Cav 2 tv_analogica_2007_web

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 auditiva
usando sinais eléctricos onde muitos (?) utentes consomem
(simultaneamente ?) o mesmo conteúdo.

O Grande Objectivo: TelepresençaO GrandeO Grande ObjectivoObjectivo:: TelepresenTelepresenççaa
Crescente sensação de imersão

Minutos de TV por Dia …MinutosMinutos de TVde TV porpor DiaDia ……
AnoAno 20002000

História da Televisão: a Primeira FaseHistHistóória da Televisão:ria da Televisão: aa 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 são
transmitidas 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 dosdos SistemasSistemas dede 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 ver
informação espacial.
A ‘facilidade’ em adquirir a ilusão de
movimento.
A menor sensibilidade à cor em relação
ao brilho/luminância.

O Espectro VisívelOO 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 orifícios
de pequeno diâmetro, cujos
centros se dispõem sobre uma
espiral, com passo igual à
altura da imagem e mantendo
entre si uma distância igual à
largura da imagem a analisar.
A imagem é iluminada de um
lado, ficando o disco de
Nipkow entreposto entre a
imagem e uma lente que
concentra, numa célula foto-
eléctrica, a porção de luz que
passa através dos orifícios.

O que Vemos na TV: a LuminânciaOO queque VemosVemos nana TV: a LuminânciaTV: a Luminância
O FLUXO LUMINOSOFLUXO LUMINOSO radiado por uma fonte
luminosa 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 é
dado 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 à
direcção 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 dodo SistemaSistema VisualVisual HumanoHumano
Rendimentoluminosoparaváriostiposdelâmpadasa220V
Tipode
lâmpada
Potência
(W)
Fluxoluminoso
(lm)
Rendimento
(lm/W)
Incandescente 40 430 11
Vapormercúrio 80 3100 39
Vapormercúrio 250 11500 46
Fluorescente 20 1000 50
Fluorescente 40 2000 50

A Ilusão de Movimento: Resolução TemporalAA IlusãoIlusão dede 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 transmitido
através dos canais disponíveis.
Na recepção, a informação é
visualizada num espaço 2D
resultante da projecção (na
aquisição) no plano da câmara.
O sinal 2D é amostrado no tempo a
uma frequência tal que se consiga
adquirir a ilusão de movimento
para os conteúdos usuais.
AA experiênciaexperiência mostramostra queque éé possívelpossível
conseguirconseguir umauma boaboa ilusãoilusão dede movimentomovimento aa
partirpartir dede cercacerca de 16de 16--1818 imagensimagens porpor
segundosegundo,, dependendodependendo dodo conteúdoconteúdo maismais
ouou menosmenos rápidorápido dada imagemimagem..

De 2D para 1D: o VarrimentoDe 2DDe 2D parapara 1D: o1D: 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 da
esquerda para a direita (como a leitura).
Esta sequência de varrimento é determinada a priori e logo é conhecida pelo
emissor 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: oVisual: o NNúúmeromero dede LinhasLinhas
A acuidade visual é a capacidade do olho
distinguir ou ‘resolver’ detalhe (informação
espacial) numa imagem. Mede-se com a ajuda
de imagens especiais, designadas miras.
A acuidade visual determina o número
mínimo de linhas que a imagem deve ter para
que o observador colocado a uma dada
distância não as ‘distinga’ ou seja tenha uma
sensação de continuidade espacial.
O número máximo de linhas que o sistema
visual humano consegue distinguir numa mira
de Foucault é dado por
NNmmááxx ~ 3400 h /~ 3400 h / ddobsobs
Para dobs /h ~ 8, tem-se Nmáx ~ 425 linhas.

O Factor de KellO Factor deO Factor de KellKell
Quando se reproduz em televisão uma mira de Foucault, observa-se uma diminuição da
acuidade visual ou seja um observador capaz de distinguir na mira original N barras só
consegue 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 linhas
determinado pela acuidade visual.
O fenómeno
associado ao Factor
de Kell só se verifica
na direcção vertical
por ser a única em
que a informação é
representada de
forma discreta.

Caracterizando a Imagem 2D …CaracterizandoCaracterizando aa ImagemImagem 2D2D ……
A imagem 2D é caracterizada por:
Número de linhas/imagem - Depende da acuidade
visual e também do factor de Kell.
Factor de forma ou relação largura-altura - Para dar ao
observador 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 na
horizontal (4/3 => 16/9).
Número de elementos de imagem/linha - Para igual resolução
vertical e horizontal, depende do número de linhas/imagem e do
factor de forma.

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

A CintilaçãoAA CintilaCintilaççãoão
O fenómeno da cintilação ou
flicker parece tornar
indispensável a adopção de
uma frequência de imagem
superior à frequência
mínima para obter ilusão de
movimento.
Para os tubos de raios
catódicos, a variação da
luminância no tempo é
exponencial decrescente,
com constantes de tempo
entre 3 e 5 ms.

Contra a Cintilação, o EntrelaçamentoContra aContra a CintilaCintilaççãoão, o, o EntrelaEntrelaççamentoamento
Para que cada zona da imagem seja suficientemente ‘refrescada’, cada
imagem 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 periodicamente
refrescada 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 Factordo 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 Yorig
γγγγ 1 (γγγγ 1 ~ 0.3 - 1)
Por outro lado, a luminância reproduzida pelo tubo de raios catódicos tem
uma variação semelhante
YTRC = K2 Yc
γγγγ 2 (γγγγ 2 ~ 2 - 3)
ou seja a luminância original e reproduzida relacionam-se por
YTRC = K2 K1
γγγγ 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 gama
com γγγγ 1 γγγγ 2 γγγγ cor ~ 1.3.

O Sinal de Luminância no TempoOO SinalSinal de Luminância no Tempode Luminância no Tempo
Devido às limitações dos
dispositivos usados, é
necessário que
decorra algum tempo
entre o final de cada
linha e o início da
linha seguinte e entre
o final de uma campo
e o início do campo
seguinte:
retornosretornos horizontal ehorizontal 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/ruído
aos 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 dode Banda do SinalSinal dede 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 = a1
2 N2 K A
Frequência de elemento de imagem (linha): fele = a1 N K A / (a2 / N F)
Frequência de elemento de imagem (imagem): fele = a1
2 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 seComo se usausa oo EspectroEspectro ??
TV

Modulando em Amplitude …ModulandoModulando emem AmplitudeAmplitude ……
Banda de base
Vestigial Side Band (VSB)
Double Side Band (DSB)

O Sinal de Televisão na FrequênciaOO SinalSinal dede 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 permitir
esquemas simples de desmodulação como a detecção de envolvente.
A modulação VSB é obtida nos emissores a partir do sinal modulado em
amplitude (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 TVe Receptor de TV MonocromMonocromááticatica

TELEVISÃO
POLICROMÁTICA

As CompatibilidadesAsAs CompatibilidadesCompatibilidades
A TV policromática é mais um desenvolvimento natural na emulação
pelas Telecomunicações de capacidades Humanas.
Aproveita os desenvolvimentos tecnológicos e tem de garantir
compatibilidade 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 …UmUm PoucoPouco dede 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 número
de cores através da mistura aditiva de apenas 3 cores primárias,
cuidadosamente escolhidas.
As cores primárias escolhidas em televisão para gerar todas as outras
cores foram
VermelhoVermelho (RED)(RED)
Verde (Green)Verde (Green)
AzulAzul (Blue)(Blue)
A luminância, Y, pode ser obtida a partir das componentes primárias
através de
Y = 0.3 R + 0.59 G + 0.11 B

Diagrama de CromaticidadeDiagramaDiagrama dede CromaticidadeCromaticidade

+
B - AzulG - VerdeR - Vermelho

TV Policromática: a Escolha dos SinaisTVTV PolicromPolicromááticatica: a: a EscolhaEscolha dosdos SinaisSinais
COMPATIBILIDADE DIRECTA:COMPATIBILIDADE DIRECTA:
OsOs sinaissinais R,G,BR,G,B nãonão sãosão escolhidosescolhidos parapara aa transmissãotransmissão de TVde TV policrompolicromááticatica porqueporque
nãonão garantemgarantem aa compatibilidadecompatibilidade directadirecta ee exigemexigem umauma larguralargura dede bandabanda triplatripla dada dosdos
sistemassistemas monocrommonocromááticosticos ((haviahavia queque mantermanter aa bandabanda).).
AA compatibilidadecompatibilidade directadirecta exigeexige aa transmissãotransmissão dodo sinalsinal de luminância, Y,de luminância, Y, queque podepode
serser obtidoobtido aa partirpartir dasdas componentescomponentes primprimááriasrias atravatravééss dede Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B.Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B.
ACRESCENTANDO A CÔR:ACRESCENTANDO A CÔR:
AA transmissãotransmissão dada côrcôr exigeexige aa escolhaescolha dede maismais 22 sinaissinais queque permitampermitam recuperarrecuperar
facilmentefacilmente osos sinaissinais R, G e BR, G e B parapara aa ssííntesentese a cores.a cores.
EssesEsses sinaissinais devemdevem gastargastar aa menormenor bandabanda posspossíívelvel explorandoexplorando aa menormenor sensibilidadesensibilidade
visualvisual humanahumana àà côrcôr..
COMPATIBILIDADE INVERSA:COMPATIBILIDADE INVERSA:
OsOs SINAIS DE CROMINÂNCIASINAIS DE CROMINÂNCIA RR--Y, BY, B--Y e GY e G--YY permitempermitem aa recuperarecuperaççãoão simplessimples
dosdos sinaissinais R,G,B,R,G,B, garantemgarantem aa compatibilidadecompatibilidade inversainversa ee precisamprecisam dede menosmenos bandabanda;;
escolhemescolhem--sese osos sinaissinais RR--Y e BY e B--YY porpor maximizaremmaximizarem aa 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 RGBRGB
YUVYUV

A Análise da ImagemAA AnAnááliselise dada ImagemImagem
A imagem é
analisada
recorrendo a 3
tubos de análise,
cada um precedido
de um filtro com
uma resposta
espectral adaptada
ao espectro dos
luminóforos
correspondentes
no tubo de síntese.

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

Os Vários PrimáriosOsOs 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 ImagemAA SSííntesentese dada ImagemImagem

A Correcção do Factor GamaAA CorrecCorrecççãoão do Factordo 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 característica
semelhante 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, é
transmitido 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 Factordo 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 oComo se Mete o RossioRossio nana RuaRua dada BetesgaBetesga ??
PREMISSA 1
Largura de banda total disponível para os sinais do sistema
policromático é a mesma do sistema monocromático.
PREMISSA 2
Em vez de apenas o sinal de luminância é preciso transmitir (na
mesma banda) agora o sinal de luminância e dois sinais de
crominância.

Transmissão da Crominância:
Modulação em Quadratura
TransmissãoTransmissão dada CrominânciaCrominância::
ModulaModulaççãoão emem QuadraturaQuadratura
Para poupar banda, os 2 sinais de crominância são modulados em
portadoras 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 à
do sinal de luminância.
O sinal modulado com as crominâncias
vem:
U’ cos ωωωωc t + V’ sen ωωωωc t

Transmissão da Crominância: Desmodulação em
Quadratura
TransmissãoTransmissão dada CrominânciaCrominância:: DesmodulaDesmodulaççãoão emem
QuadraturaQuadratura
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 em
quadratura 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 eNo Tempo e nana FrequênciaFrequência: Do: Do PretoPreto ee BrancoBranco àà CôrCôr

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

O VectorescópioOO 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)
OO SistemaSistema NTSC (NTSC (National TelevisionNational 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 às
variações de côr depender da direcção da variação no diagrama de
cromaticidade.
Se os sinais de crominância a transmitir representarem variações
segundo direcções com diferente sensibilidade, é aceitável que a
largura de banda associada seja também diferente.

Sensibilidade a Desvios de Côr: as Elipses de
MacAdam
SensibilidadeSensibilidade aa DesviosDesvios dede CôrCôr: as: as ElipsesElipses dede
MacAdamMacAdam
O olho humano não é
igualmente sensível
a 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 Vídeo
Composto NTSC no
Tempo
OO SinalSinal dede VVíídeodeo
CompostoComposto NTSC noNTSC no
TempoTempo

O Sinal NTSC na
Frequência
OO SinalSinal NTSCNTSC nana
FrequênciaFrequência

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 é
inatingível na prática.
Face a
desvios de frequência ou fase da portadora na recepção
canais de transmissão introduzindo ganhos diferenciais de amplitude ou
fase
não é possível recuperar de forma exacta os sinais modulados em
quadratura o que se traduz na MISTURA DE CORES (erros de matiz).

As Misturas NTSC ou Never Twice the Same
Colour
AsAs MisturasMisturas NTSCNTSC ouou Never Twice the SameNever Twice the Same
ColourColour

O SISTEMA PAL

O Sistema PAL (Phase Alternate Line)OO 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 quadratura
pelos 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 PALOO VectorescVectorescóópiopio PALPAL
Linhas N
Linhas P
Salva N
Salva P

O Sinal de Vídeo PAL no TempoOO SinalSinal dede VVíídeodeo PAL no TempoPAL no Tempo
ccNN(t(t) = Y +) = Y + AAPALPAL coscos ((22 ππππππππ ffcc t +t + φφφφφφφφPALPAL))

O Sinal PAL na FrequênciaOO SinalSinal PALPAL nana FrequênciaFrequência
Subportadora de côr

A Desmodulação PALAA DesmodulaDesmodulaççãoão PALPAL
Admitindo que a informação de crominância é a mesma em 2 linhas
consecutivas, 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 crominância
recebido 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 dede corcor porpor erroserros dede saturasaturaççãoão
O processo de separação dos sinais de crominância em PAL permite
reduzir substancialmente os problemas resultantes de:
Erros diferenciais de amplitude e fase introduzidos no emissor, canal ou
receptor (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)
OO SistemaSistema SECAM (SECAM (SequentielSequentiel CouleurCouleur aa
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 ou
seja numa linha um sinal e na seguinte o outro. Os sinais de crominância
são modulados em frequência.
No SECAM, não há misturas de côr uma vez que as 2 crominâncias não
coexistem no tempo.
A resolução vertical das crominâncias SECAM é cerca de metade em
relação ao PAL e NTSC mas não parece haver uma diminuição significativa
da 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 AnalógicaOO MundoMundo dada TVTV AnalAnalóógicagica
NTSC
PAL
SECAM
PAL/SECAM
Unknown

Televisão: Para Onde Está a Evoluir ?TelevisãoTelevisão: Para: Para OndeOnde EstEstáá aa EvoluirEvoluir ??
Televisão analógica monocromática
Televisão analógica policromática
Televisão digital
Televisão de alta definição
Televisão estereoscópica
Televisão interactiva
Televisão multivista
...
em que sistemas de transmissão ?

BibliografiaBibliografiaBibliografia
Television Technology: Fundamentals and Future Prospects,
Michael Noll, Artech House, 1988
Broadcast Television Fundamentals, Michael Tancock, Pentech
Press, 1991

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