Deși peste 50 de ani vechime, semnalul standard de televiziune este încă unul dintre cele mai comune moduri de a transmite o imagine. Figura 23-9 arată cum apare semnalul de televiziune pe un osciloscop. Acesta este numit video compozit (mixat), ceea ce înseamnă că există impulsuri de sincronizare (sync) verticală și orizontală mixate cu informațiile de imagine reale. Aceste impulsuri sunt utilizate în receptorul de televiziune pentru a sincroniza circuitele de deflexie verticală și orizontală pentru a se potrivi cu imaginea afișată. Fiecare secundă a imaginii video standard conține 30 de imagini complete, denumite în mod obișnuit cadre (frames). Un inginer video ar spune că fiecare cadru conține 525 de linii, jargonul de televiziune pentru ce programatorii numesc rânduri. Acest număr este puțin înșelător, deoarece numai 480 până la 486 din aceste linii conțin informații video; restul de 39 până la 45 de linii sunt rezervate impulsurilor de sincronizare pentru a menține circuitele televizorului sincronizate cu semnalul video.

Televiziunea standard utilizează un format intercalat pentru a reduce pâlpâirea imaginii afișate. Aceasta înseamnă că toate liniile impare ale fiecărui cadru sunt transmise mai întâi, urmate de liniile pare. Grupul de linii impare este numit câmp impar, iar grupul de linii pare este numit câmpul par.

Figura 23-9 Mixare video.

Semnalul video NTSC constă din 30 de cadre (imagini) complete pe secundă, fiecare cadru conținând 480 la 486 linii video. Fiecare cadru este împărțit în două câmpuri, unul conținând liniile impare (odd) și celălalt conținând liniile pare (even). Fiecare câmp pornește cu un grup de impulsuri de sincronizare verticală, urmat de linii succesive de informație video separate de impulsuri de sincronizare orizontală. (Axa orizontală a acestei figuri nu este desenată la scară).

Deoarece fiecare cadru este format din două câmpuri, semnalul video transmite 60 de câmpuri pe secundă. Fiecare câmp începe cu o serie complexă de impulsuri de sincronizare verticale care durează 1,3 milisecunde. Acesta este urmat de linii pare sau impare ale video. Fiecare linie durează 63,5 microsecunde, incluzând un impuls de sincronizare orizontală de 10,2 microsecunde, separând o linie de următoarea. În fiecare linie, tensiunea analogică corespunde cu nivelul de gri al imaginii, cu valorile mai luminoase în direcția departe de impulsurile de sincronizare. Acest lucru plasează impulsurile de sincronizare dincolo de gama negru. În jargonul video, se spune că impulsurile de sincronizare sunt mai negre decât negru.

Hardware-ul folosit pentru conversia analogic-digital a semnalelor video este numit grabber de cadru. Aceasta este de obicei sub forma unei plăci electronice care se conectează la un computer și se conectează la o cameră printr-un cablu coaxial. La comanda de la software, grabberul de cadru așteaptă începutul următorului cadru, așa cum este indicat de impulsurile de sincronizare pe verticală. În următoarele două câmpuri, fiecare linie video este eșantionată de mai multe ori, de obicei 512, 640 sau 720 eșantioane pe linie, la 8 biți pe eșantion. Aceste eșantioane sunt stocate în memorie ca un rând al imaginii digitale.

Acest mod de a obține o imagine digitală are ca rezultat o diferență importantă între direcțiile verticală și orizontală. Fiecare rând din imaginea digitală corespunde unei linii din semnalul video și, prin urmare, unui rând de well din CCD. Din păcate, coloanele nu sunt atât de clare. În CCD, fiecare rând conține între 400 și 800 well (coloane), în funcție de dispozitivul utilizat. Atunci când un rând de well este citit de la CCD, linia rezultată video este filtrată într-un semnal analogic neted, cum ar fi în figura 23-9. Cu alte cuvinte, semnalul video nu depinde de câte coloane sunt prezente în CCD. Rezoluția în direcția orizontală este limitată de cât de rapid este permisă variația semnalului analogic. Acest lucru este de obicei stabilit la 3,2 MHz pentru televiziunea color, rezultând un timp de creștere de aproximativ 100 nanosecunde, adică aprox. 1/500 din linia video de 53,2 microsecunde.

Când semnalul video este digitizat în grabber, acesta este transformat înapoi în coloane. Dar, aceste coloane din imaginea digitizată nu au nicio legătură cu coloanele din CCD. Numărul de coloane din imaginea digitală depinde exclusiv de câte ori grabberul de cadre eșantionează fiecare linie video. De exemplu, un CCD ar putea avea 800 de well pe rând, în timp ce imaginea digitalizată ar putea avea doar 512 de pixeli (de exemplu, coloane) pe rând.

Numărul de coloane din imaginea digitalizată este de asemenea important din alt motiv. Imaginea de televiziune standard are un raport de aspect de 4 la 3, adică este puțin mai lată decât este înaltă. Filmele au un raport de aspect mai lat de 25-9. CCD-urile folosite pentru aplicații științifice au adesea un raport de aspect de 1 la 1, adică un pătrat perfect. În orice caz, raportul de aspect al unui CCD este fixat de plasarea electrozilor și nu poate fi modificat. Dar, raportul de aspect al imaginii digitizate depinde de numărul de eșantioane pe linie. Aceasta devine o problemă atunci când imaginea este afișată, fie pe un monitor video sau pe un hardcopy. Dacă raportul de aspect nu este reprodus în mod corespunzător, imaginea arată strivită orizontal sau vertical.

Semnalul video de 525 de linii descris aici se numește NTSC (National Television Systems Committee), o modalitate definită standard în 1954. Acesta este sistemul utilizat în Statele Unite și Japonia. În Europa există două standarde similare numite PAL (Phase Alternation by Line) și SECAM (Sequential Chrominance And Memory). Conceptele de bază sunt identice, doar numerele sunt diferite. Atât PAL cât și SECAM funcționează cu 25 cadre intercalate pe secundă, cu 625 de linii pe cadru. Ca și în cazul NTSC, unele dintre aceste linii apar în timpul sincronizării verticale, rezultând în aproximativ 576 de linii care transporta informații despre imagine. Alte diferențe mai subtile se referă la modul în care culoarea și sunetul sunt adăugate semnalului.

Cea mai simplă modalitate de a transmite televiziunea color ar fi să aibă trei semnale analogice separate, unul pentru fiecare dintre cele trei culori pe care ochiul uman le poate detecta: roșu, verde și albastru. Din păcate, dezvoltarea istorică a televiziunii nu permite o astfel de schemă simplă. Semnalul de televiziune color a fost dezvoltat pentru a permite ca aparatele de televiziune alb-negru existente să rămână în uz fără modificări. Acest lucru s-a făcut prin păstrarea aceluiași semnal pentru informații despre luminozitate, dar adăugând un semnal separat pentru informații despre culoare. În jargonul video, luminozitatea se numește semnal de luminanță, în timp ce culoarea este semnalul de crominanță. Semnalul de crominanță este conținut pe o undă purtătoare de 3,58 MHz adăugat semnalului video alb-negru. Sunetul este adăugat în acest mod, pe o undă purtătoare de 4,5 MHz. Receptorul de televiziune separă aceste trei semnale, le procesează individual și le recombină în afișajul final.

Secțiunea următoare: Achiziția și afișarea altor imagini