tv analogica

Comunicação de Áudio e Vídeo, Fernando Pereira

TELEVISÃO ANALTELEVISÃO ANALÓÓGICAGICA

Fernando PereiraFernando Pereira

Instituto Superior TInstituto Superior Téécnicocnico


A caixa que mudou o mundo … ou

Uma imagem vale mais do que mil palavras !


Televisão: o ObjectivoTelevisão: o ObjectivoTelevisão: o Objectivo

Transferência à distância de informação visual e auditivausando sinais eléctricos onde muitos (?) utentes consomem

(simultaneamente ?) o mesmo conteúdo.


O Grande Objectivo: TelepresençaO Grande O Grande ObjectivoObjectivo: : TelepresenTelepresenççaa

Crescente sensação de imersão


Minutos de TV por Dia …MinutosMinutos de TV de TV porpor DiaDia ……

AnoAno 20002000


História da Televisão: a Primeira FaseHistHistóória da Televisão: ria da Televisão: a a PrimeiraPrimeira FaseFase

1925 - John Baird demonstra a possibilidade de transmitir contornos de objectos simples.

1926 - John Baird demonstra o primeiro sistema de televisão monocromática.

1928 - John Baird demonstra o primeiro sistema de televisão a cores.

1929 - Bell Labs demonstram o primeiro sistema de televisão a cores em que as cores primárias sãotransmitidas em paralelo.

1936 - Jogos Olímpicos de Berlim - Primeira emissão TV de grande potência.

1937 - França, Inglaterra, Alemanha e EUA iniciam emissões regulares de TV monocromática(baixa definição).

1941 - FCC normaliza o sistema de TV monocromática com 525 linhas.

1951 - CCIR não consegue chegar a acordo sobre as normas para a TV monocromática.

1951/52 - Aparece na Europa a TV monocromática com 625 linhas.

1953 - FCC normaliza o sistema de TV a cores, NTSC.

Março 1957 - Início das emissões regulares de TV monocromática, em Portugal.

1957 - Coroação da Rainha Isabel II - Primeira transmissão em directo em rede europeia.

1960 - Na Alemanha aparece o sistema de TV a cores, PAL.

1960 - Em França é apresentado o sistema de TV a cores, SECAM.

1964 - Jogos Olímpicos de Tóquio - Primeira transmissão em directo, via satélite, de TV monocromática.


História da Televisão: a Segunda FaseHistHistóória da Televisão: a Segunda Faseria da Televisão: a Segunda Fase

1970 - Inicia-se no Japão o estudo da televisão de alta definição. 1977 - Atribuição pela WARC de canais de 27 MHz para transmissão de TV, via satélite. Março 1980 - Início das transmissões regulares de TV a cores - PAL - em Portugal. 1981 - Primeira demonstração pública do sistema Japonês de alta definição - MUSE. 1983 - É criado na Europa o sistema MAC para a difusão directa de TV, via satélite. 1985 - A Europa decide criar o seu sistema de alta definição para combater a 'invasão Japonesa' -

HD-MAC. 1986 - Primeiro protótipo para o sistema MUSE. 1988 - Jogos Olímpicos de Seúl - Transmissão em directo via satélite usando o sistema MUSE. 1989 - Início das emissões regulares de alta definição no Japão. 1990 - Campeonato do Mundo de Itália - Primeira demonstração do sistema europeu de alta

definição HD-MAC. 1992- Jogos Olímpicos de Barcelona - Demonstração em larga escala do sistema HD-MAC. 1993 - Os EUA preparam-se para escolher o primeiro sistema completamente digital de televisão. 1993 - A televisão digital ganha terreno ... muito rapidamente … 1993 - Norma MPEG-2 é finalizada. 1998 - Projecto DVB desenvolve as especificações técnicas que complementam as normas MPEG-2. 200X –TV digital nas mais variadas formas, cabo, fio de cobre (ADSL), IPTV, DVB-H, …


Classificação dos Sistemas de TelevisãoClassificaClassificaççãoão dos dos SistemasSistemas de de TelevisãoTelevisão

Tipo de informação Monocromático (Y)

Policromático (YUV)

Estereoscópico (2 × YUV)

Multivista (N × YUV)

Definição da imagem Baixa definição, < 300-400 linhas/imagem

Média definição, ≈ 500-600 linhas/imagem

Alta definição, > 1000 linhas/imagem

Modo de transmissão Radiodifusão (terrestre)

Cabo

Satélite

Linha telefónica (XDSL)

Móvel (UMTS)


Nós, os Utentes …NNóóss, , osos UtentesUtentes ……

É preciso não esquecer que os serviços de comunicação audiovisual devem, acima de tudo, cumprir a missão de

SATISFAZER O UTENTE FINAL.

É fundamental levar em conta as características do Sistema Visual Humano, nomeadamente:

A capacidade limitada de verinformação espacial.

A ‘facilidade’ em adquirir a ilusão de movimento.

A menor sensibilidade à cor em relaçãoao brilho/luminância.


O Espectro VisívelO O EspectroEspectro VisVisíívelvel

λ= c/f [m]com c = 300 000 km/s


TELEVISÃO MONOCROMÁTICA


Pré-História da Televisão: o Disco de NipkowPrPréé--HistHistóóriaria dada TelevisãoTelevisão: o Disco de : o Disco de NipkowNipkow

O disco de Nipkow é opaco, com um conjunto de orifíciosde pequeno diâmetro, cujoscentros se dispõem sobre umaespiral, com passo igual àaltura da imagem e mantendoentre si uma distância igual àlargura da imagem a analisar.

A imagem é iluminada de um lado, ficando o disco de Nipkow entreposto entre a imagem e uma lente queconcentra, numa célula foto-eléctrica, a porção de luz quepassa através dos orifícios.


O que Vemos na TV: a LuminânciaO O queque VemosVemos nana TV: a LuminânciaTV: a Luminância

O FLUXO LUMINOSOFLUXO LUMINOSO radiado por uma fonteluminosa com o espectro de potência G(λλλλ) é dado por:

ΦΦΦΦ = k ∫∫∫∫ G(λλλλ) y(λλλλ) dλλλλ [lm ou lumen] com k=680 lm/W

onde y(λλλλ) é a função de sensibilidade média do olho humano

O modo como a potência radiada se distribui pelas diferentes direcções édado pela INTENSIDADE LUMINOSAINTENSIDADE LUMINOSA:

JL = dΦΦΦΦ /dΩΩΩΩ [lm/sr ou vela (cd)]

Na TV interessa-nos o BRILHOBRILHO ou LUMINÂNCIALUMINÂNCIA dum elemento de superfície dS, observado segundo um ângulo θθθθ, tal que a área normal àdirecção de observação é dSn, dado por:

Y = dJL / dSn [lm/sr/m2]

que dá o fluxo luminoso radiado, por ângulo sólido, por unidade de área.


Sensibilidade Média do Sistema Visual HumanoSensibilidadeSensibilidade MMéédiadia do do SistemaSistema Visual Visual HumanoHumano

Rendimento luminoso para vários tipos de lâmpadas a 220 V

Tipo delâmpada

Potência(W)

Fluxo luminoso(lm)

Rendimento(lm/W)

Incandescente 40 430 11



Vapor mercúrio 80 3100 39

Vapor mercúrio 250 11500 46

Fluorescente 20 1000 50

Fluorescente 40 2000 50


A Ilusão de Movimento: Resolução TemporalA A IlusãoIlusão de de MovimentoMovimento: : ResoluResoluççãoão TemporalTemporal

A informação visual corresponde a um sinal 3D (xyz) a variar no tempo (t) que tem de ser transformado num sinal 1D no tempo que possa ser transmitidoatravés dos canais disponíveis.

Na recepção, a informação évisualizada num espaço 2D resultante da projecção (naaquisição) no plano da câmara.

O sinal 2D é amostrado no tempo a uma frequência tal que se consigaadquirir a ilusão de movimentopara os conteúdos usuais.

A A experiênciaexperiência mostramostra queque é é possívelpossívelconseguirconseguir umauma boa boa ilusãoilusão de de movimentomovimento a a

partirpartir de de cercacerca de 16de 16--18 18 imagensimagens porporsegundosegundo, , dependendodependendo do do conteúdoconteúdo maismais

ouou menosmenos rápidorápido dada imagemimagem..


De 2D para 1D: o VarrimentoDe 2D De 2D parapara 1D: o 1D: o VarrimentoVarrimento

A transformação do sinal 2D no plano da câmara num sinal 1D a transmitir no canal é feita através do varrimento da imagem em linhas, de cima para baixo e daesquerda para a direita (como a leitura).

Esta sequência de varrimento é determinada a priori e logo é conhecida peloemissor e pelo receptor.

Como não existia, no início, capacidade de memorizar informação, a aquisição, transmissão e visualização são praticamente simultâneas.


Acuidade Visual: o Número de LinhasAcuidadeAcuidade Visual: o Visual: o NNúúmeromero de de LinhasLinhas

A acuidade visual é a capacidade do olhodistinguir ou ‘resolver’ detalhe (informaçãoespacial) numa imagem. Mede-se com a ajudade imagens especiais, designadas miras.

A acuidade visual determina o númeromínimo de linhas que a imagem deve ter paraque o observador colocado a uma dada distância não as ‘distinga’ ou seja tenha umasensação de continuidade espacial.

O número máximo de linhas que o sistemavisual humano consegue distinguir numa mirade Foucault é dado por

NNmmááxx ~ 3400 h / ~ 3400 h / ddobsobs

Para dobs /h ~ 8, tem-se Nmáx ~ 425 linhas.


O Factor de KellO Factor de O Factor de KellKell

Quando se reproduz em televisão uma mira de Foucault, observa-se uma diminuição daacuidade visual ou seja um observador capaz de distinguir na mira original N barras sóconsegue distinguir na mira reproduzida KN barras; K é o Factor de Kell e vale aproximadamente 0.7.

Quando o número de barras da mira se aproxima do número de linhas de varrimento, a imagem reproduzida depende fortemente da respectiva posição relativa.

A consequência do fenómeno associado ao Factor de Kell (K) é que o número de linhas de varrimento tem de ser superior de um factor 1/K em relação ao número de linhasdeterminado pela acuidade visual.

O fenómenoassociado ao Factor de Kell só se verificana direcção vertical por ser a única emque a informação é

representada de forma discreta.


Caracterizando a Imagem 2D …CaracterizandoCaracterizando a a ImagemImagem 2D 2D ……

A imagem 2D é caracterizada por:

Número de linhas/imagem - Depende da acuidadevisual e também do factor de Kell.

Factor de forma ou relação largura-altura - Para dar aoobservador uma sensação de maior envolvimento na acção, a imagem é mais ‘comprida’ do que ‘alta’ já que esse é o formato dos nosso olhos e na vida real a maior parte da acção se passa nahorizontal (4/3 => 16/9).

Número de elementos de imagem/linha - Para igual resoluçãovertical e horizontal, depende do número de linhas/imagem e do factor de forma.


A Síntese da Imagem: Tubo de Raios Catódicos (CRT)A A SSííntesentese dada ImagemImagem: : TuboTubo de de RaiosRaios CatCatóódicosdicos (CRT)(CRT)


A CintilaçãoA A CintilaCintilaççãoão

O fenómeno da cintilação ouflicker parece tornarindispensável a adopção de uma frequência de imagemsuperior à frequênciamínima para obter ilusão de movimento.

Para os tubos de raioscatódicos, a variação daluminância no tempo éexponencial decrescente, com constantes de tempo entre 3 e 5 ms.


Contra a Cintilação, o EntrelaçamentoContra a Contra a CintilaCintilaççãoão, o , o EntrelaEntrelaççamentoamento

Para que cada zona da imagem seja suficientemente ‘refrescada’, cadaimagem é representada como 2 campos, um com as linhas pares e outro com as linhas ímpares.

O entrelaçamento resolve o problema da cintilação sem aumentar a largura de banda do sinal já que cada zona do écrã é periodicamenterefrescada ao dobro do ritmo correspondente á ilusão de movimento.


25 imagens/s ⇒⇒⇒⇒ 50 campos/s

Não muda nº imagens/s

Não muda nº linhas /imagem

Não muda a largura de banda


Correcção do Factor GamaCorrecCorrecççãoão do Factor do Factor GamaGama

A correcção do factor gama é introduzida para compensar o facto das câmaras e dos tubos de raios catódicos serem dispositivos não lineares.

Sendo Yorig a luminância da cena original, a câmara produz um sinal de luminância Yc

Yc = K1 Yorigγγγγ 1 (γγγγ 1 ~ 0.3 - 1)

Por outro lado, a luminância reproduzida pelo tubo de raios catódicos tem uma variação semelhante

YTRC = K2 Ycγγγγ 2 (γγγγ 2 ~ 2 - 3)

ou seja a luminância original e reproduzida relacionam-se por

YTRC = K2 K1γγγγ 2 Yorig

γγγγ 1γγγγ 2

Para obter um gama do sistema (γγγγ 1 γγγγ 2) entre 1 e 1.3, introduz-se um dispositivo não linear à saída da câmara que faz a correcção do factor gamacom γγγγ 1 γγγγ 2 γγγγ cor ~ 1.3.


O Sinal de Luminância no TempoO O SinalSinal de Luminância no Tempode Luminância no Tempo

Devido às limitações dos dispositivos usados, é

necessário quedecorra algum tempo entre o final de cada

linha e o início dalinha seguinte e entreo final de uma campo e o início do campo

seguinte:

retornosretornos horizontal e horizontal e vertical ... vertical ...

que podem ser úteis, e.g. teletexto …


Porquê Modulação Negativa ?PorquêPorquê ModulaModulaççãoão NegativaNegativa ??

O sinal é codificado dedicando a gama entre 0 e 33% do nível máximo ao sincronismo e a restante gama à informação de luminância, com o preto nos 33% e o branco nos 100% do nível máximo.

A modulação negativa garante uma maior protecção em termos de relação sinal/ruídoaos impulsos de sincronismo e a menor distorção do sinal associada à saturação do modulador ou amplificador (pontos pretos em vez de pontos brancos).


Largura de Banda do Sinal de VídeoLarguraLargura de Banda do de Banda do SinalSinal de de VVíídeodeo

Supondo que se pretende igual resolução subjectiva vertical e horizontal tem-se (a1 ~ 0.92 e a2 ~ 0.8 ):

Número de elementos de imagem na vertical: Nv = a1 N

Nº elementos de imagem na vertical subjectivam. relevantes: Nv = a1 N K

Número de elementos de imagem na horizontal: Nh = a1 N K A

Número de elementos de imagem na imagem: Nv Nh = a12 N2 K A

Frequência de elemento de imagem (linha): fele = a1 N K A / (a2 / N F)

Frequência de elemento de imagem (imagem): fele = a12 N2 K A / (a1 a2 / F)

Frequência máxima presente no sinal de vídeo: fmáx= fele/2 = a1N2 F K A/2a2

Largura de banda do sinal de vídeo: LB ~ LB ~ ffmmááxx == aa11NN22 FKA / 2 aFKA / 2 a22

a1 N

a1 N K A


VHF e UHFVHF e UHFVHF e UHF

VHFVHF

VHF é a sigla para o termo inglês Very High

Frequency.

Designa a faixa de radiofrequências de 30 MHz até 300 MHz. É uma frequência comum para propagações de sinais de televisão e rádio.

UHFUHF

UHF é a sigla para o termo inglês Ultra High Frequency.

Designa a faixa de radiofrequências de 300 MHz até 3 GHz. É uma frequência comum para propagações de sinais de televisão e rádio.

As ondas eletromagnéticas com frequências nesta faixa têm mais atenuação atmosférica e menor reflexão na ionosfera que as ondas com VHFs.


Como se usa o Espectro ?Como se Como se usausa o o EspectroEspectro ??

TV


Modulando em Amplitude …ModulandoModulando emem Amplitude Amplitude ……

Banda de base

Vestigial Side Band (VSB)

Double Side Band (DSB)


O Sinal de Televisão na FrequênciaO O SinalSinal de de TelevisãoTelevisão nana FrequênciaFrequência

A modulação escolhida para o sinal de luminância foi a modulação de amplitude Vestigial Side Band (VSB) por ser bastante eficiente espectralmente e permitiresquemas simples de desmodulação como a detecção de envolvente.

A modulação VSB é obtida nos emissores a partir do sinal modulado emamplitude (Double Side Band, DSB) através de filtragem adequada.

O sinal de áudio é modulado noutra portadora, em AM ou FM (tipicamente FM).


Emissor e Receptor de TV MonocromáticaEmissorEmissor e Receptor de TV e Receptor de TV MonocromMonocromááticatica


TELEVISÃO POLICROMÁTICA


As CompatibilidadesAs As CompatibilidadesCompatibilidades

A TV policromática é mais um desenvolvimento natural na emulaçãopelas Telecomunicações de capacidades Humanas.

Aproveita os desenvolvimentos tecnológicos e tem de garantircompatibilidade sem gastar mais banda.

COMPATIBILIDADE DIRECTA (COMPATIBILIDADE DIRECTA (backwardbackward)) - Uma emissão de TV policromática deve poder ser recebida, a preto e branco, por um receptor monocromático.

COMPATIBILIDADE INVERSA (COMPATIBILIDADE INVERSA (forwardforward)) - Um receptor policromático deve poder receber, a preto e branco, uma emissão de televisão monocromática.


Um Pouco de Colorimetria …Um Um PoucoPouco de de ColorimetriaColorimetria ……

Em sistemas aditivos, a soma de todas as cores dá branco e a subtracção de todas as cores dá preto.

A Colorimetria demonstra que é possível reproduzir um elevado númerode cores através da mistura aditiva de apenas 3 cores primárias, cuidadosamente escolhidas.

As cores primárias escolhidas em televisão para gerar todas as outrascores foram

VermelhoVermelho (RED)(RED)

Verde (Green)Verde (Green)

AzulAzul (Blue)(Blue)

A luminância, Y, pode ser obtida a partir das componentes primáriasatravés de

Y = 0.3 R + 0.59 G + 0.11 B


Diagrama de CromaticidadeDiagramaDiagrama de de CromaticidadeCromaticidade


+

B - AzulG - VerdeR - Vermelho


TV Policromática: a Escolha dos SinaisTV TV PolicromPolicromááticatica: a : a EscolhaEscolha dos dos SinaisSinais

COMPATIBILIDADE DIRECTA:COMPATIBILIDADE DIRECTA: Os Os sinaissinais R,G,B R,G,B nãonão sãosão escolhidosescolhidos parapara a a transmissãotransmissão de TV de TV policrompolicromááticatica porqueporque

nãonão garantemgarantem a a compatibilidadecompatibilidade directadirecta e e exigemexigem umauma larguralargura de de bandabanda triplatripla dada dos dos sistemassistemas monocrommonocromááticosticos ((haviahavia queque mantermanter a a bandabanda).).

A A compatibilidadecompatibilidade directadirecta exigeexige a a transmissãotransmissão do do sinalsinal de luminância, Y, de luminância, Y, queque podepodeser ser obtidoobtido a a partirpartir das das componentescomponentes primprimááriasrias atravatravééss de de Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B.Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B.

ACRESCENTANDO A CÔR:ACRESCENTANDO A CÔR: A A transmissãotransmissão dada côrcôr exigeexige a a escolhaescolha de de maismais 2 2 sinaissinais queque permitampermitam recuperarrecuperar

facilmentefacilmente osos sinaissinais R, G e B R, G e B parapara a a ssííntesentese a cores. a cores.

EssesEsses sinaissinais devemdevem gastargastar a a menormenor bandabanda posspossíívelvel explorandoexplorando a a menormenor sensibilidadesensibilidadevisual visual humanahumana àà côrcôr..

COMPATIBILIDADE INVERSA: COMPATIBILIDADE INVERSA:

Os Os SINAIS DE CROMINÂNCIASINAIS DE CROMINÂNCIA RR--Y, BY, B--Y e GY e G--Y Y permitempermitem a a recuperarecuperaççãoão simples simples dos dos sinaissinais R,G,B, R,G,B, garantemgarantem a a compatibilidadecompatibilidade inversainversa e e precisamprecisam de de menosmenos bandabanda; ; escolhemescolhem--se se osos sinaissinais RR--Y e BY e B--Y Y porpor maximizaremmaximizarem a a relarelaççãoão sinalsinal--ruruíídodo..


Luminância e Crominâncias ...Luminância e Crominâncias ...Luminância e Crominâncias ...

Câmara

R

G

B

Y - Luminância

Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B

B - Y = U

R - Y = V

~ 5 MHz

~ 1 MHz

~ 1 MHz

B - Y = U R - Y = V


Os Sinais na Aquisição, Transmissão e Síntese ...Os Sinais na AquisiOs Sinais na Aquisiçção, Transmissão e São, Transmissão e Sííntese ...ntese ...

RGBRGB RGBRGBYUVYUV


A Análise da ImagemA A AnAnááliselise dada ImagemImagem

A imagem éanalisada

recorrendo a 3 tubos de análise,

cada um precedidode um filtro com

uma respostaespectral adaptada

ao espectro dos luminóforos

correspondentesno tubo de síntese.


De RGB para YIQ ou YUVDe RGB De RGB parapara YIQ YIQ ouou YUVYUV


Os Vários PrimáriosOs Os VVááriosrios PrimPrimááriosrios

Primários ideais Vermelho (λ ~ 700 nm) com x ~ 0.74 e y ~ 0.27

Verde (λ ~ 520 nm) com x ~ 0.06 e y ~ 0.84

Azul (λ ~ 430 nm) com x ~ 0.17 e y ~ 0.1

Primários NTSC Vermelho com x ~ 0.67 e y ~ 0.33

Verde com x ~ 0.21 e y ~ 0.71

Azul com x ~ 0.14 e y ~ 0.08

Primários PAL Vermelho com x ~ 0.64 e y ~ 0.33

Verde com x ~ 0.29 e y ~ 0.60

Azul com x ~ 0.15 e y ~ 0.06


A Síntese da ImagemA A SSííntesentese dada ImagemImagem


A Correcção do Factor GamaA A CorrecCorrecççãoão do Factor do Factor GamaGama

Para compensar a não linearidade da conversão da luminância em tensão e vice-versa, deve fazer-se a correcção do factor gama ou seja

Y 1/γγγγ = (0.3 R + 0.59 G + 0.11 B) 1/γγγγ

sendo 1/γγγγ o factor gama transmitido.

Como cada um dos tubos de cor primária tem uma característicasemelhante às dos tubos monocromáticos, é indispensável fazer a compensação do factor gama para cada componente ou seja o receptor deve poder obter os sinais

R 1/γγγγ , B 1/γγγγ e G 1/γγγγ

Para evitar a resolução de equações não lineares nos receptores a cores, étransmitido o sinal

Y’ = 0.3 R 1/γγγγ + 0.59 B 1/γγγγ + 0.11 G 1/γγγγ

o que compromete a compatibilidade directa já que Y 1/γγγγ ≠ Y’.


Correcção do Factor Gama … em Detalhe …CorrecCorrecççãoão do Factor do Factor GamaGama …… emem DetalheDetalhe ……

Deveria enviar-se

1. Y 1/γγγγ = (0.3 R + 0.59 G + 0.11 B) 1/γγγγ

2. R 1/γγγγ -Y 1/γγγγ

3. B 1/γγγγ -Y 1/γγγγ

Mas envia-se

1. Y’ = 0.3 R 1/γγγγ + 0.59 G1/γγγγ + 0.11 B 1/γγγγ

2. R 1/γγγγ -Y’

3. B 1/γγγγ -Y’

Por ser mais fácil de recuperar os sinais R 1/γγγγ , B 1/γγγγ e G 1/γγγγ


Como se Mete o Rossio na Rua da Betesga ?Como se Mete o Como se Mete o RossioRossio nana RuaRua dada BetesgaBetesga ??

PREMISSA 1

Largura de banda total disponível para os sinais do sistemapolicromático é a mesma do sistema monocromático.

PREMISSA 2

Em vez de apenas o sinal de luminância é preciso transmitir (namesma banda) agora o sinal de luminância e dois sinais de crominância.


Transmissão da Crominância: Modulação em QuadraturaTransmissãoTransmissão dada CrominânciaCrominância: : ModulaModulaççãoão emem QuadraturaQuadratura

Para poupar banda, os 2 sinais de crominância são modulados emportadoras com a mesma frequência mas desfasadas de 90o.

Para limitar a saturação do emissor, definem-se os sinais V’ = 0.877 (R’-Y’)

U’ = 0.493 (B’-Y’) (ambos corrigidos do factor gama)

que têm menor amplitude e são filtrados para ter uma banda inferior àdo sinal de luminância.

O sinal modulado com as crominânciasvem:

U’ cos ωωωωc t + V’ sen ωωωωc t


Transmissão da Crominância: Desmodulação emQuadraturaTransmissãoTransmissão dada CrominânciaCrominância: : DesmodulaDesmodulaççãoão ememQuadraturaQuadratura

Para recuperar os sinais de crominância modulantes, multiplica-se o sinal modulado por

cos ωωωωc t e sen ωωωωc t

e faz-se passar o resultado por filtros adequados.

Na modulação em quadratura, um erro de fase na portadora de desmodulação provoca misturas indesejáveis dos sinais em fase e emquadratura ou seja

em vez de U’ tem-se UU’’ coscos φφφφφφφφ -- VV’’ sensen φφφφφφφφ

em vez de V’ tem-se --VV’’ coscos φφφφφφφφ -- UU’’ sensen φφφφφφφφ


No Tempo e na Frequência: Do Preto e Branco à CôrNo Tempo e No Tempo e nana FrequênciaFrequência: Do : Do PretoPreto e e BrancoBranco àà CôrCôr


Quem Bem Arruma ...QuemQuem BemBem ArrumaArruma ......


O VectorescópioO O VectorescVectorescóópiopio

O sinal modulado em quadratura vem

U’ cos ωωωωc t + V’ sen ωωωωc t =

A cos ( 2 ππππ fωωωωc t + φφφφ)

onde A e φφφφ são a amplitude e

fase da portadora de côr

A = ( U’2 + V’2 ) 1/2

φφφφ = arctg (V’ / U’)


O SISTEMA NTSC


O Sistema NTSC (National Television

Standards Committee)O O SistemaSistema NTSC (NTSC (National Television National Television

Standards CommitteeStandards Committee))

No sistema NTSC, transmitem-se os sinais

I’ = - 0,27 (B’-Y’) + 0.74 (R’-Y’) = cos 33o V’ - sen 33o U’

Q’ = 0.41 (B’-Y’) + 0.48 (R’-Y’) = cos 33o U’ + sen 33o V’

obtidos por transformação linear dos sinais U’ e V’.

O sistema NTSC aproveita o facto de a sensibilidade visual àsvariações de côr depender da direcção da variação no diagrama de cromaticidade.

Se os sinais de crominância a transmitir representarem variaçõessegundo direcções com diferente sensibilidade, é aceitável que a largura de banda associada seja também diferente.


Sensibilidade a Desvios de Côr: as Elipses de MacAdamSensibilidadeSensibilidade a a DesviosDesvios de de CôrCôr: as : as ElipsesElipses de de MacAdamMacAdam

O olho humano não éigualmente sensívela variações de côr

em todas as direcções.


c(t) = I’ cos (360o fct + 33o ) + Q’ sen (360o fct + 33o )

c (t) = ANTSC cos (2 ππππ fc t + φφφφ)

com

ANTSC = (I’2 + Q’2) 1/2

φφφφNTSC = 123o - arctg (Q’/I’)

(em relação a U)

O Sinal de VídeoComposto NTSC no Tempo

O O SinalSinal de de VVíídeodeoCompostoComposto NTSC no NTSC no TempoTempo


O Sinal NTSC naFrequênciaO O SinalSinal NTSC NTSC nanaFrequênciaFrequência


Separação das Crominâncias em NTSCSeparaSeparaççãoão dasdas CrominânciasCrominâncias emem NTSCNTSC

Para recuperar os sinais de crominância modulantes em quadratura, multiplica-se o sinal modulado por

cos ωωωωc t e sen ωωωωc t

e faz-se passar o resultado por filtros adequados.

A desmodulação com o sinal modulado não deformado e a portadora local sincronizada em frequência e fase tem um desempenho perfeito mas éinatingível na prática.

Face a

desvios de frequência ou fase da portadora na recepção

canais de transmissão introduzindo ganhos diferenciais de amplitude oufase

não é possível recuperar de forma exacta os sinais modulados emquadratura o que se traduz na MISTURA DE CORES (erros de matiz).


As Misturas NTSC ou Never Twice the Same

Colour

As As MisturasMisturas NTSC NTSC ouou Never Twice the Same Never Twice the Same

ColourColour


O SISTEMA PAL


O Sistema PAL (Phase Alternate Line)O O SistemaSistema PAL (PAL (Phase Alternate LinePhase Alternate Line))

O sinais de crominância escolhidos são U’ = 0.493 (B’-Y’)

V’ = 0.877 (R’-Y’)

para limitar a saturação no emissor.

A crominância é enviada numa portadora de côr, modulada em quadraturapelos sinais U’ e V’, alternando, linha a linha, o sinal de V’ ou seja

LinhasLinhas N:N: cN(t) = U’ sen (2 ππππ fc t) + V’ cos (2 ππππ fc t) = APAL cos (2 ππππ fc t + φφφφPAL)

LinhasLinhas P:P: cP(t) = U’ sen (2 ππππ fc t) - V’ cos (2 ππππ fc t) = APAL cos (2 ππππ fc t - φφφφPAL) com

APAL = ( U’2 + V’2 ) 1/2 e φφφφPAL = arctg (V’ / U’) (em relação a V)


O Vectorescópio PALO O VectorescVectorescóópiopio PALPAL

Linhas N

Linhas P

Salva N

Salva P


O Sinal de Vídeo PAL no TempoO O SinalSinal de de VVíídeodeo PAL no TempoPAL no Tempo

ccNN(t(t) = Y + ) = Y + AAPALPAL coscos ((2 2 ππππππππ ffcc t + t + φφφφφφφφPALPAL))


O Sinal PAL na FrequênciaO O SinalSinal PAL PAL nana FrequênciaFrequência

Subportadora de côr


A Desmodulação PALA A DesmodulaDesmodulaççãoão PALPAL

Admitindo que a informação de crominância é a mesma em 2 linhasconsecutivas, se o receptor armazenar o sinal de crominância modulado de cada linha, ao receber a linha seguinte é possível recuperar os valores U’ e V’ (modulados) adicionando e subtraindo os sinais de crominânciarecebido e armazenado ou seja

Se a linha armazenada é N:

(cN (t) + cP (t)) / 2 = U’ sen (2 ππππ fc t)

(cN (t) - cP (t)) / 2 = V’ cos (2 ππππ fc t)

Se a linha armazenada é P:

(cN (t) + cP (t)) / 2 = U’ sen (2 ππππ fc t)

(cN (t) - cP (t)) / 2 = - (cP (t) - cN (t)) / 2 = V’ cos (2 ππππ fc t)


Trocando misturas de cor por erros de saturaçãoTrocandoTrocando misturasmisturas de de corcor porpor erroserros de de saturasaturaççãoão

O processo de separação dos sinais de crominância em PAL permitereduzir substancialmente os problemas resultantes de:

Erros diferenciais de amplitude e fase introduzidos no emissor, canal oureceptor (relativamente constantes ao longo do tempo)

Assimetrias nas semi-bandas superior e inferior dos sinais de crominância

U’U’rr = U’ = U’ coscos ββββββββ

V’V’rr = V’ = V’ coscos ββββββββ


Modulador PALModuladorModulador PALPAL


Desmodulador PALDesmoduladorDesmodulador PALPAL


O SISTEMA SECAM


O Sistema SECAM (Sequentiel Couleur a

Memoire)O O SistemaSistema SECAM (SECAM (SequentielSequentiel CouleurCouleur a a

MemoireMemoire))

Os sinais de crominância escolhidos são DR’ = - 1.9 (R’-Y’)

DB’ = 1.5 (B’-Y’)

A informação de crominância é transmitida sequencialmente no tempo ouseja numa linha um sinal e na seguinte o outro. Os sinais de crominânciasão modulados em frequência.

No SECAM, não há misturas de côr uma vez que as 2 crominâncias nãocoexistem no tempo.

A resolução vertical das crominâncias SECAM é cerca de metade emrelação ao PAL e NTSC mas não parece haver uma diminuição significativada qualidade subjectiva.

Tal como o PAL, também o SECAM necessita de uma linha de atraso.


Todos Diferentes, Todos Iguais ...Todos Diferentes, Todos Iguais ...Todos Diferentes, Todos Iguais ...

64 µµµµs

63,56 µµµµs


O Mundo da TV AnalógicaO O MundoMundo dada TV TV AnalAnalóógicagica

NTSC

PAL

SECAM

PAL/SECAM

Unknown


Televisão: Para Onde Está a Evoluir ?TelevisãoTelevisão: Para : Para OndeOnde EstEstáá a a EvoluirEvoluir ??

Televisão analógica monocromática

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Televisão multivista

...

em que sistemas de transmissão ?


BibliografiaBibliografiaBibliografia

Television Technology: Fundamentals and Future Prospects, Michael Noll, Artech House, 1988

Broadcast Television Fundamentals, Michael Tancock, PentechPress, 1991