Televisión de exploración lenta

Las transmisiones de SSTV suelen incluir señales de llamada de estación, informes de recepción RST y jerga de radio amateur.

La televisión de barrido lento (SSTV) es un método de transmisión de imágenes, utilizado principalmente por radioaficionados, para transmitir y recibir imágenes estáticas por radio en monocromo o en color.

Un término literal para SSTV es televisión de banda estrecha. La transmisión de televisión analógica requiere canales de al menos 6 MHz de ancho, ya que transmite 25 o 30 fotogramas por segundo (consulte los estándares de transmisión analógica de la UIT), pero SSTV generalmente solo ocupa un máximo de 3 kHz de ancho de banda. Es un método mucho más lento de transmisión de imágenes fijas, que suele tardar entre unos ocho segundos y un par de minutos, según el modo utilizado, para transmitir un cuadro de imagen.

Dado que los sistemas SSTV funcionan en frecuencias de voz, los aficionados lo utilizan en radio de onda corta (también conocida como HF por los radioaficionados), VHF y UHF.

Historia

Concepto

El concepto de SSTV fue introducido por Copthorne Macdonald en 1957–58. Desarrolló el primer sistema SSTV utilizando un monitor electrostático y un tubo vidicon. Se consideró suficiente utilizar 120 líneas y unos 120 píxeles por línea para transmitir una imagen fija en blanco y negro dentro de un canal telefónico de 3 kHz. Las primeras pruebas en vivo se realizaron en la banda de radioaficionados de 11 metros, que luego se entregó al servicio CB en los EE. UU. En la década de 1970, los radioaficionados inventaron dos formas de receptores de impresión en papel.

Uso temprano en la exploración espacial

Astronauta Gordon Cooper, transmisión SSTV desde Faith 7

SSTV se utilizó para transmitir imágenes del lado oculto de la Luna desde Luna 3.

El primer sistema de televisión espacial se llamó Seliger-Tral-D y se utilizó a bordo de Vostok. Vostok se basó en un proyecto de videoteléfono anterior que usaba dos cámaras, con tubos de iconoscopio LI-23 persistentes. Su salida fue de 10 cuadros por segundo a 100 líneas por cuadro de señal de video.

• El sistema Seliger fue probado durante los lanzamientos de 1960 de la cápsula Vostok, incluyendo Sputnik 5, que contiene los perros espaciales Belka y Strelka, cuyas imágenes a menudo se equivocan para el perro Laika, y el vuelo de 1961 de Yuri Gagarin, el primer hombre en el espacio en Vostok 1.
• Vostok 2 y posteriormente utilizaron un sistema de televisión mejorado de 400 líneas denominado Topaz.
• Después de 1975 se introdujo un sistema de segunda generación (Krechet, que incorpora opiniones de acoplamiento, superposición de datos de acoplamiento, etc.).

Un concepto similar, también llamado SSTV, se utilizó en Faith 7, así como en los primeros años del programa Apolo de la NASA.

• El Faith 7 cámara transmitió un marco cada dos segundos, con una resolución de 320 líneas.

NASA imagen lenta de la Luna

Las cámaras de televisión del Apolo usaron SSTV para transmitir imágenes desde el interior del Apolo 7, el Apolo 8 y el Apolo 9, así como el televisor del módulo lunar del Apolo 11 desde la Luna. La NASA había tomado todas las cintas originales y las había borrado para usarlas en misiones posteriores; sin embargo, el equipo de restauración y búsqueda de cintas del Apolo 11 formado en 2003 rastreó las películas de la más alta calidad entre las grabaciones convertidas de la primera transmisión, reunió las mejores partes y luego contrató a una empresa especializada en restauración de películas para mejorar las degradadas en blanco y negro. película blanca y convertirla a formato digital para registros de archivo.

• El sistema SSTV utilizado en las primeras misiones de Apolo de la NASA transfirió 10 marcos por segundo con una resolución de 320 líneas de marco para utilizar menos ancho de banda que una transmisión normal de televisión.
• Los primeros sistemas SSTV usados por la NASA difieren significativamente de los sistemas SSTV actualmente utilizados por entusiastas de radio amateur hoy en día.

Progresión

Los sistemas comerciales comenzaron a aparecer en los Estados Unidos en 1970, después de que la FCC legalizara el uso de SSTV para operadores de radioaficionados de nivel avanzado en 1968.

SSTV originalmente requería bastante equipo especializado. Por lo general, había un escáner o una cámara, un módem para crear y recibir el aullido de audio característico y un tubo de rayos catódicos de un equipo de radar sobrante. El tubo de rayos catódicos especial tendría "larga persistencia" fósforos que mantendrían una imagen visible durante unos diez segundos.

El módem generaría tonos de audio entre 1200 y 2300 Hz a partir de señales de imagen y señales de imagen a partir de tonos de audio recibidos. El audio estaría conectado a un receptor y transmisor de radio.

Sistemas actuales

Un sistema moderno, que ganó terreno desde principios de la década de 1990, utiliza una computadora personal y un software especial en lugar de gran parte del equipo personalizado. La tarjeta de sonido de una PC, con un software de procesamiento especial, actúa como un módem. La pantalla de la computadora proporciona la salida. Una pequeña cámara digital o fotos digitales proporcionan la entrada.

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Un espectrograma del comienzo de una transmisión SSTV 1 Cabecera de calibración 2 Código VIS 3 RGB scanlines 4 Pulsores sincronizados

Modulación

Al igual que el modo de radiofax similar, SSTV es una señal analógica. SSTV utiliza modulación de frecuencia, en la que cada valor diferente de brillo en la imagen obtiene una frecuencia de audio diferente. En otras palabras, la frecuencia de la señal se desplaza hacia arriba o hacia abajo para designar píxeles más brillantes o más oscuros, respectivamente. El color se logra enviando el brillo de cada componente de color (generalmente rojo, verde y azul) por separado. Esta señal se puede alimentar a un transmisor SSB, que en parte modula la señal portadora.

Hay varios modos diferentes de transmisión, pero los más comunes son Martin M1 (popular en Europa) y Scottie S1 (utilizado principalmente en los EE. UU.). Con uno de estos, la transferencia de una imagen tarda 114 (M1) o 110 (S1) segundos. Algunos modos de blanco y negro tardan solo 8 segundos en transferir una imagen.

Encabezado

Se envía un encabezado de calibración antes de la imagen. Consiste en un tono líder de 300 milisegundos a 1900 Hz, una pausa de 10 ms a 1200 Hz, otro tono líder de 300 milisegundos a 1900 Hz, seguido de un código digital VIS (señalización de intervalo vertical), que identifica el modo de transmisión utilizado. El VIS consta de bits de 30 milisegundos de longitud. El código comienza con un bit de inicio a 1200 Hz, seguido de 7 bits de datos (LSB primero; 1100 Hz para 1, 1300 Hz para 0). Sigue un bit de paridad par, luego un bit de parada a 1200 Hz. Por ejemplo, los bits correspondientes a los números decimales 44 o 32 implican que el modo es Martin M1, mientras que el número 60 representa a Scottie S1.

Líneas de exploración

Tarjeta de prueba de cámara lenta

Una transmisión consta de líneas horizontales, escaneadas de izquierda a derecha. Los componentes de color se envían por separado una línea tras otra. La codificación de colores y el orden de transmisión pueden variar entre los modos. La mayoría de los modos utilizan un modelo de color RGB; algunos modos son en blanco y negro y solo se envía un canal; otros modos utilizan un modelo de color YC, que consta de luminancia (Y) y crominancia (R–Y y B–Y). La frecuencia de modulación cambia entre 1500 y 2300 Hz, lo que corresponde a la intensidad (brillo) del componente de color. La modulación es analógica, por lo que aunque la resolución horizontal suele definirse como 256 o 320 píxeles, se pueden muestrear con cualquier frecuencia. La relación de aspecto de la imagen es convencionalmente 4:3. Las líneas suelen terminar en un pulso de sincronización horizontal de 1200 Hz de 5 milisegundos (después de que se hayan enviado todos los componentes de color de la línea); en algunos modos, el pulso de sincronización se encuentra en el medio de la línea.

Modos

A continuación se muestra una tabla de algunos de los modos SSTV más comunes y sus diferencias. Estos modos comparten muchas propiedades, como sincronización y/o frecuencias y correspondencia de nivel de gris/color. Su principal diferencia es la calidad de imagen, que es proporcional al tiempo que se tarda en transferir la imagen y, en el caso de los modos AVT, relacionada con los métodos de transmisión de datos sincrónicos y la resistencia al ruido conferida por el uso de entrelazado.

La familia de modos llamada AVT (para Amiga Video Transceiver) fue diseñada originalmente por Ben Blish-Williams (N4EJI, luego AA7AS) para un módem personalizado conectado a una computadora Amiga, que finalmente fue comercializado por Corporación AEA.

Los modos Scottie y Martin se implementaron originalmente como mejoras de ROM para la unidad SSTV de Robot Corporation. Los tiempos de línea exactos para el modo Martin M1 se dan en esta referencia.

Los modos Robot SSTV fueron diseñados por Robot Corporation para su propia unidad SSTV.

Los cuatro conjuntos de modos SSTV ahora están disponibles en varios sistemas SSTV residentes en PC y ya no dependen del hardware original.

TVA

AVT es una abreviatura de "Amiga Video Transceiver", módem de software y hardware desarrollado originalmente por "Black Belt Systems" (EE. UU.) alrededor de 1990 para la computadora doméstica Amiga popular en todo el mundo antes de que la familia IBM PC obtuviera suficiente calidad de audio con la ayuda de tarjetas de sonido especiales. Estos modos AVT difieren radicalmente de los otros modos mencionados anteriormente, ya que son síncronos, es decir, no tienen un pulso de sincronización horizontal por línea, sino que utilizan la señal vertical VIS estándar para identificar el modo, seguida de una señal digital líder en el cuadro. tren de pulsos que prealinea la temporización del cuadro contando primero en un sentido y luego en el otro, lo que permite que el tren de pulsos se bloquee en el tiempo en cualquier punto de 32 donde se pueda resolver o demodular con éxito, después de lo cual envían el real datos de imagen, en un modo totalmente sincrónico y típicamente entrelazado.

El entrelazado, la no dependencia de la sincronización y la reconstrucción interlineal brindan a los modos AVT una mejor resistencia al ruido que cualquiera de los otros modos SSTV. Las imágenes de cuadro completo se pueden reconstruir con una resolución reducida incluso si se perdió hasta la mitad de la señal recibida en un bloque sólido de interferencia o desvanecimiento debido a la función de entrelazado. Por ejemplo, primero se envían las líneas impares, luego las líneas pares. Si se pierde un bloque de líneas impares, las líneas pares permanecen y se puede crear una reconstrucción razonable de las líneas impares mediante una simple interpolación vertical, lo que da como resultado un marco completo de líneas donde las líneas pares no se ven afectadas, las buenas líneas impares se mantienen. presente, y las líneas impares malas han sido reemplazadas con una interpolación. Esta es una mejora visual significativa con respecto a la pérdida de un bloque de líneas contiguas no recuperable en un modo de transmisión no entrelazado. El entrelazado es una variación de modo opcional; sin embargo, sin él, se sacrifica gran parte de la resistencia al ruido, aunque el carácter síncrono de la transmisión garantiza que la pérdida de señal intermitente no provoque la pérdida de toda la imagen. Los modos AVT se utilizan principalmente en Japón y Estados Unidos. Hay un conjunto completo de ellos en términos de blanco y negro, color y conteo de líneas de escaneo de 128 y 256. Las barras de color y las barras de escala de grises pueden superponerse opcionalmente en la parte superior o inferior, pero el cuadro completo está disponible para datos de imagen a menos que el operador elige lo contrario. Para los sistemas de recepción en los que la temporización no estaba alineada con la temporización de la imagen entrante, el sistema AVT proporcionó la reprogramación y la alineación posterior a la recepción.

Otros modos

Frecuencias

Usando un receptor capaz de demodular la modulación de banda lateral única, las transmisiones de SSTV se pueden escuchar en las siguientes frecuencias:

Medios

Imagen codificada en el sistema B/W 8.

Una imagen SSTV recibida por una estación aficionada transmitida desde el ISS usando el modo PD-120.

Una muestra de transmisión SSTV

Una imagen de un atardecer enviado como Martin M1.

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La imagen resultante después de la decodificación de la transmisión SSTV muestra.

A Spectral Analysis of the sample SSTV transmission

En la cultura popular

En el Portal del videojuego de Valve de 2007, hubo una actualización de Internet de los archivos del programa el 3 de marzo de 2010. Esta actualización presentaba el desafío de encontrar radios ocultas en cada cámara de prueba y traer a ciertos lugares para recibir señales ocultas. Las señales ocultas se convirtieron en parte de un análisis de estilo ARG por parte de los fanáticos del juego que insinuaban una secuela del juego: algunos sonidos eran cadenas de código Morse que implicaban el reinicio de un sistema informático, mientras que otros podrían decodificarse como intencionalmente de baja calidad. Imágenes SSTV. Cuando algunas de estas imágenes decodificadas se juntaron en el orden correcto, se reveló un hash MD5 decodificable para un número de teléfono del sistema de tablón de anuncios (425) 822-5251. Proporciona múltiples imágenes de arte ASCII relacionadas con el juego y su posible secuela. La secuela, Portal 2, fue confirmada más tarde. De acuerdo con una imagen SSTV del nodo de comentarios ocultos de Portal 2, el BBS se ejecuta desde una computadora basada en Linux y está conectado a un módem de 2400 bit/s de 1987. Está conectado en una válvula no especificada. cocina del desarrollador. Mantuvieron módems de repuesto en caso de que uno fallara, y uno lo hizo. El BBS solo envía unos 20 megabytes de datos en total.

En la secuela antes mencionada, Portal 2, hay cuatro imágenes de SSTV. Uno se transmite en una guarida de Rattman. Cuando se decodifica, esta imagen es una pista muy sutil hacia el final del juego. La imagen es de un Cubo compañero ponderado en la Luna. Las otras tres imágenes se decodifican desde un nodo de comentarios en otra guarida de Rattman. Estas 3 imágenes son diapositivas con viñetas sobre cómo se hizo el ARG y cuál fue el resultado, como cuánto tiempo le tomó a Internet combinado resolver el rompecabezas (el tiempo promedio de finalización fue de 7 1/2 horas).

En otro videojuego, Kerbal Space Program, hay una pequeña colina en el hemisferio sur del planeta "Duna", que transmite una imagen SSTV en color en formato Robot 24. Representa a cuatro astronautas de pie junto a lo que es el Lunar Lander de las misiones Apolo o una pirámide sin terminar. Sobre ellos está el logo del juego y tres círculos. Solo emite el sonido si un objeto toca la cima de la colina.

Caparezza, un compositor italiano, insertó una imagen en la pista fantasma de su álbum Prisoner 709.

El lanzamiento de Aphex Twin 2 Remixes de AFX contiene una pista que muestra una imagen SSTV que tiene texto sobre los programas utilizados para hacer el lanzamiento, así como una imagen de Richard sentado en un sofá.