1. INGENIERA DE TELEVISIN
INGENIERA ELECTRNICA
YENNIFER GMEZ CARO
EDGAR CATOLICO ANGARITA
DAVID LEONARDO PATARROYO PUENTES

2. CONVERSION DIGITAL ANALOGA
3. COMPARACION
Una seal analgica es aquella cuya amplitud (tpicamente tensin de una seal que proviene de un transductor y amplificador) puede tomar en principio cualquier valor, esto es, su nivel en cualquier muestra no est limitado a un conjunto finito de niveles predefinidos como es el caso de las seales cuantificadas.
En cambio, una seal digital es aquella cuyas dimensiones (tiempo y amplitud) no son continuas sino discretas, lo que significa que la seal necesariamente ha de tomar unos determinados valores fijos predeterminados en momentos tambin discretos.
4. CUANTIFICACIN Y CODIFICACIN
5. CUANTIFICACION
6. La cuantificacin es un proceso que consiste en asignar valores binarios de una determinada cantidad de bits, a cada uno de los valores de tensin en amplitud muestreados.
La cuantificacin convierte la muestra analgica a un numero binario.
7. Consiste en representar la seal muestreada X(nT) mediante una serie finita de amplitud , asignndole a cada muestra el valor mas prximo a ella, dentro de una escala de valores fijos y conocidos.
Denominando X(nT) al valor de la muestra y a Xq(nT) al valor cuantificado de la seal
8. 9. X(nT) Xq(nT)
Q
10. En el caso de la seal de video generalmente es de 256 que es representada con una secuencia de 8 bits
Esto se logra pasando la seal muestreada a travs de divisores de voltaje, los cuales son la misma cantidad de los niveles de muestreo (256)
11. Seal
Voltaje
referencia
comparadores
En la figura podemos observar el proceso electrnico de cuantificacin de la seal muestreada
12. Cuantificacin a 3 bits por muestra
Cuanto mayor es la cantidad de bits por muestra, mas son los pasos de cuantificacin y por ende mayor es la resolucin o definicin de la imagen y una mejor seal ruido (S/N).
13. Niveles de cuantificacin para la seal de luminancia para 8 y 10 bits por muestra de resolucin.
14. Niveles de cualificacin y valores binarios asignados para 8 bits
15. Niveles de cuantificacin para 8 bits para las seales Cr y Cb
16. ERROR DE CUANTIFICACION
Bsicamente, la cuantificacin lo que hace es convertir una sucesin de muestras de amplitud continua en una sucesin de valores discretos preestablecidos segn el cdigo utilizado.
Durante el proceso de cuantificacin se mide el nivel de tensin de cada una de las muestras, obtenidas en el proceso de muestreo, y se les atribuye un valor finito (discreto) de amplitud, seleccionado por aproximacin dentro de un margen de niveles previamente fijado.
Los valores preestablecidos para ajustar la cuantificacin se eligen en funcin de la propia resolucin que utilice el cdigo empleado durante la codificacin. Si el nivel obtenido no coincide exactamente con ninguno, se toma como valor el inferior ms prximo.
En este momento, la seal analgica (que puede tomar cualquier valor) se convierte en una seal digital, ya que los valores que estn preestablecidos, son finitos. No obstante, todava no se traduce al sistema binario. La seal ha quedado representada por un valor finito que durante la codificacin (siguiente proceso de la conversin analgico digital) ser cuando se transforme en una sucesin de ceros y unos.
As pues, la seal digital que resulta tras la cuantificacin es diferente a la seal elctrica analgica que la origin, algo que se conoce como Error de cuantificacin. El error de cuantificacin se interpreta como un ruido aadido a la seal tras el proceso de decodificacin digital. Si este ruido de cuantificacin se mantiene por debajo del ruido analgico de la seal a cuantificar (que siempre existe), la cuantificacin no tendr ninguna consecuencia sobre la seal de inters.
17. Tipos de cuantificacin
Para minimizar los efectos negativos del error de cuantificacin, se utilizan las distintas tcnicas de cuantificacin que a continuacin se describen:
18. Cuantificacin uniforme
En los cuantificadores uniformes (o lineales) la distancia entre los niveles de reconstruccin es siempre la misma. No hacen ninguna suposicin acerca de la naturaleza de la seal a cuantificar, de ah que no proporcionen los mejores resultados. Sin embargo, tienen como ventaja que son los ms fciles y menos costosos de implementar.
19. La cuantificacin no uniforme o no lineal se aplica cuando se procesan seales no homogneas que se sabe que van a ser ms sensibles en una determinada banda concreta de frecuencias.Se estudia la propia entropa de la seal analgica y se asignan niveles de cuantificacin de manera no uniforme (bit rate variable), de tal modo que se asigne un mayor nmero de niveles para aquellos mrgenes en que la amplitud de la tensin cambia ms rpidamente.En este caso, lo que se hace es estudiar la propia entropa de la seal y asignar niveles de cuantificacin de manera no uniforme (utilizando un bit rate variable), de tal modo que se asigne un mayor nmero de niveles para aquellos mrgenes en que la amplitud cambia ms rpidamente (contienen mayor densidad de informacin).Cuando durante la digitalizacin se ha usado una cuantificacin no uniforme, se debe utilizar el mismo circuito no lineal durante la decodificacin, para poder recomponer la seal de forma correcta.
20. Cuantificacin logartmica
La cuantificacin logartmica o escalar es un tipo de cuantificacin digital en el que se utiliza una tasa de datos constante, pero se diferencia de la cuantificacin uniforme en que como paso previo a la cuantificacin se hace pasar la seal por un compresor logartmico.
Se hace pasar la seal por un compresor logartmico antes de la cuantificacin. Como en la seal resultante la amplitud del voltaje sufre variaciones menos abruptas, la posibilidad de que se produzca un ruido de cuantificacin grande disminuye. Antes de reproducir la seal digital, sta tendr que pasar por un expansor.
En esta cuantificacin tendremos pequeos pasos de cuantificacin para los valores pequeos de amplitud y pasos de cuantificacin grandes para los valores grandes de amplitud, lo que proporciona mayor resolucin en seales dbiles al compararse con una cuantifificacin uniforme de igual bit rate, pero menor resolucin en seales de gran amplitud.
A la salida del sistema, la seal digital ha de pasar por un expansor, que realiza la funcin inversa al compresor logartmico. El procedimiento conjunto de compresin y expansin se denomina companding.
Los algoritmos Ley Mu y Ley A sirven como ejemplo de cuantificadores logartmicos.
21. Cuantificacin vectorial
La cuantificacin vectorial, un tipo de cuantificacin digital, en el proceso puede ser idntico a la cuantificacin uniforme (utiliza un bit rate constante) o no constante (utiliza un bit rate variable). La particularidad radica, en que, en lugar de cuantificar las muestras retenidas individualmente, se cuantifican por bloques de muestras. Con ello, se logra una cuantificacin ms eficaz.
En lugar de cuantificar las muestras obtenidas individualmente, se cuantifica por bloques de muestras.
Cada bloque de muestras ser tratado como si se tratara de un vector; de ah el nombre de esta tipologa.
La cuantificacin vectorial es la ms eficiente de todas las modalidades de cuantificacin en lo referente al error de cuantificacin. No obstante, est ms predispuesta a verse afectada por errores de transmisin. Otro inconveniente, es que los procesos informticos para lograr esta codificacin resultan muy complejos.
22. CODIFICACION
23. Despus de realizada la cuantizacin, los valores de las tomas de voltajes se representan numricamente por medio de cdigos y estndares previamente establecidos. Lo ms comn es codificar la seal digital en cdigo numrico binario.
La codificacin permite asignarle valores numricos binarios equivalentes a los valores de tensiones o voltajes que conforman la seal elctrica analgica original.
24. Para el ejemplo vemos una codificacin de tres bits
25. En la tabla podemos observar los valores numricos correspondientes a los voltajes de las muestras tomadas de la seal analgica,tomando como ejemplo un cdigo binario de tres bits.
26. El proceso de codificacin se hace mediante el uso de comparadores a los cuales se les proporciona por una de sus entradas un voltaje preciso conocido como voltaje de referencia y el cual se logra con un divisor de voltaje similar al del proceso de conversin.
De esta manera se logra que cuando el voltaje de cuantificacin se mayor que el voltaje de referenciael comparador ponga un uno (1) en su salida, manteniendo el restante de sus comparadores mantienen su salida en cero (0)
27. Voltaje referencia
seal
comparadores
codificador
Seal codificada
El la figura podemos observar el proceso electrnicocompleto de cuantificacin y codificacin de la seal muestreada
28. La cantidad de informacines directamente proporcional al numero de bits que se empleen en el proceso de cuantificacin.
Se debe aclarar que a mayor resolucin (cantidad de bits) menor ser el error de cuantificacin
29. En seales de video se utiliza una codificacin de 8 bits por muestra, con una frecuencia de muestreo de 13.5 MHz para la luminancia y de 6 75 MHz para cada una de las seales de crominancia.
Debido a las altas velocidades a las que deben funcionar estos conversoresse hace necesario el uso de dos de estos.
Uno para los voltajes de referencia altos y otro para los voltajes de referencia bajos los cuales tienen que ser combinados al final para obtener el cdigo completo a la salida
30. Con eluso de 8 bits o256diferentes niveles, el flujo de datos requerira un anchode banda muy elevado, por lo tanto se hace necesario un proceso de compresin de los datos.
En este proceso de compresin se eliminaran los datos que no contengan ningn tipo de in formacin de videoni de sincronismo de lnealo cual har que el ancho de banda sea mucho menor
31. 32. CONVERSIN
DIGITAL- ANLOGICA
33. Un convertidor Digital/Analgico (DAC), es un elemento que recibe informacin de entrada digital, en forma de una palabra de "n" bits y la transforma a seal analgica, cada una de las combinaciones binarias de entrada es convertida en niveles lgicos de tensin de salida.
34. La funcin principal de la conversin deuna seal digital a una analgica esla restauracin de la seal originalmente transmitida
35. En la figura podemos observar un conversor digital a anologico
36. La funcin de la conversin digital/analgica es la traduccin de informacin de bits ( 8 para el caso de video) en distintos niveles de voltajes correspondientes a la seal analgica original
37. En la tabla se observalos valores en bitsy su posible valor en voltajespara conversin de 4 bits
38. Ventajas de la seal digital
- Cuando una seal digital es atenuada o experimenta perturbaciones leves, puede ser reconstruida y amplificada mediante sistemas de regeneracin de seales.
- Cuenta con sistemas de deteccin y correccin de errores, que se utilizan cuando la seal llega al receptor; entonces comprueban (uso de redundancia) la seal, primero para detectar algn error, y, algunos sistemas, pueden luego corregir alguno o todos los errores detectados previamente.
- Facilidad para el procesamiento de la seal. Cualquier operacin es fcilmente realizable a travs de cualquier software de edicin o procesamiento de seal.
- La seal digital permite la multigeneracin infinita sin prdidas de calidad.
- Es posible aplicar tcnicas de compresin de datos sin prdidas o tcnicas de compresin con prdidas basados en la codificacin perceptual mucho ms eficientes que con seales analgicas.
39. Desventajas de la seal digital
- Se necesita una conversin analgica-digital previa y una decodificacin posterior, en el momento de la recepcin.
- Si no se emplean un nmero suficientes de niveles de cuantificacin en el proceso de digitalizacin, la relacin seal a ruido resultante se reducir con relacin a la de la seal analgica original que se cuantific. Esto es una consecuencia de que la seal conocida como error de cuantificacin que introduce siempre el proceso de cuantificacin sea ms potente que la del ruido de la seal analgica original, en cuyo caso, adems, se requiere la adicin de un ruido conocido como "dither" ms potente an con objeto de asegurar que dicho error sea siempre un ruido blanco y no una distorsin. En los casos donde se emplean suficientes niveles de cuantificacin, la relacin seal a ruido de la seal original se conservar esencialmente porque el error de cuantificacin quedar por debajo del nivel del ruido de la seal que se cuantific. Esto, naturalmente, es lo normal.
- Se hace necesario emplear siempre un filtro activo analgico pasa bajo sobre la seal a muestrear con objeto de evitar el fenmeno conocido como aliasing, que podra hacer que componentes de frecuencia fuera de la banda de inters quedaran registrados como componentes falsos de frecuencia dentro de la banda de inters. Asimismo, durante la reconstruccin de la seal en la posterior conversin D/A, se hace tambin necesario aplicar un filtro activo analgico del mismo tipo (pasa bajo) conocido como filtro de reconstruccin. Para que dicho filtro sea de fase lineal en la banda de inters, siempre se debe dejar un margen prctico desde la frecuencia de Nyquist (la mitad de la tasa de muestreo) y el lmite de la banda de inters (por ejemplo, este margen en los CD es del 10%, ya que el lmite de Nyquist es en este caso 44,1 kHz / 2 = 22,05 kHz y su banda de inters se limita a los 20 kHz).
40. EJEMPLO
La msica en el formato digital se almacena en el CD. Un sistema ptico de diodos lser lee los datos digitales del disco cuando ste gira y los transfiere al conversor digital-analgico. Este transforma los datos digitales en una seal analgica que es la reproduccin elctrica de la msica original. Esta seal se amplifica y se enva al altavoz para poder disfrutarla.
Cuando la msica original se grab en el CD se utiliz un proceso que esencialmente, era el inverso del descrito aqu, y que utilizaba un conversor analgico-digital.
41. BIBLIOGRAFIA
Manual de produccin de televisinHerbert Zettl
Televisin digital de Salvador Almalfa
http://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n_digital-anal%C3%B3gica
http://prof.usb.ve/tperez/docencia/2422/contenido/Cuantifico/CUANTIFICO.htm
Libro Televisin Digital AvanzadaIng. Jos Simoneta - Capitulo 2- Digitalizacin de la seal de video
Libro Fundamentos de televisin analgica y digital
42. GRACIAS