Estándar de descomposición , formato de escaneo : una característica de un estándar de transmisión de televisión y grabación de video que determina el número de líneas de imagen, la velocidad de fotogramas ( campos ) y el modo de escaneo. El escaneo de televisión se usa no solo en televisión , sino también en otras áreas que requieren la visualización de información, incluidos los monitores de computadora . Por lo tanto, los estándares de descomposición se aplican a los gráficos por computadora y las interfaces de video digital. La resolución de la imagen resultante y el ancho de banda ocupado por los canales de televisión dependen del estándar de descomposición .
El estándar de descomposición se caracteriza por el número de líneas, la velocidad de fotogramas y el tipo de escaneo utilizado.
Se considera que los principales estándares de descomposición son el europeo 625/50 , aprobado por el CCIR en 1952 [1] , y el estadounidense 525/60 , adoptado en EE . UU. en 1941 por la comisión nacional NTSC-I convocada por la FCC en 1940 [Nota 1] . En el primero, la imagen se transmite con 625 líneas en 2 medios cuadros (288 en la parte activa del cuadro) con una tasa de repetición de 50 Hz [2] , y en el segundo, con 525 líneas a una frecuencia de 60 campos por segundo. Los estándares de descomposición que existen hasta el día de hoy se remontan a la era de los tubos de rayos catódicos y llevan la marca de estas tecnologías. Contienen un área en blanco , por lo que el número de líneas en cada estándar excede el número de líneas realmente involucradas en la construcción de la imagen. Parte de las líneas fue generada por una bobina deflectora horizontal inactiva durante el recorrido inverso de la exploración vertical y se vio obligada a incluirse en el estándar, que en realidad refleja el número total de períodos de exploración horizontal por un período de exploración vertical. En el estándar de descomposición europeo, adoptado en Rusia según GOST 7845-79 [3] , de 625 líneas transmitidas, solo 576 están activas, por lo tanto, en gráficos por computadora, este estándar de descomposición corresponde a una resolución de 576i ( 480i en el estadounidense ). estándar).
El número de líneas de los sistemas de televisión analógica se eligió en base al hecho de que con barrido entrelazado debería ser impar y con barrido progresivo debería ser par [4] . El diseño de sistemas de escaneo horizontal y vertical implica una relación múltiple de sus frecuencias operativas para un funcionamiento estable. Con tales proporciones, correspondientes a números primos , la frecuencia de línea se puede obtener usando cadenas relativamente simples de multiplicación secuencial del marco. Este enfoque asume una relación matemática estricta entre el número de líneas y la velocidad de fotogramas del estándar, por lo tanto, al crear la mayoría de los estándares, se utilizaron productos de números enteros que no excedían 7. en diferentes países con diferentes parámetros de la industria energética .
Las últimas cuatro proporciones son relevantes para la televisión analógica de alta definición, que operaba en algunos países antes de la llegada de los estándares modernos de HDTV digital [14] . Los modernos sistemas de televisión digital de alta definición, basados en los anteriores analógicos, sólo tienen en cuenta 720 y 1080 líneas activas. Además, la multiplicidad numérica aumenta la conveniencia de codificar en estándares digitales.
Al elegir una velocidad de fotogramas, los desarrolladores de estándares de descomposición se guiaron por las características fisiológicas del analizador visual humano y el estándar global para la frecuencia de filmación y proyección, igual a 24 fotogramas por segundo [15] . La velocidad de fotogramas de los sistemas de televisión se eligió lo más cerca posible de los estándares cinematográficos para la conveniencia de la proyección de telecine . Al mismo tiempo, el entrelazado de la mayoría de los estándares analógicos era un compromiso entre la visibilidad del parpadeo de la pantalla y el ancho de banda ocupado por la señal de video. La duplicación de la frecuencia de parpadeo en comparación con la frecuencia del cuadro, que se encuentra por debajo del umbral fisiológico de visibilidad, se logró mediante la transmisión secuencial de líneas pares e impares en dos campos en lugar de un cuadro [15] . La frecuencia de campo en los sistemas 625/50 y 525/60 también está dictada por la tecnología de haces de electrones. Se consideró más conveniente diseñar generadores de barrido vertical con una frecuencia cercana a la frecuencia de la corriente alterna industrial . Por lo tanto, en el estándar de descomposición estadounidense hay una frecuencia de medio cuadro de 60 Hz, y en el europeo - 50. Al mismo tiempo, ambos estándares proporcionan aproximadamente el mismo ancho de banda de señal de video debido a frecuencias de exploración horizontal similares: 15625 Hz y 15734 Hz, respectivamente [Nota 4] . Con la llegada del sistema de televisión en color NTSC , la velocidad de fotogramas del estándar de descomposición estadounidense utilizado junto con este sistema se redujo a 29,97 fotogramas por segundo. Esto era necesario debido a la naturaleza de NTSC, cuya frecuencia de subportadora debe ser un múltiplo de la velocidad de fotogramas, y no afectaba a la compatibilidad con los televisores en blanco y negro diseñados para 30 fotogramas [16] .
En varios estándares de descomposición, se pueden usar escaneos entrelazados y progresivos . Los primeros sistemas de televisión, especialmente los mecánicos, utilizaban barrido progresivo. El entrelazado apareció por primera vez en los primeros sistemas estadounidenses 343/60 y desde entonces se ha convertido en el estándar para todos los sistemas de transmisión. Sin embargo, junto con las ventajas obvias cuando se transmite a través de un canal limitado, el escaneo entrelazado tiene una serie de desventajas fatales que degradan la calidad de la imagen y cansan la vista. La llegada de los sistemas de televisión de alta definición y la mejora de la HDTV hicieron posible en muchos casos abandonar la exploración entrelazada en favor de una progresiva más avanzada. El uso de este último conduce a duplicar la cantidad de información transmitida y no siempre es aceptable para la radiodifusión. Por el contrario, las interfaces de video de la computadora usan solo exploración progresiva para reducir la fatiga durante el uso prolongado de la computadora .
El uso de estándares de descomposición en varios sistemas de televisión analógica [17]| Estándar | Año de introducción | Número de líneas |
Velocidad de fotogramas , Hz |
Ancho de banda de vídeo , MHz |
modulación de vídeo | Modulación de la portadora de audio |
sistema de color tradicional |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 1936 | 405 | 25 | 3 | positivo | amplitud | blanco y negro |
| B | 1950 | 625 | 25 | 5 | negativo | frecuencia | PAL / SECAM |
| C | 1953 | 625 | 25 | 5 | positivo | amplitud | blanco y negro |
| D | 1948 | 625 | 25 | 6 | negativo | frecuencia | PAL / SECAM |
| mi | 1949 | 819 | 25 | diez | positivo | amplitud | blanco y negro |
| F | 819 | 25 | 5 | positivo | amplitud | blanco y negro | |
| GRAMO | 625 | 25 | 5 | negativo | frecuencia | PAL / SECAM | |
| H | 625 | 25 | 5 | negativo | frecuencia | CAMARADA | |
| yo | 1962 | 625 | 25 | 5.5 | negativo | frecuencia | CAMARADA |
| j | 1953 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negativo | frecuencia | NTSC |
| k | 625 | 25 | 6 | negativo | frecuencia | PAL / SECAM | |
| K' | 625 | 25 | 6 | negativo | frecuencia | SECAM | |
| L | 1970 | 625 | 25 | 6 | positivo | amplitud | SECAM |
| METRO | 1941 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negativo | frecuencia | NTSC , PAL (Brasil) |
| norte | 1951 | 625 | 25 | 4.2 | negativo | frecuencia | CAMARADA |
Algunos estándares, que aparecieron simultáneamente con los actuales, no pudieron competir con los más comunes y dejaron de existir. Así, en el Reino Unido desde 1936 hasta 1985, se utilizó el estándar BBC-1 con una descomposición de 405 líneas y entrelazado a una frecuencia de 50 campos por segundo [1] . Tras la adopción por parte del Reino Unido en 1964 del moderno estándar paneuropeo de 625 líneas, ambos sistemas existieron en paralelo en Gran Bretaña, Irlanda y algunas redes de cable en Hong Kong hasta que se agotó la vida útil de los televisores lanzados para el antiguo estándar. En Francia, desde 1949, se ha adoptado un estándar de descomposición para 819 líneas con la misma velocidad de cuadro para escaneo entrelazado [12] . El número de líneas activas era 737, por lo que a veces se encuentra su designación moderna 737i. Este estándar fue utilizado en la televisión en blanco y negro hasta 1984 en Francia por el canal TF-1 y en Mónaco , y fue el primer estándar de alta definición del mundo. En la actualidad, los estándares mencionados no se aplican por incompatibilidad con el paneuropeo. Además, el número de líneas del estándar francés no tiene ni un solo múltiplo del frame rate, lo que reduce la estabilidad del sistema.
Las dificultades de transmitir una señal de televisión a largas distancias y la complejidad de los generadores de barrido horizontal y vertical hacían inútil la fabricación de dispositivos multiestándar capaces de reproducir señales de vídeo de diferentes estándares de descomposición. Antes de la llegada de los dispositivos de salida digital, todos los televisores admitían solo un estándar de resolución y para ver una señal de video que se ajustaba a otro estándar, se requería un monitor del mismo estándar. De lo contrario, se mostraban rayas parpadeantes en lugar de la imagen en la pantalla. Los estudios de televisión, retransmitiendo una señal de TV o comprando una grabación de vídeo en un estándar extranjero, las traducían a las suyas, inicialmente mediante conversión óptica, lo que empeoraba significativamente la calidad de la imagen [18] [19] . El advenimiento de las tecnologías de interpolación electrónica basadas en líneas de retardo de cuarzo o en memoria de ferrita ha permitido mejorar la calidad de la conversión, ya que no requiere refotografiar la imagen óptica [18] . En cualquier caso, sólo podría salir al aire la señal de vídeo correspondiente al estándar de radiodifusión local.
No menos serios problemas de compatibilidad de diferentes estándares de descomposición existían con la grabación de video magnético analógico . Independientemente del método de grabación ( línea cruzada o línea oblicua) , cada campo de televisión se graba con un múltiplo del número de cabezas magnéticas . En los formatos domésticos VHS y Betamax más comunes, se grabó un campo con un parche por media vuelta del tambor de parches de video. Como resultado, se graba un segundo de vídeo del estándar europeo de descomposición en 50 pistas, "dibujado" por los parches en una cinta magnética durante 25 revoluciones del tambor. Una señal de video estándar estadounidense de igual longitud requiere 60 pistas del mismo ancho. Por lo tanto, diferían las velocidades de movimiento de la cinta magnética en videograbadoras del mismo formato, pero diseñadas para diferentes estándares. Por ejemplo, en el formato de video VHS , la velocidad de cinta estándar a 25 fps era de 2,339 cm/s, ya 30 fps era de 3,335 cm/s. La consecuencia de esto fue una velocidad diferente de rotación de la BVG para diferentes estándares de descomposición. Este último es necesario para cumplir con el "principio de correlación lineal", que implica la disposición en fase de pulsos de sincronización horizontal de pistas de video adyacentes [20] .
Como resultado, la mayoría de los modelos de VCR se produjeron en dos versiones, diseñadas para una región específica y completamente incompatibles. El mismo videocasete, cuando se grababa en diferentes estándares, era suficiente para diferentes épocas. Los casetes VHS se designaron como "E-180" para dispositivos "europeos" y "T-120" para "estadounidenses", que contenían respectivamente 3 y 2 horas de video en una cinta de aproximadamente la misma duración. A pesar de la completa intercambiabilidad de casetes “vírgenes” del mismo formato, aptos para ser grabados por cualquier dispositivo, una grabación de video realizada por un VCR diseñado para un estándar de descomposición no podía ser reproducido por el mismo diseñado para otro estándar. Lo mismo ocurre con todos los videograbadores profesionales: por ejemplo, en el formato Betakam , la velocidad de la cinta magnética con el estándar de descomposición europeo es de 10,15 cm/s, mientras que con el americano es de 11,86 [21] . Las diferencias mecánicas en las rutas de la cinta hicieron imposible la creación de videograbadoras multiestándar, aunque a principios de la década de 1980 , la mayoría de los dispositivos admitían fácilmente cualquier sistema de televisión en color . Esto no se aplicaba a los estándares de descomposición, y los problemas de su compatibilidad permanecieron sin resolver hasta la llegada de la grabación de video digital [21] . Los discos ópticos de video , basados en estándares digitales y desprovistos de la segmentación de la grabación magnética, pueden ser reproducidos por cualquier dispositivo de su formato, independientemente del estándar de descomposición de la imagen grabada.
Un dato interesante es que VHS y S-VHS son los únicos formatos con la misma mecánica tanto para los estándares de 25 como de 30 fps, es decir, para reproducir la grabación correspondiente, basta con cambiar la velocidad de la cinta y la velocidad de la BVG. Las videograbadoras VHS multiestándar (525/30 y 625/25) no eran infrecuentes en Europa, pero completamente desconocidas en los EE. UU. .
El advenimiento de las videograbadoras digitales y los discos de video de consumo, desprovistos de los estándares de compatibilidad de los estándares de descomposición, exigió la versatilidad de los televisores en los que se ven las películas grabadas. Todos los televisores y monitores modernos se fabrican en varios estándares, es decir, reconocen automáticamente el estándar de descomposición de la señal de video de entrada y cambian al modo correspondiente a este estándar [22] . Son adecuados para ver programas de televisión analógicos y digitales con cualquier estándar de resolución. Sin embargo, hasta ahora, la transmisión en un área en particular solo puede llevarse a cabo en el estándar de descomposición adoptado por las leyes y reglamentos pertinentes [3] . Por lo tanto, cualquier señal de video que no cumpla con el estándar de descomposición aceptado es necesariamente convertida a este estándar antes de salir al aire [17] .
En la era digital actual, los estándares de transmisión y la forma de onda de video de la televisión analógica se mantienen iguales para permitir que los televisores que usan CRT reciban imágenes. De hecho, además del número de líneas y campos, el estándar de expansión también prevé el número y la forma de los pulsos de sincronización y los pulsos de extinción que requieren los generadores de exploración de dichos televisores. Los últimos estándares de descomposición adoptados en la televisión de alta definición HDTV brindan solo transmisión de imágenes digitales, pero aún brindan la transmisión de pulsos de sincronización y supresión que ocupan parte de la señal. Esta parte se denomina área de borrado digital. Los dos principales estándares de HDTV contienen 720 y 1080 líneas a velocidades de medio cuadro de 50 y 60 Hz [13] . Además, hay opciones con escaneo entrelazado y progresivo (progresivo).
Estándares de descomposición de televisión digital de alta definición y ultra alta definición| Estándar de descomposición | Escanear | Resolución, píxeles |
Relación de aspecto | Velocidad de fotogramas, Hz | Solicitud | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| cuadro | píxel | |||||
| 720p | progresivo | 1280x720 | 16:9 | 1:1 | 24, 50, 59,94 | HDTV , BD , HD DVD , HDV |
| 960x720 | 16:9 | 1,33:1 | 23.976, 24.25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60 | DVCPROHD | ||
| 4:3 | 1:1 | 25, 29,97 | DVCPROHD | |||
| 1080i | entrelazado | 1920×1080 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24.25, 29.97, 30.50, 59.94, 60 | HDTV , BD , HD DVD , HDV |
| 1440×1080 | 16:9 | 1,33:1 | 25, 29,97 | HDCAM , HDV , DVCPROHD | ||
| 4:3 | 1:1 | 25, 29,97 | HDV | |||
| 1280×1080 | 16:9 | 1,5:1 | 29.97 | DVCPROHD | ||
| 1080p | progresivo | 1920×1080 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24.25, 29.97, 30.50, 59.94, 60 | HDTV, BD, HD DVD, HDV |
| 1440×1080 | 4:3 | 1,33:1 | 24 (23.975), 25, 29.97 | HDCAM, HDV | ||
| 2160p | progresivo | 3840×2160 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24, 25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60, 120 | televisión de alta definición 1 |
| 4320p | progresivo | 7680×4320 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24, 25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60, 120 | UHDTV2 , súper alta visión |
Para denotar estándares de descomposición en televisión y video digital, se usa una notación corta que indica el número de líneas en la señal, el modo de exploración ("p" o "i") y, a veces, la velocidad de cuadro a través de una barra oblicua . Por ejemplo, 1080i/25 significa que una imagen se entrelaza en 1080 líneas activas a una frecuencia de campo de 50 Hz y una frecuencia de cuadro de 25 Hz o 720p/50, lo que significa que una imagen se entrelaza en 720 líneas activas a una frecuencia de cuadro de 50 Hz.