Teoría de señales, la tele digital o por qué nos timan las televisiones y los comercios ~ Pruébame blogger!

jueves, 4 de septiembre de 2008

Teoría de señales, la tele digital o por qué nos timan las televisiones y los comercios

Ayer le tocó el turno al procesado analógico de señales de audio y su superioridad sobre la calidad alcanzada por el procesado digital que le están aplicando a la mayoría de los CDs que nos venden ahora en el mercado. Recopilando, diremos que en una grabación analógica capta una onda de sonido tal cual es emitida por los instrumentos, reflejandola todo lo fielmente que se pueda recoger por los dispositivos de captación, procesado y mezclado de sonido. Evidentemente, la calidad alcanzada por los discos de los años 30 por muy analógica que sea, deja mucho que desear, pero con un buen equipo de grabación, la calidad de sonido puede ser tal que llega a ser casi natural. Estos métodos de grabación se pueden utilizar también para luego transformar la señal final obtenida tras todo el proceso y transformarla en digital, como se hace con los CDs de música clásica, que cuidan mucho más la calidad de sonido y que si merecen la pena oirse, aunque el formato del CD por su naturaleza ya limita en cierto modo la calidad (ha habido intentos como el SuperAudioCD que la aumentan y pasan del estéreo al sonido 5.1, pero pese a su mejor sonido han fallado). Estos límite viene marcado entre otras cosas por la velocidad de muestreo de 44.1Khz y con un tamaño de muestra de 16 bits, que luego veremos en qué consiste.

Llegamos a la parte de por qué se ve "tan mal" la tele digital. Como decíamos, la señal analógica tiene la ventaja de que toma direcatmente lo que hay en la naturaleza; si lo representamos en forma de ondas sinusoidales, veremos clarmente que se trata de un continuo. Sin embargo, en el procesado digital se trabaja con aproximaciones; para representar esa misma señal, tomamos muestras periódicas a una frecuencia tal que luego puedan ser representativas, con las que luego podamos reconstruir la señal lo más fielmente posible, como se puede ver en el siguiente gráfico:


Para entenderlo, aumenta y disminuye el tamaño de los "rectangulitos"
(periodo de muestreo) y te saldrá una señal más o menos parecida a la original.


por eso, una señal reconstruida nunca será perfecta a no ser que tengamos una velocidad de muestreo infinita (la que se ve en la imagen es una señal muy trivial, imaginen cualquier cosa más complicada); afortunadamente, podemos saber cual es la mínima frecuencia que nos permite reconstruir la señal de manera fidedigna. Y otro detalle a tener en cuenta es qué valor le damos a cada muestra. Dependiendo de la precisión que tenga cada medida, podremos distinguir más variaciones de la señal o menos, ganando el sonido muchos matices. Esto es el tamaño de la muestra. Los ordenadores y dispositivos electrónicos tienen una capacidad de almacenamiento finita, así que lo normal para el audio era 16 bits por muestra (65536 posibles valores), aunque a día de hoy es normal tomar 24 bits (más de 16 millones). Sin embargo, dadas las propias limitaciones del ser humano, el sonido que se logra es muy bueno, el cambio de calidad es imperceptible; de hecho, el truco de los formatos de compresión de audio con pérdida más comunes, como el mp3 es disminuir estos valores hasta los límites que puede distinguir nuestro oído, y eliminar frecuencias que éste no consigue reconocer.

El procesado digital da muchas ventajas y supera muchas de las limitaciones del procesado analógico. La principal es que simplemente la información es mucho más eficiente de transmitir, pudiendo meter mucha más en el mismo espacio que derrochamos al enviar señales analógicas. Un ejemplo de esto es la comparación entre los modems de antaño y el ADSL de ahora. Antes se usaban las frecuencias del habla humana para enviar datos (se convertía la información en sonido en una parte y en la otra de sonido a datos), y lo máximo que se podía conseguir eran 64Kb (y eso con avanzados algoritmos de compresión de datos). El ADSL simplemente funciona como una batería de modems usando señales digitales en lugar de una señal analógica, todos en paralelo y cada uno en un rango de frecuencias diferente, y todos lejos del de la voz, logrando mucha mayor capacidad.

Para que la calidad en analógico fuera igual que en digital en alta definición, necesitaríamos llenar gran parte del espectro de radiofrecuencias con un solo canal (si tenemos las frecuencias que tenemos es porque son las más aptas para evitar ruidos e interferencias naturales o artificiales). Para que se hagan una idea, en la tele de ahora y en europa, se emite a 50Hz (o sea, se refresca la pantalla 50 veces por segundo). Pero en realidad se muestran 25 imágenes completas por segundo, porque la señal está entrelazada (o sea, primero llegan a la tele las líneas pares de la imagen, y luego llegan las impares; esto lo suficientemente rápido da la sensación de que forma una sola imagen). Cada una es de 780x480 pixeles (en europa se sacrifica la velocidad de refresco para tener más resolución; NTSC, el estándar americano, llega hasta los 60Hz a resoluciones 525x270 pixeles -que alguien me corrija, me parece demasiado poco-). Sin embargo, no toda la señal de imagen es imagen, a esas resoluciones hay que quitar lineas. ¿Y eso? pues por la forma de trabajar que tienen los televisores de tubo de rayos catódicos. Básicamente consisten en un cañon de electrones que se disparan hacia una placa de fosforo y que ilumina esa región durante unos instantes con una cierta intensidad. Para que se ilumine toda la pantalla, hay que barrerla pixel a pixel, de izquiera a derecha y de arriba a abajo. Sin embargo, hay momentos en los que ese rayo no ilumina nada, pues para seguir ese recorrido el cañón ha de volver desde cada línea horizontal (del todo a la derecha) al principio de la siguiente (un poco más abajo y del todo a la izquierda) y cuando acaba con todas, desde abajo hasta la parte superior de nuevo para volver a comenzar. En esos periodos de tiempo, en la señal de televisión solo hay información de sincronización (durante el periodo en el que va de abajo a arriba que es mucho mayor, se aprovecha para meter información extra, como son los teletextos; pero eso ya son inventos "modernos"). En comparación, la televisión digital de alta definición usa resoluciones de 1920x1080 pixels sin entrelazado (FullHD, que luego está la versión rácana del asunto 1280x720, pudiendo llegar hasta los 1920x1080 pero usando un modo entrelazado) y sonido de mayor calidad, además de no ser uno sino varios canales en el mismo espacio.

En la tele digital, simplemente tenemos paquetes de pixels que son enviados, decodificados, procesados y visualizados. Por cuestiones de eficiencia (al fin y al cabo, hay que seguir llenando 60 imágenes por segundo), los paquetes de cada canal están mezclados de manera ordenada unos con otros. Esto es, primero irán los primeros paquetes de los 50 canales, luego los segundos y así. De esta forma, podemos tener cada imagen de los 50 canales listas a la vez (la tele digital permite ver varios canales a la vez en mosaico), y esa es la razón por la que cambiar de canal es un proceso tan lento, pues hay un filtro que descarta todos los paquetes que no sean de ese canal, y tiene que sincronizarse con el nuevo canal que hayamos elegido, lo cual no es trivial.

El hecho de empaquetar las cosas, además de por eficiencia se hace por eficacia. La tele digital tiene otra gran virtud: aquí o se ve cojonudo o no se ve nada (los típicos cuadraditos verdes), eso de las medias tintas, la lluvia y la imagen que sube contínuamente por pérdida de sincronismo son cosas del pasado. ¿Por qué? pues porque cada paquete es capaz de saber si la información que contiene es correcta o no, e incluso repararla hasta cierto punto (joer, si la señal llega tan débil que la información digital se va a tomar por culo, milagros a Lourdes...).

En fin, todo esto para decir que la señal analógica está limitada a bajas resoluciones... sin embargo, en idénticas condiciones se ve mejor ¿por qué? pues por la propia naturaleza analógica. Los puntos de color están borrosos o difuminados, son un continuo y además entra ruido en la señal, con lo que hay ligeras desviaciones, dando un aspecto más suave a las transiciones entre los pixeles, y evitando el temido efecto de dientes de sierra que provoca la tele digital (provocado por la baja resolución). O sea, en digital se ven los pixelotes tal cual y en analógico se ven difuminados. Es como mirar la diferencia entre una tele de tubo de rayos catódicos y una de plasma: en la primera se ven las imágenes nítidas pero con transiciones suaves, y en la segunda se ven celditas de plasma de colores dandole un toque pixeladito muy mono, ya sea la naturaleza de la señal de entrada digital o analógica.

Vamos al apartado de conclusiones. La calidad cutre salchichera que sufrimos ahora es por culpa de que las televisiones no invierten en serio en la tele digital -total, el apagón aún es dentro de...-, así que lo que hacen es transformar la señal analógica cutre que tenemos, adaptar la misma señal, no generar una señal digital nueva. Por eso el excesivo pixelado (más de lo que debería). Si alguien ha visto la calidad de los canales de cable o satélite y en especial el canal en alta definición de digital+ entenderá lo que digo. Y es que la tele digital está preparada para soportar estas resoluciones y sonido de mayor calidad, manteniendo el gran número de canales que hay con la tele digital de ahora. El problema es que desde las administraciones se ha pecado de conservadurismo ("apagonar" antes y facilitar la transicion con planes renove y cosas de esas hubiese sido menos traumático, hubiera conseguido aumentar el consumo y con la audiencia la calidad de la programación -que no es por ná, pero todo el mundo se queja de que no vale la pena cambiarse... por algo será-), desde el mercado no han sabido llegar a acuerdos y tecnológicamente hay un lío de cuidado, con lo que la gente tampoco se decide (y las tiendas aprovechan para vendernos la moto).

Por un lado los monitores y su cableado (han salido varios estándares y revisiones de éstos; que si HD Ready, que si FullHD, que si HDMI y sus variantes...), los reproductores de vídeo en alta definición (ahora parece que se ha impuesto el blu-ray), los sistemas de sonido cine en casa (antes 4.1, 5.1, 7.1, los estándares dolby...). En fin, una patata. Y el que lo sufre, el pobrecico de a pie, que al final tiene un televisor de plasma de 42'' pero con entradas SVideo, que ha tenido que comprar un adaptador para poder enchufar su HD-DVD que tiene salidas HDMI, con un decodificador TDT y que ve los pixeles de la tele del tamaño de una cabeza de gato y las imágenes descoloridas y sin fuerza y un sonido de antaño (eso si, mejorado gracias a los potentes procesadores de su home cinema... pero sonido de hace años igualmente) gracias a que se sigue usando la señal analógica para convertir la señal a digital, sin aprovechar prácticamente ninguna de sus ventajas (bueno si, poder volver a ver las chorrocientas temporadas de los simpsons cuando venga en gana y poder ver Falcon Crest y el coche fantástico tras veinte años en los nuevos canales).


En fin, ya está, ya me desahogué :D. Para cualquier cosa, ahí están los comentarios. Dudas, críticas, correcciones -que yo soy perfecto, pero de vez en cuando descanso un poquito y se me va la bola-, etc.... ya saben.

PD: Perdón por el ladrillo. Si alguien lo entiende TODO que me avise (pa hacerle un monumento :P).

11 comentarios:

Troglo Jones pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

Cuánto sabes, Mister. Ya te he dhcho, lo mejor es no poner la tele, y se acabó el problema. A mí me regalaron un cacharro de esos para ver la tele digital, tardé 6 meses en enchufarlo y, cuando lo puse, primero, todo son mierdas, y segundo, a las dos semanas se me jodió. No puedo cambiar de canal, ni con el mando ni con el dedo. Y no se deja apagar, el hijoputa, ja, ja. Es como el ordenador de "2001: Odisea en el espacio". Antes de que me ataque, lo he tenido que desenchufar y tirarlo por el balcón.

Abrazos.

Mr Blogger pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

lo mejor que hiciste, que los jodíos tienen mucha mala uva...


(pa algo que saqué en claro en la carrera y de lo que todavía me acuerdo... conceptualmente; no me pidas las matemáticas que hay detrás que entonces ya me matas)

soybecaria pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

Troglo, espero que no le cayera a nadie en la cabeza.

Mr., no sé si entiendo lo que has escrito o no. Más que nada, porque no lo he leído. Lo siento, era muy largo y me ha dado pereza.

A mí también me han dado la murga en la carrera con lo analógico y lo digital y lo único que saqué en claro es que las teles digitales se ven tan mal porque el conversor de señal que llevan dentro es malucho porque uno bueno costaría los dos riñones y parte del hígado.

Mr Blogger pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

Mi post se resume en: todo lo mueve el dinero, y por empezar a sacarlo lo más rapidamente posible (para sacarle rentabilidad a las inversiones en I+D+i) y hacer las cosas lo más rentables posibles (materiales de segunda, procesos de fabricación no testeados convenientemente, etc, ahorros en producción), pues al final quien acaba pagando los platos rotos es el pobre usuario

esther220 pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

madre mia!!!
he pasado de leerlo porque todo eso ya lo sé, y es que ya lo estudié en su momento y ya no quiero saber mas jajajaja

Mamen pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

Pues yo opino como Troglo, cuánto sabes, eres mi héroe. (plas, plas, plas...---> sonido del movimiento de mis pestañas abanicándome la cara en este mismo momento)

Troglo a ver si es que P Bocazas se metió dentro del aparato y te estaba vacilando...

Ah que me ha pasado como a Beca, demasiado que leer, jue es que eres un acaparador, ¿no ves que tenemos que leer más blogs? Aunque en el de Drenas sólo vemos dibujines y eso, pero...vamos.

(Sí, sí, lo sé, me la estoy buscando)

Mr Blogger pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

Mamen: Intenté explicarlo lo mejor posible, pero es bien sabido que yo lo de explicar lo llevo fatal. Otro hubiera escrito eso en menos sitio y de forma más clara. Y que conste que yo no obligo a nadie a leer, que cada uno es muy suyo de leer o no las entradas ¡pues faltaría más!

Esther220: Acabas de perder una oportunidad maravillosa de encontrarme fallos y dejarme en ridículo ante todo el mundo.

Hominicaco pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

sinceramente mr, creo que el único que lo ha entendido todo he sido yo, que soy el más listo naturalmente.

Cuanta razón tienes

Saludos

Mr Blogger pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

No esperaba menos de ti.

Hominicaco pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

yo no se porque nos relacionamos con esta panda, nosotros estamos a otro nivel mr XDD

PD: no he comentado aún en la historia xq llevo 3 relatos atrasaos y no es cuestión de leerme el final. Espero que hayas puesto el final acordado ejem.

Mr Blogger pensó (ingenuamente) que alguien leería esto:

La vida del erudito es muy aburrida. Si no nos relacionaramos con los seres inferiores acabaríamos suicidándonos...

PD: Cuando puedas. Y ejem... aún queda el epílogo.

 

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