Modulación de vídeo

La modulación de vídeo es una estrategia de transmisión de señales de vídeo en el campo de la modulación de radio y la tecnología de televisión . Esta estrategia permite que la señal de vídeo se transmita de forma más eficiente a través de largas distancias. En general, la modulación de vídeo significa que una onda portadora de mayor frecuencia se modifica de acuerdo con la señal de vídeo original. De esta manera, la onda portadora contiene la información en la señal de vídeo. Luego, el portador "transportará" la información en forma de señal de radiofrecuencia (RF). Cuando el portador llega a su destino, la señal de vídeo se extrae del portador mediante decodificación. En otras palabras, la señal de vídeo se combina primero con una onda portadora de mayor frecuencia para que la onda portadora contenga la información en la señal de vídeo. La señal combinada se denomina señal de radiofrecuencia. Al final de este sistema de transmisión , las señales de RF fluyen desde un sensor de luz y, por lo tanto, los receptores pueden obtener los datos iniciales en la señal de vídeo original. ^[1]

Existen muchas aplicaciones de la modulación de vídeo:

• Transmitiendo música y voz
• Sistemas de radio bidireccionales (una radio que puede transmitir y recibir)
• Banda de aeronaves (comunicación por radio en la aviación civil )
• Módems de computadora (un dispositivo que modula el Wi-Fi )

Todas estas aplicaciones aprovecharon la eficiencia de la modulación de vídeo para minimizar los costos.

Hay algunos conceptos importantes que es necesario comprender para comprender completamente la modulación de vídeo.

Las señales de vídeo se suelen codificar en modulación de código de pulsos (PCM) de siete dígitos o de dígitos binarios (0, 1) , que es un método utilizado para representar digitalmente la señal de vídeo original. La señal de vídeo convertida a PCM de dígitos binarios en el punto de origen se puede transmitir a través de un cable telefónico existente o directamente al destino. ^[2] Si la distancia entre el origen y el destino es demasiado larga, se necesita un repetidor para recibir la señal y retransmitirla a mayor potencia para que la señal pueda cubrir distancias más largas. El circuito diseñado para la transmisión debe reunir tantas ventajas como sea posible para ser eficiente. En otras palabras, el circuito debe construirse con alta calidad y fiabilidad y con un coste mínimo. El cable más común utilizado para construir el circuito es el cable de 51 pares . Este tipo de cable se utiliza a menudo en los teléfonos domésticos debido a su bajo precio y buena funcionalidad. Además, las señales se pueden transmitir de forma eficiente ya que la distancia entre dos repetidores adyacentes puede ser de 6000 pies en lugar de solo 3000 pies en comparación con otros cables.

La codificación es el proceso durante el cual las entradas de video se transfieren a dígitos binarios (0, 1) porque los dígitos se pueden transmitir mucho más fácilmente. En la codificación se utiliza un oscilador de cristal. ^[3] Es un oscilador electrónico que utiliza la resonancia mecánica de un cristal vibrante o material piezoeléctrico para crear una señal eléctrica con una frecuencia muy precisa. ^[4] Dentro del oscilador de cristal, generalmente hay un cristal o material elástico cuyos átomos, moléculas o iones constituyentes están en un orden regular. Por ejemplo, el cuarzo se usa a menudo en osciladores de cristal debido a su elasticidad. Después de que un cristal se instala con precisión, el campo eléctrico puede distorsionarse por un cambio en el voltaje debido a un electrodo cerca o sobre el cristal. Esta característica se llama electrostricción o piezoelectricidad inversa . ^[5] Cuando las señales de video se ingresan en los osciladores, el cristal con electrodos adheridos a él comienza a vibrar como un resonador. La propiedad piezoeléctrica del cristal convierte las vibraciones mecánicas en un voltaje oscilante que luego es captado por los electrodos conectados. De esta manera, el campo eléctrico se distorsiona debido a las diferencias de potencial entre los electrodos. Dado que la señal de video original existe como un voltaje que varía con el tiempo en un cable, el campo eléctrico distorsionado también varía con el tiempo. El campo eléctrico cambiante se convierte en una forma de onda , una señal con la forma de onda . Finalmente, las señales de salida se combinan con una onda portadora y se transfieren a señales de RF, que luego se transmiten al receptor.

Una vez que las señales de RF llegan a su destino, el receptor no puede obtener los datos directamente de las señales de RF porque existen señales de RF codificadas y multiplicadas al mismo tiempo. En cuanto al problema de las señales de RF múltiples, se utiliza un filtro eléctrico . La frecuencia de cada señal de RF suele ser diferente de la de otras señales de RF. Un filtro electrónico puede seleccionar solo una señal de RF en función de su frecuencia portadora, mientras que rechaza todas las demás señales de RF. Un ejemplo de esta operación es la selección de un canal en un receptor de televisión. Con solo una señal de RF que pasa a través del filtro eléctrico, solo se recibe la señal de video correspondiente, sin interferencias de las otras señales de RF. ^[6]

Para las señales de RF codificadas, se utiliza un sensor de luz . Generalmente, un sensor de luz es un dispositivo que detecta cambios de luz en cantidades y proporciona una salida correspondiente. Una aplicación de los sensores de luz es el sistema de sensor de luz compensado. Este sistema puede controlar el nivel de luz en un lugar de trabajo. La relación de la luz en los sensores de luz con el nivel de luz controlada en el lugar de trabajo se mantiene sustancialmente constante a medida que varía la luz del día que ingresa a la habitación. ^[7] En el proceso de decodificación, se utiliza un sensor de luz para detectar la señal de RF y luego emitir la señal decodificada. En general, las señales de RF emitidas por filtros eléctricos se convierten primero de dígito binario a dígito octal (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Luego, los sensores de luz detectan las señales octales. Los sensores responden desarrollando señales eléctricas digitales correspondientes que, por lo tanto, se decodifican para informar al espectador del mensaje transmitido o se aplican a un equipo externo como una calculadora, una computadora, una fotocopiadora u otros dispositivos apropiados para la ocasión particular. ^[1]

Los tipos de modulación de vídeo se pueden clasificar según la forma en que se combina una onda portadora con la señal de vídeo. La señal de vídeo y la onda portadora existen en forma de onda y cuando la onda portadora "transporta" la señal de vídeo, la forma de la onda portadora cambia y la onda portadora cambiada es la señal de RF. Por lo tanto, la forma en que cambia la forma de la onda portadora es la clave para clasificar los tipos de modulación de vídeo.

La modulación de amplitud funciona al variar la amplitud de la onda portadora de acuerdo con la forma de onda curvada de la señal de video original. En otras palabras, cuando la onda portadora se combina con la señal de video, la frecuencia de la señal combinada es la misma que la frecuencia de la onda portadora mientras se varía la amplitud. La imagen de arriba puede explicar más directamente cómo se cambia la forma. En el proceso de combinación, si la señal de video está en su pico (valor de amplitud más alto), la amplitud de la onda portadora variada será la más alta y en cuanto al valle (valor de amplitud más bajo), la amplitud de la onda portadora variada será la más baja. En otras palabras, en el punto de la onda portadora que corresponde al pico de la señal de video, la forma de la onda será más abultada y en el punto correspondiente al valle, la forma será más hundida. De hecho, el cambio en la amplitud de la onda portadora es proporcional a la amplitud de la señal de video.

En la modulación de frecuencia, la onda portadora se combina con la señal de vídeo variando la frecuencia instantánea de la onda (la frecuencia de la onda en un punto determinado). (Compárese con la modulación de amplitud, en la que la amplitud de la onda portadora varía, mientras que la frecuencia permanece constante). De la imagen anterior, si la señal de vídeo está en su pico, la frecuencia instantánea de la onda portadora aumentará y, en cuanto al valle, la frecuencia instantánea disminuirá. De forma más visual, la onda portadora se vuelve más densa en el punto correspondiente al pico de la señal de vídeo y más delgada en el punto correspondiente al valle.

Se pueden aplicar varios tipos de modulación de vídeo en diversas áreas debido a sus ventajas y desventajas únicas.

• Radio o televisión (transmisión)
• Banda de aviones

La AM se aplica en estas áreas porque la señal de video modulada en amplitud se puede codificar y decodificar fácilmente, ya que el cambio en la amplitud de la onda portadora y la amplitud de la señal de video original es proporcional . Sin embargo, la modulación de amplitud es sensible al ruido y a la interferencia electromagnética . Por lo tanto, las técnicas de AM se utilizan principalmente en campos menos técnicos que toleran el ruido y la interferencia electromagnética, como la radiodifusión.

• Almacenamiento de datos en cinta magnética
• Sistemas de VCR

La FM se aplica en estos campos porque es menos sensible al ruido y a la interferencia electromagnética y cuando se recogen los datos o se graba la señal, es muy importante minimizar los efectos de la interferencia externa, como el ruido y la interferencia electromagnética.

Sistemas de televisión

• NTSC y NTSC-J

Sistemas de codificación de colores

• CAMARADA
• SECAM

Conectores

• Euroconector