Las barras de color SMPTE son un patrón de prueba de televisión que se utiliza donde se utiliza el estándar de video NTSC , incluidos 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 creados 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 una señal de video NTSC ha sido alterada por la grabación o transmisión y qué ajustes se deben realizar para devolverla a las especificaciones. También se utiliza para configurar un monitor o receptor de televisión para que reproduzca correctamente la información de crominancia y luminancia NTSC .
Norbert D. Larky (1927–2018) [5] [6] y David D. Holmes (1926–2006) [7] [8] de RCA Laboratories concibieron un precursor del patrón de prueba SMPTE y se publicaron por primera vez en RCA Licensee. Boletín LB-819 del 7 de febrero de 1951. La patente estadounidense 2.742.525 Color Test Pattern Generator (ahora vencida) se otorgó el 17 de abril de 1956 a Larky y Holmes. [9] Posteriormente, 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 ser utilizada como señal de prueba para el ajuste de monitores en color, ajuste de codificadores y análisis rápido. Comprobaciones de los sistemas de transmisión de televisión en color. [10] En 1977, AA Goldberg, del Centro de Tecnología 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 envió a SMPTE TV Video Technology. Comité para su consideración como práctica recomendada por la SMPTE. [13] Esta señal de prueba mejorada se publicó como estándar SMPTE ECR 1-1978 . Su desarrollo por parte de 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 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). [dieciséis]
Aunque las barras de color se diseñaron originalmente para calibrar equipos NTSC analógicos, siguen utilizándose ampliamente en la transmisión y en las modernas instalaciones de televisión digital. 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 equipos de 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 barra de color SMPTE , los dos tercios superiores de la imagen de televisión contienen siete barras verticales con 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 encendido y apagado entre cada barra, el rojo encendido y apagado cada dos barras y el verde encendido para cada barra. las cuatro barras más a la izquierda y las tres más a la derecha. Debido a que el verde aporta la mayor proporción de 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 permitidas donde se supone que caen las trazas de estas siete barras si la señal se ajusta correctamente.
Debajo del conjunto principal de siete barras hay una franja de almenas azul , magenta , cian y blanca 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 colores, 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 se ajustan correctamente.
La sección inferior contiene un cuadrado de 100% de intensidad blanca y un rectángulo de 7,5% de intensidad negra, para usar al configurar el rango de luminancia. Las versiones más modernas del patrón presentan un pulso PLUGE . El cuadrado blanco se alinea de modo que quede 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 del enchufe (abreviatura de equipo de generación de imágenes) se coloca dentro del rectángulo negro, debajo de la barra roja (está presente en la ilustración, pero puede ser difícil de ver). Consta de tres pequeñas barras verticales, una situada más a la derecha con una intensidad un 4% por encima del nivel del negro (11,5 IRE), una central con una intensidad exactamente igual al negro (7,5 IRE) y una más a la izquierda con una intensidad un 4% por debajo del negro (super-negro). o más negro que el negro , 3,5 IRE). El pulso enchufable 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 la señal que se produce a una pequeña distancia por debajo del nivel de negro (lo que se conoce como aplastamiento de los negros ). Cuando un monitor está correctamente ajustado, la barra de conexión situada más a la derecha debería ser apenas visible, mientras que las dos de la izquierda deberían parecer indistinguibles entre sí y completamente negras. También en la sección inferior hay dos secciones que contienen señales -En fase y +Cuadratura (ver YIQ ), centradas en el nivel de negro y que tienen la misma ganancia que la señal de ráfaga de color; estos aparecen en el patrón como un cuadrado de color azul muy oscuro y un cuadrado de color púrpura muy oscuro. En un vectorscopio, aparecen como dos líneas cortas separadas por noventa grados. Estos se utilizan para garantizar que el receptor de televisión esté demodulando adecuadamente la porción de la señal de la subportadora de color de 3,58 MHz . Los vectores para los bloques -I y +Q deberían 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 casual barras y tono . Normalmente, una cadena de televisión , una estación de televisión u otro creador de programación de vídeo transmite barras de color SMPTE junto con una onda sinusoidal continua de 1000 Hz antes de enviar el material del programa, para afirmar la propiedad de la línea o medio de transmisión, y para que las estaciones receptoras y Los proveedores intermediarios de telecomunicaciones pueden ajustar sus equipos. Del mismo modo, los productores de programas de televisión suelen grabar barras y tonos al comienzo de una cinta de vídeo u otro medio de grabación para poder calibrar el equipo de reproducción . A menudo, el nombre o indicativo de la estación de televisión, otra información como un reloj en tiempo real u otra fuente de señal se superponen gráficamente sobre las barras.
Valores de barras de color 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 al video compuesto NTSC como a las señales de transmisión, mientras que los valores de mV solo se aplican al video compuesto NTSC.
Valores obtenidos del manual del generador de patrones de prueba Tektronix TSG95 [22]
Para fuentes de vídeo digital , los valores YCbCr de 10 bits para 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 " Prueba de teleproducción líder Volumen 3 Número 4 - Niveles de vídeo digital " [24]
Los colores siguientes se presentan mediante transferencia sRGB de CSS . Dado que sRGB es el espacio de color estándar para páginas web y pantallas de ordenador, esto sólo da una idea de los colores deseados. No son completamente representativos de cómo se ven en las pantallas de televisión, ya que siguen el estándar ITU-R BT.1886 , que especifica un valor de corrección gamma diferente y, por lo tanto, los colores siguientes se verán más oscuros en dicha pantalla y esos colores más oscuros se verán más oscuros. los de referencia. Los errores uno por uno (por ejemplo, 254 en lugar de 255 y 1 en lugar de 0) ocurren porque los valores Y'PbPr de 8 bits se usaron al decodificar a R'G'B', si usa Y'PbPr de 10 bits. eso no sucede.
Valores de Y'PbPr (e 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 escritos 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 solo una operación de desplazamiento de bits (es decir, multiplicar por 4) desde Y' de 8 bits. PbPr, como suele ser el caso. Por ejemplo, para el 75 % de Blue, 28-212-120 sería solo 112-848-480, pero en realidad es 111-848-481. [27]
Según ITU-R BT.2111-2 TABLA 2
Se introdujo una versión ampliada 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 una 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 la barra de color se genera con un valor de tiempo de subida y bajada inusualmente lento para facilitar el control del nivel de vídeo y monitorear los ajustes de color de los 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 16 bpp como para 8 bpp, están disponibles gratuitamente en el conjunto de datos COLOR del archivo TESTIMAGES. [dieciséis]
Posteriormente, 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. Rec. UIT-R. BT.2111 [30] y ARIB STD-B72 [31] agregaron funciones de transferencia PQ y HLG HDR .
Los valores de las barras de color 100% (100/0/100/0) SMPTE RP 219:2002 (1,00 * 219 + 16 = 235) usando coeficientes de matriz BT.709 (solo el blanco y el negro son iguales usando la matriz BT.601) , tomado de la norma:
Rec. UIT-R . BT.1729 [32] especificó los dos últimos colores 100%, verde y magenta. También especificó todos los colores al 100% para la matriz BT.601, no solo BT.709. [22]
