Fondamenti del Segnale Video Analogico: Scansione, Parametri e Misurazione

Scansione dell'Immagine Televisiva

Scansione Interlacciata

La scansione interlacciata è utilizzata per dividere l'intera immagine in due semi-immagini (chiamate campi), contenenti informazioni su linee alternate. Queste semi-immagini vengono lette, trasmesse e riprodotte sequenzialmente, permettendo di raddoppiare la frequenza di aggiornamento percepita dell'immagine senza raddoppiare la larghezza di banda richiesta.

Scansione Progressiva (Non Interlacciata)

La scansione progressiva (o non interlacciata), invece, effettua una singola passata che cattura e rappresenta l'intera informazione che forma l'immagine (tutte le linee in sequenza) in una sola volta per ogni quadro.

Parametri Fondamentali del Segnale Video

I parametri di base che definiscono le caratteristiche cromatiche e luminose di un punto dell'immagine sono:

• Luminosità (Luminance): Indica l'intensità luminosa (livello di bianco/grigio/nero) di un punto dell'immagine.
• Tonalità (Hue): Rappresenta il colore puro (ad esempio rosso, verde, blu) di quel punto.
• Saturazione (Saturation): Definisce l'intensità o la purezza del colore in quel punto (quanto è vivo o sbiadito rispetto a un grigio della stessa luminosità).

Struttura del Segnale Video: Linee, Campi e Quadri

Definizioni di Linea, Campo e Quadro

L'immagine televisiva completa è chiamata quadro (frame). Nella scansione interlacciata, il quadro è diviso in due semi-immagini chiamate campi (fields), che vengono trasmessi uno dopo l'altro.

Un quadro standard (ad esempio, nel sistema PAL) è costituito da 625 linee. Di conseguenza, ogni campo sarà composto da 312,5 linee.

La Composizione dei Campi da 312,5 Linee

La particolarità delle 312,5 linee per campo si spiega con il fatto che ogni campo inizia a metà di una linea e termina a metà di un'altra. Questo sfasamento è ciò che permette l'interlacciamento corretto delle linee dei due campi per formare un quadro completo.

È importante notare che non tutte le 625 linee del quadro contengono effettivamente l'immagine visibile. Un certo numero di linee, durante l'intervallo di cancellazione verticale (Vertical Blanking Interval - VBI), è utilizzato per trasmettere i segnali di sincronismo verticale e sincronismo orizzontale, oltre ad altre informazioni ausiliarie (come teletext, VITC - Vertical Interval Time Code, sottotitoli, ecc.). L'intervallo di cancellazione verticale per un quadro PAL (625 linee, 50Hz) dura 25 linee per campo, quindi 50 linee per quadro (circa 1.6 ms per campo, 3.2 ms per quadro, non 40ms come indicato precedentemente nel testo originale, 40ms è la durata di un quadro intero a 25Hz o due campi a 50Hz).

Caratteristiche e Misurazione del Segnale Video

Strumenti di Misura Comuni

D: Qual è l'equipaggiamento più comune per la misurazione dei segnali video negli studi televisivi?

R: Lo strumento più ampiamente utilizzato è il monitor di forma d'onda (waveform monitor), che visualizza l'ampiezza del segnale video nel tempo, e il vettorscopio, che visualizza le informazioni di crominanza (tonalità e saturazione).

Ampiezza Standard del Segnale Video

D: Qual è il livello di ampiezza standard per un segnale video?

R: Un segnale video composito standard ha una tensione di 1 Volt picco-picco (Vpp) quando terminato su un'impedenza di 75 Ohm. Questo include 0.7V per il segnale video attivo (dalla punta del bianco al livello del nero) e 0.3V per gli impulsi di sincronismo (dal livello del nero alla punta del sincronismo).

Correlazione tra Risoluzione e Larghezza di Banda

D: Come si correlano i concetti di risoluzione e larghezza di banda?

R: La risoluzione di un'immagine è definita dal numero di dettagli distinti (pixel orizzontali e linee verticali) che possono essere rappresentati. Questo concetto è strettamente legato alla larghezza di banda del segnale: per rappresentare un maggior numero di dettagli (maggiore risoluzione), è necessario trasmettere più informazioni nello stesso lasso di tempo, il che richiede una frequenza più elevata e quindi una maggiore larghezza di banda.

Sincronizzazione Verticale

D: Da quanti impulsi è formata la sincronizzazione verticale e qual è la loro durata?

R: La sincronizzazione verticale è una sequenza complessa di impulsi situata nell'intervallo di cancellazione verticale. Ad esempio, nel sistema PAL, include cinque impulsi larghi (broad pulses) preceduti e seguiti da impulsi di equalizzazione. Ciascuno dei cinque impulsi larghi ha una durata di circa 27.3 µs (quasi mezza linea), con delle interruzioni (serrature) ogni 4.7 µs. L'intera sequenza dei cinque impulsi larghi si estende per 2.5 periodi di linea.

Periodo Attivo di una Linea Video

D: Quanto dura il periodo attivo di una linea video?

R: Il periodo attivo di una linea (la parte che contiene l'informazione visiva) dura circa 52 microsecondi (µs) in un sistema a 625 linee/50Hz (es. PAL), dove la durata totale di una linea (incluso l'impulso di sincronizzazione orizzontale e il blanking) è di 64 µs.

Componenti Sequenziali di un'Immagine Televisiva Completa

D: Quali sono i segnali che compongono un'immagine televisiva completa, in ordine di apparizione?

R: La composizione di un segnale televisivo completo è strutturata. Considerando un quadro intero, e focalizzandoci sugli elementi principali in sequenza temporale, troviamo:

• Linee di video attivo: Contengono l'informazione visiva dell'immagine, campo dopo campo.
• Intervallo di Cancellazione Verticale (VBI): Segue le linee di video attivo di un campo/quadro e precede quelle del successivo. Al suo interno, in sequenza, si trovano tipicamente:
  • Impulsi di pre-equalizzazione
  • Impulsi di sincronizzazione verticale (impulsi larghi)
  • Impulsi di post-equalizzazione
  • Altre linee (potenzialmente per dati ausiliari come teletext, VITC, o linee vuote)

Inoltre, ogni singola linea televisiva (sia quelle di video attivo sia quelle durante il VBI, ad eccezione di parti degli impulsi di sincronizzazione verticale) inizia con un impulso di sincronizzazione orizzontale, seguito, nei segnali a colori standard, da un burst di colore (salvo durante alcune parti del VBI).

Rappresentazione del Segnale Video

D: In quali due modi principali può essere rappresentato un segnale video?

R: Un segnale video, come altri segnali elettrici, può essere rappresentato principalmente in due domini:

• Nel dominio del tempo: mostra come l'ampiezza del segnale (tensione) varia nel tempo. Questo è ciò che visualizza un monitor di forma d'onda.
• Nel dominio della frequenza: mostra quali componenti di frequenza costituiscono il segnale e la loro relativa ampiezza. Questo è ciò che visualizza un analizzatore di spettro.