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

Para PAL , utilizado en Europa, parte de África, parte de América del Sur, Asia y Australia, el número de líneas de exploración es 625. Para NTSC , utilizado en la mayor parte de América y Japón, el número de líneas de exploración también es un número impar , 525. Esta respuesta analiza lo último, ya que no puedo encontrar una respuesta definitiva de por qué PAL usa un número impar de líneas.

El Comité del Sistema Nacional de Televisión (NTSC, establecido en 1940) recomendó una velocidad de fotogramas de 30 fotogramas (imágenes) por segundo, que consta de dos campos entrelazados por fotograma a 262,5 líneas por campo y 60 campos (30 fotogramas) 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 fotogramas de 30 fotogramas por segundo a 30/1.001 (aproximadamente 29,97) fotogramas por segundo.

Cada cuadro se compone de dos campos, cada uno de los cuales consta de 262,5 líneas de exploración, para un total de 525 líneas de exploración, pero solo 483 líneas de exploración forman el ráster visible. El resto (el intervalo de supresión vertical) permite la sincronización vertical y el retroceso. Este intervalo de borrado 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.

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

Para el escaneo entrelazado, se requería un número impar de líneas por cuadro para que la distancia de retroceso vertical fuera 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 de la cadena también tenían que dividirse por números impares, y estos tenían que ser relativamente pequeños debido a los problemas de 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 tanto las líneas visibles como las líneas de retroceso horizontales y verticales. No sabía que este último zigzagueaba de un lado a otro, pero lo he visto en un par de diagramas independientes.

Tenga en cuenta las medias líneas, comenzando en la parte superior para el campo impar y terminando en la parte inferior para el campo de evento.

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

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 la televisión, la única base de tiempo que podían usar (sin mucha electrónica) era la frecuencia de la red (50 o 60 Hz). Pero esta baja frecuencia es inútil para una reproducción de imagen fiable. La idea básica es usar 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 (subarmónico 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 debe configurarse como un multiplicador de la frecuencia básica del oscilador local.

La técnica de mejora del rango de bloqueo de Divide-by-Odd tiene como objetivo resolver el problema de las proporciones de división. Prácticamente es un circuito de “cascodo diferencial”, que puede generar el producto de mezcla adecuado y cumple con las especificaciones de base de tiempo deseadas para usar en televisores, logrando así la máxima estabilidad.
Mirando 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 resplandor posterior del fósforo, más las oportunidades para la reducción del ancho de banda, dan como resultado 625 líneas (2x312.5). Lo mismo es válido para cualquier actualización de escaneo.

Cuando la tecnología estuvo disponible a bajo costo y la respuesta de los fósforos mejoró y se introdujeron los LED, etc., 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!!

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

Respuesta corta : un compromiso de ingeniería: alguien (o más 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 considerar muchas cosas al diseñar estándares para dispositivos de consumo en muchas industrias diferentes en todo el mundo y se debe ver en un contexto histórico )

Nota: el ajuste para diferentes frecuencias de red da 50/60 x 625 = 520 (lo suficientemente cerca de 525)

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

(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 es de 6 a 8 MHz. No hay mucho ancho de banda para enviar todos esos 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 ancho de banda/tecnología actual para enviar imágenes de alta definición (después de todo, esto fue en la década de 1960).

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

Frecuencia de la red de 50 Hz (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 (IMPAR y PAR) 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) salirse con la suya con un decaimiento de fósforo más lento) para dar una imagen 'en movimiento' perfectamente adecuada a 25 fotogramas completos por segundo (frecuencia fácil de dividir por 2) (Aritmética básica de división de frecuencia de parpadeo: 50/2 = 25 Hz (sin parpadeo), 50/4 = 10,25 Hz (parpadeo))

(3) Tiempo de línea y resolución de punto

Mire la salida de LÍNEA individual (típico 64uS para 625/50hz PAL). La primera parte de la señal utiliza alrededor de 8uS (sincronización/ráfaga de color) dejando 52uS para la visualización. Los fabricantes de tubos de TV tenían que colocar con precisión puntos/barras de fósforo de tres colores en el interior (de pantallas de vidrio curvas comparativamente pequeñas). Por lo tanto, las resoluciones horizontales y verticales se limitaron a lo pequeños que se podían producir estos puntos (o barras). Disminuir el tamaño del punto o aumentar el área de la pantalla aumenta las tasas de rechazo (problema similar a la fabricación de circuitos integrados). También agregue a eso la producción repetible de algunos electroimanes muy gruesos alrededor del cuello del tubo tuvo que mover un electro- haz enfocado estáticamente de electrones de alta velocidad (tres cañones, uno por color) de un lado a otro de una manera muy lineal. Las pantallas más grandes significaban un conjunto más profundo (y muy pesado) o sistemas de escaneo complicados (recuerde que todo esto se hizo con electrónica analógica de la vieja escuela). No tenía mucho sentido tener una resolución ultra alta:los fabricantes no podían construir la pantalla a un precio que el público pagaría.

(4) Relación de aspecto

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

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 motivos para preocuparse por la relación entre las dos frecuencias. Si la frecuencia horizontal es un múltiplo exacto de la frecuencia vertical, las franjas trazadas por cada barrido vertical coincidirán con las del barrido anterior. Si no es un múltiplo racional de la frecuencia vertical, cada barrido vertical dejará pasadas en un lugar diferente. Entre esos dos extremos, si para los números relativamente primos H y V, la frecuencia horizontal es H/V por la frecuencia vertical, entonces las líneas trazadas en un barrido vertical se corresponderán con las trazadas hace V barridos, pero no para cualquiera entre ese barrido y el actual. Para el escenario donde L es impar y F es 2,

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 relativamente primo al número de cuadros por campo. Habría sido posible diseñar vídeo norteamericano para utilizar, por ejemplo, cinco campos de 120 Hz por fotograma (suponiendo que la forma de onda de la alimentación de CA probablemente sea simétrica); si se hubiera hecho eso, la cantidad de líneas por cuadro podría haber sido un número par, pero tendría que haber sido algo que no fuera un múltiplo de cinco (para minimizar los efectos de 'desplazamiento de línea', probablemente debería haber sido un múltiplo de cinco más dos o tres). Eso habría impedido el uso de un multiplicador 5x en la cadena de generación de frecuencia, pero por otro lado habría permitido potencia de dos multiplicadores. Por ejemplo,

La respuesta simple es que en los sistemas de TV PAL y NTSC originales de la década de 1940 se requería un número impar de líneas de escaneo por dos razones:

R. La rápida persistencia de los CRT del día requería "entrelazado" para evitar el parpadeo. El intercalado es donde cada imagen visualizada completa (625 líneas de exploración para PAL, 525 para NTSC) se divide en dos medias imágenes alternas. Una media imagen (o "campo") contiene las líneas de exploración impares y la otra las líneas pares. Estos campos se escanean en la pantalla CRT en orden continuo impar-par-impar-par, ad infinitum. La razón básica del parpadeo era que las líneas en la parte superior de la pantalla comenzaban a desvanecerse a medida que el proceso de escaneo alcanzaba la parte inferior de la pantalla CRT debido a la falta de persistencia de los fósforos que componen la pantalla CRT, si el CRT se escaneara desde de arriba a abajo en una pasada completa de 525 o 625 líneas.

B. Para lograr la intercalación con el hardware de la década de 1940, los diseñadores de circuitos incorporaron un "truco" en el circuito de exploración vertical. Este "truco" solo funcionará si el número total de líneas de escaneo es impar. Para comprender completamente cómo funcionaba este "truco", necesitaría comprender cómo funcionaban los yugos de deflexión vertical y horizontal originales y su circuito de conducción del tubo de vacío. ¡Estoy seguro de que no estás interesado en ESO!

Voy a llegar a lo que realmente pidió en un momento. Para producir una imagen sin demasiado parpadeo, debe repetirse unas 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, destella 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 sigue siendo casi el mismo de una actualización a otra, incluso a un ritmo bajo. A mediados de la década de 1930, cuando se estaba desarrollando el sistema de línea 405 británico original, la BBC pidió al menos 300 líneas y EMI decidió darles 405. Pero necesitaba un truco. Para proporcionar 405 líneas, 50 veces por segundo, con una resolución vertical y horizontal similar, se necesita un ancho de banda de unos 6 MHz, lo cual era imposible en ese momento. Así que EMI usó entrelazado. Se transmitieron 202 1/2 líneas con espacios entre ellas comenzando en la parte superior izquierda. Luego, el lugar volvió a la parte superior, a la mitad de una línea y llenó las segundas 202 1/2 líneas, entre las primeras 202 1/2. Así, los puntos muy cercanos entre sí 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 el parpadeo en áreas grandes, pero solo requirió un ancho de banda de 3 MHz. Ahora a lo que realmente preguntaste. Todos los sistemas entrelazados deben tener un número impar de líneas para que la segunda mitad de ellas se dibuje entre la primera mitad y no encima de ellas, en cuyo caso no habría entrelazamiento y solo la mitad de líneas. El espaciado proviene de la sincronización y la organización de los pulsos de sincronización, no de la adición deliberada de un desplazamiento. Esta explicación se ha simplificado un poco porque el flyback lleva tiempo, pero esta es la razón esencial. Interlace funciona de alguna manera, pero tiene problemas. Hay mucha energía en los circuitos de exploración horizontal de un televisor CRT y si entra en los circuitos de exploración vertical, puede hacer que las líneas se emparejen. También seguir objetos que se mueven hacia arriba o hacia abajo en la pantalla con el ojo puede tener un efecto visual similar. Sin embargo, dado que el escaneo y la visualización eran casi simultáneos (en tiempo real), no causó ningún problema con los objetos en movimiento horizontal. Se podría dibujar una imagen de 202 1/2 líneas y la siguiente justo a su derecha, por ejemplo, tal como venía de 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 dentados desagradables en los objetos en movimiento, porque cada actualización contiene dos medias imágenes diferentes, tomadas en momentos diferentes, pero que se mueven 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 fotograma se dividen en conjuntos de 312,5. Para lograr el barrido horizontal se hace trabajar a un oscilador a una frecuencia de 15625Hz (312.5 * 50Hz = 15625Hz)para escanear el mismo número de líneas por cuadro (sabemos que son 25 cuadros) así 15625 / 25 = 625. Significa dividir la frecuencia de línea por el número total de fotogramas y obtenemos 625 números de líneas.

Para evitar el parpadeo, se utilizó el sistema entrelazado para imitar la película. En la película, usa un obturador para que pueda mostrar la misma imagen de la película dos veces, dando una frecuencia de 48 en lugar de 24. Es más barato. interleaved es un truco que al final no funciona como estaba previsto. Es mejor un sistema progresivo.