rtvdigital perales 03

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  • 7/25/2019 RTVDigital Perales 03

    1/17

    . f ~ s . _

    -t

    , ~ , f

    tf

    _ , , t . ~ - ~ f ~ \1

    t

    4

    t y

    L

    5 ? .

    *~ ~ :< * : % 3 ` 1 t r ~ . * > - r

    ~ f ; f 1 . - i g : L

    ,

    . = g. ,, - _ ,

    _ _ _ _ ;

    ._ \ - A - . c

    t

    ;'

    '

    z * ' w f Y z a : i 1 fi *

    f ; =

    . i _ ' _ ~ ; 1 . : ' : ` ' = ' ~ ; -

    . : ; 4 f , f 3 * ; ; ` . . ^ L ' ; - , : - t ;

    i

    t

    r

    l

    i

    L__

    ,

    Q

    Dsigi taldizacin de

    seales

    II

    . Introducclon

    Los mundos

    ana lg ico

    y digital se

    unen en unos

    casos

    y se

    complementan en

    o t ros

    para consegu i r ms

    prestac iones en

    lo s equ ipo s e le ct r n ic o s que lo s

    alber-

    gan o la

    de reducc in de

    cos tos , lo

    que

    p are ce un

    con t r asen t i do .

    S in

    embargo , la

    .

    i ndustr ia

    fabricante

    de

    semiconduc to res demuestra

    continuamente

    que

    le

    resulta

    ms

    econm ico producir

    componen tes

    co n

    arquitectura

    ortogonal,

    c omo lo s

    digi-

    ta les, que lo s ana lg icos

    po r su

    diversidad arqu i tec tn i ca .

    Fundamentos

    L a digitalizacin de

    seales

    en

    lo s

    equipos audiov isuales

    se

    caracter iza

    po r

    tener

    como

    or igen y de st in o magn it ud e s ana lg icas , salvo

    a lguna

    excepcin, y adopta

    la

    arquitectura bsica que muestra

    la

    figura 3.1.

    IIEIEIIIIII

    S E N A L

    c o N v E R T | D o R P R O C E S A D O R

    c o N v E R T | o o R

    S E A L ,

    A N / \ L c | c A

    A / D Diem. o /A

    A N A L o s | c A

    Figura

    3.1. Arqui tectura

    bsica

    del p ro ceso dig i ta l de

    seales.

    L a

    magn i tud

    ana lg ica

    de entrada

    puede

    cor responder

    a

    i n fo rmac in de la

    ima-

    gen o del son ido , ambas

    de

    naturaleza

    obviamente

    ana lg ica , ya que

    su

    con ten ido

    ,Y

    ,~

    f

    --f-f- _ ;,29

  • 7/25/2019 RTVDigital Perales 03

    2/17

    Digital izacin de

    seales

    W

    est s i tuado en

    las varia c iones de amplitud de una tens in

    en

    e l

    t iempo . Natura lmen-

    te,

    s i

    la in fo rmac in

    a

    tratar cor responde a vdeo

    en

    formato R G B o Y UV , el circui to

    de ent rada

    adquiere

    con f i gurac i n t ri d imens iona l

    (una

    po r componen te) .

    E l

    bloque

    operativo

    de

    convers in

    de

    ana lg i co

    a digital

    (A /D ) lle va

    implcito

    la s

    operac iones

    de filtrado para transferir un ancho de banda limitado

    a menos

    de

    la

    mitad de la f recuencia de mues t re o ( te o rema de Nyquist) , y

    el

    de muestreo para

    conver t i r las seales de

    en t rada ,

    que so n de tiempo continuo, a tiempo d iscre to .

    L a l t ima etapa

    deeste

    bloque operativo es

    la

    convers in de

    cada

    muestra de

    amplitud

    discreta a

    una pa labra digital de n bits en serie o en

    para le lo ,

    co n sal ida

    en

    forma de tens in o de

    corr iente,

    modo

    este

    ltimo denominado de bits

    p lanos .

    E l s iguien te bloque e s

    el

    denominado

    procesador ,

    con entrada y sal ida en for-

    ma to digital. E s

    el

    que ap lic a algoritmos

    a la

    informacin de entrada para modifi-

    car

    sus

    parmetros conforme

    a

    lo s requerimientos del

    usuar io

    o

    estndar .

    A s, en

    lo s p rocesos bs ic os de aud io y vdeo,

    el

    procesado r permi te gobernar lo s parme-

    tros

    de

    amplitud-frecuencia

    en

    el

    caso

    del

    aud io ,

    y

    la

    desmodu la c in , descod if ic a -

    cin y control final de lo s parmet ros de brillo, con t ras te y sa turac in

    en vdeo.

    Con ello s e obtienen la s s iguien tes ven ta ja s re spec to del

    proceso

    ana lg i co para

    las mismas func iones :

    0 Aumento

    del

    nmero

    de

    parmet ros que se pueden con tro lar .

    o Simpl i f i cac in del

    control

    de lo s parmet ros , ya que se lleva

    a

    cabo

    genera l -

    mente median te un bus serie .

    0

    Facil idad

    para cambia r

    el algoritmo de

    control

    median te

    sust i tuc in

    del pro-

    grama res iden te en la RO| \ / I /EPROIV I del

    microcontrolador

    del equipo .

    Mejor relacin seal/ruido de

    la informacin

    d e s alid a, ya que

    en

    el

    proceso

    digital,

    el

    ruido

    e s

    regenerat ivo

    (slo

    se

    cuant i f i ca

    el

    de

    la

    ltima

    e tapa)

    y

    no

    a cumu la t ivo c omo en

    el

    mundo ana lg i c o .

    Aunque no co r responde a aspec tos

    t e cno l g i cos ,

    el precio

    de lo s controlado-

    res

    de

    parmet ros en

    versin digital, e s inferior al de lo s ana lg icos .

    E n procesos

    avanzados ,

    el

    circuito

    descr i to l leva tambin

    a

    cabo func i ones de

    compres in y descompres in de

    da t o s

    para

    reducir

    el flujo binar io , lo

    que cons t i -

    tuye

    la base

    de

    lo s

    equipos DV B o DA B actua les .

    E l

    tercer

    bloque operativo de

    la arquitectura

    presentada e s el

    convertidor

    de

    digital

    a

    ana lg i co para devo lver a

    la s seales su forma original y permitir

    la repro-

    ducc in

    en

    lo s

    a l tavoces, en el

    caso

    de

    aud io , o

    en el

    tubo de rayos

    ca td i c o s

    (TRC)

    o

    panta l la

    TFT

    para

    la

    imagen .

    1 2 3 . 3 . Conversin de analgico

    a

    digital (A /D )

    L a convers in de una

    magnitud ana lg ica de aud io

    o vdeo, y po r

    tanto de

    con -

    d ic in continua en el

    tiempo, a

    formato numr ico

    digital,

    cuya

    arquitectura mues-

    t ra la figura 3.2, impl ica

    tres

    procesos, que

    son lo s i nd icados

    a

    continuacin:

  • 7/25/2019 RTVDigital Perales 03

    3/17

    . . . . - . . . . W . m . . . . . . . `

    r

    i

    l

    Digi ta l izacin

    de

    seales

    X(n)

    XQ(n) 10110

    M U E S T R E O

    I

    c u A N i F i c A c i N

    l

    S E A L

    no D i F | c A c | N5^'- '^

    A N A L c | < : A ' G ' T ^ L

    *0(\)

    f m I

    Figura 3 .2 . D iag rama de bloques del conver t idor A /D

    Muestreo

    Conve rs i n d e

    tiempo continuo a

    tiempo

    discreto

    median te un

    conmutador

    elec-

    t rn ico

    de alta veloc idad controlado po r

    un a

    f recuencia de reloj, denom inada

    de

    muestreo,

    cuyos

    impulsos

    son

    o r t ogona l es

    y

    con t inuos .

    Con

    ta l

    proced imien to

    se

    t oman muestras de

    la

    seal

    de

    entrada a tiempo discreto a T in tervalos

    de

    tiempo.

    E l muestreo per id ico

    se

    puede

    expresar

    c omo :

    x(n)=xa(t)-o

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    4/17

    Digital izacin de seales

    fs

    2

    fs

    3

    fs

    4

    fs

    Figura

    3.4. Frecuencias que s e

    generan

    como

    consecuencia

    del

    muestreo

    Cuantificacin

    Proceso

    de

    convers in de

    la

    seal

    de

    tiempo discreto co n

    valores

    continuos

    a

    valores discretos de tiempo tambin d iscre to . E l va lo r de cada

    muestra

    se identifi-

    ca co n uno

    se lecc ionado

    de un conjunto finito de va lo res pos ibles . As,

    la

    di feren-

    cia

    entre

    X M y

    XQ@

    de la figura 3.3 es el denominado error de cuantificacin, lo

    que cual i f ica la bondad

    del

    proceso .

    r

    Codificacin

    Proceso mediante

    el

    c ua l c ad a va lo r de XQW se cod i f ica co n un algoritmo

    a

    una

    palabra

    de

    condicin

    binar ia

    de

    n

    bits

    de

    longitud,

    que puede

    ser

    extrada

    d e es te

    bloque operativo en formato s erie o para le lo .

    L a figura

    3.5 muestra

    el d iag rama

    de

    bloques

    de un

    convertidor

    A /D , co n

    de ta -

    lle del filtro

    de en t rada

    de seal y del

    cuantificador

    tipo flash , que es el ms

    empleado .

    L a seal ana lg ica de entrada de tiempo continuo e s apl icada

    a

    un filtro co n

    func in de t rans ferenc ia de

    paso

    bajo

    para

    limitar

    el

    ancho de banda

    a

    un mxi-

    mo que co r responde a la mi tad de

    la

    f recuencia de muestreo fs, segn

    el

    teorema

    de

    Nyquis t

    ya in d ic a d o , e vit a n do as

    el

    so lapamien to de la s muestras

    poster iores

    po r exceso

    de la

    f recuencia

    de

    en t rada .

    L a

    salida

    del citado filtro est apl icada

    al

    circuito de muestreo y re tenc in

    S H

    (en ingls Sampling

    H o l d ), cuya finalidad

    e s

    doble: convertirla

    seal

    de entra-

    da

    de

    tiempo continuo a tiempo d iscre to , ta l c omo se ha

    i nd i cado

    anteriormente,

    y re tener

    temporalmente cada

    muestra en

    el

    c o nden sad o r asoc i ado durante

    el

    tiempo

    empleado

    po r el

    cuantificador

    en convertir las muestras

    de

    entrada

    de

    amplitud

    continua a discreta . E s el denominado

    tiempo de convers in

    que carac-

    ter iza a lo s

    dispos i t ivos

    de

    convers in A /D .

    sa?

    flzw

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    i

    i

    i

    l

    L

    l

    l

    r

    i

    i

    ,L_

    Digi ta l izacin de seales

    V

    re f

    CU AN T I F I CAD OR

    -

    >

    U

    COD IF ICADOR

    B _.-

    ( f n

    P i z i w i i s o

    U

    D

    a a a

    _

    _

    ll

    N

    ___-___

    Figura 3.5. Circu i t os

    del

    convertidor A /D

    E l bloque cuantificador

    puede adoptar

    diversas arqui tec turas para adecuarse a

    la s cond ic iones

    tcn icas

    y econmicas

    requer idas.

    U na arquitectura

    ampliamente

    ut i l izada en

    lo s

    equipos

    aud iov isua les es

    la

    denominada flach , cuyo

    circuito

    muestra

    la figura

    anter io r .

    Como

    s e

    puede observa r

    en

    la

    figura 3.5 , el

    cuantificador

    est compues to po r

    un

    conjunto

    de

    comparado res

    de

    nivel, en

    cuyas entradas

    no inver t idas

    es tn

    pre-

    sentes las

    muestras

    d iscretas de amplitud

    continua

    y

    en la s invert idas

    una tens in

    de

    referencia

    decrec ien te

    en

    nivel de

    modo

    l ineal

    desde

    el

    dispos i t ivo

    A

    al N.

    Como

    la

    tens in

    de

    referencia

    meno r est

    en el

    dispos i t ivo

    N,

    ste

    reacc ionar

    an te

    la

    seal de

    en t rada de

    nivel ms

    bajo,

    entregando

    un

    impulso d e s alid a

    de

    amplitud

    discreta al

    codificador

    y , an te la

    s ea l d e entrada de

    mxima

    amplitud, todos lo s

    comparado res

    reacc ionarn , entregando n impulsos discretos.

    E l bloque posterior recibe lo s impulsos de amplitud discreta

    y

    lo s cod i f i ca a un

    formato digital de longitud

    representat iva. P or

    ejemplo , s i

    el nmero

    de compa ra -

    d ores d e

    nivel es de

    256,

    el de bits

    de

    sal ida e s de

    8 ,

    ya

    que

    2 8 = 256 .

  • 7/25/2019 RTVDigital Perales 03

    6/17

    Digi ta l izacin de

    seales

    E l ltimo

    bloque operativo

    del

    convertidor A /D descr i to e s un circuito

    de

    encla-

    vamiento ( latch)

    temporal de

    lo s

    da t o s

    d ig i ta les , cuya

    sal ida

    se

    efecta

    co n peti -

    cin previa, cons igu iendo as un a comun icac in

    asncrona

    co n

    su

    en to rno .

    Conversin de

    digital

    a

    analgico

    (D / A )

    Este tipo

    de convertidor es el que recibe

    valores

    numricos

    binar ios y

    lo s con -

    vierte a

    discretos ana lg icos de amplitud con t i nua . A su entrada se

    apl ican pa la-

    bras d ig i ta les en formato serie o parale lo y proporciona en

    su

    sal ida magn i tudes

    ana lg icas de va lo r equiva len te en forma

    de

    tens in

    o

    corr iente. P o r la s razones

    ya descr i tas,

    las

    magn i tudes de sal ida t ienen

    la

    cond i c i n de

    discretas

    porque

    as

    son la s

    palabras

    dig i ta les ap lic a da s. Cuando

    se requiere

    un a sa lid a d e c a r c te r c o n -

    tinuo en

    el tiempo, es preciso introducir

    entre el

    terminal d e sa lida del

    convertidor

    y el

    receptor de la informacin,

    un filtro

    de recons trucc in,

    que

    en

    la prct ica

    e s

    un

    filtro

    d e pa so

    bajo

    para

    eliminar

    la

    f recuencia

    de

    muestreo

    implcita

    enla

    infor-

    macin

    de entrada.

    L a f igura 3.6 muestra

    la

    arquitectura de un convertidor D /A basado en

    el

    mto-

    do

    denominado

    R-2R,

    po r ser esa la relacin de la s res is tencias que lo configuran.

    R

    .

    i . i

    . f i .

    R

    ZRU ZRU

    ZRU ZRU

    SAL IDA

    I

    - -

    i-

    I

    0 - <

    r -

    I

    r-

    I

    -o

    i-

    O

    I

    O

    VCC

    Figura

    3 .6 . D ia g rama

    de

    bloques del convertidor D /A

    S u longitud de en t rada de

    da t o s

    es de cuatro

    bits,

    DO-D3,

    ta l

    c omo se

    puede

    observar en la c i tada figura. Los bits

    de

    entrada controlan

    lo s

    conmutadores

    elec-

    t rn i cos

    que ap lic a n o no

    tens in

    proceden te

    de

    V cc a

    la

    entrada invertida

    del

    amplificador ope ra c io n a l que in t erv ie ne. As, s i

    lo s

    bits de entrada t ienen es tado

    bajo (L), lo s conmu tado res co r respond ien tes

    se

    si tan en comun i cac i n co n masa,

    y s i t ienen es tado l g ico alto (H ) en

    la

    pos ic in Vcc , co n lo que introducen tens in

    en el c i tado terminal del amplificador operac iona l . L a relacin

    de

    la s resis tencias

  • 7/25/2019 RTVDigital Perales 03

    7/17

    T

    Digi ta l izacin d e

    seales

    en concurso depende del es tado

    de

    la

    en t rada

    digital, lo que de termina la tens in

    ana lg ica de

    sal ida.

    Sobremuestreo

    E n lo s medios aud iov isua les

    en

    lo s que in tervienen

    conver t idores

    A /D

    y

    D /A pa ra

    el tratamiento digital de

    la

    informacin

    de

    audio

    y vdeo,

    un

    condicionante que

    determina

    la

    ca l idad

    de

    la

    respuesta

    de

    sal ida

    del

    convertidor final D /A e s la

    reconst rucc in de la

    seal

    para que adquiera

    de

    nue vo c a r c te r continuo en

    el

    t i empo .

    Ter icamente e s

    pos ib le convertir

    la

    sucesin

    de

    muestras

    de amplitud

    discreta

    de salida del convertidor D /A en un a continua en

    el

    tiempo s imp lemente supri-

    miendo

    la

    f recuencia

    de

    muestreo , ta l

    c omo

    se

    ha

    i nd i cado

    anteriormente.

    S in

    embargo , s i

    fs es slo do s

    veces

    m ay or qu e

    el

    espectro de

    la

    informacin,

    el

    filtro

    necesar io

    para

    ta l propsito se

    hace

    muy comp l i cado .

    Podra

    recurrirse a aumen-

    ta r

    la

    f recuencia

    de

    muestreo en

    el

    A /D primero y en

    el

    D /A despus, pero ta l so lu-

    cin da c omo respuesta

    el

    aumento

    del

    flujo de da t o s d ig i ta les , lo que crea un

    serio

    problema

    de

    dimensionado del procesado r digital.

    Como so luc in pa ra a le ja r

    la f recuencia de muestreo del

    espectro

    de la

    informa-

    c in, y asi

    reducir la

    arquitectura

    del

    filtro de recons trucc in,

    se

    emplea

    comn-

    mente

    el

    procedimiento denominado

    de

    Sobremuestreo. Su apl icac in en los

    con -

    vert idores A /D

    se

    muestra

    en la

    figura

    3.7.

    coNvERTiDoR

    i = i L T R o

    D E S E A L

    / - \ /D

    oEciiviAcii\i Ai\ iALoGicA

    Divisoa P o R

    N

    fs

    s

    'r

    Figura

    3.7.

    Convertidor

    A /D co n filtro de dec imac in

    E l

    convertidor A /D en

    esta

    apl icac in opera a

    un a f recuencia de

    muestreo

    mul-

    t ip l i cada po r

    el

    factor

    N

    2, lo que s it a tal

    f recuencia

    muy a le ja d a del espectro

    de la informacin

    ana lg ica .

    Natura lmen te , el sistema

    genera

    un flujo de da t o s

    ms e le va d o que el

    del

    sistema tradicional, ya que ste co r responde a la f recuen-

    cia

    de

    muestreo multiplicada po r la

    longitud

    en bit del codificador

    del

    conver t idor .

    S in embargo ,

    el

    filtro

    de

    dec imac in , que

    t rabaja

    a

    la

    f recuencia

    de

    muestreo

    fs,

    dado el d iv isor d e relo j

    i n te rca lado ,

    t ransf iere un nmero

    de muestra

    igual a esa

    ,4__ ___,

    E S

    'fm

  • 7/25/2019 RTVDigital Perales 03

    8/17

    l

    D aI

    g it izacion

    de

    senales

    f recuencia y

    po r tanto

    igual a la s del convertidor

    c l sic o . N o

    se ha aumentado

    el

    flujo

    de

    da t os co n este procedimiento, pero

    se

    ha desp lazado

    la f recuencia de

    muestreo en

    el

    espectro

    de f recuenc ias para facilitar la ind icada

    recons trucc in .

    E n

    cuan to

    al

    convertidor

    D /A

    d ispues to

    para

    recibir

    un

    flujo

    de

    da t o s

    no

    nece-

    sar iamente

    de la s o lu c i n an t erio r,

    el

    procedimiento para

    elevar la

    f recuencia de

    muestreo para e l- propsito i nd i cado , cons is te

    en

    in terca lar un filtro de interpola-

    cin c omo elemento de multiplicacin po r un factor

    N

    de

    la s palabras

    de entrada.

    L a figura 3.8 muestra

    la

    arquitectura

    del i nd i cado

    c i rcu i to .

    i N T E R P o L A o o R C O N V E R H D O R

    D/A

    Figura

    3.8 .

    Convertidor

    D /A co n

    interpolador

    E n

    este caso,

    el

    aumento

    del

    nmero de muestras no presenta inconven ien tes

    y s la ventaja

    de

    facilitar

    la

    recons trucc in

    de

    la seal

    de

    sal ida.

    L a

    f igura 3.9

    muestra en el espectro

    la f recuencia de muestreo fs y la nueva

    como

    consecuenc ia

    del sobremuestreo . E l filtro para

    suprimir

    la

    primera

    e s

    c om -

    p le jo , p ero

    no para

    la

    segunda, que puede

    ser

    un

    simple

    filtro de paso

    bajo .

    f

    f s fs> z f s

    Figura

    3.9 . Espec t ro de

    f recuenc ias

    de muest reo y

    Sobremuest reo

    Convertidores

    Delta-Sigma

    U n

    circuito ampliamente

    utilizado

    para

    la convers in

    A /D

    de

    seales

    de

    aud io es

    el denominado de lt a -s igma po rque o frece una e le va d a reso luc in . E s un converti-

    do r de

    l bi ts,

    lo que permite obtener una e le va d a l inea l idad, que n o requ ie re lo s

    p ro c es o s d e muestreo y

    re tenc in

    para generar muestras

    a

    cuantificar y cod i f icar .

    S u sal ida e s

    un a

    seal P CM de al ta ve loc idad que se puede apl icar directamente

    a

    lo s c ircui tos de proceso de seales. L a figura 3 .1 0 mues t ra su arquitectura

    bsica.

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    1

    i

    =

    l

    l

    i

    A

    Digi ta l izacin d e seales

    R E L O J

    S E N A L

    + F i i _ T R o D E

    9

    i c i T A i _

    S ^ L ' D ^

    i < ; i T A L

    _

    ( D i E z w \ n o R )

    CONVERT IDOR

    D / A

    Figura 3.10. Diagrama

    de b loques del

    convertidor

    Del ta-S igma

    Est

    basado

    este

    circuito

    en

    un

    modulador

    ana lg ico ,

    que

    e s

    el

    que re cibe

    la

    tens in de

    en t rada ,

    y

    en un filtro

    digital

    co n la funcin

    de d iezmado .

    E l modu l ado r est compues to a

    su vez po r

    c i rcu i tos

    in tegradores,

    un

    compa ra -

    dor,

    cuya

    sal ida

    de

    do s

    niveles

    (sal ida binar ia)

    se

    ret iene en

    un

    regis tro temporal,

    y

    po r un conver t i do r

    de

    digital

    a

    ana lg i co

    a

    modo de rea l imentac in.

    En el circui-

    to

    conver t i do r

    de l ta-s igma

    se

    efec ta la operac in

    resta

    entre la tens in

    de en t ra -

    da y

    la de

    sal ida

    del

    citado convertidor (l o

    que da

    l ugar a

    la

    denominac i n de l ta)

    e in tegra el

    valor

    resul tan te (denominacin

    s igma) . L a

    seal d e sa lida del i n tegra-

    d o r s e compara

    co n

    cero,

    co n

    lo que se

    obtiene

    una secuencia binar ia de

    al ta

    ve lo-

    c idad.

    E l

    filtro

    digital posterior

    al

    c i tado

    proceso

    del ta-s igma

    elimina

    el

    ruido

    de

    alta

    f re cuenc ia que genera

    el

    modulador ana lg i co y

    el

    circuito

    de

    d iezmado reduce la

    veloc idad del flujo

    binar io .

    Formatos

    de

    vdeo digital

    L a convers in del vdeo

    de formato

    a n al g ic o , c o mo e s

    el

    proporcionado po r

    un a

    cmara de te levis in o similar, a formato digital para su a lmacenamien to en

    sis temas de regis tro, o

    bien,

    para transmisin

    a

    travs de

    la

    denom i nada te levis in

    digital,

    supone

    un

    flujo

    de

    da t os

    demas iado

    elevado

    para

    lo s

    medios

    actua les .

    E n

    e fec to ,

    conforme a

    la

    Recomendac i n

    60 1

    del CCIR (C om it C o n s u lt iv o

    In te rnac iona l

    de

    la s

    Rad iocomun icac iones) ,

    la

    f recuencia de muestreo

    del

    vdeo es

    de

    l35 lVlHz

    (mltiplo 864 de

    la

    f recuencia de lin ea s para lo s

    estndares

    de

    625

    l neas) para

    obtener

    720

    muestras

    ortogonales

    en el

    per iodo

    ac t ivo de

    lnea

    y

    la

    cod i f i cac in

    es de

    8

    bits, lo que supone la s igu iente f recuencia en

    la sal ida

    del con -

    vertidor

    A /D cor respond ien te :

    l35 lV lHZ x 3 X 8 = 324 l \ / lbi ts /S

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    1

    r i

    'l

    ii

    l

    Digital izacin de

    seales

    i

    i

    E l

    nmero 3 co r responde a la s tres componen tes

    de

    vdeo

    de co l o r

    en formato

    R G B o Y C b C R ( Iuminanc ia y

    la s

    componen tes

    diferencia

    de co l o r B-Y

    y

    R - Y )

    y el 8 al

    in d ic a d o va lo r de cuantificacin

    de cada

    muestra

    de

    vdeo.

    T a l

    can t idad

    de

    bits

    a

    a lmacenar,

    aunque

    serian menos de

    la

    mi tad

    del

    va lo r

    i nd icado , dificultara

    cons iderab lemente

    su tratamiento

    para

    lo s

    props i tos

    indi-

    cados

    dela electrnica

    de

    consumo , ya que

    elevara

    el

    cos t o

    econmi co tanto

    que

    l imitara

    su ut i l i zac in, y

    el

    ancho

    de

    banda necesario para transmitir un

    progra-

    ma

    de te levis in

    encon trar a

    serias

    dificultades

    para

    pode r ser ub icado en las

    ban-

    das

    y

    canales

    as i gnados a ta l fin. L a s o luc i n p or

    tanto

    requiere reduc ir ta l tasa

    binar ia y , para el lo, se ha n encontrado

    lo s do s

    proced imien tos

    s iguien tes:

    ~

    Reduc i r muestras

    de vdeo.

    Recientes est ud io s en cam in ad o s

    a conoce r

    la

    capac idad de percepc in

    del o jo

    humano ha n demos t rado que

    ste t iene

    un a

    cons iderable

    sensibi l idad a

    lo s

    niveles

    de

    brillo (la

    seal

    de lum in a n c ia ) pero

    escasa

    para

    lo s co lores. E n ta les cond ic iones , e s

    posib le

    eliminar muestras de

    la s

    componen tes

    de c o lo r, ha s ta

    el

    lmite

    en

    el

    que

    s e

    hara

    perceptib le

    la

    pr-

    d ida de cal idad en

    la

    reproducc in , y co n ello reducir la

    tasa

    binar ia. T a l

    con -

    d ic in

    ha

    dado lugar

    a

    lo s denom i nado s formatos de vd eo que se descr iben

    en

    este

    cap tu lo .

    0

    Eliminar

    la redundancia. Las

    imgenes co t id ianas

    de

    te levis in y

    similares

    con t ienen mucha redundanc ia . S i

    stas

    se cons ideran

    f o rmadas

    po r pixeles, la

    can t idad

    de

    deta l les o muestras

    de

    im ag en que

    son

    iguales o

    muy

    prx imas a

    un va lor imperceptible para

    el

    ojo humano

    dentro

    de un campo de

    te levis in

    es

    considerab le y , as im ismo, entre

    sucesivos campos

    en

    lo s que

    la s

    d i ferenc ias

    es tn mayoritariamente

    en el

    movimiento de lo s

    ob je tos en escena.

    T a l

    cond ic in

    ha

    permitido

    desarro l lar

    lo s

    p ro ced im ien t o s denom inado s

    MPEG

    para el iminar la

    informacin

    redundante

    y

    con

    e llo ba ja r

    la tasa

    binar ia

    a

    valores

    co n lo s que

    ha sido posib le ubicar

    un multiplex de

    cuatro o

    c inco

    programas

    de

    imagen en

    el

    ancho

    de

    banda

    de

    un

    cana l

    dela

    te levis in de

    t ierra

    (8

    MHz) .

    E n

    este formato d e vd eo , que e s el de referencia,

    no se

    supr imen muestras

    de

    croma. L a denominac i n

    4:4:4 se refiere

    a las tres

    componen tes

    de

    la

    imagen

    ( Y C b C R ) , en las

    cuales

    sus matr ices est n p resen te s

    tanto

    en

    la

    dimensin hor i zon-

    ta l c omo en

    la

    vert ica l .

    E n

    lo s

    sis temas

    de compres in

    digital,

    la s

    imgenes

    se

    cons ideran f o rmadas po r

    macrobloques de 16 x 16

    pixels,

    lo s c ua les es tn f o rmado s po r cuatro matr ices

    cuadradas

    de 8

    x

    8 pxeles denom inadas bloques. E n

    este

    formato, a la c ompo -

    nen te de Iuminanc ia le c o rre sp o n d en c ua t ro matr ices o bloques y o t r o s tantos

    para

    cada componente de co lor .

    As, la s igu ien te igua ldad ind ica las

    cond ic i ones

    ilustradas

    en

    la f igura 3.11

    a).

    4:4:4=

    8x8 = 64

    l

    r

    i

    i

    l

    l

    E

    li

    . ~

    ~

    i

    S

    s

    ;

    r

    E

    l.

    E

    l

    l

    i

    Y

    .

    i

    t

    r

  • 7/25/2019 RTVDigital Perales 03

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    i

    f

    l

    i.

    t

    i

    5

    r

    l

    f

    l_

    Digi ta l izacin de

    seales

    E n el formato denominado 4:2:2

    se

    i gnora

    la

    mi tad

    de

    la s muestras

    de la s com-

    ponen tes de

    co l o r C b y

    C R c omo

    so luc in

    al prob lema del exceso de

    da t os .

    No

    obs-

    tan te , puede

    hacerse

    sin

    notar p rd ida aprec iab le de cal idad po r la

    ind icada limi-

    tac in del o jo hum an o.

    L a figura 3.11 b)

    muestra

    la s i tuac in de este formato.

    eo eo o

    e e

    s e

    e e

    o e

    ee

    o o

    c a @

    Q Q

    eo o e o o o o o o

    e l

    x

    x

    G O O C )

    ( D C )

    G O

    (30

    ( D C )

    x x

    a l

    >