Televisión analógica y digital
Transmitir imágenes en movimiento por radio obligó a resolver un problema mayúsculo: convertir algo bidimensional que cambia en el tiempo en una sola señal que viaja por un cable o por el aire. La solución —recorrer la imagen línea por línea— sigue vigente ochenta años después.
01Exploración y entrelazado
| Parámetro | Sistema de 625 líneas | Sistema de 525 líneas |
|---|---|---|
| Líneas por cuadro | 625 | 525 |
| Cuadros por segundo | 25 | 30 |
| Campos por segundo | 50 | 60 |
| Frecuencia de línea | 15 625 Hz | 15 750 Hz |
| Duración de una línea | 64 µs | 63,5 µs |
| Uso | PAL, Europa y buena parte de Sudamérica | NTSC, América del Norte y Japón |
Con 25 cuadros por segundo el movimiento se ve fluido, pero la pantalla parpadea de manera muy molesta. Duplicar los cuadros a 50 resolvería el parpadeo y duplicaría el ancho de banda necesario, que en su momento era inviable.
El entrelazado logra las dos cosas: cada cuadro se divide en dos campos, uno con las líneas impares y otro con las pares. La pantalla se refresca 50 veces por segundo —desaparece el parpadeo— pero por el canal viajan sólo 25 imágenes completas. Es uno de los trucos de ingeniería más elegantes de la historia de las comunicaciones.
625 líneas por cuadro × 25 cuadros por segundo = 15 625 líneas por segundo. Ése es exactamente el chillido agudo que emitía el transformador de línea de los televisores de tubo, en el borde de lo audible: mucha gente lo escuchaba y no sabía de dónde venía.
Y de las 625 líneas, unas 576 llevan imagen: el resto se va en el retorno vertical, tiempo que después se aprovechó para el teletexto y otros datos.
02La señal de video compuesto
| Componente | Qué lleva |
|---|---|
| Luminancia (Y) | El brillo. Es la señal que veían los televisores en blanco y negro, y por eso el color tuvo que ser compatible. |
| Crominancia (C) | El color, modulado sobre una subportadora de 4,43 MHz en PAL. La amplitud da la saturación y la fase, el matiz. |
| Sincronismo horizontal | Un pulso al comienzo de cada línea, que le dice al receptor dónde empieza. |
| Sincronismo vertical | Una secuencia especial que marca el comienzo de cada campo. |
| Salva de color | Unos ciclos de la subportadora en el pórtico posterior: es la referencia de fase sin la cual los colores salen cambiados. |
| Nivel de negro y de blanco | Definen la escala: los sincronismos van por debajo del negro, en la zona «más negra que el negro». |
Cuando llegó el color, ya había millones de televisores en blanco y negro. La solución fue meter la crominancia dentro del mismo canal, en una subportadora elegida para que se entrelace con el espectro de la luminancia y moleste lo menos posible.
Un receptor de blanco y negro ve esa subportadora como un patrón fino y la ignora; uno de color la demodula. Todo el sistema PAL es consecuencia de esa restricción.
En NTSC, un error de fase en la transmisión cambia directamente el matiz: las caras se ven verdes o violetas, y por eso los televisores traían un control de tinte.
PAL invierte la fase de una de las componentes en líneas alternadas, de modo que el error de una línea se compensa con el de la siguiente. El resultado es una leve pérdida de saturación en lugar de un cambio de color, y ningún control de tinte.
03Televisión digital
| Etapa | Qué hace |
|---|---|
| 1 | Digitalización: la imagen se convierte en píxeles y la señal en números. Sin comprimir, una imagen de definición estándar exige del orden de 270 Mbit/s. |
| 2 | Compresión: MPEG-2 o H.264 reducen ese caudal unas cien veces aprovechando que entre cuadros consecutivos casi nada cambia. |
| 3 | Multiplexación: varios programas de video, audio y datos se juntan en un único flujo de transporte. |
| 4 | Codificación de canal: se agrega corrección de errores para soportar el multitrayecto y el ruido. |
| 5 | Modulación COFDM: miles de portadoras angostas, cada una con su QAM, repartidas en el mismo canal de 6 MHz. |
En televisión analógica, la señal que llegaba rebotada en un edificio producía la imagen «fantasma» desplazada. En COFDM, las miles de portadoras son tan angostas que cada símbolo dura mucho más que el retardo del rebote, y además se agrega un intervalo de guarda entre símbolos.
El resultado es que el eco, en lugar de molestar, suma energía. Eso habilita algo imposible en analógico: las redes de frecuencia única, donde todos los repetidores de una región transmiten en el mismo canal.
La televisión analógica se degradaba de manera gradual: primero un poco de nieve, después más, hasta volverse inmirable. La digital funciona perfecta hasta un punto y ahí se corta de golpe, con la imagen congelada o en bloques.
Esto cambia por completo el trabajo de instalación: no alcanza con «ver que se ve bien». Hay que medir el margen —relación señal-ruido, MER y tasa de error— para saber cuánto falta para el corte. Una instalación que se ve perfecta puede estar a un decibel del acantilado, y fallar con la primera lluvia.
| Pantalla | Cómo funciona | Características |
|---|---|---|
| Tubo de rayos catódicos | Un haz de electrones barre la pantalla fosforescente, desviado por bobinas. | Histórico. Voluminoso, pesado y con alta tensión adentro. |
| LCD | Cristales líquidos que giran la polarización de la luz de una retroiluminación. | El más difundido. El negro nunca es completamente negro. |
| Plasma | Celdas de gas que emiten luz al ionizarse. | Muy buen contraste y ángulo de visión. Fuera de producción por consumo. |
| OLED | Cada píxel emite luz por sí mismo, sin retroiluminación. | Negro absoluto y panel finísimo. Vida útil y costo son sus límites. |
04Circuito cerrado
- Resolución y campo de visión: la cuenta que importa es cuántos píxeles caen sobre el objeto. Para identificar una persona hacen falta del orden de 250 píxeles por metro; para sólo detectar presencia, mucho menos.
- Iluminación: casi todas las fallas de imagen son de luz, no de cámara. Contraluz, reflejos y oscuridad se resuelven ubicando bien la cámara, no subiendo la resolución.
- Almacenamiento: caudal por cámara × cantidad × días de retención. Es lo que define el tamaño del disco y suele subestimarse.
- Alimentación: por el mismo cable de red simplifica muchísimo la instalación, pero hay que verificar la potencia total del equipo que la entrega.
La videovigilancia está regulada. Corresponde señalizar que el área está filmada, limitar la vista a lo propio —no a la vereda ni a la ventana del vecino—, definir un plazo de conservación y restringir quién accede a las grabaciones.
Es parte del trabajo técnico: una instalación que apunta a espacios ajenos es un problema legal del instalador y del titular, además de una falta de consideración.
05En el laboratorio
Con un generador de barras y un osciloscopio, observar una línea completa de video: identificar el pulso de sincronismo, el pórtico, la salva de color y los niveles de cada barra. Medir la duración de cada parte y compararla con la norma.
Con un medidor de campo, relevar nivel, relación señal-ruido, MER y tasa de error de los canales digitales en distintos puntos de la escuela. Determinar cuánto margen hay hasta el acantilado en cada toma, y documentarlo.
Armar una red de distribución con derivadores y repartidores, calcular las pérdidas y verificar que el nivel en la peor toma quede dentro del rango del receptor. Comprobar qué pasa al dejar una salida sin carga.
Montar una cámara y calcular la cantidad de píxeles por metro a distintas distancias. Verificar experimentalmente a partir de qué distancia se puede identificar a una persona y a partir de cuál sólo se la detecta.
06Errores frecuentes
| Síntoma | Causa habitual |
|---|---|
| Se ve perfecto y a veces se corta en bloques | Margen insuficiente: la digital no avisa antes de cortarse. Hay que medir MER y tasa de error. |
| Colores cambiados en analógico | Problema con la salva de color o error de fase, característico de NTSC. |
| Imagen fantasma en analógico | Señal rebotada. En digital, COFDM la convierte en energía útil. |
| Nivel alto y calidad mala | Interferencia de otro canal o saturación del amplificador de la instalación. |
| Sólo fallan los canales altos | Pérdida del cable, que crece con la frecuencia, o derivadores mal elegidos. |
| Salidas de reparto sin carga | Desadaptación y reflexiones que degradan todas las tomas. |
| Cámara contra la ventana | Contraluz: se ve una silueta negra. Es un problema de ubicación, no de cámara. |
| Disco lleno a la semana | El caudal por cámara y los días de retención se subestimaron. |
07Autoevaluación
¿Para qué sirve el entrelazado?
Para refrescar la pantalla 50 veces por segundo —y eliminar el parpadeo— enviando sólo 25 imágenes completas, sin duplicar el ancho de banda.
¿De dónde salen los 15 625 Hz de frecuencia de línea?
De 625 líneas × 25 cuadros por segundo. Es el chillido agudo que emitían los televisores de tubo.
¿Qué es la luminancia y qué la crominancia?
La luminancia lleva el brillo —era la señal completa en blanco y negro— y la crominancia lleva el color, modulado sobre una subportadora dentro del mismo canal.
¿Para qué sirve la salva de color?
Es la referencia de fase de la subportadora. Sin ella el receptor no puede demodular correctamente el color y los matices salen cambiados.
¿Qué ventaja tiene PAL sobre NTSC?
Invierte la fase en líneas alternadas, de modo que un error de fase se compensa entre líneas: en lugar de cambiar el matiz, produce una leve pérdida de saturación.
¿Qué hace COFDM con las señales rebotadas?
Gracias a portadoras angostas y al intervalo de guarda, el eco llega dentro del mismo símbolo y suma energía en lugar de producir fantasmas.
¿Qué son las redes de frecuencia única?
Redes donde todos los repetidores transmiten en el mismo canal. Es posible gracias a COFDM, porque las señales de varios transmisores se suman en vez de interferirse.
¿Qué es el acantilado digital y qué implica para la instalación?
Que la recepción es perfecta hasta un punto y se corta de golpe. Implica que no alcanza con mirar la imagen: hay que medir el margen con MER y tasa de error.
¿Por qué se comprime la señal de televisión digital?
Porque sin comprimir haría falta del orden de 270 Mbit/s para definición estándar, y el canal tiene 6 MHz. La compresión aprovecha que entre cuadros consecutivos casi nada cambia.
¿Qué determina si una cámara permite identificar a una persona?
La cantidad de píxeles sobre el objeto: del orden de 250 por metro para identificar. Depende de la resolución, del lente y de la distancia, y también de la iluminación.