¿Por qué hay 625 líneas [PAL] en la exploración de TV o líneas impares?

Para PAL , utilizada en Europa, parte de África, parte de Sudamérica, Asia y Australia, el número de las líneas de exploración son 625. Para NTSC , utilizada en la mayor parte de América y Japón, el número de líneas de exploración también es impar. número, 525. Esta respuesta trata este último, ya que no puedo encontrar una respuesta definitiva por qué PAL usa un número impar de líneas.

El Comité del Sistema Nacional de Televisión (NTSC, establecido en 1940) recomendó una velocidad de cuadros de 30 cuadros (imágenes) por segundo, que consiste en dos campos entrelazados por cuadro a 262.5 líneas por campo y 60 campos (30 cuadros) por segundo. Otros estándares en la recomendación final fueron una relación de aspecto de 4: 3 y modulación de frecuencia (FM) para la señal de sonido (que era bastante nueva en ese momento).

Cuando se aprobó el estándar para la televisión en color, hubo una ligera reducción de la velocidad de cuadros de 30 cuadros por segundo a 30 / 1.001 (aproximadamente 29.97) cuadros por segundo.

Cada cuadro se compone de dos campos, cada uno de los cuales consta de 262.5 líneas de escaneo, para un total de 525 líneas de escaneo, pero solo 483 líneas de escaneo forman el ráster visible. El resto (el intervalo de supresión vertical) permite la sincronización y el retroceso vertical. Este intervalo de supresión se diseñó originalmente para simplemente borrar el CRT del receptor para permitir los circuitos analógicos simples y el retroceso vertical lento de los primeros receptores de TV. Sin embargo, algunas de estas líneas ahora pueden contener otros datos, como subtítulos ocultos.

La figura real de 525 líneas fue elegida como consecuencia de las limitaciones de las tecnologías basadas en tubos de vacío de la época. En los primeros sistemas de TV, se ejecutó un oscilador maestro controlado por voltaje al doble de la frecuencia de la línea horizontal, y esta frecuencia se dividió por el número de líneas utilizadas (en este caso 525) para dar la frecuencia de campo (60 Hz en este caso) .

Para la exploración entrelazada, se requirió un número impar de líneas por cuadro para hacer que la distancia de retroceso vertical sea idéntica para los campos pares e impares, lo que significaba que la frecuencia del oscilador maestro tenía que dividirse por un número impar. En ese momento, el único método práctico de división de frecuencia era el uso de una cadena de multivibradores de tubos de vacío, siendo la relación de división general el producto matemático de las relaciones de división de la cadena. Dado que todos los factores de un número impar también tienen que ser números impares, se deduce que todos los divisores en la cadena también tuvieron que dividirse por números impares, y estos tuvieron que ser relativamente pequeños debido a los problemas de la deriva térmica con los dispositivos de tubo de vacío . La secuencia práctica más cercana a 500 que cumple con estos criterios fue 3 × 5 × 5 × 7 = 525.

Este diagrama muestra las líneas visibles y las líneas de retorno horizontal y vertical. No era consciente de que el último zigzagueaba de un lado a otro, pero lo he visto en un par de diagramas independientes.

Fíjate en las medias líneas, comenzando en la parte superior del campo impar y terminando en la parte inferior del campo del evento.

Aquí hay un buen sitio web que describe el escaneo entrelazado con mucho más detalle.

¿Por qué 625 para una PAL de 50Hz? (o 525 línea 60Hz NSTC)

Respuesta corta : un compromiso de ingeniería: alguien (o probablemente un comité) tomó la decisión de estandarizar ese valor en particular porque funcionaba con la tecnología actual en ese momento.

Respuesta larga (se deben tener en cuenta muchas cosas al diseñar estándares para dispositivos de consumo en muchas industrias diferentes en todo el mundo y debe verse en un contexto histórico )

n.b. El ajuste para diferentes frecuencias de red da 50/60 x 625 = 520 (lo suficientemente cerca de 525)

Esto se refiere al sistema 625 50Hz PAL ( un argumento similar también se aplica a 525 60 Hz NSTC )

(1) Limitación del ancho de banda de transmisión:

Hay un espacio de frecuencia limitado para cada transmisión. Dependiendo del tipo de señal PAL, el ancho de banda del canal está entre 6 y 8 MHz. No hay mucho ancho de banda para enviar todos los datos analógicos para la imagen, el audio, las señales de sincronización, etc. De las 625 líneas, solo unas 576 líneas son realmente visibles. Los otros se utilizan para la sincronización de cuadros, etc. En otras palabras, no tiene sentido hacer una pantalla a color de muy alta resolución porque no tiene la tecnología de ancho de banda / actual para enviar imágenes de alta definición (esto fue en la década de 1960) todos).

(2) Limitación de frecuencia de la red (para sincronizar cuadros y parpadeo reducción)

La frecuencia de la red de 50Hz (Reino Unido) y dado que el umbral de fusión del parpadeo humano generalmente se toma como 16 hercios (Hz), alguien decidió que al entrelazar dos campos (ODD y EVEN) podría (a) reducir la demanda en el ancho de banda de la señal (solo necesita transmitir la mitad de la información de la imagen en 1/50 de segundo y (b) escapar con una disminución de fósforo más lenta) para obtener una imagen en movimiento adecuada a una velocidad de 25 cuadros completos por segundo (fácil de divida la frecuencia por 2) (aritmética básica por división de frecuencia de parpadeo: 50/2 = 25Hz (sin parpadeo), 50/4 = 10.25Hz (flicker))

(3) Tiempo de línea y resolución de puntos

Mire la salida de LÍNEA individual (64uS típico para 625 / 50hz PAL). La primera parte de la señal usa aproximadamente 8uS (ráfaga de sincronización / color) dejando 52uS para la visualización. Los fabricantes de tubos de TV tenían que colocar con precisión puntos / barras de tres colores de fósforo en el interior (de comparativamente pequeñas) pantallas de vidrio curvo. Por lo tanto, las resoluciones horizontales y verticales se limitaron a la cantidad de estos puntos (o barras) que se podrían producir. Disminuir el tamaño del punto o aumentar el área de la pantalla aumenta las tasas de rechazo (problema similar al de la fabricación de circuitos integrados). Además, a esto se suma la producción repetible de algunos electroimanes muy gruesos alrededor del cuello del tubo para mover un electroimán. Haz focalizado estáticamente de electrones de alta velocidad (tres pistolas, una por color) a través y hacia abajo de una manera muy lineal. Las pantallas más grandes significaban sistemas de escaneo más complicados (y muy pesados) o complicados (recuerde que todo esto se hizo con la electrónica analógica de la vieja escuela). No tenía mucho sentido tener resolución ultra alta: los fabricantes no podían construir la pantalla a un precio que el público pagaría.

(4) Relación de aspecto

En aquel entonces la relación de aspecto era de 4: 3. (casi cuadrado) Si mostraba la imagen de línea horizontal con una resolución sustancialmente diferente a la imagen vertical, entonces su imagen se vería muy extraña. Aproximadamente las resoluciones verticales y horizontales tenían que ser las mismas. Dado que la resolución horizontal estaba limitada por el tamaño de los puntos de fósforo, entonces la cantidad de líneas verticales seguidas a partir de eso (¿Cuántos grupos de 3 puntos / barras de fósforo podrías obtener verticalmente)? Alguien elige solo 625 líneas (recuerde que solo muestra 576) porque la aritmética funciona. No tengo ninguna duda de que cualquier número de líneas alrededor de ese valor funcionaría igual de bien.

Es un problema puramente técnico y de compatibilidad.

Hay un oscilador de funcionamiento libre local en los televisores para garantizar el funcionamiento incluso en ausencia de una señal de entrada. En los primeros días de televisión, la única base de tiempo que pueden usar (sin mucha electrónica) fue la frecuencia de la red eléctrica (50 o 60 Hz). Pero esta baja frecuencia es inútil para una reproducción de imagen confiable. La idea básica es utilizar este oscilador de base de tiempo como un divisor / multiplicador de frecuencia, bloqueado con una nueva señal recibida (en una frecuencia mucho más alta) pero muy rápidamente y con un rango de bloqueo lo más amplio posible por razones obvias.

Pero este oscilador armónico bloqueado (subharmónico en este caso) tiene baja velocidad, rango de bloqueo limitado y relaciones de división, y por lo tanto no es adecuado para esta aplicación. Por otro lado, la señal inyectada por definición debería establecerse como un multiplicador de la frecuencia básica del oscilador local.

La técnica de mejora del rango de bloqueo de Divide-by-Odd apunta a resolver el problema de las relaciones de división. En la práctica, se trata de un circuito de "código de caja diferencial", que puede generar el producto de mezcla adecuado y cumple con las especificaciones de base de tiempo deseadas para su uso en televisores, para lograr la máxima estabilidad.
Al observar los componentes de mezcla de las dos señales, esta topología corresponde bien a una relación de división de cualquier número impar (3,5,7 ..). Entonces, los multiplicadores 5 * 5 * 5 * 5, más la persistencia del brillo posterior del fósforo, más las oportunidades de reducción de ancho de banda, dan como resultado las 625 líneas (2x312.5). Lo mismo vale para cualquier actualización de escaneo.

Cuando la tecnología estuvo disponible a bajo costo y la respuesta a los fósforos mejoró y se introdujo LED, el único problema pendiente fue la "compatibilidad con versiones anteriores".

.... ¡entonces la política hace que la diferencia entre los sistemas de TV sea más profunda y más amplia!

Un CRT requiere que la frecuencia de sincronización horizontal esté dentro de un cierto rango, y también la sincronización vertical, pero conceptualmente un CRT no tiene ninguna razón para preocuparse por ninguna relación entre las dos frecuencias. Si la frecuencia horizontal es un múltiplo exacto de la frecuencia vertical, las franjas establecidas por cada barrido vertical coincidirán con las del barrido anterior. Si no es un múltiplo racional de la frecuencia vertical, cada barrido vertical establecerá pases en un lugar diferente. Entre esos dos extremos, si para números relativamente primos H y V, la frecuencia horizontal es H / V multiplicada por la frecuencia vertical, entonces las líneas establecidas en un barrido vertical se corresponderán con las de V barridos anteriores, pero no para Cualquiera entre ese barrido y el presente. Para el escenario en el que L es impar y F es 2, cada línea trazada por un barrido vertical estará a mitad de camino entre dos líneas trazadas por el barrido anterior.

La razón por la que el número de líneas en un cuadro es impar es que el número de campos por cuadro es 2, y es necesario que el número de líneas por cuadro sea primo al número de cuadros por campo. Habría sido posible diseñar videos norteamericanos para usar, p. Ej. cinco campos de 120Hz por trama (suponiendo que la forma de onda de la alimentación de CA probablemente sea simétrica); si se hubiera hecho eso, el número de líneas por cuadro podría haber sido un número par, pero habría tenido que haber sido algo que no fuera un múltiplo de cinco (para minimizar los efectos del 'rastreo de línea', probablemente debería ser un múltiplo de cinco más dos o tres). Eso hubiera impedido el uso de un multiplicador 5x en la cadena de generación de frecuencia, pero en el otro lado habría permitido multiplicadores de potencia de dos. Por ejemplo, un formato de 648 líneas podría haber usado un reloj maestro de 77,760Hz dividido por cinco para obtener un escaneo horizontal de 15,552Hz, y por 3x3x3x3x2x2x2 para producir 24Hz vertical [los factores x3 y x2 podrían combinarse en cualquier grupo que fuera conveniente, p.ej 9x9x8 si uno pudiera dividir de manera confiable entre nueve, o 3x6x6x6 si uno no pudiera dividir entre nueve pero podría dividir entre seis, etc.]

La respuesta simple es que en la versión original de PAL & Los sistemas de TV NTSC de la década de 1940 se requirió un número impar de líneas de exploración por dos razones:

A. La rápida persistencia de los CRT del día requería "intercalación" para evitar el parpadeo. El intercalado es donde cada imagen completa mostrada (625 líneas de exploración para PAL, 525 para NTSC) se divide en dos, alternando medias imágenes. Una media imagen (o "campo") contiene las líneas de escaneo impares y la otra las líneas pares. Estos campos se escanean en la pantalla CRT en un orden continuo impar-par-impar-par, infinito. La razón básica para el parpadeo fue que las líneas en la parte superior de la pantalla comenzaban a desvanecerse a medida que el proceso de exploración llegaba a la parte inferior de la pantalla CRT debido a la no persistencia de los fósforos que conforman la pantalla CRT, si la CRT se escaneaba desde De arriba a abajo en una pasada completa de 525 o 625 líneas.

B. Con el fin de lograr el intercalado con el hardware de la década de 1940, los diseñadores de circuitos incorporaron un "truco" en los circuitos de exploración vertical. Este "truco" solo funcionará si el número total de líneas de escaneo es impar. Para entender completamente cómo funcionó este "truco", tendría que entender cómo funcionaron los yugos de delflexión verticales y horizontales originales y su circuito de conducción del tubo de vacío. Estoy seguro de que no estás interesado en ESO!

Llegaré a lo que realmente pediste en un momento. Para producir una imagen sin demasiados parpadeos, debe repetirse aproximadamente 50 veces por segundo, si se muestra en un tubo de rayos catódicos. Esto se debe a que cuando el haz de electrones pasa por un punto, se ilumina intensamente y luego se desvanece rápidamente. La pantalla tiene un parpadeo inherente y debe repetirse rápidamente para que la persistencia de la visión del ojo lo minimice. Esto no se aplica a las pantallas planas, porque el brillo permanece casi igual de una actualización a la siguiente, incluso a una tasa baja. A mediados de la década de 1930, cuando se estaba desarrollando el sistema original británico de 405 líneas, la BBC solicitó al menos 300 líneas y EMI decidió darles 405. Pero necesitaba un truco. Para proporcionar 405 líneas, 50 veces por segundo, con resolución vertical y horizontal similar, se necesita un ancho de banda de aproximadamente 6 MHz, lo que era imposible en ese momento. Así que EMI utiliza entrelazado. 202 1/2 líneas fueron transmitidas con espacios entre ellas comenzando en la parte superior izquierda. Luego, el punto regresó a la parte superior, a mitad de camino a lo largo de una línea y llenó las segundas 202 1/2 líneas, entre las primeras 202 1/2. Por lo tanto, los puntos muy juntos se escanearon 50 veces por segundo y la imagen completa 25 veces por segundo. Esto fue casi lo mismo que escanear las 405 líneas completas 50 veces por segundo, porque el ojo percibe principalmente parpadeo en grandes áreas, pero solo requería un ancho de banda de 3 MHz. Ahora a lo que realmente pidió. Todos los sistemas entrelazados deben tener un número impar de líneas para que la segunda mitad de ellos se dibuje entre la primera mitad y no encima de ellos, en cuyo caso no habría entrelazado y solo la mitad del número de líneas. El espaciado viene del tiempo y la organización de los pulsos de sincronización, no agregando deliberadamente un desplazamiento. Esta explicación se ha simplificado un poco porque el tiempo de retorno lleva tiempo, pero esta es la razón esencial. Entrelazar funciona de una manera, pero tiene problemas. Hay mucha potencia en los circuitos de exploración horizontal de un televisor CRT y, si se introduce en los circuitos de exploración vertical, puede provocar que las líneas se emparejen. Además, los objetos que se mueven hacia arriba o hacia abajo de la pantalla con el ojo pueden tener un efecto visual similar. Sin embargo, dado que el escaneo y la visualización fueron casi simultáneos (en tiempo real), no causó problemas con los objetos que se mueven horizontalmente. Se podría dibujar una imagen de 202 1/2 líneas y la siguiente justo a su derecha, por ejemplo, a medida que entraba desde la cámara. El entrelazado causa problemas en las pantallas modernas, porque ambos campos entrelazados, por ejemplo, 2 veces 202 1/2 líneas, o 2 veces 312 1/2 o lo que sea, se actualizan a la vez. Esto crea bordes irregulares desagradables en los objetos en movimiento, porque cada actualización contiene dos medias imágenes diferentes, tomadas en diferentes momentos, pero moviéndose juntas como un par de una actualización a la siguiente. El desentrelazado es difícil y el desentrelazado perfecto es casi imposible, aunque hay muchas medias tintas.

Las 625 líneas de cada imagen o cuadro se dividen en conjuntos de 312.5. Para lograr el barrido horizontal, el oscilador está hecho para funcionar a una frecuencia de 15625Hz (312.5 * 50Hz = 15625Hz) para escanear el mismo número de líneas por cuadro (sabemos que hay 25 cuadros), así que 15625 / 25 = 625 . Significa que la frecuencia de línea se divide por el número total de cuadros que obtenemos 625 número de líneas.

Para evitar el parpadeo, se utilizó el sistema entrelazado para imitar la película. En la película usa un obturador para que pueda visualizar la misma imagen de película dos veces, con una frecuencia de 48 en lugar de 24. Es más barato. intercalado es un truco que al final no funciona según lo planeado. Es mejor un sistema progresivo.