Il segnale video composito
Cosa manca per trasmettere il video
Nella prima parte di questo tutorial, dal titolo “Il segnale video”, ho spiegato come, tramite la scansione, sia possibile tradurre un'immagine in un segnale elettrico e viceversa.
Per potere riprodurre il segnale, però, resta da risolvere un problema: la scansione dell'apparecchio che riproduce l'immagine deve essere perfettamente sincronizzata con quella di chi ha prodotto il segnale. Questo significa che deve avere la stessa frequenza e la stessa fase.
La sincronizzazione della scansione
Per risolvere questo problema bisogna trasmettere, insieme al segnale video, un altro segnale che permetta di sincronizzare tra loro i processi di acquisizione e riproduzione dell'immagine.
Il modo più semplice per fare questo è di produrre due serie di impulsi rettangolari: un impulso indica l'inizio di ogni riga orizzontale, e l'altro indica il ritorno verticale. Queste serie di impulsi si chiamano, rispettivamente, sincronismo orizzontale e verticale.
Se questo è il modo più semplice, non è sempre il più economico; richiede infatti due segnali binari supplementari separati; poca cosa su un cavo VGA di pochi metri, grande problema se dobbiamo usare un canale radio per ogni segnale.
La prima cosa da fare è sovrapporre i segnali di sincronismo H (orizzontale) e V (verticale) in modo che si possano ancora riconoscere. Per fare questo si usano impulsi di durata diversa: corti per H e lunghi per V. Uno speciale circuito permette di decidere,in base alla durata dell'impulso, quando siamo in presenza del verticale.
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La seconda cosa da fare è sovrapporre il sincronismo al video; ricordiamo che il segnale video ha dei momenti “morti” durante lo spegnimento. E' proprio il posto giusto per inserire il sincronismo. Si ottiene così il cosiddetto segnale CVS (composite Video-Sync).
Per convenzione si assegna il 70% dell'ampiezza disponibile al segnale di luminanza, e il 30% al sincronismo.
Se consideriamo ad esempio un segnale di 1Vpp, preso come riferimento il livello del nero a 0V, avremo che tensioni positive fino a 0,7V indicano luminosità progressivamente crescente fino al bianco, tensioni negative di -0,3V indicano il sincronismo.
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Un particolare problema nasce dall'interlaccio: nei segnali televisivi il sincronismo verticale capita una volta in coincidenza con quello di riga, la successiva a metà tra un sincronismo di riga e l'altro. Per fare in modo che il circuito che separa il sincronismo verticale non venga “ingannato” dalla differente posizione degli impulsi orizzontali, gli standard televisivi prevedono che il sincronismo verticale sia accompagnato da una serie di impulsi orizzontali a frequenza doppia, detti di pre- e post-equalizzazione; questo complica un po' le cose, ma è un dettaglio a cui nelle semplici applicazioni pratiche di solito non si dà molto peso.
La sincronizzazione della sottoportante della crominanza
Quando si trasmette un segnale a colori, c'è un altro problema di sincronizzazione: dato che i segnali R-Y e B-Y sono modulati in quadratura su una sottoportante, per demodulare correttamente questi segnali è necessario ricostruire, nel ricevitore, la stessa sottoportante con esattezza in frequenza e fase.
Per fare questo si aggiunge una altra informazione al segnale video: insieme al segnale di crominanza, derivante dalla modulazione della sottoportante colore, si somma, sempre nel periodo di spegnimento, un pacchetto di oscillazioni, una decina di cicli sinusoidali, alla frequenza della sottoportante.
Questo pacchetto di oscillazioni si definisce burst e viene inserito subito dopo il sincronismo orizzontale.
Tramite un circuito PLL, in cui il confronto di fase viene abilitato ciclicamente ad ogni burst, è possibile ricostruire correttamente la sottoportante. Data la difficoltà a mantenere questo PLL agganciato, la tolleranza della frequenza della sottoportante è molto stretta, e il VCO è di regola quarzato.
Il segnale video ottenuto dalla somma di luminanza, sincronismo, crominanza e burst viene definito CVBS, ovvero Chroma, Video, Burst and Sync.
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Per potere annullare l'effetto degli errori di fase sulla crominanza, il sistema PAL trasmette il burst alternativamente in ritardo e in anticipo di fase, ma questo è un argomento che tratteremo un'altra volta.
La sovrapposizione di luminanza e crominanza produce molti effetti indesiderati, dovuti alle interferenze tra i due segnali e alle limitazioni a cui si deve sottoporli per renderli separabili. Per questo motivo spesso è desiderabile fare un passo indietro e trasmettere la crominanza e il burst su un cavo separato rispetto alla luminanza.
E' questo il caso del collegamento Svideo, o YC, dove crominanza e luminanza viaggiano su due cavi separati.
