3.1. El vídeo y la televisión digitales.
La tecnología de vídeo y televisión digital tiene como primer estándar de referencia la actualmente denominada recomendación ITU-R BT.601 publicada por el antiguo CCIR -Comité Consultivo Internacional de Radiocomunicaciones- en 1982 bajo la denominación CCIR-601.
La norma ITU-R BT.601 de televisión y vídeo digital, también conocida como 4:2:2, constituyó el primer estándar mundial de vídeo digital. Es una norma diseñada para ser aplicada en combinación con los actuales sistemas televisivos, que ha sustituido a los sistemas de vídeo analógico por componentes como estándar de máxima calidad en broadcast y postproducción.
Se define también los parámetros básicos de los futuros sistemas de televisión digital de 4:3 y de pantalla ancha que garantizan una gran compatibilidad entre si a nivel mundial, a la vez que permite el desarrollo de normativas complementarias sobre otras cuestiones específicas, como interfaces de comunicación, interconexión de equipos, etc. La norma se vale de las ventajas de las señales digitales sobre las analógicas, y de la utilización de componentes de vídeo sobre las señales compuestas utilizadas en los sistemas de televisión analógicos actualmente en uso.
La norma fue diseñada para garantizar la máxima compatibilidad presente y futura entre las dos grandes familias de sistemas televisivos, de 525 líneas y 60 campos -NTSC- y de 625 lineas y 50 campos -PAL y, en menor medida, SECAM-. Para garantizar dicha compatibilidad se hizo necesario considerar la estructura de los actuales sistemas televisivos analógicos y fijar una serie de parámetros comunes a todos en el proceso de digitalización y cuantificación de las señales.
Al utilizar una frecuencia de muestreo múltiplo de la frecuencia de línea hay un número entero de muestras en cada línea que estarán siempre en una misma posición formando columnas rectas a lo largo de cada línea. Una dificultad práctica a la que se enfrentaron los desarrolladores de
La diferencia entre las frecuencias de línea entre ambos sistemas -525/60 y 625/50- y la estructura básica del sistema digital, con un muestreo ortogonal 4:2:2 de luminancia y crominancia, obligó a utilizar una frecuencia de muestreo muy alta y múltiplo entero de dichas frecuencias de línea, que se fijó en 13,5 MHz para la luminancia, y de la mitad para las componentes de crominancia, 6,75 MHz, estableciéndose una tolerancia frente a estas frecuencias similar a la de los actuales sistemas analógicos frente a las variaciones en la frecuencia de líneas.
La frecuencia de 13,5 MHz para la luminancia es suficientemente alta para ajustarse a la teoría del muestreo y, al mismo tiempo, permite un número entero de muestras con una frecuencia de reloj común para las dos normas. Como se ha expuesto, las componentes cb cr se muestrean a 6,75 MHz ya que sus equivalentes analógicas tienen la mitad de ancho de banda que la luminancia, alternándose cada componente de crominancia con la de luminancia siguiendo un patrón del tipo: CB, Y, CR, Y, CB, Y, CR,... lo que se conoce como muestreo 4:2:2, aunque se contempla la posibilidad de emplear muéstreos de estructura 4:4:4 tanto en componentes de vídeo YCBCR como en primarias RGB, en cuyo caso todas las señales se muestrearían a 13,5 rnegahertzios.
Asimismo, existe una extensión de la norma para imágenes con una relación de aspecto de 16:9 que emplea unas frecuencias de muestreo mayores dado el mayor número de pixeles en cada línea, 960 en lugar de los 720 de la versión de 4:3; para la versión de 16:9 se prefiere una frecuencia de muestreo de 18 MHz para la luminancia y, por tanto, de 9 MHz para cada componente cb cr de diferencia de color en el caso de un muestreo 4:2:2, y de 18 MHz para todas en el caso de uno 4:4:4.
La razón por la que la frecuencia de muestreo de las componentes de color es menor que la de luminancia es la misma por la que los sistemas de vídeo y televisión analógicos asignan a las señales de color un ancho de banda menor que a las de brillo -blanco y negro-: la capacidad del ojo humano para distinguir detalles pequeños en color es mucho más limitada que para apreciarlos únicamente como una variación de luminosidad. Ahora bien, empleo de las componentes de tipo YCBCR, aunque permite representar una amplísima gama de color, puede dar lugar a colores ilegales si no se cuida las transcodificación de RGB a componentes YCBCR y viceversa. La estructura de cada una de las líneas del sistema digital se corresponde con la de sus homologas analógicas, tanto en tiempo total como en período activo, manteniéndose en las variantes NTSC y PAL el mismo número de muestras activas por línea, lo que obligó a cambiar la configuración de cada punto de imagen -píxel- en ambos sistemas, que resultó rectangular en vez de cuadrado; para la variante NTSC digital, el punto tiene su lado mayor en sentido vertical, y para
En componentes digitales no es necesario muestrear los períodos no activos de las líneas, puesto que no existe en ellos información sobre la codificación de las señales. Esto, unido a que las frecuencias de muestreo de crominancia son generalmente más bajas hace que las necesidades de transmisión o almacenamiento de vídeo digital en componentes se optimicen para la parte útil de las señales.
El primer requisito de la norma ITU-R BT.601 es la compatibilidad entre sistemas acogidos a ella. Se definen claramente las estructuras espaciales y temporales de las variantes NTSC y PAL que permiten el desarrollo de equipos con un gran número de elementos comunes a ambos sistemas, lo que redunda en el abaratamiento de los costes de producción de hardware profesional. A continuación se desarrolla un breve resumen de las principales características de la norma para la variante 4:2:2 y ratlo de 4:3:
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