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Sistema PAL


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Introducción

El sistema NTSC adolece de gran inconveniente frente a corrimientos de fase en el trayecto entre emisor y receptor, y si este corrimiento de fase se hace paulatino ( no siempre pero a veces) la deformación del matiz se hace muy notable. El receptor NTSC dispone de un control manual al alcance del usuario, que neutraliza este efecto, para lo cual se toma como referencia el color de la piel humana.

El sistema PAL (Phase Alternatiion Line) es otro sistema de transmisión de televisión en color puesto a punto en 1963 bajo dirección del Dr. Brunch de los laboratorios Telefunken, con vistas a mejorar los inconvenientes que presentaba el sistema NTSC.

Este sistema conserva la modulación en cuadratura, pero con los ejes Cb y Cr, asignándole a ambos igual ancho de banda. Además de diferir en las frecuencias, que siguen las normas Europeas, la fase del producto de modulación cambia de línea a línea en 180 grados, teniéndose así una línea llamada NTSC y la siguiente llamada PAL con fase de 180 grados. El burst se trasmite con fase de 135 grados durante las líneas NTSC y de 225 grados durante las líneas PAL.

Sistema pal simple

Confía al propio ojo humano el corregir errores de fase por integración de la imagen, lo que funciona bien con errores de fase de hasta unos 5 grados.
Se parte de la premisa que el contenido de color de 2 líneas consecutivas es prácticamente el mismo.
Se obtiene el matiz correcto, pero con una leve modificación en la saturación.

Sistema pal d (o standard)

Es un perfeccionamiento del anterior. En vez de del ojo integrar y corregir, lo hace un circuito, para lo cual es necesario almacenar una línea.

La frecuencia de subportadora original; es de 4.43MHz en sistema PAL, pero cambia según la norma que se trate (en PAL- N es de 3.58MHz).
Determinación de la frecuencia de la subportadora de color
En el sistema PAL no se puede aplicar el offset de media línea, pues una de las componentes de la subportadora cambia 180 grados de línea en línea, se producirá interferencia, por lo que se soluciono con un offset de ¼ de línea y un corrimiento adicional de ½fv=25Hz. Entonces en PAL –B CCIR se tiene una frecuencia de subportadora igual a 283.75 . fh +25Hz=4.43361875MHz.
Y en PAL-N (Argentina) fsp=(2 . 458 +1) . ¼. 15625 + 25 = 3.58205625MHz

En el sistema PAL, las señales diferencia de color reducidas U y V se trasmiten directamente con un ancho de banda de 1.3MHz.

Frecuencia de la subportadora de color

Debido a la conmutación de líneas de la componente de croma C(R-Y) se producen frecuencias en el espectro de la crominancia que llegan a coincidir con líneas espectrales de la señal de luminancia. Por lo tanto se eligió un offset de un cuarto de línea con transposición por un periodo de imagen:

eligiendo (2n+1)=567 y con fH=15625Hz y fV=50Hz queda fsp=4.43361875MHz.

Sistema pal-n

Radiación de la señal de imagen

La señal de video se trasmite por el método de modulación de amplitud con polaridad negativa y banda lateral vestigial, conocido por la sigla internacional A%C Negativo (A significa modulación de amplitud, % significa destinado a la transmisión de señal de televisión y C con vestigios de banda lateral; con polaridad negativa se quiere significar que para máximo brillo de la imagen corresponderá la mínima amplitud de portadora). Con la polaridad negativa se consigue mayor estabilidad de sincronismo (máxima energía de la portadora) en zonas de recepción pobre.

Separación de frecuencias

Los parámetros adoptados en PAL-N son , respecto de la portadora de imagen:

  • Anchura de banda nominal del canal radioeléctrico: 6MHz

  • Separación de la portadora de sonido respecto de la de imagen: +4.5MHz

  • Extremo inferior del canal: -1.25MHz

  • Anchura nominal de la banda lateral principal: 4.2MHz

  • Anchura nominal de la banda lateral parcialmente suprimida (inferior): 0.75MHz

No esta indicado en la norma, pero ha sido practica común, asegurar la interferencia entre canales por medio de una distribución zonal de frecuencias de modo que no coexistan canales adyacentes, en la misma región de cobertura.

Niveles de las señales radiadas

De acuerdo a estos niveles, la señal de sincronización ocupa un 25% de la amplitud total y la señal de imagen un 65%. La subportadora color, superpuesta a la señal de luminancia no siempre se mantiene en estos limites, pudiendo llegar a desbordar el 65% destinado a imagen en caso de reproducir colores demasiado saturados, pero esto es poco frecuente y no afecta al audio o al sincronismo, si se toman los recaudos pertinentes en el receptor.

Radiación de la señal de audio

El sonido se trasmite por medio de una portadora independiente de la de imagen. Se emplea para el audio el método de modulación de frecuencia, denominado internacionalmente como F3, donde F indica modulación de frecuencia y 3 significa que esta destinado a telefonía y radiodifusión.

La excursión máxima de frecuencia durante la modulación se limita a ±25KHz, aplicándose una preacentuación a la señal de audio que enfatiza las frecuencias altas por medio de un filtro con una constante de tiempo de 75m seg.

La norma PAL-N fija una relación 1/10 entre portadoras de sonido e imagen.

Frecuencia de la subportadora

La norma N adopta como frecuencia de crominancia el valor obtenido por la formula:

con n =229 dando un valor nominal de 3.58205625MHz, aceptándose una tolerancia en ±5Hz.

En la norma N, la frecuencia de crominancia aparece escrita como:

Etapa procesadora de croma

Se analizara el filtro peine para separar las componentes de color en el receptor y el correspondiente detector sincrónico, necesario para recuperar la información desde la señal modulada en QAM-portadora suprimida.

En la fuente (cámara, generador de señales, etc.) previamente a la modulación de las componentes de croma, en el sistema PAL se separan los espectros de las diferencias de color, aplicándole a la componente V(t) (diferencia al rojo) la acción de una señal g(t) como la del gráfico.

Analíticamente g(t) corresponde a la función signo con la particularidad de tener un periodo igual al doble del periodo de línea (128ms). Además cumple con las siguientes condiciones:

Los espectros de U y V tienen la misma distribución por tener igual ritmo de exploración, pero por el mecanismo de multiplicar por g(t), lo que corresponde a la convolucion en el campo de la frecuencia de g(w )*v(w ), se consigue correr en fh/2 un espectro respecto de otro.

Un esquema de espectro simplificado, sin considerar bandas laterales, y resaltando solo armónicos principales se puede ver en el siguiente gráfico

La expresión temporal de la croma será entonces:

La acción de g(t) da origen a líneas V+ y V-, a veces llamadas líneas NTSC y PAL respectivamente.

Filtro Peine

Se trata de un filtro no recursivo, optimo si ideal y no hay anomalías, para realizar el filtrado de las componentes de color de la señal de croma.

La entrada del filtro en el tiempo presente es:

La croma de la línea anterior es 

En la salida del sumador, se tiene

Y a la salida del restador (en realidad un inversor y un sumador) se tiene

Admitiendo que de una línea a la siguiente, no cambia prácticamente el contenido de color, esto es C(t)?C(t-t), entonces se tendrá como salidas del filtro:

En resumen lo que se consiguió fue separar las componentes dentro de su banda pasante, pues siguen afectadas por la subportadora color.

Con estas señales se ingresan a los respectivos demoduladores.

Detectores sincrónicos

En las entradas de cada demodulador se aplica la correspondiente señal diferencia de color, obteniéndose a la salida:

En el demodulador V, la reinyección se hace con g(t) (en sincronismo con la de la fuente) para tener en cuenta que la señal tiene inversiones línea a línea. Es la representación analítica de la llave PAL.

Estos productos del demodulador generan además de la señal de diferencia de color en banda base, otra del doble de frecuencia de portadora, por lo que a la salida se ubican sendos filtros pasabajos, tras los cuales se obtienen finalmente las señales U y V en banda base, como se pretendía.

El valor del retardo τ se debe elegir de manera que sea igual a un numero entero de ciclos de la portadora color:

Además, n debe ser aquel que de para el retardo el valor más cercano a 1/fh

è n=229 è τ=63.92976101m seg. y su inversa excede en 17.16703 Hz a la frecuencia de línea 15625Hz

La tolerancia impuesta a este valor debe ser muy estricta ( la norma N admite 5ns por arriba y por abajo del valor nominal), de lo contrario se produciría grandes mezclas de componentes, especialmente en altas frecuencias.

Análisis del comportamiento de la etapa

En el supuesto caso ideal, sin errores se tendrá un determinado color C=(U1,V1) y en la siguiente línea el mismo color C*=(U1,V1). Con estos vectores se tiene a la salida del sumador: C+C*= (2U1,0) y a la salida del restador C+(-C*)=(0,2V1) que luego de demodulada vuelve a tener su amplitud original. Aquí se prescindió de la portadora de color, que no hace al análisis en este caso pero igualmente afecta a las componentes.

Idénticamente pasa si se tratara de la línea V+, el resultado seria (2U1,0) en el sumador y (0,-2V1) en el restador.

Ahora corresponde analizar que pasaría en el procesador de croma cuando se sucede algún tipo de error como los que se detallan a continuación.

1) Errores de fase diferencial

Este error se produce en cualquier punto del trayecto de transmisión, pero el sistema PAL fue especialmente diseñado para no ser susceptible a esta anomalía.

En este caso, los vectores croma sufren una rotación de fase, representable como un ángulo de error ε:

En la línea retardada, según las hipótesis planteadas también se presenta el mismo ángulo de error. Operando trigonometricamente, se llega a que las salidas del demodulador más el filtro se tiene:

Quedando demostrado que el error de fase introduce una desaturación pero no cambia el matiz. Si εà 0 è cosεà 1 y el error disminuye.

2) Error en la fase de la portadora reinyectada

Esto ocurriría en la reinserción de la subportadora en los respectivos detectores sincrónicos, si ocurriera un ángulo de error d, se demuestra al igual que el caso anterior que este afecta a las componentes en un factor cosδ, produciendo una desaturacion tanto mayor cuanto mayor sea el αngulo δ.

3) Error de cuadratura

Analíticamente se desarrolla igual que los casos anteriores, pero el factor coseno solo afectaría a una de las componentes, y se produciría un corrimiento de tonalidad.

4) Errores en la línea de retardo

Estos pueden ser de amplitud o fase. Se demuestra que si solo son de amplitud ocurre una desaturación del color, pero si fueran de fase la tonalidad pasaría a depender de la función g(t) (llave PAL). Este problema puede desembocar en las conocidas barras de Hanover.

5) Error en transición vertical

Aquí considerar que en la practica no se cumple realmente que una línea tiene el mismo color que la siguiente, resultando que los valores demodulados dan:

Resulta un matiz intermedio, que no constituirá un problema a menos que se agreguen problemas de fase.

Autor: Ing. Roberto Gabriel Bosco

 

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