~ Especificaciones y comparación de modos de SSTV
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En esta página
  Introducción
  Modos RGB
  Modos YC
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  Conclusión

Los modos principales de SSTV

Los modos actaules de transmisión de SSTV en colores se dividen en dos categorías:

Modos RGB (como Martin,, Scottie, Wraase, P y AVT)
Corresponden a una transmisión conocida en Inglés como 'Vídeo Component', ya que emiten sus componentes básicos, los colores fundamentales, R, G y B (Rojo, Verde y Azul). El resultado en la máxima calidad posible, sin pérdidas. El precio a pagar aqui, es, similar al mayor tamaño del archivo, el mayor tiempo necesario para lograr la transmisión.

Modos YC: como Robot, PD e HQ
En este modo la transmisión no consiste de los componentes R, G y B, sino de datos derivados de ellos: Luminancia (Y), y Crominancia (dos señales R-Y, y B-Y, a veces llamados Cr y Cb). Este es el método utilizado en la televisión comercial analógica, y digital con compresión MPEG, y en imágenes comprimidas con pérdidas, como el formato JPEG. Se basan en el hecho que en una imagen 'normal', ciertos detalles, principalmente el color, pueden ser omitidos sin causar mucho daño al resultado, especialmente si el observador no tiene el original al lado para comparar. La perdida de calidad se ve compensada por el menor tamaño del archivo, o, en el caso de SSTV, el menor tiempo de transmisión.

En la TV digital, este métdodo, combinado con compresión MPEG, permite grandes reducciones en la velocidad de transmisión, por ejemplo de 200 Mbits/s a 8 Mbits/s, lo que significa una ganancia grande por una reducción de calidad relativa. Pero en SSTV, no se gana tanto en el tiempo de transmisión.

Modos RGB

Como ya vimos en el análisis del modo Martin 1, toda imagen con color en la computadora se almacena en formato RGB, o sea, se guarda, para cada elemento de la imagen (pixel), tres valores que representan sus colores primarios: R (Rojo), G (Verde) y B (Azul).

Por ello, cuando queremos enviar una imagen en colores, simplemente tenemos que enviar los tres componentes R, G, y B de cada pixel. Asi funcionan los modos llamados RGB. Y es asi que funcionan las cámaras de color y los tubos de rayos catódicos o la pantalla de cristal líquido de los monitores.

Los modos RGB son sencillos, eficientes, no introducen errores de redondeo de cálculos, no causan errores de color cuando hay un error de sintonía, y no generan efectos extraños como los modos YC. Tampoco introducen errores en el registro de los colores, ya que emiten los colores con la misma resolución para cada componente (Excepto Wraase SC2 30 y 120).

La única desventaja es de gastar un poco mas de tiempo para la transmisión.

Técnicamente, todas las variantes de RGB son muy similares, donde solo varia a veces el orden de la transmisión (RGB o GBR), y, por supuesto los parámetros de emisión. Compare por ejemplo Martin 1 y Wraase.

Modos YC

Los modos YC son basados sobre el proceso utilizado en la transmisión a color de la televisión convencional. El modo YC fue inventado para el sistema NTSC en los años 40, con la idea que sea un sistema compatible con el entonces actual sistema Blanco/Negro, para permitir que todas las emisiones en color podían ser recibidos (en B/N, por supuesto) por los miles de televisores en uso, y los demorarían muchos años para ser sustituidos por modelos en color, que en esta época eran muy caros. Es importante notar que estas consideraciones (compatibilidad y cantidad de equipos en uso) no son aplicables a SSTV!.

La ventaja de este modo es una ligera mejora en el tiempo de la transmisión, a costas de algunos puntos negativos: hay que realizar cálculos suplementarios, que pueden causar errores de redondeo, errores por sintonía, la generación de colores extraños ('artefactos') en las transiciones de un color a otro, en los sistemas que combinan colores en líneas adyecentes (como el Robot36 y PD), como puede verse en el próximo ejemplo al lado en los bordes de R, G, y B.

Como funciona el modo YC, de forma bien simplificada:

La señal de video de un sistema B/N cuenta únicamente con información llamada de Luminancia o Y, o sea, información sobre la luminosidad (claro/oscuro) de los pixeles de la imagen, tal como fué capturado por el tubo de una cámara B/N.

Estudios muestran que la señal Y puede ser obtenido a partir de una imagen de colores, donde la imagen esta representado separadamente en los niveles de los colores primarios, R, G y B, utilizando la siguiente fórmula:

Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B

Estos coeficientes son debidos a la respuesta de la cámara B/N a cada uno de los colores, y corresponden aproximadamente a la sensibilidad del ojo humano.

Por lo tanto, para satisfacer alproblema de la compatibilidad, la señal de color debe contar como elemento principal, una señal B/N, que es la señal Y. Esta parte, será lo único reconocido por los televisores B/N.

Con esta señal (Y) ya contamos con información de suma de los tres colores fundamentales, y entonces es suficiente de emitir solamente dos de los tres colores, para poder reconstruir el tercer color. por diversas razones, fueron elegidos los colores R y B, entre otros por sus bajos coeficientes.

Entonces, se emiten las señales Y, R, y B, y el receptor tendrá que hacer el cálculo:

G = (Y - 0.3R - 0.11B) / 0.59

Luego tendremos los tres componentes necesarios para la restituir la imagen original en R, G, B.

Para lograr aún mejor compatibilidad, se transmite en lugar de Y, R y B, las señales Y, R-Y y B-Y, o sea, R-Y en lugar de R, y B-Y en lugar de B. De esta forma, si la imagen tomada por una cámara color tuviera solo elementos blancos y negros, entonces en la señal emitida las partes B-Y y R-Y serían inexistentes, y la señal compuesta por Y, R-Y y B-Y será exactamente lo mismo que una señal B/N, con solo la componentes Y! (Vea un ejemplo de las señales en esta página con una imagen padrón de barras de color.

Estas señales (R-Y y B-Y) fueron lógicamente llamadas señales de diferencia de color, y también señales de Crominancia o C o CrCb. Para la transmisión de televisión de televisión color, estas debían ser insertadas en la transmisión de tal forma que no influyan sobre la imagen principal (Y) (para la compatibilidad). Para conseguirlo se utilizaron varios 'trucos', entre ellos la reducción del ancho de la banda (se transmite menos información de los colores), y el cálculo del promedio de dos líneas adyecents (en el caso de PAL y SECAM), basándose en el hecho que en una imagen 'normal', muchas líneas adyecentes contienen colores similares. Este sistema resulta también en una pérdida de resolución vertical.

Esta doble reducción de resolución se tolera por las características del ojo humano, que no distinguen menos detalles en colores que en intensidad de luz (luminancia). Entonces, en televisión color, los colores se emiten voluntariamente con una menor resolución que la señal principal B/N. Una imagen de color tiene alrededor de 640 por 480 pixeles de información de intensidad y solamente un cuarto de esta resolucion en colores (320 por 240). Hay que admitir que sistema YC de NTSC para televisión es una excelente solución.

Para la generación de señales de color SSTV en los modos YC (en los modos de Robot, PD y HQ), debemos entocnes hacer una serie de cálculos en la transmisión y también en la recepción, ya que la PC solamente graba imágenes en sus componentes R, G, y B. Inevitablemente aparecerán algunos errores de redondeo en estos cálculos que se traducen en errores de reproducción de los colores.

Además, errores de sintonía producen otros errores de color.

Los defensores de estos modos, dicen que permite enviar las imágenes con menor información de color (1/4 en el caso de Robot36, 1/2 en los otros), lo que se traduce en una reducción de la calidad de la imagen, pero también brinde una pequeña ganancia en la velocidad de transmisión. Sin embargo, las ganancias no son como en la televisión. Para ganar 50% en el tiempo de transmisión, se tienen que perder 75% de la información de los colores.

Un par de ejemplos:

Robot26:
Es el único modo que reduce la resolución tanto en sentido vertical como en el horizontal (lo que además es lógico!). En sentido vertical lo hace haciendo el promedio de la información de color de dos líneas, y en sentido horizontal, con el promedio de dos pixeles adyecentes y reduciendo el tiempo de transmisión

Además de los problemas mencionados antes, el modo Robot36 tiene un problema extra: la posibilidad que si los colores no son correctamente combinados, se puede producir corrimientos de los colores, como lo muestra la figura siguiente

Los demás modos YC, solamente reducen la resolución de los colores en un sentido, utilizando uno de los dos procesos utilizados en el modo Robot36.

Modo Robot 72:
Solamente reduce la resolución en modo horizontal, y por lo tanto sufre el mismo problema del registro de colores:

Asi se transmite una imagen en los modos Robot24 y 72, MR y ML:

Los modos PD 50 a 290
Reducen únicamente la resolución de los colores en sentido vertical, y entonces, no tienen el problema de registro de color, ya que los tiempos para luminancia y crominancia son iguales:

Aquí se ve ocmo se transmite una imagen en modo PD o MP:

Los modos HQ
reducen la resolución de colores solamente en sentido horizontal:

Observación: También tiene el problema de registro de color, pero son mas imunes a los problemas de sintonia, porque la señales de diferencias de colores son enviados en forma invertida! (-(R-Y) -> Y-R, y -(B-Y) -> Y-B), lo que facilita la actuación de un AFC.

Para facilitar la comparación y el reconocimiento de las diversas señales, todos los espectrogramas de esta página fueron hechos con el mismo diagrama de prueba:

Lo mejor de dos mundos

Hay una manera mucho mas simple que utilizar YC para reducir la resolución de colores en relación con la de la luminancia. Por ejemplo, los modos Wraase SC2 30, 60, y 120, que usan un principio similar a la codificación de imágenes de color con 16 bits: se utilizan 5 bits para Rojo, 5 bits para Azul, y los 6 bits que restan para Verde. El bit extra compensa la resolución: 1 bit mas significa el doble de resolución!

En los modos Wraase citados, que son del tipo RGB, se dedica simplemente el doble de tiempo para la transmisión del verde (G), comparado al tiempo para rojo y azul. Simple e inteligente! Sin cáculos y otros errores visibles (salvo un pequeño problema de registro de colores, que solamente aparece en casos extremos. Observe el siguiente sibujo:

Nota: El modo 'Wraase SC2 180' tiene los tiempos iguales para R, G y B, y entonces brinde la máxima resolución, como los otros modos RGB

Conclusiones

Cual es el mejor modo?

Depende... Veamos un ejemplo. Si comparamos los parámetros de los modos Martin 1 (RGB) y PD 90 (YC) llegaríamos a la conclusión que ambos parecen muy similares.

Esta es la imagen original, creado específicamente para comprobar el comportamiento de los modos en resolución de colores, y en particular si se generan 'artefactos', interferencias u otros errores por la reducción de la resolución
PD90 lleva una pequeña ventaja de velocidad (20%) y tiene una resolución de luminancia levemente superior (16%). El resultado de esta diferencia es apenas apreciable.

En compensación, el modo PD90 tiene una resolución horizontal 50% menor, lo que resulta en la gran diferencia en la banda central en la parte inferior de la imagen.

Por lo tanto, para transmitir una imagen con muchos detalles de color y muchos cambios de color, es mejor el metodo M1 (o cualquier modo RGB).

Concluyendo: Si estas apurrado, utilizar YC. Si desea calidad utilizar RGB

Si se pregunta como se vería la imagen en los modos YC de MMSSTV, se llevará probablemente una sorpresa:

Observe la gran discrepancia entre la imagen recibida y la original, en la parte superior: Esto se debe a que MMSSTV, en lugar de transmitir el promedio de los colores entre dos líneas para disminuir la resolución vertical, transmite el color de una sola línea, repitiéndolo dos veces en la recepción.

En esta imagen de prueba la diferencia es muy notorio, ya que el diseño fue elegido a propósito para resaltar este tipo de problemas! En una imagen 'normal' (por ejemplo la parte inferior) este 'truco' no es tan visible. El argumento de hacerlo de esta forma el válido: Hacer el promedio de dos línea crea un color nuevo, inexistente en la imagen original, lo que también es un error!

Una vez más: Gracias al colega Mako JE3HHT por esta idea simple, eficiente en SSTV (de los tres problemas introducidos por el modo YC, Mako eliminó uno).

Todos los programas probados, JVComm, Chromapix, WinPix, MScan y SSTV32 hacen el promedio en los modos PD y Robot36, siguiendo la norma.

En su programa MMSSTV, 1.06, Mako creó 13 (!) nuevos modos YC:

MP73, 115, 140 y 175
Son técnicamente idénticos al modo PD, pero sin hacer el promedio entre dos líneas para la reducción de resolución. Según Mako, ofrecen mejor inmunidad para propagación por múltiples caminos (multi-path) y a variaciones de fase (jitter).
MR73, 90, 115, 140, 175, y ML180, 240, 280 e 320
técnicamente idénticos al modo Robot72. Ofrecen buena resolución cuando la propagación es buena.

Si quieren hacen pruebas por cuenta propia, es importante utilizar la imagen original GIF en esta página. No tanto por la imagen en sí, sino porque al pasar la imagen a, por ejemplo, JPG, se introducen errores que cambiarían el original. (Es una buena prueba - conviértela y controle los errores!)
(c) Roland PY4ZVZ, traducción John ON6JC/LW2HAZ correo