Separando los componentes AM y QAM en la demodulación de la señal PAL

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Estoy intentando emular la modulación y demodulación de un cuadro de video PAL en el software, pero tengo problemas para entender cómo se separan los componentes AM (luma) y QAM (UV) de la señal durante el proceso de demodulación.

Background:

El software que estoy escribiendo toma un mapa de bits RGB, lo traduce a Y'UV utilizando el estándar BT.601, genera (modula) una señal como una serie de muestras y luego guarda esas muestras en un archivo wave. Esas muestras se pueden volver a cargar y demodular en un mapa de bits, con los impulsos de sincronización H honrados contra el generador de rampa H-pos como lo haría un viejo televisor CRT, y finalmente volver a traducir a un mapa de bits RGB.

Hay dos motivaciones detrás de este proyecto: primero, para crear un poco de fuzz analógico de aspecto atractivo en el software; y segundo, para comprender mejor los estándares de TV y las técnicas básicas de modulación / demodulación en un dominio (software) donde me siento más cómodo.

Lo que tengo hasta ahora:

El código realiza la modulación correctamente, y cuando el resultado se ve en Audacity (con una frecuencia de muestreo falsificada a 1/1000 de la frecuencia real), muestra una señal que reconozco como una serie de líneas de imagen PAL. El proceso completo funciona si lo pongo en modo blanco y negro, omitiendo así la señal QAM del paso de modulación y dejando solo el canal de luma modulado en amplitud. También he probado la modulación QAM y el código de demodulación con un simple archivo de audio, y funciona muy bien. Lo único que no he conseguido es la demodulación de la imagen con los componentes de color AM luma y QAM incluidos.

La confusión:

Dada una señal QAM sin tocar pura, parece relativamente trivial demodular la señal de nuevo a sus señales compuestas originales, al multiplicarse con el seno portador y su coseno individualmente:

$$ I_t = s_t \ cos (2 \ pi f_c t) $$ $$ Q_t = s_t \ sin (2 \ pi f_c t) $$

Los dos componentes se pasan a baja frecuencia en la frecuencia de la portadora para eliminar términos de alta frecuencia. Esto parece funcionar muy bien, y como señalé anteriormente, mi implementación de demodulación QAM funciona bien.

De manera similar, puedo implementar una simple demodulación de AM, incluso cuando la señal está acompañada por otras señales en partes separadas del dominio de la frecuencia; es solo un caso de paso alto y / o paso bajo hasta que tenga el bit tu quieres.

Sin embargo, por lo que puedo ver, el componente UV modulado QAM se agrega a la señal de luz AM de la base, con ambas partes superpuestas en el dominio de la frecuencia, como se muestra en el siguiente diagrama de Wikipedia:

En este punto estoy un poco perplejo. No parece que pueda hacer un paso bajo para obtener la señal de luz AM debido a la superposición, y no puedo ver cómo restaría la señal QAM de la AM subyacente.

¿Qué me estoy perdiendo? ¿Cuáles son los pasos lógicos que deben tomarse para separar los componentes luma y UV?

    
pregunta Polynomial

3 respuestas

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Hay un truco que se usa en NTSC que creo que también se aplica a PAL.

Si observa los detalles finos del espectro de la señal de luminancia, encontrará que la mayor parte de la energía se concentra en múltiplos de la frecuencia de barrido horizontal, con relativamente poca energía entre estos picos (esta energía representa los bordes diagonales en La imagen, que son relativamente raras). Hay un patrón similar en los detalles de la señal de crominancia. Por lo tanto, la frecuencia de la subportadora de color se eligió cuidadosamente para colocar los picos de su espectro de potencia entre los picos del espectro de luminancia.

Los filtros que pueden separar esta información en dos flujos separados de nuevo se llaman "filtros combinados complementarios". Usted crea un filtro de peine para la señal de luminancia al demorarlo en un período de línea horizontal y agregándolo a la señal original. Luego, reste esta señal filtrada de la señal original para obtener la señal de complemento, que contiene principalmente la señal de crominancia (que posteriormente pasa por el filtro de paso de banda al rango de frecuencias apropiado).

    
respondido por el Dave Tweed
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Filtro de paso de banda alrededor de la subportadora de color para eliminar (la mayoría de) la señal luma antes del decodificador de croma, y el filtro de muesca correspondiente en el canal luma para mantener los patrones de bits dispersos fuera del canal luma.

Lo que probablemente falta en su ENcoder hasta ahora es un filtro de muesca para eliminar (o más bien, reducir) la información de luz alrededor de la subportadora de color. La elección del ancho de banda del filtro depende de usted, según la forma en que califique la importancia del ancho de banda de croma, la pérdida de ancho de banda de la luminancia y la contaminación cruzada.

Cualquiera que haya visto las noticias de Six O'Clock en la década de 1970 (en BBC1) le dirá que la superposición fue real, e incluso con el mejor filtrado hubo cierta contaminación cruzada de croma en el canal de Luma y, más bien, más obviamente, desde el detalle de la luminaria fina al canal de croma.

Más específicamente, recordarán los arcoiris distraídos que bailan en el cuerpo de Kenneth Kendall mientras se movía, gracias a la chaqueta de tweed a cuadros en blanco y negro que él insistió en usar.

Cuando el filtrado digital se volvió práctico, se hicieron posibles los codificadores PAL más limpios , pero el problema simplemente no puede ser completamente eliminado.

Y en algunos contextos tiene efectos secundarios positivos; ha demostrado ser posible (pero difícil) para recuperar color de una copia de película monocromática de una emisión!

    
respondido por el Brian Drummond
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¿Un filtro de muesca que sumerge y elimina la información de color? Consulte esta nota de la aplicación para ver si incluye más información sobre técnicas de separación de y / c. Podría simplemente pasar de paso alto, pero con pérdida de detalle.

El video del libro desmitificado también es un buen recurso, puede encontrar una copia gratuita en línea.

    
respondido por el Some Hardware Guy

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