Las barras de color SMPTE son un patrón de prueba de televisión utilizado donde se utiliza el estándar de video NTSC , incluidos los países de América del Norte . La Sociedad de Ingenieros de Cine y Televisión (SMPTE) se refiere al patrón como Guía de ingeniería (EG) 1-1990 . [1] Sus componentes son un estándar conocido y creado por generadores de patrones de prueba. [2] [3] [4] Compararlo tal como se recibe con el estándar conocido brinda a los ingenieros de video una indicación de cómo se ha alterado una señal de video NTSC mediante grabación o transmisión y qué ajustes se deben realizar para que vuelva a cumplir con las especificaciones. También se utiliza para configurar un monitor o receptor de televisión para reproducir correctamente la información de crominancia y luminancia NTSC .
Un precursor del patrón de prueba SMPTE fue concebido por Norbert D. Larky (1927–2018) [5] [6] y David D. Holmes (1926–2006) [7] [8] de RCA Laboratories y publicado por primera vez en el Boletín de Licenciatarios de RCA LB-819 el 7 de febrero de 1951. La patente estadounidense 2.742.525 Color Test Pattern Generator (ahora vencida) fue otorgada el 17 de abril de 1956 a Larky y Holmes. [9] Más tarde, la EIA publicó un estándar, RS-189A , que en 1976 se convirtió en EIA-189A , que describía una señal de barra de color estándar, destinada a usarse como señal de prueba para el ajuste de monitores de color, ajuste de codificadores y verificaciones rápidas de sistemas de transmisión de televisión en color. [10] En 1977, AA Goldberg, del Centro de Tecnología de CBS , describió una señal de prueba de barra de color mejorada desarrollada en el centro por Hank Mahler (1936–2021) [11] [12] que luego se presentó al Comité de Tecnología de Video de TV de SMPTE para su consideración como una práctica recomendada de SMPTE. [13] Esta señal de prueba mejorada se publicó como el estándar SMPTE ECR 1-1978 . Su desarrollo por CBS recibió un premio Emmy de Tecnología e Ingeniería en 2002. [14] CBS no presentó una solicitud de patente sobre la señal de prueba, por lo que la puso en el dominio público para uso general por parte de la industria.
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Se introdujo una versión ampliada de las barras de color SMPTE, SMPTE RP 219:2002 [15], para probar señales HDTV (ver subsección). [16]
Aunque las barras de color se diseñaron originalmente para calibrar equipos analógicos NTSC, siguen utilizándose ampliamente en la transmisión y en las instalaciones de televisión digital modernas. En el contexto actual, las barras de color se utilizan para mantener niveles precisos de croma y luminancia en CRT, LCD, LED, plasma y otras pantallas de vídeo, así como en duplicación, transmisión por satélite, fibra óptica y microondas, y equipos de televisión y webcast.
En una encuesta sobre los principales estándares de los primeros 100 años de las organizaciones, SMPTE EG-1 fue votado como el quinto estándar SMPTE más importante. [17]
En una imagen de barras de color SMPTE , los dos tercios superiores de la imagen de televisión contienen siete barras verticales de una intensidad del 75%. En orden de izquierda a derecha, los colores son blanco o gris , amarillo , cian , verde , magenta , rojo y azul . [18] La elección de blanco o gris depende de si la luminancia de esa barra es del 100% o no. Esta secuencia recorre las siete combinaciones posibles que utilizan al menos uno de los tres componentes de color básicos: verde, rojo y azul, con el azul encendiéndose y apagándose cíclicamente entre cada barra, el rojo encendiéndose y apagándose cada dos barras, y el verde encendido para las cuatro barras más a la izquierda y apagado para las tres más a la derecha. Debido a que el verde contribuye con la mayor parte de la luminancia, seguido del rojo y luego del azul, esta secuencia de barras aparece en un monitor de forma de onda en modo de luminancia como una escalera descendente de izquierda a derecha. La retícula de un vectorscopio está grabada con cuadros que muestran las regiones permisibles donde se supone que deben caer los trazos de estas siete barras si la señal está ajustada correctamente.
Debajo del conjunto principal de siete barras hay una franja de almenas de color azul , magenta , cian y blanco o gris . Cuando un receptor de televisión está configurado para filtrar todos los colores excepto el azul, estas almenas, combinadas con el conjunto principal de barras de color, se utilizan para ajustar los controles de color; aparecen como cuatro barras azules sólidas, sin distinción visible entre las barras y las almenas si los controles de color están ajustados correctamente.
La sección inferior contiene un cuadrado de blanco con una intensidad del 100% y un rectángulo de negro con una intensidad del 7,5%, para utilizarlo en la configuración del rango de luminancia. Las versiones más modernas del patrón presentan un pulso PLUGE . El cuadrado blanco se alinea de modo que esté debajo de las barras amarilla y cian, y en un monitor de forma de onda esto se mostrará con la barra blanca superpuesta al pico del croma amarillo y cian en 100 unidades IRE . El pulso pluge (abreviatura de equipo de generación de alineación de imágenes) se coloca dentro del rectángulo negro, debajo de la barra roja (está presente en la ilustración, pero puede ser difícil de ver). Se compone de tres pequeñas barras verticales, una más a la derecha con una intensidad del 4% por encima del nivel de negro (11,5 IRE), una del medio con una intensidad exactamente igual al negro (7,5 IRE) y una más a la izquierda con una intensidad del 4% por debajo del negro (supernegro o más negro que el negro , 3,5 IRE). El pulso de pluge ayuda a ajustar la parte inferior del rango de luminancia para evitar que los tonos negros se conviertan en grises o que la información de la imagen se colapse en el recorte de señal que se produce a una pequeña distancia por debajo del nivel de negro (conocido como aplastamiento de los negros ). Cuando un monitor está ajustado correctamente, la barra de pluge más a la derecha debería ser apenas visible, mientras que las dos de la izquierda deberían aparecer indistinguibles entre sí y completamente negras. También en la sección inferior hay dos secciones que contienen señales -En fase y +En cuadratura (ver YIQ ), centradas en el nivel de negro y que tienen la misma ganancia que la señal de ráfaga de color; estas aparecen en el patrón como un cuadrado de azul muy oscuro y un cuadrado de violeta muy oscuro. En un vectorscopio, aparecen como dos líneas cortas separadas noventa grados. Estas se utilizan para garantizar que el receptor de televisión esté demodulando correctamente la porción de subportadora de color de 3,58 MHz de la señal. Los vectores de los bloques -I y +Q deben caer exactamente en los ejes I y Q del vectorscopio si la señal de crominancia se demodula correctamente.
Estas barras dan lugar a la primera parte del término informal barras y tono . Normalmente, una cadena de televisión , una estación de TV u otro creador de programación de vídeo transmite barras de color SMPTE junto con una onda sinusoidal continua de 1.000 Hz antes de enviar el material del programa, con el fin de afirmar la propiedad de la línea o medio de transmisión, y para que las estaciones receptoras y los proveedores de telecomunicaciones intermediarios puedan ajustar su equipo. Del mismo modo, los productores de programas de televisión suelen grabar barras y tono al principio de una cinta de vídeo u otro medio de grabación para que se pueda calibrar el equipo de reproducción . A menudo, el nombre o el indicativo de la estación de TV, otra información como un reloj en tiempo real u otra fuente de señal se superponen gráficamente sobre las barras.
Valores de barras de color del 75 % (75/7,5/75/7,5) SMPTE ECR 1-1978 como señales NTSC analógicas: [19] [20] [21] [22]
Nota: Las unidades IRE se aplican tanto a señales de transmisión como de video compuesto NTSC , mientras que los valores mV solo se aplican a video compuesto NTSC.
Valores obtenidos del manual del generador de patrones de prueba TSG95 de Tektronix [22]
Para las fuentes de vídeo digital , los valores de YCbCr de 10 bits para las barras de color SD [23] se basan en la fórmula SMPTE para Y del sistema NTSC (Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B). [24] La siguiente tabla muestra los valores digitales esperados, por ejemplo, cuando se miden utilizando un analizador de señales . [25]
Nota: Valores obtenidos de “ Leader Teleproduction Test Volume 3 Number 4 - Digital Video Levels ” [24]
Los colores que se muestran a continuación se presentan mediante la transferencia sRGB de CSS . Dado que sRGB es el espacio de color estándar para páginas web y pantallas de ordenador, esto solo da una idea de los colores previstos. No son completamente representativos de cómo se ven en las pantallas de televisión, ya que estas siguen el estándar ITU-R BT.1886 , que especifica un valor de corrección de gamma diferente , y por lo tanto los colores que se muestran a continuación se verán más oscuros en una pantalla de este tipo, y esos colores más oscuros serán los de referencia. Los errores de desfase de uno (por ejemplo, 254 en lugar de 255 y 1 en lugar de 0) ocurren porque se utilizaron los valores Y'PbPr de 8 bits al decodificar a R'G'B'; si se utiliza Y'PbPr de 10 bits, eso no sucede.
Valores de Y'PbPr (y Y'CbCr ) del 75 % (100/0/75/0) Barras de color SMPTE ECR 1-1978 (0,75 * 219 + 16 = 180) utilizando coeficientes de matriz BT.709-2 como está escrito en RP 219:2002: [26] [27]
Los datos de origen para Y'PbPr de 10 y 12 bits son Studio R'G'B' de 8 bits, por lo que los datos de 10 bits no son simplemente una operación de desplazamiento de bits (es decir, multiplicación por 4) a partir de Y'PbPr de 8 bits, como suele ser el caso. Por ejemplo, para el 75 % de azul, 28-212-120 sería simplemente 112-848-480, pero en realidad es 111-848-481. [27]
Según la norma UIT-R BT.2111-2 CUADRO 2
Se introdujo una versión extendida de la señal de barras de color SMPTE, desarrollada por la Asociación Japonesa de Industrias y Negocios de Radio como ARIB STD-B28 y estandarizada como SMPTE RP 219:2002 [15] (Señal de barra de color compatible con definición estándar y alta definición) para probar la señal HDTV con una relación de aspecto de 16:9 que se puede convertir a una señal de barra de color SDTV con una relación de aspecto de 4:3 o 16:9. La señal de barra de color se genera con un valor de tiempo de subida y bajada no convencionalmente lento para facilitar el control del nivel de video y los ajustes de color del monitor de equipos HDTV y SDTV.
Las imágenes de prueba digitales generadas siguiendo las especificaciones RP 219:2002 y adaptadas para ajustarse perfectamente a 114 resoluciones estándar y no estándar tanto para 16bpp como para 8bpp, están disponibles gratuitamente en el conjunto de datos COLOR del archivo TESTIMAGES. [16]
Más tarde, RP 219:2002 se convirtió en RP 219-1:2014 , con RP 219-2:2016 [28] y ARIB STD-B66 [29] agregando detalles para UHD. ITU-R Rec. BT.2111 [30] y ARIB STD-B72 [31] agregaron versiones con funciones de transferencia PQ / HLG HDR y una amplia gama de colores (BT.2020), que además tienen colores 100% saturados en la parte superior y barras BT.709 en la parte inferior derecha e izquierda; la barra horizontal gris del 75% en el medio se cambia a escalones en escala de grises.
Los valores de las barras de color 100% (100/0/100/0) SMPTE RP 219:2002 (1,00 * 219 + 16 = 235) utilizando coeficientes de matriz BT.709 (solo el blanco y el negro son iguales utilizando la matriz BT.601), tomados del estándar:
La Rec. UIT-R BT.1729 [32] especificó los dos últimos colores 100%, verde y magenta. También especificó todos los colores 100% para la matriz BT.601, no sólo para la BT.709. [22]
