1、I. UIT-R BT.2018 1INFORME UIT-R BT.2018ESTUDIO DE LA SEAL PARA LA COMPENSACIN DE IMGENES FANTASMADEL SISTEMA C PARA LA EVALUACIN Y CORRECCIN DE LADISTORSIN LINEAL EN LA CADENA DE TELEVISIN(Cuestin UIT-R 55/11)(1998)I. UIT-R BT.2018Muchos pases estn interesados en mejorar la calidad de funcionamiento
2、 de las actuales redes de radiodifusin detelevisin.La correccin automtica en los receptores de las distorsiones que se han acumulado en la cadena de televisin es uno delos medios ms eficaces de aumentar la calidad real de la cadena. A tal efecto, la Recomendacin UIT-R BT.1124 definelas seales de ref
3、erencia para la compensacin de imgenes fantasma (GCR) a fin de corregir las distorsiones lineales enlos receptores; dichas seales pueden utilizarse igualmente para la correccin de distorsiones en secciones concretas delas cadenas de televisin complejas y tambin sirven para evaluar dichas distorsione
4、s.Actualmente, se estn introduciendo varios mdulos de mejora en los actuales servicios de televisin. La correccin dela distorsin lineal se considera uno de los objetivos ms importantes de los mdulos de mejora.Algunos pases emplean hoy en da sistemas analgicos con una anchura de banda de vdeo de 6 MH
5、z y tienen previstointroducir en el futuro el sonido digital NICAM. Por consiguiente, cabe esperar que se utilicen dos anchuras de bandapara la seal de luminancia: 6 MHz (sin sonido digital) y 5 MHz (con sonido digital). De ah el inters que tiene lacuestin relativa a seales GCR de 5 MHz y de 6 MHz.E
6、n 1996 se public un Informe Doc. 11A/42) donde figuran algunos resultados de los estudios sobre la seal GCR delSistema C.El presente Informe resume los resultados de otros estudios (Doc. 11A/80) sobre este tema.1 Correccin automtica de las distorsiones lineales como parte del concepto detelevisin an
7、algica mejoradaEl concepto de televisin analgica mejorada supone la utilizacin de un formato de imagen de pantalla ancha de 16:9,sonido digital y calidad de imagen mejorada en comparacin con la televisin convencional.La realizacin de este concepto se basa en el empleo de procesamiento digital de la
8、seal.En algunos textos del UIT-R (Recomendacin UIT-R BT.1118 Televisin mejorada compatible de pantalla anchabasada en los sistemas de televisin convencionales, Recomendacin UIT-R BT.1197 Sistema de transmisin detelevisin PAL de pantalla ancha mejorada (sistema PALplus) y Recomendacin UIT-R BT.1298 S
9、istema detransmisin de televisin NTSC mejorada de pantalla ancha y en el Doc. 11A/8) se describen los principios y se danalgunos detalles sobre la construccin de los sistemas de televisin mejorada.Una de las caractersticas ms importantes de estos sistemas es la mejora en la calidad de imagen que se
10、logra mediante: utilizacin de fuentes de seal de alta calidad (componente de estudio digital); utilizacin de preprocesamiento y postprocesamiento de seal intratrama, lo que permite una separacin ms eficazde las seales de luminancia y crominancia en el proceso de decodificacin; correccin en el recept
11、or de las distorsiones lineales acumuladas en el trayecto de televisin (proceso denominadoen los textos del UIT-R compensacin de imgenes fantasma).La correccin automtica de las distorsiones lineales tiene importancia tanto para la televisin mejorada como para latelevisin convencional. Introduciendo
12、un dispositivo para la compensacin de imgenes fantasma en el receptor puedeneliminarse rpidamente las distorsiones lineales que se han ido acumulando en los trayectos de televisin multicadena,con las consiguientes mejoras en la resolucin de luminancia y crominancia y en la decodificacin del teletext
13、o.2 La cuestin de la normalizacin de la seal de prueba GCRLa Recomendacin UIT-R BT.1124 (Seales de referencia para la compensacin de imgenes fantasma en sistemas detelevisin analgica) define tres sistemas de seal, GCR A, GCR B y GCR C.2 I. UIT-R BT.2018En Europa, y en muchos otros pases, la seal C e
14、s la de mayor inters. El objetivo directo de esta seal consiste enreducir las seales de eco acumuladas en el trayecto de recepcin de televisin. La seal GCR tambin puede aplicarsepara estimar y corregir rpidamente las distorsiones lineales comunes Gofaizen, 1995a y b y (Doc. 11A/42).La correccin de l
15、as distorsiones es posible tanto en el receptor de televisin como a la entrada de cada enlace en lacadena de distribucin y transmisin. Teniendo en cuenta que las distorsiones lineales pueden provocar efectos nolineales y empeorar las caractersticas de ruido de la imagen, la utilizacin de correccin a
16、utomtica de distorsiones nolineales no excluye la necesidad de controlar estas distorsiones en cada enlace. Por consiguiente, la estimacin de lasdistorsiones lineales es posible utilizando varios criterios. El empleo de tecnologas de ordenador permite establecerestos criterios mediante mtodos inform
17、ticos.En los estudios llevados a cabo en Ucrania (Doc. 11A/80) se han tenido en cuenta los hechos siguientes: la posible utilizacin de la seal GCR del Sistema C utilizando funciones ventana alternativas, sugeridas enGofaizen, 1995a y b y (Doc. 11A/42), con objeto de mejorar la precisin en la estimac
18、in de las distorsiones; reconociendo que la seal GCR ya est normalizada, toda modificacin deber ser compatible con la utilizacinactual de la seal en un cierto nmero de pases; deben estudiarse los aspectos de la compatibilidad de cualquiermodificacin; una seal GCR optimizada debe tener una mayor inmu
19、nidad frente al ruido causado por la interferencia procedentede canales adyacentes que la seal GCR normalizada (la ganancia de inmunidad frente al ruido debe considerarse elresultado de la optimizacin); la introduccin de una seal GCR optimizada no debe provocar un aumento en los costes de los equipo
20、s.Por consiguiente, en el proceso de eleccin de una seal GCR para algunos pases, se consider que era necesariorealizar nuevos estudios para buscar la solucin ms eficaz teniendo en cuenta estos temas.3 Descripcin matemtica de la seal GCR y anlisis de sus propiedades bsicasKoo 1995 describe las propie
21、dades de lo que se conoce en el UIT-R como la seal GCR del Sistema C.Continuaron las actividades sobre este anlisis y se complement con los trabajos cuyos resultados figuran en Gofaizen,1995a y b y (Doc. 11A/42).A continuacin figura una descripcin y anlisis alternativos recientes de la misma seal de
22、l Sistema C, obtenidos comoconsecuencia de los ltimos estudios:En (Doc. 11A/42) se demuestra que la seal GCR puede representarse mediante la frmula:gtAWbt() ( ) ,()=-22pwwww weedjsign jWW(1)siendo:WwtttmTmT() ()ww=-edjwt qt st() () ()=qttmT()= cos22pstmmTmmtT() =-22sinc psignparaparapara()wwww=- 101
23、000sincsenxxx=I. UIT-R BT.2018 3Los valores de los parmetros de esta seal que figuran en la Recomendacin UIT-R BT.1124 son los siguientes:A = 0,30358 106Vb = 0,2829 1012s2/radW = 2p 5,5 106rad/sW1= 2p 5 106rad/sc = 0,9121 106rad/s.Los parmetros T y m en la ecuacin (1) son:Tmm=- 2 pW1mc=+W12de manera
24、 que T = 94,5 ns y m = 36,4439.En esta seal existen dos funciones ventana: W(w ) en el dominio de la frecuencia o su transformada de Fourier, w(t), presentada en la frmula; y P(w ) en el dominio de la frecuencia o su transformada de Fourier, p(t). Esta funcin ventana no se deduce de lafrmula. Consis
25、te en una funcin rectangular que limita el intervalo del producto e j sign (w ) b w2W(w ) al integrarloen w .La estructura de cada una de estas funciones ventana se representa en las Figs. 1 y 2, respectivamente.La ecuacin para la seal GCR en el dominio del tiempo puede representarse como se indica
26、en Gofaizen, 1995a y b y(Doc. 11A/42):gt f t wt pt() () () ()= (2)siendo:ftbtt ttt() () ()=-+-124141pwppwpcos senpt t() =pWWsincw ()ttb=4 : signo de convolucin.En este caso, la funcin w (t) demuestra la relacin lineal entre el cambio de frecuencia y el tiempo.La seal del Sistema C tiene las siguient
27、es caractersticas inherentes Koo, 1995: alta energa, caracterstica amplitud-frecuencia plana dentro de la anchura de banda de inters, caracterstica de fase suave en la anchura de banda de inters, la caracterstica de autocorrelacin de la seal GCR est limitada en detrimento de la convolucin por la fun
28、cinsinc W t, para un nivel de energa determinado la duracin de la seal GCR se minimiza, la caracterstica espectral de la seal GCR es prcticamente insensible a las modificaciones en la frecuencia demuestreo y en la longitud de la palabra, la seal GCR es de valor real y, por lo tanto, se simplifica el
29、 equipo necesario para su utilizacin.4 I. UIT-R BT.2018Rap 2018-01wQ(w )t0 mT mTw (t)0s(t)tq(t)0 mT mTtwS(w ) 2pT2pT0wW(w ) = Q(w ) S(w )0 (m 4)2pmT(m 4)2pmT pmTpmT0FIGURA 1Estructura de la funcin ventana W(w ) en el dominiode la frecuencia y el dominio del tiempoQ(w ), S(w ), W(w ): transformadas d
30、e Fourier de q(t), s(t), w(t)FIGURE 1/Rap 2018-01 = 21 cmI. UIT-R BT.2018 5Rap 2018-02tp(t)00 W WwP(w )FIGURA 2Estructura de la funcin ventana P(w ) en el dominiode la frecuencia y el dominio del tiempoP(w ): transformada de Fourier de p(t)FIGURE 2/Rap 2018-02 = 15 cm4 Anlisis de los parmetros de la
31、 seal GCR en los dominios de la frecuencia y deltiempoA continuacin se indican las caractersticas de la seal GCR evaluadas utilizando dicho modelo.La Fig. 3 muestra el prototipo de Fourier de la funcin ventana w(t).Las Figs. 4 y 5 representan la funcin ventana W(w ) en escalas lineal y logartmica. W
32、(w ) disminuye hasta los siguientesniveles relativos en las frecuencias indicadas:6 dB a 5 MHzvalor inferior a 60 dB a 5,5 MHzvalor inferior a 75 dB a 6 MHz.Al aumentar ms la frecuencia se observa una tasa de atenuacin de aproximadamente 20 dB/MHz.Las Figs. 6 y 7 ilustran las dos polaridades de las
33、seales GCR, lneas A y B.6 I. UIT-R BT.2018Rap 2018-03 4 3 2 1 01234 4 2024681012w(t) (MHz)FIGURA 3Prototipo de Fourier de la funcin ventanaTiempo, t (m s)FIGURE 3/Rap 2018-03 = 11 cmRap 2018-04W(w)W(0) 15 10 5 0 5 10 1501w /2p (MHz)FIGURA 4Funcin ventana en escala lineal 0,20,20,40,60,81,2FIGURE 4/R
34、ap 2018-04 = 10 cmI. UIT-R BT.2018 7Rap 2018-05W(w)W(0)(dB)w /2p (MHz) 200 150 100 50050 12 10 8 6 4 2 0 2 4 6 8 10 12 5 5FIGURA 5Funcin ventana en escala logartmicaFIGURE 5/Rap 2018-05 = 11 cmRap 2018-060 102030405060700700 300350FIGURA 6Seal de lnea A que contiene la seal GCR de polaridad positiva
35、Tiempo, t (m s)Amplitud(mV)12,2 15,8 35,5FIGURE 6/Rap 2018-06 = 11 cm8 I. UIT-R BT.2018Rap 2018-070 102030405060700700 300350FIGURA 7Seal de lnea B que contiene la seal GCR de polaridad negativaTiempo, t (m s)Amplitud(mV)12,2 15,8 35,5FIGURE 7/Rap 2018-07 = 11 cmEn las Figs. 8 y 9 aparece la caracte
36、rstica amplitud-frecuencia de la seal GCR en escala lineal y logartmica, respecti-vamente, normalizadas a nivel unitario y de acuerdo con la Recomendacin UIT-R BT.1124. La envolvente de laamplitud de la seal, normalizada al nivel unitario, alcanza los siguientes valores en los instantes indicados:6
37、dB en t = 15,1 m s y t = 32,4 m s40 dB en t = 12,4 m s y t = 35,7 m s60 dB en t = 9,4 m s y t = 37,1 m s.Rap 2018-080 1020304050607001g(t)FIGURA 8Magnitud de la seal GCR en escala lineal normalizada a nivel unitario0,20,40,60,81,2Tiempo, t (m s)FIGURE 8/Rap 2018-08 = 11 cmI. UIT-R BT.2018 9Rap 2018-
38、09g(t)0 102030405060 70 200 150 100 50050(dB)FIGURA 9Magnitud de la seal GCR en escala logartmica normalizada a nivel unitarioTiempo, t (m s)FIGURE 9/Rap 2018-09 = 11 cm5 Anlisis de las propiedades de la seal GCRPara utilizacin prctica de la seal GCR conviene determinar cmo influyen diversos factore
39、s en la precisin paraestimar las distorsiones, ajustando los parmetros de la seal de referencia.La seal GCR posee una importante propiedad: su energa fuera de los dominios de tiempo y frecuencia especificados esinsignificante. En el dominio del tiempo, fuera del intervalo especificado (para t 35,4 m
40、 s) el nivel residuales inferior a 40 dB. En un intervalo ligeramente mayor (para t 36 m s) el nivel residual es inferior a 60 dB.En el dominio de la frecuencia, para f 5 MHz la densidad espectral pasa a ser rpidamente insignificante. Por ello, en laprctica esta seal tolera cambios en las caracterst
41、icas de frecuencia fuera de la anchura de banda nominal de 5 MHz.Adems, por estas razones, y tambin con relacin a la utilizacin de la seal GCR con polaridad alternativa, las partesadyacentes de la seal de televisin no influyen en las mediciones de las distorsiones realizadas utilizando la seal GCR.S
42、e han realizado otras evaluaciones para determinar la influencia de ciertos factores: Influencia de la restriccin de la seal en el dominio del tiempoDe acuerdo con la Recomendacin UIT-R BT.1124, los lmites de la seal correspondern a muestras temporalestomadas en t = 12,2 m s y t = 35,4 m s. Las esti
43、maciones demuestran que la diferencia de las transformadas de Fourierde la seal no limitada en el tiempo, y limitada a valores especificados, normalizados a F(0), no rebasa los0,005 dB. Se obtiene un resultado similar para una zona de ventana ms amplia, limitada a muestras temporales,entre t 36 m s.
44、 Influencia de la restriccin de la anchura de banda de la transformada de Fourier de la sealEl mtodo inherente de obtencin de la seal GCR impone dos mediciones para restringir su anchura de banda: utilizacin de la funcin ventana W(w ), que restringe la seal a 5 MHz a 6 dB, con una atenuacin queaumen
45、ta rpidamente de manera que a 5,5 MHz es inferior a 60 dB; utilizacin de lmites de integracin (W , W ) para calcular la transformada inversa de Fourier, adecuada a lagama de frecuencias 5 MHz. Ello corresponde a la multiplicacin por la ventana rectangular adecuada,aceptando el nivel de cresta entre
46、estas frecuencias y el nivel 0 fuera de sus lmites.10 I. UIT-R BT.2018La utilizacin de estas dos ventanas da lugar a lo siguiente. La restriccin del espectro causada por la segunda ventanaaparece para un nivel de densidad espectral de la seal muy reducido, debido a su atenuacin por la primera ventan
47、a. Porconsiguiente, la influencia de la primera funcin ventana en la seal GCR es insignificante.La utilizacin de la primera ventana con una zona de transicin muy estrecha provoca la aparicin de oscilaciones con lamisma amplitud que las de la parte final de la seal. Esto es un inconveniente de la sea
48、l GCR pero el compromisoaceptado asegura el control completo de las distorsiones en la gama de frecuencias 0-5 MHz, con una suficientereduccin de la energa por encima de 5,1 MHz. Esta circunstancia es muy importante para un sistema de televisinmejorada puesto que de esa forma las frecuencias por encima de 5,1 MHz estn disponibles para la transmisin de lasseales de sonido digital. Sobre la eleccin de la funcin ventana W(w )Es evidente, considerando lo ante
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