3.3 NTSC - CONSULTEC - Beto Samaniego

UNIVERSIDAD NACIONAL
DE LOJA
AREA DE LA ENERGIA, INDUSTRIAS Y
RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES
CARRERA INGENIERIA ELECTRONICA
TELECOMUNICACIONES
MÓDULO: VIII
Televisión Convencional
“NTSC (National Television System
Committee)”
DOCENTE:
Ing. Paulo Samaniego
Desarrolladores:
Walter Abad
Víctor Guachizaca
Loja - Ecuador
2011
Comisión Nacional de Sistema de Televisión
NTSC (National Television System Committee, en español Comisión Nacional de Sistema
de Televisión) es un sistema de codificación y transmisión de Televisión en color analógico
desarrollado en Estados Unidos en torno a 1940, y que se emplea en la actualidad en la
mayor parte de América y Japón, entre otros países como Canadá, Groenlandia, México,
Cuba, Panamá, Japón, las Philipinas, Puerto Rico, y parte de Sur-América. Un derivado de
NTSC es el sistema PAL que se emplea en Europa y algunos países de Sudamérica.
Es un sistema de 525, 30 cuadros por segundo Como 30 cuadros están formado por 60
campos, al NTSC se le conoce como un sistema de 525 líneas y 60 campos.
El sistema NTSC fundamentó su ciclo temporal en la frecuencia de oscilación eléctrica de
60 Hz. Hay otros países con frecuencia de 50Hz, y se hizo lógico desarrollar un sistema de
televisión sobre la base de 50 ciclos.
Características principales del sistema NTSC
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La señal Y se trasmite por modulación de amplitud con banda lateral vestigial,
sobre una portadora de R.F. correspondiente al canal utilizado.
Cb (diferencia al azul) modula en amplitud a una subportadora de valor
fsp=3.58MHz.
Cr (diferencia al rojo) también modula la misma portadora de 3.58MHz, pero tras
haber sido adelantada en 90 grados.
Esta modulación de la croma, recibe el nombre de modulación en cuadratura, y
permite que ambas componentes de color puedan modular a la subportadora y
luego ser recuperadas en el receptor.
La modulación del croma se realiza con circuitos del tipo modulador balanceado, lo
que significa que no se trasmite la subportadora, pues afectaría la luma y por ende
la imagen.
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En el receptor se genera la subportadora en forma local, con un cristal de
3.58MHz.
La fase de la subportadora es esencial para el funcionamiento correcto del sistema,
por lo que esta fase se toma de la señal de burst (ciclos de subportadora) que se
envían en el pórtico posterior de borrado, tras el impulso de sincronismo
horizontal.
Al adicionar la croma a la luma, se encuentra que tal como se estableció hasta
ahora para algunos colores, se produce sobremodulacion, por lo que se hace
necesario reducir en amplitud las señales de diferencia de color en 2.03 y 1.14.Tras
esto, se aplican las señales Cb y Cr a los moduladores balanceados.
Radiodifusión
Todas estas señales deben ser transmitidas y recibidas simultáneamente en un solo canal de 6Mhz
(Figura 2). La portadora de la imagen está espaciada a 1.25 MHz arriba del límite inferior para el
canal y la portadora de sonido a 0.25 MHz abajo del límite superior. Por tanto, las portadoras de
imagen y de sonido tienen siempre 4.5 MHz de separación. La subportadora de color está ubicada
a 3,579545 MHz arriba de la portadora de imagen (Figura 3). La radiodifusión de televisión
comercial utiliza una transmisión de banda lateral vestigial para la información de la imagen. La
banda lateral inferior es de 0,75 MHz de ancho y la banda lateral superior de 4 MHz. En
consecuencia, las frecuencias bajas de video (un perfil general de la imagen) se enfatizan en
relación a las frecuencias altas de video (detalles más exactos de la imagen). La portadora de
sonido de FM tiene un ancho de banda de 75 kHz aproximadamente (±25 kHz desviación para la
modulación al 100%). La modulación de amplitud y fase se usa para codificar la información de
color en la subportadora de color de 3,579545 MHz.
Para garantizar la compatibilidad con el sistema NTSC en blanco y negro, el sistema NTSC de color
mantiene la señal monocromática en blanco y negro como componente de luminancia de la
imagen en color, mientras que las dos componentes de crominancia se modulan con una
modulación de amplitud en cuadratura sobre una subportadora de 3,579545 MHz. La
demodulación de las componentes de crominancia es necesariamente síncrona, por lo tanto se
envía al inicio de cada línea una señal sinusoidal de referencia de fase conocida como “salva de
color”, “burst” o “colorburst” (figura 4). Esta señal tiene una fase de 180º y es utilizada por el
demodulador de la crominancia para realizar correctamente la demodulación. A veces, el nivel del
“burst” es utilizado como referencia para corregir variaciones de amplitud de la crominancia de la
misma manera que el nivel de sincronismo se utiliza para la corrección de la ganancia de toda la
señal de vídeo.
Figura 2. Espectro de frecuencia para un canal de redifusión de televisión estándar.
Figura3. Portadoras para un canal de radiodifusión de televisión estandar.
Figura 4. Señal de sincronismo y señal de “salva de color”
Ninguno de estos estándares de vídeo resulta óptimo para su presentación en monitores
de equipos informáticos; cada uno de ellos plantea diferentes dificultades a la hora de
optimizar el vídeo para su publicación en la Web:
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Tamaño de fotogramas: NTSC y PAL tienen tamaños de imagen diferentes, que
también difieren de los tamaños de imágenes disponibles en los monitores de
equipos informáticos.
Velocidad de reproducción de fotogramas: NTSC y PAL utilizan diferentes
velocidades de reproducción de fotogramas para mostrar imágenes, que también
difieren de las utilizadas por los monitores de equipos informáticos.
Proporción de aspecto de píxeles: NTSC y PAL comparten la misma proporción de
aspecto de píxeles (conocida como proporción de aspecto D1, que es básicamente
rectangular), pero dicha proporción difiere de la utilizada por los monitores de
equipos informáticos (que es cuadrada).
Visualización: NTSC y PAL constan de dos campos "entrelazados" independientes,
mientras que los monitores de equipos informáticos muestran imágenes
"progresivas".
Señal de prueba de barras de color
Se trata de una señal constitutiva de 8 barras verticales adyacentes que presenta los 3
colores primarios (rojo, verde y azul), sus respectivos complementarios (ciano, púrpura y
amarillo) y además el blanco y el negro. La suelen trasmitir las emisoras previo al
comienzo de la programación y sirve al usuario para corregir si es necesario los matices de
su receptor. El arreglo de colores no es arbitrario, sino empieza por el de mayor
luminancia (el blanco) y termina en el extremo derecho con el negro (luminancia nula).
Por lo tanto, la secuencia de colores es: blanco, amarillo, ciano, verde, magenta, rojo, azul
y negro.
Señales I y Q
En el sistema NTSC, a diferencia del PAL y el SECAM, en lugar de modular la crominancia
según sus coordenadas Cb y Cr, se rotaron los ejes hacia 33 grados, a los que se llamo eje
Q y 123 grados, al que se llamo I. Estos ejes se eligieron así, pensando que el eje I era el de
la zona de mejor resolución del ojo; y que el Q era el de menor resolución del mismo.
Luego, se asigna a la señal Q un ancho de banda de 500KHz y al eje I, un ancho de banda
de 1.5Mhz, finalmente para detalles más finos, se admite que el ojo no percibe color y
solo resuelve brillo.
Posteriormente se descubrió que estas supuestas ventajas de I y Q sobre Cb y Cr eran
inexistentes.
Para la demodulación, el sistema NTSC, podría ser demodulador sobre los ejes I y Q o
sobre Cb y Cr, dependiendo de las fases con que se alimente a los demoduladores.
La frecuencia exacta de la subportadora es fsp=3.579545MHz.
El burst se trasmite, en NTSC, con fase de 180 grados.
La señal C debe ir incluida dentro del canal asignado, pero sin interferir en lo posible a la
señal Y, para ello, se partió de los estudios de Mertz y Gray que observaron que el
espectro de luminancia, y también el de crominancia, es discreto, esto es, la energía viene
en paquetes y no diseminada en un continuo. Así, se aprovecharon los huecos, para
intercalar la señal ce crominancia, a partir de elegir una frecuencia de subportadora
situada entre 2 armónicos de la Y (entre 227 y 228). Además, la energía de la Y en esta
zona es muy inferior a la del resto del canal, por lo cual no se produciría gran
interferencia.
Ecuación fundamental de la luminancia
Recordando que la teoría de los 3 colores establece que alcanzan 3 colores primarios para
definir un color dado, y además teniendo en cuenta la curva de sensibilidad del ojo, donde
las abscisas correspondientes a los 3 colores primarios seleccionados, tienen como
ordenadas 0.47 (rojo), 0.92 (verde) y 0.17 (azul), se podría plantear que estos fueran los
coeficientes tricromaticos para obtener Y=f(R,G,B) pero está el inconveniente que la suma
de los 3 coeficientes es igual a 1.56, y para establecer un estándar de televisión se
necesitan normalizar estos coeficientes de manera que se cumpla :
Vy = Kr. Vr + Kg. Vg + Kb. Vb
Con 0 < Vi < 1volt siendo Vi las tensiones de rojo, verde, azul y luminancia.
De esta manera, para obtener la normalización, se hace que el coeficiente del rojo, Kr sea
igual a la ordenada de la curva de sensibilidad (0.47) dividido la suma de las 3 ordenadas
(1.56) obteniéndose Kr ≅ 0.30 . De manera similar se obtienen Kg ≅ 0.59 y Kb ≅ 0.11. Esto
significa que el verde es color de mayor brillo, contribuyendo a la luminancia con un 59%,
el rojo lo hace con un 30% y el azul con un 11% que escrito analíticamente es:
Vy = 0.30. Vr + 0.59. Vg + 0.11Vb
Esta deducción supone una relación lineal entre brillo y su correspondiente tensión, lo
cual no es del todo cierto, por lo cual existe la corrección Gamma.
Determinación de la frecuencia de la subportadora de color
En el caso del sistema NTSC, se busca un entrelazado simétrico y teniendo en cuenta que
tanto la luminancia como la crominancia tiene espectros discretos con frecuencia
fundamental igual a fh, entonces la frecuencia de la subportadora debe ser un número
múltiplo impar de la semifrecuencia de línea:
Así se tiene
= (2n + 1)( )
Obteniéndose así, un desplazamiento u offset de media línea.
Esto se complementa eligiendo un n tal que la subportadora se ubique lo mas alto posible
dentro del canal, sin perturbar otras señales como sonido, etc.
Con n=283 y fh=15625Hz se tiene una fsp≅4.4MHz
En NTSC norma B del CCIR la frecuencia de subportadora se fijo en 4.4296875MHz.
Comparación de los Estándares
PARAMETRO
NTSC
PAL
SECAM
Cuadros / segundo
29.97
25
25
Campos / segundo
59.94
50
50
Número de líneas / cuadro
525
625
625
Frecuencia horizontal (Hz)
15,734.25
15,625
15,625
Duración del pulso de sincronismo
(mseg)
4.7
4.7
4.7
Comparación entre tecnologías
Estándar:
NTSC
ATSC
Ancho de banda de 6
MHz:
Lo ocupa con una sola
señal
Se aprovecha con múltiples
señales
Relación de aspecto:
4:3
16:9 / 4:3
Tolerancia al ruido:
Muy sensible
Libre de ruido
Valores agregados:
Closed Caption y SAP
Multimedia e interactividad
Resolución:
525 líneas
1080i, 480i líneas
Calidad de señal:
Se degrada
No se degrada
Pot / Cobertura:
10 kW pico *
2.5 kW rms *
NTSC digital
Lo dicho anteriormente se refiere al sistema NTSC en dispositivos analógicos. En los
dispositivos digitales, como televisión digital, consolas de videojuegos modernas, DVD,
etc. , ni siquiera importa la codificación de color empleada, y ya no hay diferencia entre
sistemas, quedando el significado de NTSC reducido a un número de líneas igual a 480
líneas horizontales (240 para mitad de resolución, como VCD) con una tasa de refresco de
la imagen de 29,970 imágenes por segundo, o el doble en campos por segundo para
imágenes entrelazadas.
Una de sus pocas ventajas de NTSC
Por otra parte los sistemas NTSC ofrece la ventaja de cansar menos la vista no tener el
clásico parpadeo del sistema PAL funcionando a 50Hz/25FPS, en cambio NTSC funciona a
60Hz cansando menos la vista, esto es como comparar el parpadeo de una lampara o tubo
fluorecente a una ampolleta incandecente en la actualidad este problema fue superado con
televisores que actualizaban la imagen al doble del standart o sea a 100hz.
Inconvenientes
Los problemas de transmisión e interferencia tienden a degradar la calidad de la imagen
en el sistema NTSC, alterando la fase de la señal del color, por lo que en algunas ocasiones
el cuadro pierde a su equilibrio del color en el momento de ser recibido, esto hace
necesario incluir un control de tinte, que no es necesario en los sistemas PAL o SECAM.
Por eso en broma se le denomina "NTSC: Never The Same Color" ("NTSC: Nunca del
mismo color"). Otra de sus desventajas es su limitada resolución, de solo 525 líneas de
resolución vertical, la más baja entre todos los sistemas de televisión, lo que da lugar a
una imagen de calidad inferior a la que es posible enviar en el mismo ancho de banda con
otros sistemas. Además, la conversión de los formatos cinematográficos a NTSC requiere
un proceso adicional conocido como " pulldown de 3:2 ".
Bibliografía

Wikipedia.NTSC.30 abr 2011,<http://es.wikipedia.org/wiki/NTSC> (28 de junio del
2011)

Guía de aprendizaje de Flash Video: Información técnica sobre estándares de
vídeo. 14-07-2009). < http://www.adobe.com/es/devnet/flash/articles/video_guide_06.html >
(28 de junio del 2011)

R.G.Bosco. Sistema ntsc < http://www.monografias.com/trabajos5/ntsc/ntsc.shtml#q
> (28 de junio del 2011)

Francisco Alberto Sandoval N. Características principales del sistema NTSC. Julio
18, 2008<http://fralbe.wordpress.com/2008/07/18/caracteristicas-principalesdel-sistema-ntsc/> (29 de junio del2011)