Introduccion a Los Sistemas de TV

INTRODUCCION A LA TELEVISION 1

1INTRODUCCIONALATELEVISION1.0Introduccin.Paraunelevadoporcentajedelahumanidad,latelevisinformapartedelavidacotidiana.Sus aplicaciones,ya seapara entretenimiento o informacin, obien comoherramienta ennumerosasactividades,soninnumerablesycontinancreciendo.Abarcartodoslosaspectosrelacionadosconlatelevisinseramsbienmotivodeunaenciclopediaquedeuntextoquepretendeserintroductorioparaelconocimientodelossistemasdetelevisin.Eltratamientoquesedaenestetextosigueunalneatradicionalenelsentidodepresentarlostemasqueseconsiderandemayor relevanciayqueabarcan camposmuydiversos.Dehecho,elmayornfasisesenelaspectodevdeo,sindescartarporelloalgunostemasimportantesrelativosalsonido.As, los temas tratadossonbsicosy,enbuenamedida,comunesa lasdiversasaplicacionesde la televisin.El tratamientomatemtico,en lamayorade los casos, sehareducidoalmnimodemodoqueellectornofamiliarizadopueda,sinoprescindirdeellos,comprenderlosalmenoscualitativamente.Enestecaptuloseofreceunapanormicageneraldelossistemasdetelevisin,partiendodelosaspectosmsrelevantesdesudesarrollohistricoysuevolucinhastanuestrosdas.Seresumen las principales aplicaciones y se ofrece una clasificacin de los sistemas segndiversoscriteriosdeaplicacin.Seresumentambinlosprincipalesestndardesenusooenvasdeadopcin, tantopara lossistemasanalgicoscomopara losdigitales,sinentrardemomentoen losdetallesde las sealesy tratndolasnicamentedesdeunpuntodevistageneralentrminosdesuscaractersticasfundamentales.Elobjetivoquesepretende,esqueellectoradquieraunavisininicialdeconjuntodelossistemasdetelevisinantesdeentrarendetalles.1.1ElcontextodelatelevisinAunqueeltrminotelevisinseusaextensamente,elsentidoqueseledasueleserambiguo.Paraevitarconfusiones,convienedefinirloenelcontextoenqueaplicareneste textoy loharemosenlaformatradicional,adecuandoladefinicinalascondicionesactuales.As,portelevisin entenderemos aqu la generacin, procesado, almacenamiento y transmisin deimgenes, generalmente enmovimiento, as como del sonido asociado a ellas y de otrosdatoso informacin adicionalquepuede ser independientede la imageny sonido, comopuede ser un cuadro de teletexto, informacin alfanumrica o grfica relativa a laprogramacin,etc.

INTRODUCCION A LA TELEVISION

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Conviene distinguir entre el concepto de televisin y el de vdeo. Este ltimo se refierenicamentealaimagen,yaseafijaoenmovimiento,sinincluirelsonidouotrosservicios.LaincorporacindecomputadorasenelentornodelatelevisinyeldesarrollodeInterneten losltimosaos,abreun inmensoabanicodeposibilidades futurasenque la televisintradicional1,pasaaformarslounapartedetodoelconjuntodeposiblesserviciosaccesiblesalconsumidoryquesedesignanuntantoambiguamentecomomultimedia.En sus orgenes, el objetivo principal de la televisin fue la difusin de programas deentretenimiento,deportesynoticiaspormediosradioelctricosy,posteriormente,atravsdecable y satlite. Los estndardes en uso para los sistemas analgicos de televisin, seprodujeronensumayorahacemsdecincuentaaos,dandolugaraundesarrollotcnicocontinuohastanuestrosdas.Estossistemasanalgicosalcanzaronunagranmadureza lolargodemsdecincodcadasyfueronencontrandoaplicacinenunainmensavariedaddecampos. Lo que inicialmente tuvo como propsito principal el entretenimiento, se haconvertidoenunaherramientaindispensableennumerosasactividadescientficas,mdicas,industrialesydomsticas.Puedeafirmarseque,desdeelpuntodevistadelaingeniera,latelevisinconstituyeunodeloscamposmscompletosyatractivosdedesarrolloyaplicacindelacienciaylatcnica,nosloenlosaspectosdeelectrnicaycomunicaciones,quizlosmsevidentesyconlosquemsseasociaalatelevisin,sinoenotrosterrenostandiversosquevan,desdelamecnicaalafisiologa.Porejemplo,unacmaradedetelevisinesundispositivoenelqueseaplicamicroelectrnica, ptica, procesado de seal, tanto analgica como digital, principiospsicofisiolgicos, sistemas de control y mecnica, slo por citar algunas de las reas deconocimientoque intervienenen su concepcinydiseo.Los conocimientosde ingenieraelctrica,iluminacin,acstica,mecnicaeingenieracivilsonindispensableseneldiseodeunestudioydelasinstalacionesasociadas.Elempleoderadioenlacesylascomunicacionespor satlite sonunanecesidad cotidiana.En transmisin,ademsde los conocimientosdeteora de informacin, modulacin, codificacin de canal, etc., es necesario aplicarconocimientosdeelectricidad,electrnicadepotencia,control,etc.Enlaconstruccindeunatorrepara soportedeantenas, intervienenno slo lamecnicay resistenciademateriales,sino factores climticosymeteorolgicos.El sonidoy lavidoegrabacin constituyenreasmuy amplias que requieren una gran especializacin. En fin, la televisin integra unainmensacantidaddeconocimientosyactividadestcnicasquedifcilmenteseencuentranenotroscampos.Enel terrenodeproduccindeprogramaselpanoramanoesmenosamplio,atractivo,nicomplejo.Laconcepcin,produccinyrealizacindeunprogramarequiere,segneltema,delconcursodenumerosaspersonasconespecialidadesotalentosmuyvariados:escritores,escengrafos,compositores, locutores,artistas,sastres,maquilladores,carpinteros,armeros,domadores,etc.As,sisedeseadarleunmnimoatractivovisual,estticoydecontinuidadaunprograma,aparentemente tan simple como laexposicindeuna clase,esnecesariounguinprevio,escenografa,decorado,maquillaje,musicalizacin,iluminacin,etc.Estees,encualquiercaso,uncampoenelquenoesposibleprofundizaraqu.Lo importanteesdejarclaro el concepto de que, con excepcin de aplicaciones especficas como en vigilancia,

1Designamosaqucomotelevisintradicionalaladestinadaatransmitirprogramasdeentretenimiento,informacin,deportes,etc.


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observacin de procesos, operaciones quirrgicas, percepcin remota por satlites ovehculosespacialesyotrassimilares, la televisin,ensuconceptomspopular,nopuederealizarse con la simple colocacin de una cmara frente a una persona o un escenario.Requieredeunaplanificacinprevia,tantotcnicacomoderealizacin.Eneldesarrollodelossistemasdetelevisin,sindudahasidounfactorimportanteloquepuedellamarseelmodelooconcepcindesistema,totalmentediferenteentreEstadosUnidosyelrestodelmundo,enparticularEuropa.Elmodeloestadounidensehainfluenciado,aunquenocompletamente,elconceptodelossistemasdetelevisinenelcontinenteamericanoyenalgunospasesasiticosenque la influenciapolticayeconmicade losEstadosUnidoshasidoimportante,conlaexcepcindeJapn.Elmodeloestadounidensesebasaenelhechodeque laradiodifusinesunaactividadque,aunquepblica,seadjudicaaempresasprivadascuyosobjetivos sonpuramente comerciales.Lanica excepcin en losEstadosUnidos, laconstituyeelsistemaderadiodifusinpblica,PBS(PublicBroadcastingSystem).Porello,loquesepretendedetalessistemasessurentabilidadfinanciera,demodoquecadaespectadoresunconsumidorpotencialdelapublicidadtransmitida,bienseastadirectaosubliminal.Aunque en la actualidad elmodelo europeo tiende a acercarse al americano, en algunospasesprevaleceanelprincipiodequelaradiodifusinesunserviciopblicocuyafinalidad,ademsdeentretenereinformar,esladecumplirotrasfuncionessocialescomoelapoyoalaeducacin, la reafirmacin de valores nacionales y la armona en la convivencia social,aspectoscuyarentabilidadnopuedemedirseentrminosmonetarios.Segnestemodelo,elEstadoasumelaobligacindellevaratodossushabitanteslassealesderadioytelevisinsinotrarestriccinqueladequeelespectadoradquieraelreceptoradecuadoy,enalgunoscasos, pague un impuesto, generalmente modesto, para contribuir al mantenimiento delservicio,comoocurreenelReinoUnido.Aconsecuenciadeestadiferenciadeconceptoenlosmodelosde televisin,eldesarrolloenEuropahaseguido lneasdiferentesa lasde losEstados Unidos. En la actualidad el modelo que prevalece en casi todo el mundo es elcomercial.1.2IniciosdelatelevisinResultara extensoy, seguramente incompleto,haceruna reseahistricade la televisin,cuyosorgenesseremontanalaltimasdcadasdelsigloXIX.Losintentosparatransmitirimgenes adistanciapormedios elctricos se remontan a1876,2 elmismoque aode lainvencindel telfono.En esa poca se conocayaque la resistividaddel seleniovariabasegn la luz incidente sobre l, de modo que tan pronto como Alexander Graham Belldemostr que era posible transmitir seales complejas por medios elctricos, un buennmero de inventores comenzaron a trabajar sobre la posibilidad de ver mediante laelectricidad.Algunosdelosesquemaspropuestossebasabanenelempleodeunmosaicodedetectoresdeselenio,entantootrosinvocabanlaexploracinobarridodeimgenesconunoomspuntosdeselenio.Lareproduccinpodarealizarse,en teora,consistemas tanambiguosyvariablescomoelmovimientodeun lpiz,o laaccinelectroqumicasobreunpapel tratado adecuadamente. La tcnica fundamental sobre la que se desarrollaron lossistemas prcticos desde sus inicios, se bas en la exploracin o barrido de la imagen atransmitirque,paratalefecto,seconsideraformadaporunconjuntodelneashorizontales.Laimagenseexploralneaalneahorizontalmentey,laslneassucesivas,dearribaaabajo,2Electronics.April7,1980.SpecialCommemorativeIssue.


demanerasemejantealalecturadeunapgina,comosetrataconalgomsdeamplitudenelcaptulo4.La ideadelbarridoesanteriora la televisiny se remontaalpantelgrafodeCasellialrededorde1860ydealgunosotrosqueconsiguieron latransmisintelegrficadetextosescritoscontintaespecial,explorndolosdemanerasemejantealfacsmil.Enestecasose tratade imgenes bitonales, esdecir slo con tonosblancosonegros,adiferenciade latelevisinmonocromticaenqueloquesetransmiteesunaescaladegrises,esdecirdetonoscontinuos entre el negro y el blanco. En televisin es necesario disponer de un sensoroptoelctrico capazde registrar los niveles variablesde gris y no slo losdos nivelesdeblancoonegro.Elprimer inventoque tuvoconsecuenciasprcticas fueeltelescopioelctrico,patentadoporelinventoralemnPaulGottliebNipkowen1884yquesebasabaenundiscoconocidodespuscomodiscodeNipkow,quesemuestraesquemticamenteenlafigura1.1,con24agujerosequiespaciadossobreunaespiralcercanaalaperiferiadeldisco,queconstitualoquepodraconsiderarse lacmarade televisin.La imagena transmitirseenfocabasobreunapequeareginenlaperiferiadeldisco,quegirabaa600revolucionesporminuto.Segngirabaeldisco,laluzproyectadaatravsdelosagujeros,explorabasecuencialmenteunaimagentranslcida,alolargodeunalneayunalente,detrsdelaimagen,recolectabalasmuestrasde luz,correspondientesacadapuntode la imageny lasenfocabasobreunanica clula de selenio, en la que se produca una corriente elctrica proporcional a laintensidad luminosa de cada elemento de la imagen. En el extremo receptor, Nipkowpropuso utilizar un modulador magnetoptico basado en el efecto Faraday, para hacervariar la intensidad luminosade loselementosde la imagen reproducidaenconcordanciaconlosdelatransmitida.Paraformarlaimageneranecesariounsegundodisco,idnticoalprimeroygirandoensincronismoconl.

Fig1.1DiscodeNipkowNipkownoconstruyfsicamenteelsistema,yaquelatecnologadelapocanolopermita.Sinembargo,debidoasunaturalezamecnicaeldiscoNipkownofuncionabaeficazmentecon imgenesgrandesyaltasvelocidadesderotacinparaconseguirunamejordefinicin.No obstante, su disco fue el modelo para varios sistemas electromecnicos de televisindesarrolladosposteriormente,enparticularporJohnLogieBairdenInglaterra.


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Fig.1.2.SistemadeBairdutilizandoeldiscodeNipkowEn1926,enLondres,Bairddemostrunsistemadetelevisincon30lneasdebarridoenquelageneracindelaimagenysureproduccinsehacanmediantediscosgiratorioscomolosilustradosenlafigura1.2.Elelementosensoreneltransmisoreraunafotoceldadeselenio,lasealsetransmitaporuncablecortohastaelreceptorysereproducaconunalmparadenen,produciendounaimagenborrosadecolorrojoanaranjadoydetamaoalgoinferioraldeunatarjetadecrdito,semejantealamostradaenlafigura1.3.

Fig.1.3.Imagenconbarridoa30lneasporcuadroconelsistemadeBaird.

En los Estados Unidos, Alemania, Francia y Rusia, entre otros, se trabaj tambin consistemas electromecnicos y fueron muchos los que contribuyeron al desarrollo de losprimerossistemasdetelevisin.En los EstadosUnidos, enMarzo de 1922,Charles Francis Jenkins Jenkins desarroll unsistema capaz de reproducir imgenes enmovimiento y lo utiliz para transmitirlas porradio entre Washington y Philadelphia en 1925. Si bien Jenkins visualiz aplicacionescomercialesparasusistema,lagrandepresineconmicaocurridaafinalesdeladcadade1920enEstadosUnidos, llevsuempresaa labancarrotay laRCA (RadioCorporationofAmerica)adquirilosderechosdemuchasdesusinvenciones.Enabrilde1925,H.E.Ives3yasociadosdelaBellTelephoneydeATT,realizaronunsistemapara transmitir imgenes fijas, de color, a travs de lneas telefnicas. Con l, lograron3H.E.Ives,etal.TheTransmissionofPicturesoverTelephoneLines.BTSJ.April1925.


transmitircongrandefinicin fotografasy textos,entre losqueseencuentra laversinenjaponsdeun tratadoentreEstadosUnidosy Japne incluso,huellasdactilarescongrandetalle.Estetrabajo,sibienmsenelcampodelfacsmilqueeneldetelevisinpropiamentedicha, aplicaprincipiosutilizables en stay resulta sorprendente cmo, con los limitadosrecursos de la tecnologa de la poca, fue posible la transmisin de imgenes de grandefinicin, superior quiz a la de los primeros sistemas de televisin que empezaron aextenderseenaosposteriores.EnEuropa, lasprimeras transmisiones experimentales fueron llevadas a cabopor laBBC(BritishBroadcastingCorporation) en 1929,utilizandoun sistemadebido a JohnL.Baird,basado en imgenes formadas por 30 lneas4 exploradas mecnicamente. Los primerosexperimentos formalesen televisinse llevaronacaboporBairdenLondres,alrededorde1925 en forma similar a los trabajos realizados por Jenkins, excepto que Baird utiliztransmisinpor cable en lugarde radioelctrica.Pocos aosdespus se iniciun servicioregularde radiodifusinde televisinutilizandoel sistemadeBairdy,en1932, sehabanvendidoenInglaterraalrededordediezmilreceptoresdetelevisinutilizandoundiscodeNipkowconunas30lneasderesolucin.Losintentosformalesparatransmisinalpblicoengeneralseiniciaronen1936,conelsistemadeBaird,mejoradoa240lneasyunsistemadesarrollado conjuntamente por las empresas Marconi y EMI (Electrical and MusicalIndustries),completamenteelectrnico,de405lneas,transmitiendoencadasistemaendasalternos.Esteltimo fueadoptadoenelReinoUnidoen febrerode1937yutilizadohastahacepocosaosenesepas.Elsistemade405lneasseconvirtienelestndarddesignadocomo Sistema A del CCIR, en la Banda I (4168 MHz). En 1936, se transmitieron portelevisin los Juegos Olmpicos celebrados en Berln, aunque las transmisiones fueron adistanciadeunospocosKmysloparamuyescasosreceptores.Enlafigura1.4semuestraunadelascmarasutilizadasyfabricadasporTelefunken.Lacmarautilizabacomosensordeimagenuniconoscopio.

Fig.1.4.CmarautilizadaenlosJuegosOlmpicosdeBerlnen1936Es interesante hacer notar queBaird estaba aparentementemas interesado en probar susideasqueen refinarlasparautilizacin comercialy, como consecuenciadeello,desarrollunaactividad febrilqueprodujounacantidadconsiderablede innovaciones,entre lasquecabemencionarlatransmisindeimgenesporlneatelefnicaentreLondresyGlasgowen

4G.H.Hutson,P.Shepperd&W.S.J.Brice.ColourTelevision.Systemprinciples,engineeringpracticeandappliedtechnology.McGrawHillBookCo.(UK)1990.


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1927y,en1928,porondacortaatravsdelAtlnticoytambinentreunbarcoytierraenesemismo ao. Llev a cabo la primera demostracin de televisin cromtica en 1928 y latransmisin simultnea de imgenes y sonido en 1930. En 1931 efectu la primeratransmisindirectadetelevisindeuneventopblico,lascarrerasdecaballosdeEpsom,yllevacabotransmisionesenlabandadeUHFen1932.Todoslossistemasanteriores,conexcepcindelMarconiEMI,sebasaronenaplicacionesdeldiscodeNipkowylostrabajosdeBairdsecentraronprincipalmenteenestetipodesistemasdetelevisinelectromecnicos.Sinembargo,stosadolecendeunaseriedeproblemasquenopudieronserrealmentesuperadosenaquellosaoscomolabajaresolucinyelparpadeonotorio en la imagen reproducida, aunados a la complejidad de los sistemaselectromecnicosnecesariosenelreceptor.LossistemastotalmenteelectrnicoscomoeldeMarconiEMI,permitieronresolveresosproblemasy,sinmenoscaboalgunodel indudablemritodeBaird,constituyenlabasedelossistemasactualesdetelevisin.1.3SistemaselectrnicosdetelevisinLa descripcin del primer sistema de televisin totalmente electrnico se debe a AlanArchibald CampbellSwinton, publicado la revista Nature el 18 de junio de 1908. Demanera semejante aNipkow,CampbellSwinton no lleg a una implementacin prctica,pero describi sus ideas con gran detalle. Su sistema estaba basado en el tubo de rayoscatdicos inventado en 1897 porKarl FerdinandBraun en Estrasburgo.CampbellSwintonpropusoutilizar los tubosde rayos catdicos tanto en el transmisor como en el receptor,reconociendoqueelproblemaprincipaleravisualizarun transmisoreficienteque,bajo lainfluenciadeluzysombra,pudieravariarsuficientementelacorrienteelctricatransmitidademodoquepudieraproducirlasvariacionesnecesariasenlaintensidaddelhazelectrnicoeneltuboderayoscatdicosdelreceptor.BorisRosing,enel InstitutoTecnolgicodeS.Petersburgoen1907,estuvomscercade larealidad.Desarrollunsistemaquerealizabalaexploracindelaimagenmedianteundiscode Nipkow en el transmisor y un tubo de rayos catdicos de Braun en el receptor. LaRevolucinBolcheviqueacabconsutrabajo,peromotivaunodesusdiscpulos,elfsicoVladimirKosmaZworykin,emigradoalosEstadosUnidosen1919,acontinuareltrabajoy,primeroenlaempresaWestinghouseyluegoenlaRCA(RadioCorporationofAmerica),fueuna de las personas que, probablemente, ms hayan contribudo al desarrollo de latelevisin,graciasenpartealpatrocinioquelebrindDavidSarnoff,entoncesenlaRCA.En1923,Zworykinsolicitlapatentedesusideasque,posteriormente,constituiranlabasedelossistemasmodernosdetelevisin.En1924demostrunreceptordetelevisinconuntubode rayos catdicosde7pulgadas, condeflexinelectrostticayelectromagnticadelhaz electrnico. En el mismo ao, demostr tambin un dispositivo electrnico queconstituyunarevolucinenelcampodelatelevisin:eliconoscopio(figura1.5),conelqueeraposible laexploracinelectrnicade la imagenparasutransmisin.En1925,solicit lapatentedeunsistemadetelevisinencolortotalmenteelectrnico.


Lente

Soportedel

Mosaico

Placade

Seal

Mosaico

AnillosColectores

YugoMagntico

Primernodo

Ctodo

Filamento

Fig.1.5.IconoscopiodeZworykin.En1929y,trabajandoindependientemente,PhiloTaylorFarnsworthdemostrunsistemadetelevisin completamente electrnicoutilizandoun tubode rayos catdicos condeflexinelectromagntica para la reproduccin de la imagen. Anteriormente, en 1927, habadesarrollado una cmara electrnica, utilizando un tubo de cmara diseado por l, eldisector de imagen, que posteriormente encontr aplicaciones en cmaras fijas adosadas aproyectoresdepelculasyalgunosdecuyosprincipioscomoeldemultiplicacinelectrnicafueronincorporadosporZworikyneneliconoscopiodeimagenyenelorthicn.En1931seincorporalaempresaPhilcodondecontinususinvestigaciones.Farnsworthfuesinduda,juntoaZworykinunodelosgrandespionerosdelatelevisinelectrnica,sibienconmuchomenosapoyoqueste.En los Estados Unidos, la NBC (National Broadcasting Corporation), inici en 1939transmisionesregularesenlaspoblacionesdeNuevaYork,SchenectadyyLosAngeles,conlaemisindedosprogramasdeunahoraporsemana.ElsistemaempleadofueeldelaRMA(RadioManufacturersAssociation),con441 lneas,queevolucionaraposteriormentea525lneaspor cuadro, con barrido entrelazadoy 30 cuadrospor segundo.En la figura 1.4 semuestraunade las cmarasutilizadas en la inauguracinde la FeriaMundialdeNuevaYork en 1939. Esta cmara fue fabricada porRCA y utilizaba tambin el iconoscopio deZworykin.ElconferenciantedelafotografaesDavidSarnoffvicepresidenteentoncesdelacompaaRCAVictor,eneldiscursoquepronuncioElnacimientodeunaindustriapredijoquelatelevisinllegaraaserelmediomsimportantedeinformacinyentretenimiento.


Fig.1.4.CmarautilizadaenEstadosUnidosen1939enlaconferenciadeDavidSarnoffenlaFeriaMundialdeNuevaYork.

LaevolucinenEuropasiguicaminossimilares,dandolugaradiferentessistemasy,enlosaos que siguieron a la Segunda Guerra Mundial la televisin fue alcanzando madureztcnica, sobre todo en los Estados Unidos, gracias a las innovaciones en los diferentesdispositivos y circuitos electrnicos que hicieron posible la generacin y transmisin deimgenesdegran calidad.A finalesde ladcadade los cuarenta, eranyanumerosos lospasesenquelastransmisionesdetelevisinserealizabanenformaregular.LaBritishBroadcastingCorporation (BBC) inici transmisionesregularesde imgenes fijascon30 lneaspor cuadro en1928y, en1936, con imgenes enmovimientoutilizandodossistemasendasalternos,unoelelectromecnicodeBaird,mejoradoaunaresolucinde240lneasyotro,completamenteelectrnicode lasempresasEMIyMarconiconresolucinde405lneas.En1937esteltimo,designadoentoncescomodealtaresolucinfueadoptadocomo estndardd en el Reino Unido. En los Estados Unidos, la Comisin Federal deComunicaciones(FCC)autoriz lastransmisionescomercialesel1de juliode1941,aunquecomoya semencion, sevena transmitiendodesdehacaaosdemanera regular.En losaos siguientes la televisin tuvo un perodo de hibernacin a causa de la guerra y losexperimentos en este campo se redujeron considerablemente. En 1942 se entren a unos18000vigilantesdeincursionesareas,medianteunareddetelevisinyfueunadelasrarasocasionesenqueestemediodecomunicacinseutilizenelcontextodelasegundaguerramundial.Unaaplicacinmilitardelatelevisinenlasegundaguerramundialfueparaladireccindebombas, mediante una cmara adosada a la parte inferior de la bomba, que no tenapropulsinpropia,perosipodaplanear,laimagenrecogidaporlacmaraeratransmitidaalavindebombardeoysecontrolabaelvuelodelplaneadorporradio,labombayelsistemadevisualizacinycontrolsemuestranenlafigura1.5.


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Fig.1.5.SistemadetelevisinparabombardeoareoLas cmaras utilizadas para estos fines utilizaban iconoscopios y algunas, disectores deimagenypodanconsiderarsecompactasparalatecnologadelapoca.Hayquetenerencuentaqueenlosaosdelasegundaguerramundial,eltransistorannosehabainventadoytodalaelectrnicasebasabaenvlvulasdevaco,comoseilustraenlafigura1.6enqueseapreciaeliconoscopioalaizquierdaylaelectrnicaconvlvulasenlaparterestante.

Fig.1.6.Cmarautilizadaparabombardeosareosenlasegundaguerramundial

Sibienlatecnologadelascmarasnoevoluciondemaneraimportanteenesapoca,unode loscamposrelacionadoscon la televisin,elde los tubosderayoscatdicos,recibiunfuerteimpulso,enbuenamedidaporqueestosdispositivosseutilizanenradar,sonar,loran5ylocalizadoresdedireccinporradio,ascomoenosciloscopios,instrumentoindispensablede medida en electrnica y comunicaciones. An as, los tubos sensores de imagencontinuaronevolucionandoy,en1945,laRCAintrodujoelorthicndeimagen,quesemuestraenlafigura1.5,yquetambinfueinventadoporZworykin6.Estetuboconstituyelavancemsnotableen la tecnologadecmarasde televisin,yaquesusensibilidades talqueescapazdeproducirunasealencualquiercondicindeluzqueresulteaceptableparaelojohumano;amododeejemplo,elorthicnhallegadoaproducirsealesvlidasdetelevisinen escenas iluminadas nicamente por velas. Otra ventaja de este tubo, respecto aliconoscopiofueladeutilizarunreasensora(fotoctodo)relativamentepequea,deunos5cmdediagonal,loqueensupocapermitireduciralgoeltamaoypesodelascmaras.Elorthicnest formadoporunmosaicoplanodecristalenunodesusextremos.Lacarainternadedichomosaicoestrecubiertaporunacapadeuncompuestoalcalinometlicolacualconstituyeunasuperficiefotoelctrica..Laemisindeelectronesporpartedelacapasesometeaaceleracinymedianteuncampomagntico intensoseenfocasobreuncristalde

5Loran:LongRageNavigationonavegacinalargasdistancias.6Parauntratamientoamplioydetalladodelaestructurayfuncionamientodelorthicndeimagen,puedeconsultarseeltextodelpropioZworykin:Television,2ndEdition.V.K.ZworykinandG.A.Morton.JohnWiley&Sons,Inc.NewYork,1954.


muy baja conductividad, llamado placa acumuladora. Frente de la placa hay una rejillametlica con un mallado de unos 155.000 orificios por centmetro cuadrado. En la parteposteriorde la placa, existe un cilindrometlico que recubre la parte interiordel tubo yconstituyeelelementodedesaceleracin.Finalmente,pordetrsdelanillohayunacapaenelcuellodel tuboqueactadenodo.Al finaldel tubohayuncandeelectronesyunaestructuradenominadamultiplicadordeelectrones.

Fig.1.7.OrthicndeimagenTanto el iconoscopio como elorthicn son tubosde tipo fotoemisivoy,aunque esteltimoofrececonsiderablesventajasenloquerespectaalacalidaddeimagen,sutamaoesgrandeynoesadecuadoparacmarasporttiles.Adems del orthicn de imagen, el disector de imagen inventado por Farnsworth y demenoresdimensionesqueaqul,resultseruntubodecmaradeexcelentescaractersticas,capazdegenerar imgenesde calidad similar alorthicn.En la figura 1.8 se ilustrandostiposdedisector,alaizquierda,delosprimerosmodelosyaladerecha,unodediseomsmoderno.

Fig.1.8.DisectoresdeimagenLaraznprincipalporlaqueprevalecielorthicn,entantoqueeldisectorseutilizmuypocoapesardesusbuenascaractersticasnoesprecisamentetcnica.Zworykintenatodoelapoyo financiero de David Sarnoff, vicepresidente entonces de la RCA, empresapreponderanteen la industriaderadioy televisin,en tantoqueFarnsworthnoconsiguicontarconapoyossimilaresynoconsiguicomercializareldisectorenlamismaescala.Enlaactualidad an se mantiene la controversia de si el verdadero padre de la televisinelectrnica fueFarnsworthynoZworykin,que incluso incorpor o,quiz, se apropide


algunasdelasideasdeFarnsworthensusinventos.Encualquiercaso,nosepuedenegarelmritodeamboseneldesarrollodelatelevisinelectrnica.Tambinenladcadade1940sedesarrollarontubosdetipofotoconductivo,elprincipaldeelloselvidicn,detamaobastantemenorqueelorthicnydelquesemuestrandostiposenlafigura1.9.

Fig.1.9.DostiposdevidicnElvidicn,delquesedesarrollaronnumerosasvariantessobretodoparacmarasdecolorenladcadade1960yposteriores,contieneunaplacafotosensible7yuncanelectrnicoquegeneraunhazdeelectronesparabarrer laplacapuntoapunto.Laplaca fotosensibleestformadaporunalineamientobidimensionaldefotodiodosdesilicio,conunctodocomnynodosaislados.La incidenciade luzsobre laplacaproducepareselectrnhuecoque,porrecombinacinda lugaradisminucinde lacargasuperficial.Elhazelectrnico,enfocadosobre laplacaybarrindolapuntoapunto,depositaunacantidadsuficientedeelectronessobrelaplacaparacompensarlacargaquesehaperdidodesdeelbarridoanteriorencadapunto. Esta carga es mayor en las zonas iluminadas de la placa que en las oscuras. Eldesplazamientodelacarga,queesigualalacargadepositadaporelhaz,producelasealdevdeoenlaentradadelamplificadoracopladoaltubo.Elvidicn,inicialmente,noproducaimgenesdelamismacalidadqueelorthicn,yaquerequeramsluzquesteparaproducirimgenesdeciertacalidad,porello,alprincipioseutiliz principalmente en telecines8 (figura 1.10). Tpicamente la pelcula utilizada en lostelecinesde lasdcadasde los cincuentay sesenta erade 16mm, sibien luego seutilizextensamentelade35mmy,eventualmente,de70mm.Enlaactualidadeltelecineseutilizaprincipalmente para grabacin de pelculas en medios magnticos u pticos para sutransmisinocomercializacinposterior.

7Enlostubosdecmaraestaplacafotosensiblesueledesignarseconeltrminoeninglstarget8 El telecine consiste de una cmara de televisin sobre la que se proyecta la imagen de un proyector cinemtogrfico,concentradasobre lapequeareade laplaca fotosensibledel tubodecmara.La intensidad luminosaesconsiderabley,enesascondiciones,elvidicnresultabamsqueadecuado.


banda excesivo para transmisin y, por otra parte, la calidad de la seal no eraapreciablementemejor que la de los sistemas de 525 o 625 lneas.Actualmente slo dossistemasprevalecen,elde625lneas,25cuadrosyelde525lneas30cuadros.Entodosloscasosanterioreslarelacinentrelaanchuraylaalturadelaimagen,designadacomorelacindeaspectoesde4a3,esdecircuatrounidadesdeanchoportresdealto.Estasdimensionestambinsonherenciade las imgenescinematogrficas.Tambinentodos loscasoselbarridoesentrelazado.Nodebenconfundirselosestndardesdebarridoconlosestndardesdecolor,NTSC,PALySECAMquepuedenutilizarseconcualquierade lossistemasdebarrido,exceptoconelde405 lneasenque,enprincipio,slopueden transmitirsesealesmonocromticas.Porotraparte, losestndardesdebarridomencionadosantesson losaceptadosmundialmenteparatelevisiny,engeneral, sondiferentesa losutilizadosenmonitoresde computadoras.Enesteterrenonosepuedehablardeestndardesuniversales.Setratadeestndardesde facto(dehecho)yfueronoriginadosporlosdiversosfabricantesdecomputadoras,yaqueenestecasoenalgunasaplicacionescomoelmanejodegrficos,serequieremayorresolucinquelaqueproporcionanlosestndardesdetelevisin,loqueredundaenmayornmerodelneasdebarridoyfrecuenciasdecuadromayores.Tambinenelcasodecomputadorassesueleutilizar el barrido progresivo en lugar de entrelazado, es decir se exploran las lneassucesivamenteynodeformaalternadaendoscampos.Laraznparaquelafrecuenciadecuadroestrelacionadadirectamenteconladesuministroelctrico es que tanto aqulla como la de lnea deben ser sumamente precisas, ya quecualquier variacin dara como resultado la prdida de sincronismo de la imagen y, portanto,sudestruccin.Enlapocadeldesarrollodelossistemaselectrnicosdetelevisinlatecnologa no estaba tan avanzada como ahora y eran necesarios osciladores de granestabilidad,queaumentabanelpreciodelosreceptores.Puestoquelafrecuenciadelalneadesuministroelctricoessumamenteestable,unaopcinrazonablefue ladeenganchar lafrecuenciadecuadro,omejordicho,ladecampo,aladelalneadeenerga.1.5SistemasmonocromticosydecolorHastamediadosde ladcadade1950 lossistemasde televisinfueronmonocromticos,sibienen losaosposterioresaltrminode lasegundaguerramundialy,principalmenteenlosEstadosUnidos,setrabajsobrelaposibilidaddetransmitirimgenesencolor.Paraeraesencial que los sistemas de color fueran totalmente compatibles con los sistemasmonocromticos, es decir, los receptores monocromticos deban poder reproducir, enblancoynegro, las seales transmitidas en colory,de lamisma forma, los receptoresdecolor,debanpoderreproducirlassealesmonocromticas.Sedesarrollaronvariossistemas,cuyodetallenoanalizaremosaquyfinalmente,el17dediciembrede1953seaprobporlaComisin Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos el sistema designado comoNTSC9yseautorizsufuncionamientocomercialel23deenerode1954.FueadoptadoluegoporCanad, Japn,Mxicoyposteriormentepor lamayorpartede lospasesamericanosconexcepcindeArgentina,Brasily lascoloniasfrancesasyholandesasenAmrica.Estostemassetratanconmayoramplitudenelcaptulo4.Entre1953y1967sedesarrollaronen9NationalTelevisionStandardsCommittee


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Europadossistemasdetelevisinencolorque,aunquebasadosenlosmismosprincipiosdelsistemaNTSC,presentabanalgunasvariantes

Fig.1.12.Cmarastpicasdelasdcadasde1950y1960Enladcadade195060annosedisponademediosparagrabarlasealdetelevisinnitampocodecmarasporttilesdetelevisin,cosaquehoynosparecedelomsnormal.Lascmarasdetelevisin,ensumayoraeranmonocromticas,utilizabanorticonesdeimagenytecnologa de vlvulas electrnicas, por lo que eran de dimensiones considerables y,dependiendodelmodelofcilmentepodanpesarde40a60kg,comoseapreciaenlafigura1.12.Las cmaras de televisin requieren de tres tubos o sensores de imagen. Las primerasutilizaban tresorthiconesy llegabanapesarcercade100kg.Comoseapreciaen la figura1.13.

Fig.1.13.Unadelasprimerascmarasdecolor,laRCATK41

En las imgenesanteriorespuedeverseque en las cmaras seutilizabaunatorreta concuatrolentesdiferentes.Dichaslentes,todasdelongitudfocalfijaseutilizabanparadiversosacercamientosdelaescena,entreellosgeneralmentesetenaungranangular,untelefotoyotrosdosde longitudes focales intermedias.La lente enuso enfocaba la imagen sobre elfotoctododeltubodeimagenenelinteriordelacmara.Laslentessecolocabanenposicin


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medianteunapalancaoperadaporelcamargrafoen laparteposteriorde lacmarabienfueramanualmentecomoenlacmaradeladerechaomedianteunmotoraccionadoporinconmutador como en la cmarade la izquierda.Amediadosde ladcadade los sesentacomenzaextenderseelusode lentesde longitud focalvariableconocidoscomozoomarozoom,hoyincorporadosenprcticamentetodaslascmarasdetelevisinylamayoradelascmarasfotogrficas.Enlafig1.14seilustraunacmaramonocromticaconlentezoomardefinalesdelosaos50y,enlafigura1.15,seilustrantrestiposdelenteszoomar,en(a)unodelosprimitivos,en(b),unzoomarparacmaradeestudioyen(c)unoutilizadocomunmenteencmarasporttiles.

Fig.1.14.Cmaraconlentezoomardefinalesdelosaos50

(a) (b) (c)

Fig.1.15.Trestiposdelenteszoomar.(a)DelosaoscincuentadelsigloXX.

(b)y(c)Lenteszoomarusadosencmarasactuales.La tecnologa de cmaras de televisin fue evolucionando hacia el empleo de tubos decmarademenoresdimensionesbasadosenelprincipiodefotoconductividad,adiferenciadel orthicn y del iconoscopio que son tubos fotoemisivos. Este tipo de tubos sedesarrollaron tambin en la dcada de 1940 y se emplearon inicialmente en las cmarasadosadasaproyectoresdepelculaotelecine.Elprimertubodeltipofotoconductivoquesedesarrollparauso amplio en televisin fue el vidicn,de tamao bastantemenor que elorthicnyqueseilustraenlafigura1.9.


Alvidicnlesiguieronotrostubossimilares,entrelosquepuedemencionarseelsaticny,enla dcada de los sesenta y principalmente para cmaras de color, se desarrollaron elplumbicn (fig. 1.16), leddicn, chalnicn, etc., todos ellos basados en losmismosprincipiosfsicos,perocondiferentesmaterialesfotosensiblesydistintasrespuestasespectrales.

Fig.1.16.Plumbicn

En el caso de estos tubos de cmara, la imagen se proyecta sobre un mosaico o targetfotoconductor en forma de una placa muy delgada y constituido por una capa fina dematerial fotoconductor, de conductividad variable y directamente proporcional a laintensidadde la luz incidente.Estematerial fotoconductor sedeposita sobreun electrodotransparentequeactacomolaplacadesealyestcargadopositivamenteconrespectoalctodo emisor del haz electrnico. Este haz, al barrer secuencialmente la superficie delmosaico,depositaunacantidadsuficientedeelectronessobresteparacompensar lacargaen cada punto, que es mayor en las zonas ms iluminadas y menor en las oscuras. Lacantidaddecargadepositadaporelhazelectrnicodalugaraunacorrientedesealque,encadainstante,serproporcionalalaintensidaddeluzincidentesobrecadapuntodeltarget.EnlasltimasdcadasdelsigloXXlosavancesenlosdispositivosdeestadoslidohansidoconsiderablesy,enlaactualidad,prcticamentetodaslascmarasdetelevisinutilizanestetipo de sensores de los que, elms comn est constituido pormatrices de dispositivosacopladospor carga (CCD10), inventadosen1969.Elprincipiode funcionamientodeestosdispositivos es completamente diferente al de los tubos de cmara, si bien la seal queentregan,al igualque los tubosde cmaraesanalgica.En la figura1.17(a) semuestraunsensorCCDdealtaresoluciny,enla1.17(b),unsensordelneadeltipousadoenmquinasdefacsmil(fax)yescneres.

Fig.1.17(a)SensorCCDdealtaresolucin

10ChargeCoupledDevice.


Fig.1.17(b).SensorCCDdelnea.Elempleodedispositivosacopladosporcargapermitigrandesavanceseneldesarrollodelas cmaras, reduciendo considerablemente su tamao y peso. Las primeras cmarasverdaderamenteporttilescomenzaronaaparecerenelmercadoamediadosde ladcada197080,comolaqueseilustraenlafigura1.18.

Fig.1.18.CmaraprofesionalporttilconCCD.(FotocortesiadeIkegamiElectronics)

1.6.GeneracinyprocesadodelasealdeTV.Lasealdetelevisinestconstituida,engeneralyensuformamssimple,porlasealdevdeoyladelaudioasociado.Estassealessonelctricamenteindependientesysegenerande forma diferente, si bien deben guardar una relacin precisa entre s. Cuando en latelevisinsereproduceunaescenadelmundoreal,paralageneracindelasealdevdeoseempleaunacmara,quemedianteuntransductoroptoelctrico,conviertelaluzdelaescenaenunasealelctrica.Silaescenahasidopreviamentefilmadaenpelcula,staseproyectatambinsobreunacmara(telecine)decaractersticassimilares.Lasealelctricaresultantepuedemanejarseeneldominioanalgicooeneldigitalysufrirdiversosprocesosantesdesutransmisinentiemporeal,obienpuedeseralmacenadaenmediosmagnticos(cintaodisco)upticos (videodisco),para suprocesadoy transmisinposteriores.Otra formadegenerar seales de vdeo es por medios puramente electrnicos, en cuyo caso se tienenimgenesartificialesosintticas,de lasqueelejemplomscomnson losvideojuegosy los


dibujosanimados.As,lasfuentesdesealdevdeopuedensercmaras,magnetoscopios11,discosmagnticosupticos,computadoras,etc.La seal de audio o sonido se genera de forma independiente a la de vdeo y dichageneracinpuedesersimultnea,comoenelcasodeunaescenarealounapelcula,obienelaudiopuedeinsertarseposteriormentemedianteunprocesodeedicinopostproduccin,comoocurre con frecuencia cuando se agrega msica o efectos sonoros a materiales visualespreviamentegrabados.Esimportanteenfatizarque,tantolasealdevdeocomoladeaudioensuformaoriginal,sonanalgicasy,enlossistemasdigitalesrequierenserconvertidasasealesdigitales.Enloscaptulos 4y 5 se tratan conmayordetalle las caractersticasde ambos tiposde seal.Elconocimiento de la seal analgica de vdeo, independientemente de que los sistemasanalgicosseempleencadavezmenos,esfundamentalparacomprenderadecuadamentelosprocesosaquesesometelasealdevdeoeneldominiodigital.Enlarealizacindeunprogramadetelevisinoenunsistemadecircuitocerrado,seutilizageneralmentemsdeunacmaraydeunafuentesonora,porloqueesnecesariomezclarlassealesy,confrecuencia,agregarefectosespecialestantovisualescomoaudibles,paraloquese utilizan mezcladores12. Adems es necesario sincronizar y distribuir las seales en elentornodelestudio13ocentrodeproduccin,ascomoefectuar lascorreccionesnecesariaspara mantener la calidad adecuada de las seales y visualizarlas en mltiples lugaresmediantemonitores, tantodevdeo comode formade ondaydeaudio.Las sealesde losdiferentesestudiosdebentambinencaminarseadecuadamente,bienseaparasugrabacinotransmisin.Enlafigura1.19semuestraesquemticamente,ymuysimplificada,laporcindelsistemacorrespondientealageneracindelasealdevdeo.

11Tambinesfrecuenteeltrminomquinadevideotape.12Almezcladordeaudioseledesignaavecesenelmediotelevisivocomomesademezclasyaldevdeocomoswitcher,generadordeefectosespecialesoSEG,delasinicialeseninglsdeSpecialEffectsGenerator.13Enestasnotasseempleael trminoestudio, en lugardeplat,conelqueavecessedesignaenEspaayqueespocofrecuenteenotrospaisesdehablaespaola.Elvocabloset,designageneralmentelaporcindelestudioenquesemontalaescenografaparaunprograma.As,enunestudiopuedenestarmontadosvariossetssimultneamente.


Control de

Cmara

Cmara Amplificador distribuidor

Mez

clad

or d

e Vi

deo

Amplificador distribuidor

Amplificador

distribuidor

Monitoreo y otros destinos

Salida de

video del

estudio

Seales de otras fuentes

Control de

Cmara

Cmara

Control de Cmara

Cmara

Fig.1.19.GeneracindelasealdevdeoenelestudiodeTV.Lasfuentesdeaudioson,porlogeneral,micrfonosyreproductoresdecintamagnticaodediscocompacto(CD)y,eneldominioanalgico,seconducenyprocesanporseparado,peroparalelamente a las sealesde vdeo.En la figura 1.20 se ilustra, tambinde formamuysimplificada,elprocesodegeneracindelasealdeaudio.

Micrfonos en estudio

Giradiscos

Magnetfono

Otras fuentes de audio

Salida de audio

del estudio

Mez

clad

or d

e au

dio

Mic 1

Mic 2

Mic 3

Fig1.20.GeneracindelasealdeaudioenelestudiodeTV.

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Introduccion a Los Sistemas de TV