Artigo - Instituto de Telecomunicações

Stéphane Alexandre Fernandes número 70666
Edson Breda número 68729
Instituto Superior Técnico
Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal
E-mail:
{stephane.fernandes,edson.breda}@ist.utl.pt
Abstracto
Os primeiros jogos olímpicos foram realizados em
1896. Nos iremos limitar a árvore cronológica dos jogos
olímpicos, tanto os de inverno como os de verão ao ano de
1936 até aos dias de hoje, devido ao facto de ser o ano, da
primeira transmissão televisiva. Este artigo ira mostrar a
evolução do mundo visual (televisão) ao longo dos jogos
olímpicos.
1. Introdução
Os jogos olímpicos são dos eventos mais importantes da
história da televisão em directo. Devido a esse facto o
crescimento do muito televisivo cresceu bastante. De nos dias
já se fala em Ip tv e TDT (televisão por internet e Televisão
Digital terrestre. Ao longo dos jogos olímpicos iremos
apresentar a arquitectura utilizada para transmitir os jogos
olímpico que seja alta qualidade ou a preto e branco.
Antes de começar, gostava de esclarecer um ponto
fundamental, sobre o que é um vídeo em geral. Não são mais
do que sequências de imagens apresentadas a uma cadência
tal que, o nosso cérebro não detecta a mudança de uma
imagem para outra, acompanhado de um sinal áudio ou não.
Por exemplo a cadência de 25 imagens por segundo em
Portugal ou de 30 imagens por segundo nos Estados Unidos
da América. Estas duas cadências são és usadas
internacionalmente foram determinadas a partir de varias
experiencias. Num futuro próximo poderão ser transmitidas a
uma cadência de 50 imagens por segundo, que não
acrescentara nada significativo em termos de percepção
visual.
.
Figure 1- movimento captado em camara lenta
Nos jogos olímpicos a quantidade de imagens e áudio
transmitidos em directo, é considerável. Para eles chegarem a
vossa casa, existe toda uma equipa de profissionais que trata
de os captar filmando a competição que estiver a decorrer.
Essas “equipas” podem ser constituídas facilmente por 50
pessoas desde técnicos de som e de imagem, vários
operadores de câmara e por uma grande quantidade de
material.
Qualquer sequência de imagem apresentada num ecrã de
televisão corresponde a um sinal eléctrico. Este sinal é obtido
através de uma câmara que quase instantaneamente (a
velocidade da luz) o transmita por cabo para um estúdio de
televisão situado a vários metros atrás do “cenário”. O mesmo
acontece com o sinal eléctrico do áudio mas captado por um
microfone. Depois de se ter obtido os vários sinais, é
escolhido um deles contendo a informação, das imagens e do
áudio, que será enviado para uma estação de televisão
propriamente dita através de uma parábola.
Uma vez obtido o sinal na estação de televisão, é
retransmitido para as vossas casas. Onde através de um
receptor é captado o sinal. Existe várias formas de recepção
de um sinal radiotelevisão, uma delas é por uma antena
simples que capta vhf e uhf, que são rádio frequências. A
figura abaixa mostra o percurso efectuado
Pelo sinal eléctrico desde o local de filmagem até a televisão
das vossas casas.
De salientar que nesse capitulo referimos a uma estacão de
televisão presente nos jogos olímpicos de 2010 de Vancouver
por exemplo e não aos primeiros jogos olímpicos transmitidos
em 1936 em Berlin. O processo seria o mesmo mas a
quantidade de instalações, tecnologia e pessoas não seria
comparável.
2. Evolução ao
olímpicos
longo
dos
jogos
2.1. Arquitectura para captar o sinal de
vídeo
Desde de 1957 até aos dias de hoje, em Portugal o sinal
enviado para os nossos televisores nem sempre foi o mesmo.
Devido ao facto que de 1957 até ao ano de 1980, os
televisores eram monocromáticos por consequência os jogos
olímpicos eram visualizados a preto e branco. Só depois de
1980 é que surgiu a televisão a cores. Existe outra alteração
em 2008 os jogos olímpicos foram transmitidos em alta
definição a rtp1 apresentou, varias competições dos jogos
olímpicos em alta definição. Essas imagens que recebemos
durante os jogos olímpicos tiveram influência no tipo de
câmara a ser utilizado.
imagem. Caso seja uma televisão a cores o sistema é o
mesmo sem os sensores ou filtros de cores.
Figura 2-a câmara
A câmara (figura 2), o elemento principal de toda uma
arquitectura complexa, permita-nos captar a realidade e
transforma-la num sinal eléctrico. Este fenómeno é possível
devido a um processo científico que consiste em captar a
luminância que qualquer corpo é capaz de reflectir quando
submetido a uma certa intensidade de luz.
Esse sinal pode ser facilmente observado através de um
osciloscópio como o comprove a figura seguinte:
Figura 3- Espectro de luz obtido através de uma
câmara
A partir da figura 2 consegues identificar e interpretar o sinal
eléctrico emitido pela câmara. Caso a imagem seja toda de
cor branca o sinal então é máximo, se a imagem é de cor
preta o sinal é nulo, se for uma mistura de cores o sinal é
composto por várias amplitudes que representam a
variedade de cores. O mesmo acontece para uma televisão
monocromática. De referir que a câmara esta continuamente
ao longo do tempo a actualizar o sinal eléctrico mesmo que a
imagem captada seja sempre a mesma.
O interior de uma câmara pode ser resumido ao exemplo
apresentado na figura 3 é composto por uma lenta que
concentra os raios luminoso num certo ponto. Esse raio
luminoso concentrado passa por um prisma para ser dividido
em três, onde cada raio será submetido a um sensor
diferente um sensível a cor azul, outro a cor vermelha e outra
a cor verde. E obtidos três sinais eléctricos que juntamente
formam um sinal único contendo a informação da nossa
Figura 4- Interior de uma câmara
Durante o período de transmissão a “preto e branco” o sinal
enviado era a luminância. Para se efectuar a transição para
cores em 1980 teve-se de arranjar um método de modo que
quem tivesse um televisor a preto e branco conseguisse ainda
ver televisão. Este sistema foi o seguinte apresentado na
figura 4.
Este sinal, devido a largura de banda ser reduzida de 8 MHz
teve de se optar por dois sinais de crominância (U e V) que
não são mais que sinais que representa a cor e 1 de luminância
(Y) para que a televisão a preto e branco continuasse a
conseguir interpretar o sinal.
A câmara transforma a informação, de duas dimensões
captada da realidade, em uma dimensão. O processo utilizado
é igual ao de um leitor que lê um livro. A câmara divide o
ecrã em várias linhas e varias colunas e começa a captar a
informação da esquerda para a direita e de cima para baixo,
linha à linha. Devido a esse facto quando se fala de alta
definição, falamos em aumentar o número de linhas e de
colunas. O que significa que a câmara teve de se adaptar para
poder captar mais informações sobre a luminância, ao longo
dos jogos olímpicos.
De salientar que a nossa televisão emite imagem mas também
som. O que é muito significativo visto que sem o vídeo não
tinha o mercado que tem hoje. A partir de uma membrana que
vibra com o movimento do ar é gerado uma corrente através
de um íman e de uma bobina. A figura seguinte mostra uma
membrana.
receptor a nossa antena normal que temos no telhado de casa
ou também uma antena parabólica (figura 7).
Figura 5-Interior de um microfone
Assim chegamos ao nosso sinal final a saída de uma câmara
que poderá ser obtido através de uma resolução padrão ou de
alta definição e um sinal de som (figura 6)
Figura 6- sinal de vídeo
2.2. Transmissão do sinal
Qualquer evento transmitido em directo influenciou
claramente a evolução da transmissão do sinal de televisão.
Nos jogos olímpicos de 1936, em Berlin ocorreu a primeira
transmissão a nível local de grande potência gratuitamente.
Em 1948 a cobertura dos jogos foi feita pela BBC (“British
Broadcasting Corporation”) também a nível local mas não de
forma gratuita. Em 1960 a CBS (“Columbia Broadcasting
System”) fica com a cobertura dos jogos transmitidos pela
primeira vez nos Estados Unidos América. Em 1964, surge a
grande revolução na transmissão de televisão monocromática
é feita através de satélites geostacionário a nível mundial.
Claro que os direitos de cobertura, começaram a aumentar em
termos monetários ao longo dos anos, atingido hoje valores na
ordem de 793 milhões de euros. O que é plenamente
sustentável devido a audiência mundial dos jogos olímpicos.
Com o surgimento de tais audiências surge em 1980 a ideia de
aliar o mundo digital ao mundo da imagem devido a
necessidade de transmitir cada vez mais conteúdo, tanto em
definição padrão como em alta definição essa última estava
em desenvolvimento.
A primeira transmissão em 1936, era uma transmissão a nível
local, analógica, como acontece ainda hoje mas
monocromática. O sinal é enviado de um emissor que pode
ser uma antena parabólica ou um emissor clássico, para um
Figura 7-Transmissao de um sinal analógico
Em 1964, surge os primeiros satélites de telecomunicação
geostacionários (figura8) são os satélites que nos permitem
efectuar uma transmissão a nível mundial em directo ou não.
Esses satélites estão a uma distância de 36000 km da terra.
Eles acompanham o movimento da terra a uma velocidade
definida para que cada satélite esteja sempre acima de um
certo ponto da Terra. O único problema desses satélites é a
distância que eles estão da terra que é obrigatória devido a
rotação da terra e a gravidade. O sinal enviado da terra chega
com pouco intensidade e tem de ser amplificado para ser
enviado novamente durante esse trajecto o sinal pode perder
bastante mais informações que antigamente. Para obter
energia no espaço usa-se paneis solares que aproveitam a
energia do sol. Para localizar o nosso satélite basta apontar a
nossa parabólica na direcção certa e captar o sinal que ele
emite. Cada satélite de telecomunicação geostacionário emite
um sinal diferente. A partir desse ponto estamos pronto a
transmitir o nosso sinal eléctrico de áudio e vídeo.
Existe portanto dois tipos de canais de transmissão que podem
ser considerado a atmosfera e o espaço quando sinal é enviado
para um satélite.
Figura
geostacionário
8-satélite
de
telecomunicação
Claro que o sinal eléctrico tem de ser tratado de forma que ele
possa ser transmitido pelos dois canais referido anteriormente.
Surge então um método chamado de modulação e de
desmodulação que consiste em adaptar o sinal eléctrico que
temos ao canal de transmissão, variando a amplitude e a fase
de uma onda portadora, assim conseguimos transmitir o sinal
eléctrico que obtivemos da nossa câmara e microfone, desde
que o receptor consiga recuperar o sinal de origem. A onda
portadora não é mais do que uma corrente alternada sinusoidal
de grande amplitude. Existe varias tipo de modulação na
figura seguinte são apresentadas modulação por amplitude
(AM), por frequência (FM) e por fase (PM).
No caso de televisão por canal via satélite a largura de banda
aumenta para 36Mhz o que exige uma modulação do sinal
eléctrico bastante mais complicado que na televisão analógica
terrestre (de 8Mhz) apresentado anteriormente para poder
tornar o sinal eléctrico mais robusto, devido a esse facto hoje
em dia a televisão analógica por canal satélite é quase
inexistente.
Existe um problema muito importante que criou três soluções
diferente, foi a transmissão de emissões a cores, nesse caso já
não temos só a luminância e o som para transportar mas temos
também duas crominância que dão origem a cores, depende
do país existe as soluções seguintes NTSC (National
Television Systems Committee”), PAL (“Phase Alternate
Line”), SECAM (“Séquentiel à mémoire”) algumas
características estão apresentas nas figuras 9 e 10.
Figure 9- sistema NTSC e PAL
Figure 10- Mapa mundial dos vários sistemas e
sistema SECAM
2.3. O posto de televisão
A transmissão dos jogos olímpicos não era de grande utilidade
se não houvesse um aparelho de televisão que nos permitisse
visualizar esse sinal. Ao longo dos anos dos jogos olímpicos,
o posto de televisão ou de rádio visão como era conhecido não
foi teve sempre o mesmo aspecto, tamanho, a mesma
qualidade de imagem, resolução e as mesmas cores.
A primeira tecnológica a surgir em 1936 e em Portugal no ano
1957 era a televisão funcionava com um tubo catódico. O
Ecrã de televisão estava recoberto por um pó ou substância
incandescente chamada luminóforo, um pigmento que fica
incandescente quando submetido a uma luz natural ou
artificial. Através de um tubo catódicos os electrões do sinal
eléctricos eram enviados para o ecrã claro respeitando uma
certa ordem (da esquerda para direita e de cima para baixo,
ponto por ponto ou pixel por pixel). Claro que o raio de tubo
catódico é fixo por isso existe um campo magnético criado
por uma bobina de dimensões elevadas que altera a trajectória
dos electrões para que cada electrão esteja na linha certa e na
coluna certa. Devido a esse facto quanto maior o ecrã mais
peso e mais espaço ocupa visto que a bobine e o ecrã tem de
ser maiores.
Figura 11-partes de uma televisão
Figure 14-Um pixel de LCD
Figura 12- esquema de uma televisão
As tecnologias seguintes foram o ecrã plasma composto por
pixéis e o ecrã LCD composto por cristais líquidos. Devido a
esse facto consegue-se reduzir o tamanho do televisor para 10
centímetros de largura.
O ecrã plasma é composto por varias células ou pixéis, que
eles próprios são compostos por 3 sub-pixéis, que são
recobertos por uma camada fluorescente, uma para a cor azul,
outro para cor vermelha e outra para cor verde dentro dessas
células existe um gás. Quando o gás é submetido ao sinal
eléctrico a substância fluorescente ilumina o ecrã. E como os
sub-pixéis são muito pequenos, só conseguimos ver a cor do
pixel que pode ir até 16 milhões de cores.
Em termos de qualidade a tecnologia do tubos de raios
catódicos tem melhor qualidade do que os LCD e Plasma.
Apesar dos técnicos terem corrigido já alguns defeitos. As
televisões do futuro não terão mais qualidades mas sim outras
formas como por exemplo o tamanho e o peso de uma folha
de papel.
A alta definição é simplesmente o aumento do número de
pixéis num ecrã o que significa uma maior qualidade de
detalhes. A cadeia de televisão toda se altera devido a termos
de captara imagem real também com alta resolução, para
poder transmitir em alta resolução. Os jogos olímpicos de
Pequim tiveram acesso a tecnologia HD retransmitido pela
RTP HD
3. Televisão digital terrestre
Figura 15- sistema binario 01
Figura 13-celula ou pixel de um ecrã plasma
O ecrã LCD é composto por cristais líquidos e feito através de
várias camadas. Cada pixel contem três sub pixéis e cada um
contem uma “grelha” que deixa passar uma certa quantidade
de luz, uma camada de cristais líquidos que são sensíveis ao
campo magnéticos que eles estão sujeito, uma outra grelha e
no fim um filtro de cor correspondente. O funcionamento é
muito simples depende do campo magnético que é a aplicada
a camada dos cristais líquidos a luz consegue passar pela
grelha com menos densidade ou mais densidade. Ou seja os
cristais líquidos submetidos a um certo campo magnéticos
alteram a direcção da luz, dependendo da posição da grelha a
luz poderá chegar com menos ou mais intensidade ao filtro de
cor. O resto é igual ao ecrã Plasma.
O futuro da televisão analógica ta quase a chegar ao fim.
Apesar de haver já duas companhias que transmitem televisão
digital em Portugal. Muitos são os portugueses que não tem
ainda acesso a essa tecnologia que ira passar a ser obrigatório
em 2013.
A televisão digital terrestre não é mais do que a interpretação
do sinal eléctrico captado pela câmara em binário. O sistema
binário como mostra o seu nome é composto por zeros e uns.
Esse sistema permite simplificar o sinal eléctrico ou seja
torna-lo discreto. Então temos o nosso sinal eléctrico e vamos
dividi-lo em intervalo regulares e a cada intervalo vamos
atribuir um número em binário.
consegue interpretar o sinal de 1 onde portador mas com
vários programas.
Figure 16-sinal
Obtemos assim uma sequência de zeros e um onde cada zero
corresponde a um Sinal eléctrico com uma amplitude quase
zero e ao 1 corresponde um sinal eléctrico de grande
amplitude. Assim obtemos o nosso sinal que continua a ser
analógica mas que tem informação binária de onde
conseguimos extrair a informação do nosso antigo sinal
analógico.
Figura 18-transmissao de digital
Só necessitamos em casa de um desmodulador que
consegue interpretar 1 canal com três programa e
varias onde portadora.
Figura 17-sinal analógico com informação binária
Depois de nos termos obtido o nosso sinal com informação
podemos tratar esse sinal por computadores e através de
código nomeadamente o código de Hoffmann. Podemos
reduzir a informação que mandamos comprimindo o nosso
sinal. Existe até hoje três formatos para trabalhar com digital
MPEG.Em 1988 ISO esquematizou o MPEG (Moving Picture
Experts Group), para desenvolver padrões para o vídeo
digital. Foram definidos três formatos a serem desenvolvidos:

MPEG 1 era para armazenar imagem em Mídia de
armazenamento digital (DSM - Digital Storage
Media).

MPEG-2 foi escolhido como broadcast.
Figure 19-transmissao TAT e TDT
4. Referência
[1] Wikipedia .
[2] www.youtube.com
[3] Apontamentos de C.A.V.

MPEG-3 para televisão de alta-definição HDTV
(high definition television) que em português =
Televisão digital de alta definição.
O MPEG-2 conseguia satisfazer as necessidades do HDTV,
assim, o MPEG-3 foi esquecido.
Nos iremos usar a norma MPEG4. Devido a essas normas
consegue-se comprimir o sinal binário e voltar a
descomprimi-lo e por isso ocupamos menos espaço o que nos
permite-nos de enviar vários programas numa onda portador a
única restrição é de ter em casa um desmodulador que
5. Referência
Stéphane Fernandes nascido a 25/071986licenciado na área de
Engenharia eléctrica electrónica a frequentar o mestrado na
mesma área no Instituto superior técnico
Edson Breda licenciado na área de Engenharia eléctrica
electrónica a frequentar o mestrado na mesma área no
Instituto superior técnico