aula 13 Setembro
Propaganda
STV ➢ 15 SET 2008 1 FREQÜÊNCIAS DE VÍDEO ASSOCIADAS COM A VARREDURA HORIZONTAL ➢ ➢ ➢ no padrão xadrez da figura acima, o sinal de onda quadrada no topo representa as variações do sinal da câmera do sinal composto de vídeo obtida em uma linha da varredura horizontal pode-se calcular a freqüência desta onda quadrada o cálculo da freqüência das variações do sinal da câmera é muito importante para se concluir quanto a possibilidade do sistema de televisão poder transmitir ou reproduzir a informação de imagem correspondente para se determinar a freqüência de qualquer variação de sinal, o tempo (período) para um ciclo completo deve ser conhecido um ciclo inclui o tempo de um ponto na forma de onda do sinal para o próximo ponto sucessivo que possua a mesma magnitude e direção a freqüência é a recíproca do período • por exemplo, o período para a varredura de uma linha horizontal é 1/15750 s e a freqüência de varredura da linha é de 15.750 Hz as variações dos sinais da câmera dentro de uma linha horizontal, necessariamente possuem um período mais curto: uma freqüência maior um ciclo completo do sinal da câmera da figura inclui a informação em dois elementos de imagem adjacentes, um branco e outro preto somente após a varredura do segundo quadrado é que o sinal da câmera possui a mesma magnitude e direção como no início do primeiro quadrado para se encontrar a freqüência das variações do sinal da câmera, determina-se quanto tempo decorre para se varrer dois quadrados adjacentes o tempo é o período para um ciclo do sinal da câmera calculo do período de um ciclo completo das variações do sinal da câmera na figura acima: o período para a varredura da linha horizontal será 1/15.750 s ou 63,5 µs incluindo o traço e o retraço o tempo de apagamento horizontal de 0,16 × 63,5 ≈ 10,2 µs tempo restante para o traço visível é de 53,3 µs • tempo necessário para se varrer todos os elementos de imagem numa linha os 12 quadrados numa linha serão varridos em 53,3 µs tempo T menor será necessário para se varrer dois quadrados: 2/12 ou 1/6, de 53,3 µs T = 1/6 × 53,3 = 8,8 µs 1 o período para um ciclo completo do sinal de onda quadrada é T, e a freqüência f = T 1 1 f = = = 0,11 MHz T 8,8 µs ➢ na figura acima a freqüência das variações do sinal de onda quadrada da câmera mostradas no topo do padrão xadrez é de 0,11 MHz INFORMAÇÃO TÍPICA DE IMAGEM quando uma imagem típica for varrida, as áreas distribuídas de claro e escuro não produzem um sinal de onda quadrada simétrica as diferenças de claro e escuro correspondem às mudanças na amplitude do sinal da câmera a freqüência das variações resultantes do sinal da câmera sempre depende do tempo necessário para se varrer áreas adjacentes com diferentes valores de luz quando grandes objetos com um nível de branco, cinza ou preto constante forem varridos, as variações correspondentes do sinal da câmera, terão freqüências menores • a razão é o tempo relativamente longo entre as mudanças em amplitude áreas menores de luz e sombra serão varridas com freqüências de vídeo mais altas STV • 15 SET 2008 2 os sinais de freqüências mais altas correspondem a variações entre elementos de imagem muito pequenos em uma linha horizontal, especialmente a borda vertical entre uma área branca e uma preta ➢ FREQÜÊNCIAS DE VÍDEO ASSOCIADAS COM A VARREDURA VERTICAL no extremo oposto, as variações do sinal que correspondem aos elementos de imagem adjacentes na direção vertical possuem baixas freqüências porque a freqüência de varredura vertical é comparativamente pequena as variações entre uma linha e a próxima correspondem a uma freqüência de aproximadamente 10 kHz mudanças menores sobre grandes distâncias na varredura vertical ocorrem em freqüências menores a freqüência muito baixa de 30 Hz corresponde a variações no nível de luz entre dois campos sucessivos ➢ FREQÜÊNCIAS DE VÍDEO E INFORMAÇÃO DE IMAGEM a figura abaixo ilustra como o tamanho da informação de imagem se relaciona com as freqüências de vídeo o corpo principal da imagem está na figura (a) em (b) a mesma com somente as grandes áreas de preto e branco estas freqüências de vídeo se estendem até 100 kHz os detalhes com bordas e contornos nítidos são preenchidos pelas maiores freqüências de vídeo de 0,1 a 4 MHz mostradas na figura (c) a b c pode-se observar que a cobertura da construção é reproduzida em (b), mas seus detalhes necessitam da reprodução de alta freqüência um exemplo prático: é muito mais fácil observar-se uma imagem nítida de perto do que de longe em uma tomada mostrando apenas o rosto de uma pessoa, até mesmo os fios das sobrancelhas não são tão pequenos com relação às dimensões da imagem esta informação de imagem não necessita de uma freqüência muito alta, e assim a reprodução pode ser nítida e clara em observações a longa distância, os pequenos detalhes da cena serão demasiadamente pequenos para serem reproduzidos observando-se o vídeo em cores, as partes de perto e o fundo parecem bons por causa das freqüências relativamente baixas da informação da imagem de longa distância especificamente, a informação de cores é incluída na imagem de televisão somente para freqüências de vídeo até aproximadamente 0,5 MHz, na maioria dos receptores ➢ ➢ NÚMERO MÁXIMO DE ELEMENTOS DE IMAGEM considerando-se o padrão em tabuleiro de xadrez, 2ª figura acima, com muito mais quadrados, o número máximo de elementos de imagem pode ser calculado considerando-se cada quadrado como um elemento de imagem o número total de elementos de imagens na área é igual ao número máximo de detalhes numa linha horizontal, multiplicados pelos detalhes numa linha vertical os detalhes horizontais e verticais devem ser considerados separadamente numa imagem de televisão por causa do processo de varredura para detalhes horizontais, o problema está na determinação de quantos elementos correspondem ao limite de alta freqüência do sinal de vídeo de 4MHz o detalhe vertical envolve a questão de quantos elementos podem ser mostrados pelas linhas de varredura ➢ ➢ DETALHE HORIZONTAL MÁXIMO procedendo da mesma maneira como na seção anterior, pode-se encontrar o número de elementos correspondentes a 4 MHz, chegando-se ao número máximo de elementos de imagem numa linha horizontal e ao tamanho do menor detalhe horizontal possível o período de um ciclo completo para uma variação de sinal de 4 MHz é dado por ➢ STV 15 SET 2008 3 6 1 / 4.10 = 0,25 µs tempo necessário para se varrer dois elementos de imagem adjacentes desde que dois elementos podem ser varridos em 0,25 µs, oito elementos poderão ser varridos em 1 µs finalmente, 8 x 53,3 = 426 elementos de imagem podem ser varridos durante o período de linha ativa inteira de 53,3 µs havendo 426 quadrados na direção horizontal no padrão xadrez anterior, então as variações resultantes do sinal da câmera produzem um sinal de 4 MHz ➢ RELAÇÃO DE UTILIZAÇÃO E DETALHE VERTICAL cada linha de varredura pode representar somente um detalhe na direção vertical contudo, uma linha de varredura pode deixar de representar um detalhe vertical completamente além disso, duas linhas podem ficar sobrepostas num elemento de imagem o problema no estabelecimento de detalhes verticais úteis está em se determinar quantos elementos de imagem podem ser reproduzidos para um dado número de linhas de varredura o número de linhas de varredura úteis na representação dos detalhes verticais divididos pelo número total de linhas de varredura visíveis é a relação de utilização cálculos teóricos e testes experimentais mostram que a relação de utilização varia de 0,6 a 0,8 para diferentes imagens com conteúdos de imagem típicos pode-se utilizar 0,7 como uma média agora o número máximo possível de elementos verticais pode ser determinado o número de linhas visíveis é de 525 menos aquelas varridas durante o apagamento vertical com um tempo de apagamento vertical de 8%, o número de linhas apagadas para o quadro inteiro será de 0,08 x 525, ou aproximadamente 42 linhas algumas destas linhas ocorrem durante o retraço vertical, e outras serão varridas no topo ou na parte inferior do quadro, mas todas serão apagadas portanto, 525 - 42 = 483 linhas visíveis permanecerão com uma relação de utilização de 0,7 o número de linhas úteis para os detalhes verticais fica: 483 x 0,7 = 338 este valor representa o número de linhas de varredura efetivas portanto, o número máximo de detalhes verticais que podem ser reproduzidos com 483 linhas de varredura visíveis é cerca de 338, com o valor exato dependendo da relação de utilização ➢ NÚMERO TOTAL DE ELEMENTOS DE IMAGEM com base nos cálculos anteriores, o número máximo de elementos de imagem possíveis para uma imagem inteira será de 426 x 338, ou cerca de 144 mil este número é independente do tamanho da tela um quadro de um filme de cinema de 35 mm possui cerca 500 mil elementos de imagem o padrão de 16 mm contém um quarto desse valor, ou cerca de 125 mil assim, a reprodução televisada pode possuir aproximadamente a mesma quantidade de detalhes dos filmes de 16 mm ➢ COMPONENTE CONTÍNUA DO SINAL DE VÍDEO em adição às contínuas variações de amplitude para elementos de imagem individuais, o valor médio do sinal de vídeo deve corresponder ao brilho médio na cena caso contrário o receptor não poderia seguir as mudanças no brilho como um exemplo da importância do nível de brilho, o sinal alternado da câmera para um elemento de imagem cinza num fundo preto será o mesmo para um branco num fundo cinza, assumindo-se que não haja informação do brilho médio para indicar a mudança no fundo o nível médio de um sinal é a média aritmética de todos os valores instantâneos medidos do eixo zero na figura acima, o nível médio em (a) é maior do que em (b), porque as variações do sinal da câmera possuem maiores amplitudes o valor médio de qualquer variação de sinal para um ciclo completo é sua componente contínua STV 15 SET 2008 4 portanto, a componente contínua em (a) está mais próxima do nível preto do que em (b) embora tenha-se ilustrado aqui para uma linha de varredura (por conveniência), a componente contínua do sinal de vídeo é seu valor médio para quadros completos, já que a informação de fundo do quadro indica o brilho da cena quando o valor médio, ou componente contínua, do sinal de vídeo estiver próximo do nível preto, como em (a), o brilho médio é escuro as mesmas variações de sinal na figura (b) possuem um fundo mais iluminado porque o nível médio está mais distante do nível preto a distância entre o eixo médio e o nível de apagamento é chamada de altura de pedestal do sinal de vídeo, como mostrado na figura (b) o sinal para uma cena clara possui uma altura de pedestal maior do que para uma cena escura observa-se que um nível contínuo incorreto resulta em um brilho errado este efeito está ilustrado na figura abaixo sem a componente contínua, a informação de imagem é excessivamente escura esta imagem exige uma maior altura de pedestal por causa do fundo branco o sinal transmitido possui o nível contínuo médio correto, mas ele pode ser perdido pelo acoplamento capacitivo no amplificador de vídeo em TV monocromática, a componente contínua errada causará somente o brilho incorreto na televisão em cores, a componente contínua é necessária para produzir as cores corretas ➢ GAMA E CONTRASTE NA IMAGEM gama é um fator numérico utilizado em televisão e reprodução de vídeo para indicar como valores de luz são expandidos ou comprimidos com referência à figura acima o expoente das equações para as curvas é chamado de gama o valor numérico de gama é igual à inclinação da parte da curva onde ela sobe mais rapidamente uma curva com uma gama menor do que 1 é curvada para baixo, como em (a) • a maior inclinação ocorrendo no início e a parte relativamente plana ocorrendo no final quando gama for maior que 1, a curva está curvada para cima, como na figura (b) • a curva no início é relativamente plana enquanto que no final é inclinada com um gama de 1, o resultado será uma linha reta, como na figura (c) e a inclinação é constante um gama de 1 implica uma característica linear • nenhum dos valores de luz é realçado quando gama for maior do que 1: para as partes brancas da imagem, a imagem reproduzida aparecerá com excesso de contraste porque o aumento no nível do branco será expandido pela inclinação da curva dando ênfase às partes brancas da imagem • filmes comerciais mostrados em cinemas escuros possuem esta aparência de alto contraste quando o valor de gama for menor do que 1: para as partes brancas da imagem as mudanças no nível de branco são comprimidas, fazendo com que a imagem pareça mais suave, com as gradações no nível cinza mais evidentes STV 15 SET 2008 5 pode-se atribuir a qualquer componente do sistema de televisão um valor de gama para descrever a forma de sua curva de respostas e características de contraste como um exemplo típico: os tubos de imagem possuem curvas características de controle conforme ilustrado em (b) na figura acima a tensão do sinal de vídeo está sempre na grade de controle do tubo de imagem com a polaridade exigida para fazer as variações do sinal correspondentes às partes brancas da imagem caírem na parte da curva de resposta com uma inclinação acentuada como resultado, a variação na amplitude do sinal de vídeo no nível branco produzirá uma maior mudança na corrente do feixe e no brilho da tela do que em nível mais escuro os tubos de imagem enfatizam as partes brancas da imagem, portanto, com valores típicos de gama de 2,2 até 3,5 filmes comerciais possuem um gama maior do que 1, com um valor médio de 1,5 os amplificadores que utilizam operação linear, como em (c), possuem um gama muito próximo da unidade a resposta em linha reta mostra que o sinal de saída é proporcional ao sinal de entrada nenhum nível de sinal tem ênfase especial um amplificador pode ser projetado para operar sobre a parte curva de sua característica de transferência pelo deslocamento de sua tensão de operação um amplificador não-linear pode se utilizado como um estágio de controle gama um valor gama de 0,4545 compensa o valor de 2,22, dando um gama total de 1
