~ Especificaciones y comparación de modos de SSTV
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  Introduction
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  YC Modes
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  Conclusion

Main transmission modes in SSTV

The transmission modes actually used in SSTV can be subdivided in two categories:

RGB Modes (like Martin,, Scottie, Wraase, P and AVT)
Correspond to a transmission mode known in English as 'Vdeo Component', because the basic image components, the fundamental colors, R, G and B (Red, green and blue, are transmitted separately. The result is the maximum possible quality, without losses. The price to pay here, is the larger size of the the file to transmit, or, in the case of SSTV, the increment of time necessary to transmit.

YC modes: like Robot, PD and HQ
In this mode, the transmission does not consist of the basic components R, G, and B, but data derived from them: Luminance (Y), and crominance (Two signals, called R-Y, and B-Y, sometimes also called Cr, and Cb). This mode, used in commercial analog television, and also in digital movie types such as MPEG, takes into account the deficiencies of the the human eye, and codes and compresses the color information according to its sensitivity. This represents a loss of information, but only in a degree which is difficult to observe. The result is a smaller file, and/or less transmission time - mostly about 25 - 30%.

In digital television, this method is combined with MPEG compression, and permits even larger reduction in size or improvement of transmission speed - eg. from 200 Mbits/s to 8 Mbits/s or better. The main gain is obtained here through eliminating non-moving objects from the image, something we cannot do in SSTV (as we mostly use static images).

RGB Modes

As we have seen in the analysis of the Martin 1 mode, all color images in a computer get saved in RGB format, saving the information for R (Red), G (Green) and B (Blue) for each of the image elements (pixels).

So, if we want to transmit an image in color, we simply have to send those image components, R, G, and B for each pixel. This is the way the RGB modes do their job. It's also the way color cameras work (see note), and the way CRT (Cathode Ray Tubes) and LCD monitors reproduce their images.

RGB modes are simple, efficient, and do not introduce rounding errors, They do not generate color errors when not correctly tuned, and do not generate artifacts like the YC modes. They don't introduces errors in the color information either, because they send each color with the full resolution. (Except Wraase SC2 30 and 120).

The only disadvantage is the increment in transmission time to send an image.

Technically, all the variants of RGB are very similar, and they differ only in the transmission sequence of the colors (RGB or GBR), and, of course some of the actual transmission parameters. Eg. compare the Martin 1 and Wraase modes.

NOTE (from ON6JC) on cameras:
This is not entirely true. In modern CCD cameras, there is normally a reduced resolution in R and B: each cell is composed of two Green- sensitive and one each R and B-sensitive sensors, actually approximating the eye sensitivities. Most - if not all - camera sensor chips actually generate Cr and Cb signals internally, then recode to RGB.

YC Modes

Los modos YC son basados sobre el proceso utilizado en la transmisin a color de la televisin convencional. El modo YC fue inventado para el sistema NTSC en los aos 40, con la idea que sea un sistema compatible con el entonces actual sistema Blanco/Negro, para permitir que todas las emisiones en color podan ser recibidos (en B/N, por supuesto) por los miles de televisores en uso, y los demoraran muchos aos para ser sustituidos por modelos en color, que en esta poca 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 transmisin, a costas de algunos puntos negativos: hay que realizar clculos suplementarios, que pueden causar errores de redondeo, errores por sintona, la generacin de colores extraos ('artefactos') en las transiciones de un color a otro, en los sistemas que combinan colores en lneas adyecentes (como el Robot36 y PD), como puede verse en el prximo ejemplo al lado en los bordes de R, G, y B.

Como funciona el modo YC, de forma bien simplificada:

La seal de video de un sistema B/N cuenta nicamente con informacin llamada de Luminancia o Y, o sea, informacin sobre la luminosidad (claro/oscuro) de los pixeles de la imagen, tal como fu capturado por el tubo de una cmara B/N.

Estudios muestran que la seal 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 frmula:

Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B

Estos coeficientes son debidos a la respuesta de la cmara 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 seal de color debe contar como elemento principal, una seal B/N, que es la seal Y. Esta parte, ser lo nico reconocido por los televisores B/N.

Con esta seal (Y) ya contamos con informacin 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 seales Y, R, y B, y el receptor tendr que hacer el clculo:

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 an mejor compatibilidad, se transmite en lugar de Y, R y B, lasseales 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 cmara color tuviera solo elementos blancos y negros, entonces en la seal emitida las partes B-Y y R-Y seran inexistentes, y la seal compuesta por Y, R-Y y B-Y ser exactamente lo mismo que una seal B/N, con solo la componentes Y! (Vea un ejemplo de las seales en esta pgina con una imagen padrn de barras de color.

Estas seales (R-Y y B-Y) fueron lgicamente llamadas seales de diferencia de color, y tambin seales de Crominancia o C o CrCb. Para la transmisin de televisin de televisin color, estas deban ser insertadas en la transmisin de tal forma que no influyan sobre la imagen principal (Y) (para la compatibilidad). Para conseguirlo se utilizaron varios 'trucos', entre ellos la reduccin del ancho de la banda (se transmite menos informacin de los colores), y el clculo del promedio de dos lneas adyecents (en el caso de PAL y SECAM), basndose en el hecho que en una imagen 'normal', muchas lneas adyecentes contienen colores similares. Este sistema resulta tambin en una prdida de resolucin vertical.

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

Para la generacin de seales de color SSTV en los modos YC (en los modos de Robot, PD y HQ), debemos entocnes hacer una serie de clculos en la transmisin y tambin en la recepcin, ya que la PC solamente graba imgenes en sus componentes R, G, y B. Inevitablemente aparecern algunos errores de redondeo en estos clculos que se traducen en errores de reproduccin de los colores.

Adems, errores de sintona producen otros errores de color.

Los defensores de estos modos, dicen que permite enviar las imgenes con menor informacin de color (1/4 en el caso de Robot36, 1/2 en los otros), lo que se traduce en una reduccin de la calidad de la imagen, pero tambin brinde una pequea ganancia en la velocidad de transmisin. Sin embargo, las ganancias no son como en la televisin. Para ganar 50% en el tiempo de transmisin, se tienen que perder 75% de la informacin de los colores.

Un par de ejemplos:

Robot26:
Es el nico modo que reduce la resolucin tanto en sentido vertical como en el horizontal (lo que adems es lgico!). En sentido vertical lo hace haciendo el promedio de la informacin de color de dos lneas, y en sentido horizontal, con el promedio de dos pixeles adyecentes y reduciendo el tiempo de transmisin

Adems 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 dems modos YC, solamente reducen la resolucin de los colores en un sentido, utilizando uno de los dos procesos utilizados en el modo Robot36.

Modo Robot 72:
Solamente reduce la resolucin 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 nicamente la resolucin 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:

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

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

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

Para facilitar la comparacin y el reconocimiento de las diversas seales, todos los espectrogramas de esta pgina 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 resolucin de colores en relacin con la de la luminancia. Por ejemplo, los modos Wraase SC2 30, 60, y 120, que usan un principio similar a la codificacin de imgenes 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 resolucin: 1 bit mas significa el doble de resolucin!

En los modos Wraase citados, que son del tipo RGB, se dedica simplemente el doble de tiempo para la transmisin del verde (G), comparado al tiempo para rojo y azul. Simple e inteligente! Sin cculos y otros errores visibles (salvo un pequeo 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 mxima resolucin, como los otros modos RGB

Conclusiones

Cual es el mejor modo?

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

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

En compensacin, el modo PD90 tiene una resolucin 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 vera la imagen en los modos YC de MMSSTV, se llevar 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 lneas para disminuir la resolucin vertical, transmite el color de una sola lnea, repitindolo dos veces en la recepcin.

En esta imagen de prueba la diferencia es muy notorio, ya que el diseo fue elegido a propsito 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 vlido: Hacer el promedio de dos lnea crea un color nuevo, inexistente en la imagen original, lo que tambin es un error!

Una vez ms: Gracias al colega Mako JE3HHT por esta idea simple, eficiente en SSTV (de los tres problemas introducidos por el modo YC, Mako elimin 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 cre 13 (!) nuevos modos YC:

MP73, 115, 140 y 175
Son tcnicamente idnticos al modo PD, pero sin hacer el promedio entre dos lneas para la reduccin de resolucin. Segn Mako, ofrecen mejor inmunidad para propagacin por mltiples caminos (multi-path) y a variaciones de fase (jitter).
MR73, 90, 115, 140, 175, y ML180, 240, 280 e 320
tcnicamente idnticos al modo Robot72. Ofrecen buena resolucin cuando la propagacin es buena.

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