Barras de color SMPTE

Las barras de color SMPTE son un patrón de prueba de televisión utilizado donde se emplea el estándar de video NTSC , incluyendo países de Norteamérica . La Sociedad de Ingenieros de Cine y Televisión (SMPTE) se refiere a este patrón como Guía de Ingeniería (EG) 1-1990 . ^{[ 1 ]} Sus componentes son un estándar conocido y se crean mediante generadores de patrones de prueba. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} Compararlo con el estándar conocido proporciona a los ingenieros de video una indicación de cómo se ha alterado una señal de video NTSC durante la grabación o transmisión y qué ajustes deben realizarse para que cumpla 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 Generador de patrones de prueba de color (ya caducada) fue otorgada 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 de color, ajuste de codificadores y comprobaciones rápidas de sistemas de transmisión de televisión en color. ^{[ 10 ]} En 1977, AA Goldberg, del Centro Tecnológico 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 parte de CBS fue galardonado con 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 la industria.

Se introdujo una versión extendida de las barras de color SMPTE, SMPTE RP 219:2002 ^{[ 15 ]} , para probar señales HDTV (véase la subsección). ^{[ 16 ]}

Si bien las barras de color se diseñaron originalmente para calibrar equipos analógicos NTSC, siguen utilizándose ampliamente en la transmisión y en las modernas instalaciones de televisión digital. En este contexto, se emplean para mantener niveles precisos de croma y luminancia en pantallas CRT, LCD, LED, plasma y otras pantallas de vídeo, así como en equipos de duplicación, satélite, fibra óptica, microondas, televisión y retransmisión por internet.

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 75% de intensidad. 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 básicos de color verde, rojo y azul, con el azul activándose y desactivándose entre cada barra, el rojo activándose y desactivándose cada dos barras, y el verde activado para las cuatro barras más a la izquierda y desactivado 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 cajas que muestran las regiones permisibles donde se supone que deben caer las trazas de estas siete barras si la señal está correctamente ajustada.

Debajo del conjunto principal de siete barras hay una franja con marcas azules , magenta , cian y blancas o grises . Cuando un receptor de televisión está configurado para filtrar todos los colores excepto el azul, estas marcas, junto 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 marcas si los controles de color están correctamente ajustados.

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 ajustar el rango de luminancia. Las versiones más modernas del patrón incorporan un pulso PLUGE . El cuadrado blanco se alinea de forma que queda por debajo de las barras amarilla y cian, y en un monitor de forma de onda esto se mostrará con la barra blanca superponiéndose al pico de la croma amarilla y cian a 100 unidades IRE . El pulso pluge (abreviatura de picture line-up generation equipment) se sitúa 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 a la derecha con una intensidad del 4 % por encima del nivel negro (11,5 IRE), una central con una intensidad exactamente igual a la del negro (7,5 IRE) y una a la izquierda con una intensidad del 4 % por debajo del negro (supernegro o más negro que el negro , 3,5 IRE). El pulso pluge ayuda a ajustar el límite inferior del rango de luminancia para evitar que los tonos negros se conviertan en grises o que la información de la imagen se sature en el recorte de señal que ocurre a una pequeña distancia por debajo del nivel de negro (conocido como aplastamiento de los negros ). Cuando un monitor está correctamente ajustado, la barra pluge más a la derecha debe ser apenas visible, mientras que las dos de la izquierda deben aparecer indistinguibles entre sí y completamente negras. También en la sección inferior hay dos secciones que contienen señales en fase negativa y en cuadratura positiva (ver YIQ ), centradas en el nivel de negro y con 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 púrpura muy oscuro. En un vectorscopio, aparecen como dos líneas cortas separadas noventa grados. Estas se utilizan para asegurar que el receptor de televisión esté demodulando correctamente la porción de subportadora de color de 3,58 MHz de la señal. Si la señal de crominancia se demodula correctamente, los vectores correspondientes a los bloques -I y +Q deberían coincidir exactamente con los ejes I y Q del vectorscopio.

Estas barras dan origen a la primera parte del término informal «barras y tono» . Normalmente, una cadena de televisión , una emisora ​​u otro emisor 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 asegurar la propiedad de la línea o el medio de transmisión y para que las estaciones receptoras y los proveedores de telecomunicaciones intermediarios puedan ajustar sus equipos. Asimismo, los productores de programas de televisión suelen grabar barras y tono al principio de una cinta de vídeo u otro soporte de grabación para que el equipo de reproducción pueda calibrarse . A menudo, el nombre o indicativo de la emisora, otra información como un reloj en tiempo real u otra fuente de señal se superpone gráficamente sobre las barras.

Se introdujo una versión extendida de la señal de barras de color SMPTE, desarrollada por la Asociación Japonesa de Industrias y Empresas de Radio como ARIB STD-B28 y estandarizada como SMPTE RP 219:2002 ^{[ 15 ]} (Señal de barra de color compatible con alta definición y definición estándar) 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 inusualmente lento para facilitar el control del nivel de vídeo y los ajustes de color del monitor de los equipos HDTV y SDTV.

Las imágenes de prueba digitales generadas según las especificaciones RP 219:2002 y adaptadas para ajustarse perfectamente a 114 resoluciones estándar y no estándar, tanto de 16 bpp como de 8 bpp, 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 además versiones con funciones de transferencia HDR PQ / HLG y gama de colores amplia (BT.2020), que además tienen colores saturados al 100% en la parte superior y barras BT.709 en la parte inferior derecha e inferior izquierda; la barra horizontal gris al 75% en el medio se cambia a escalones de escala de grises.

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