul, según elección hecha atendiendo a la pureza (o saturación para aumentar la ganancia de colores reproducibles) y pérdida de transmisión partiendo de la luz blanca.

Requisitos fisiológicos

La perfección exigida a un sistema de televisión está determinada por los requisitos fisiológicos que deben ser satisfechos para que la realización sea aceptable. Varían de una persona a otra, pero en general se ha llegado a valores aceptables de diseño de las siguientes magnitudes:

• Resolución. Un observador con buena vista es capaz de distinguir objetos sucesivos que contrasten subtendiendo cada uno el pequeño arco de 1 minuto. Un cuadrado que subtienda un arco de 1 minuto por lado, corresponde a un ángulo sólido de 10^-7 esteradianes aproximadamente. En una imagen de color, la resolución aparente no desmerece apreciablemente cuando la imagen azul está muy desenfocada; el desenfoque moderado de la imagen roja es tolerable. El uso de una señal común en los tres colores para representar los detalles finos no es causa de detrimento en la calidad de la imagen cuando se practica con magnitudes razonables. Como el brillo está determinado mayormente por el contenido de verde de un color,  se deduce  que mediante un sistema de transmisión en que el brillo se transmita en una banda de varios MHz mientras el matiz y la saturación se transmiten con bandas relativamente estrechas, la resolución puede ser favorecida eficazmente sin perjuicio de mantener eficazmente también la banda de frecuencia.. Si se aplica esta práctica a un sistema en que las componentes separadas de la señal irradiada representan las intensidades de los colores primarios, la porción de baja frecuencia de cada componente de color de la señal, será derivada individualmente (para representar la distribución de luz de su color correspondiente en el motivo de la imagen), mientras que la porción de alta frecuencia será idéntica en los tres colores.

• Campo de visión. Un ojo normal es capaz de observar crítica e instantáneamente un campo del orden de 0,001 esteradián. como la dirección del ojo puede ser rápida y fácilmente cambiada en un intervalo de tiempo muy corto, puede abarcar un campo mucho mayor. Para la visión sostenida de imágenes, la distancia de visión de cuatro a ocho veces la altura de la imagen, elegida por la mayoría de observadores, produce un campo de imagen de 0,02 a 0,07 esteradián. Tal campo es 200.000 a 700.000 veces el mínimo ángulo sólido resoluble.

• Agudeza. Es la cantidad subjetiva correspondiente a la resolución de cantidad objetiva. La relación entre la agudeza y la resolución indica que si se incrementa la resolución haciendo el tamaño de la figura de confusión menor de 1,5 X 10^-6, la agudeza aumenta sólo ligeramente.

• Brillo. A causa de su respuesta esencialmente logarítmica y su aptitud para controlar la luz admitida por medio de la abertura del iris, el ojo humano es capaz de observar objetos cuyo brillo está comprendido entre 4 x 10^-5 y 4.000 pies-lambert. En condiciones de poca iluminación de ambiente, valores de brillo de luz intensa tan pequeños como 1 pie-lambert, resultan aceptables; sin embargo, en condiciones de iluminación normal, artificial y natural, en interiores, es conveniente un brillo intenso de luz del orden de 200 pies-lambert.

• Contraste. El margen total de contraste perceptible instantáneamente por el ojo es alrededor de 40.000:1. Las reproducciones presentan contrastes que varía desde 10:1 para imágenes más bien insatisfactorias hasta 200:1 para las mejores transferencias fotográficas.

• Gama de Color. el margen disponible para la reproducción de color de un sistema de televisión en que se emplean los colores primarios rojo, verde y azul, es comparable a los obtenidos en la reproducción en color de películas y fotograbados.

• Fluctuación. El brillo aparente de una imagen de color está en gran parte determinado por la componente de verde. Si la imagen entera (o un campo de imagen entrelazado) es producida en un color, la perfección en cuanto fluctuación es consecuencia  del ritmo de repetición de la componente de verde solamente. 

• Objetos en movimiento: Idealmente , la reproducción o vista de un objeto en movimiento requiere que cada área elemental de la vista varíe sincrónicamente, con los cambios correspondientes en la escena original producidos por el movimiento del objeto; la resolución del ojo para los objetos en movimiento es mucho más precaria que para los objetos estacionarios. Es admisible reproducir la imagen a intervalos pequeños en vez de continuamente. Para la mayoría de finalidades el intervalo de 1/24 de segundo es lo bastante breve para producir en el observador la ilusión de que el movimiento es continuo y no discontinuo.

• Forma y dimensión de la imagen: Una forma rectangular con ancho igual a los cuatro tercios de la altura, resulta generalmente aceptable. Esta relación se define como relación de aspecto (en los nuevos sistemas de televisión se adopta dieciseis novenos). El tamaño mínimo aceptable se admite que está comprendido entre 101,6 mm X 115 mm y 190,5 mm X 254 mm. Las vistas más pequeñas producen fatiga al cabo de un corto tiempo, a no ser que el observador use dispositivos especiales. El tamaño máximo aceptable de la reproducción está determinada principalmente por la distancia de la visión utilizable.

Métodos de transmisión

Hay propuestos numerosos métodos de transmisión de señales de televisión en color. Entre las varias clasificaciones que de ellos se hacen, la correspondiente a las características de tiempo es una de las más importantes; según esta, los sistemas pueden ser clasificados como:

• Sistemas simultáneos, en que los tres elementos de información necesarios para un elemento de imagen son transmitidos simultáneamente.

• Sistemas secuenciales, en que los tres elementos de información son transmitidos sucesivamente. Los sistemas secuenciales que han sido propuestos se subdividen en:

• Campo secuencial. Se transmite un campo completo en un color, seguido de campos sucesivos en los restantes colores. En un sistema de tres colores con entrelazado 2:1, deben superponerse seis campos para que pueda ser completada una imagen, tanto geométricamente como en color.

• Línea secuencial. Se transmite una línea de un color, seguida por líneas sucesivas en los colores restantes, y se repite el ciclo. En este sistema, si el número de colores es un submúltiplo entero del número de líneas en una imagen completa, se repetirá siempre una determinada línea de imagen en un mismo color, a no ser que sea alterada momentáneamente en el extremo de un cuadro para lograr una nuevo puesta en fase en el cuadro siguiente. Con tres colores es difícil evitar una tendencia al serpenteo del sistema de línea secuencial en la imagen producida, la que se pone de manifiesto en un sistema con un entrelazado mayor de 2:1.

• Punto secuencial. Las tres integrantes de la información que describen un elemento individual de imagen son transmitidos en sucesión, inmediatamente después de lo cual tiene lugar la transmisión de información para el elemento siguiente de imagen. En este sistema aparece una figura de punto, parecida a la de un grabado de medio tono, superpuesto a las porciones coloreadas de la imagen. Las características  de los sistemas secuenciales de punto tienen más analogía con los de sistemas simultáneos que con las de los otros sistemas secuenciales.

Los sistemas de televisión pueden clasificarse también de acuerdo con las cantidades representadas explícitamente por las señales transmitidas:

• Intensidades de colores primarios individuales.

• Intensidad compuesta (o, de otro modo, brillo visual) más dos señales auxiliares representando la diferencia entre el brillo aparente y las intensidades de rojo y azul respectivamente.

• Intensidad compuesta, matiz y saturación

Compatibilidad

Cuando se pone en servicio un sistema de televisión color en un área dotada de servicio de televisión monocromático, surge la cuestión de la compatibilidad. Un sistema de televisión color es compatible con uno determinado de televisión monocromática cuando las señales radiadas por el sistema de color pueden ser recibidas como imágenes monocromáticas de calidad aceptable en los receptores del sistema monocromático sin modificar estos receptores.

Para que un sistema de color sea compatible con uno monocromático, debe emplear esencialmente las mismas normalizaciones que éste último. Cualquier variación en ellas debe ser de magnitud lo suficientemente pequeña, para que no trascienda al funcionamiento de los receptores monocromáticos o bien que se ejerza sobre una señal no detectada por los receptores monocromáticos. Los sistemas de sucesión de puntos, a causa de su mayor susceptibilidad de economía en ancho de banda, son los que tienen más probabilidad de funcionamiento compatible con las normalizaciones vigentes, en grado  más satisfactorio de reproducción de imagen que los sistemas que se emplean ritmos más lentos de sucesión de los colores. 

Transmisor

Los transmisores de televisión en color difieren necesariamente de los monocromáticos, en que requieren el uso de una de color y, señales adicionales de control para sincronizar la información de color. En otros aspectos son sustancialmente similares a un transmisor de televisión monocromático.

Receptor

Un receptor para televisión de color difiere de uno para televisión monocromática únicamente en la pantalla de reproducción de color y en la adición de circuitos para convertir la salida del detector de video del receptor en señales apropiadas. Los circuitos necesarios son aquellos que se utilizan para sincronizar y poner en concordancia de fase el color efectivo de la reproducción con el color correspondiente a la componente de información que se está suministrando en la reproducción en el instante preciso.

Diplexor de imagen y sonido

El uso de una sola portadora para ambas modulaciones de video y sonido es de interés a causa de la simplificación de los receptores y disminución del espectro electromagnético que de ello resulta. Una posible aproximación incluye:

• Uso de formas diferentes (y no interferentes entre sí) de modulación para las dos señales; por ejemplo, modulación de amplitud para las imágenes con modulación de frecuencia para el sonido.

• Reparto del tiempo entre las señales de video y sonido.

El primer método, hace el uso general de la transmisión de video con banda lateral residual con su inherente introducción de las bandas laterales de modulación de frecuencias de video que representan todas las frecuencias, excepto las más bajas, y la consecuente probabilidad de modulación cruzada entre las dos señales en el receptor.

En el segundo método la frecuencia de los intervalos en que las señales de sonido son transmitidas están comprendidas entre el doble y el triple de la frecuencia más alta de modulación del sonido que puede ser transmitido satisfactoriamente, y que la relación de la señal/ruido del sonido depende de la fracción del tiempo total empleado y los detalles del procedimiento de modulación del sonido. La posición relativa de los intervalos de sonido con respecto a las señales de las imágenes, en tiempo, debe ser la conveniente para que no produzcan efecto visible; por consiguiente, deben estar situados entre la señal de sincronismo y el principio de la información de imagen para cada línea de exploración.

Normas de televisión en los distintos países

Con respecto a la frecuencia del suministro de potencia, las prácticas de los diferentes países difieren. La normalización incluye:

• Ritmo de repetición de los cuadros.

• Líneas por cuadro.

• Polaridad de la modulación de imagen.

• Forma de la modulación de imagen.

• Modulación de sonido.

• Situación de la portadora de sonido