Sistema de Televisão I, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Baixe Sistema de Televisão I e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! Sistemas de Televisão Digital 1 Básico 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  1  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG   1Mecanismo da Percepção Visual Introdução O estudo de sistemas de projeção de imagens como cinema e televisão, por exemplo, não deve prescindir dos conhecimentos do funcionamento do olho humano que é parte integrante de qualquer sistema de imagens. O olho humano, por sua vez, faz parte de um sistema complexo que inclui o nervo óptico e o córtex cerebral. O mecanismo de percepção da visão humana envolve alem dos aspectos físicos da conversão de imagens luminosas em impulsos elétricos que são interpretados pelo cérebro, em fatores de ordem psicológica, de interpretação e memorização, que ainda não são totalmente conhecidos pela ciência. Nesta parte serão estudados todo o mecanismo de funcionamento do olho humano e a percepção da imagem pelo cérebro abordando apenas os fenômenos ópticos que interessam a formação de imagens. Aspectos médicos, psicológicos e de interpretação de imagens pelo cérebro não faz parte do escopo desta apostila. 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  4  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG HUMOR VÍTREO – Também conhecido como Corpo Vítreo é uma substância totalmente transparente que preenche internamente o globo ocular de forma a torná-lo aproximadamente esférico. ESCLERÓTICA – Também conhecida como Esclera, forma a parte branca visível e envolve externamente o globo ocular. CORÓIDE – Membrana conjuntiva localizada entre a esclerótica e a retina. É constituída por uma rede de vasos sanguíneos que envolvem o globo ocular com a função de suprir a retina de oxigênio e outros nutrientes. A coróide transforma o interior do olho numa câmara escura, que é uma condição indispensável para uma boa visão. A coróide é a responsável pela aparência preta da pupila. Na verdade ela é completamente transparente, como o interior do olho é escuro, a pupila aparentemente é vista na cor preta. RETINA – É uma camada que ocupa ¾ da parte interna do globo ocular com função de transformar energia luminosa em impulsos eletroquímicos. A retina é formada por milhares de células sensíveis a luz denominadas de fotossensores. Os fotossensores são formados por dois tipos de células: os cones e os bastonetes. A retina possui cerca de 125 milhões de bastonetes com sensibilidade suficiente para captar um único fóton de luz, entretanto, cada fóton capturado pela célula bastonete é acumulado até que a energia seja suficiente para disparar um impulso eletroquímico para outras células nervosa da retina e atingir o nervo óptico. Os bastonetes não distinguem cores e são sensíveis a todos os comprimentos de ondas visíveis. Os bastonetes, devido a sua alta sensibilidade, são os responsáveis pela visão noturna de baixa luminosidade onde não se distingue as cores e todo o cenário é visto como uma imagem em branco e preto ou visão isotópica. Devido a isso a “sabedora popular diz que a noite todos os gatos são pardos”. Os cones são células sensíveis as cores com sensibilidade luminosa da ordem de 100 vezes menor que os bastonetes. Na retina existem cerca de 7 milhões de células em forma de cones. Os cones recebem uma quantidade muito maior de fótons que os bastonetes fornecendo às células vizinhas informações de todos os fótons recebidos. Existem três diferentes tipos de células cone. Cada tipo de cone é sensível a um comprimento de onda específico, portanto, na retina existem cones sensíveis apenas a luz vermelha, verde e azul. As únicas cores capturadas pelo olho humano são estas três, e dessa forma, todas as demais cores são sintetizadas pela retina em combinações de estímulos de dois ou mais tipos de cones. Células cones e bastonetes estão interligadas, de maneira complexa, na forma de circuitos paralelos e entrelaçados com outras células da retina através de uma camada de neurônios bipolares cuja estimulação depende de vários fatores, como por exemplo, neurotransmissores e impulsos concorrentes, alem dos fótons recebidos diretamente pelos cones e bastonetes. A camada intermediaria é a junção entre as células fotossensoras e os neurônios do nervo óptico onde as informações de movimento, intensidade da luz e as cores, são processadas em conjunto pela retina. Também são excluídos os fótons não significativos e informações não relevantes ou incapazes de disparar o processo de estimulação do nervo óptico por não se enquadrar nos padrões preestabelecidos pela estrutura neural da própria retina ou por serem insuficientes para vencer estímulos concorrentes. Para confirmar o pré-processamento das informações da imagem pela retina, basta observar que da quantidade infinita de fótons que atingem a retina, com informações do cenário externo, a cada intervalo de integração de cones e bastonetes, num efeito conjunto onde 132 milhões de células fotossensoras (7 milhões de cones + 125 milhões de bastonetes) estão interligados a apenas cerca de 800 mil fibras nervosas do nervo óptico. As vias de comunicação com o cérebro são apenas 800 mil, o que corresponde apenas 0,6% do número total 132 milhões de fotossensores. Portanto, 99,4% das informações da retina devem ser pré-processadas antes de serem enviadas ao cérebro pelo nervo óptico. Em resumo, o processo da visão é muito complexo, ocorre a todo instante embora as fases intermediarias desse processamento não seja percebida pela pessoa, mas é de importância fundamental para o estudo de sistemas de reprodução de imagens como o cinema e a televisão, por exemplo. A Figura 1.4 apresenta os detalhes do interior da retina. 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  5  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 1.4 FÓVEA CENTRAL – Localizada no fundo do olho sobre a retina com tamanho que corresponde a 3 milímetros de largura por 2 milímetros de altura e ligeiramente deslocada para o lado temporal. É uma área pequena para onde são focados os raios luminosos que penetram o olho através da pupila. A área da fóvea tem a maior concentração do número de cones propiciando uma excelente acuidade visual. À medida que a imagem projetada se afasta da fóvea a acuidade visual vai perdendo gradativamente a eficiência na mesma proporção da diminuição de concentração do número de cones. Basicamente a fóvea é composta de três tipos de cones um para o vermelho, outro para o verde e outro para o azul. A concentração de bastonetes na fóvea é pequena, esta concentração vai aumentando à medida que se desloca para a periferia da retina. NERVO ÓPTICO – É constituído por um conjunto de cerca de 800 mil fibras nervosas de forma tubular para conduzir os impulsos eletroquímicos da retina e fóvea para o córtex do cérebro. O ponto de ligação do nervo óptico com a retina cria o chamado “ponto cego” do olho que é uma região sem a presença de células fotossensíveis. MÚSCULOS EXTERNOS – Os movimentos de cada globo ocular são controlados por seis músculos provenientes do fundo da órbita ocular e se ligam a superfície externa do globo. Com contração e relaxamento destes músculos o olho pode focar e seguir qualquer objeto que se desloca no campo de visão. Cada movimento exige um trabalho coordenado dos seis músculos, embora haja músculos que tem função mais importante que outros nos movimentos do olho. A Figura 1.5 apresenta o posicionamento destes músculos no globo ocular. Fig. 1.5 Cone Bastonete Epitélio Pigmentar da retina Célula horizontal Célula bipolar Célula amácrima Célula ganglionar Membrana limitante Axiônios Córnea Tróclea Crâneo Músculo reto medial Músculo reto inferior Músculo obliquo superior Músculo reto lateral Músculo reto Superior Anel de Zinn 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  6  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 1.1.3 – Campo visual O campo de maior nitidez de imagem e de melhor resolução é definido pelos ângulos horizontal de 400 e vertical de 300. Na verdade um campo de visão muito maior é projetado na retina, entretanto, esta área estendida é de pouca resolução e baixa qualidade, mas, importante para a percepção de imagens a cores. A visão ótima de uma cena está contida numa área de proporção 4 x 3 da imagem definida pelos ângulos horizontal de 400 e vertical de 300. A imagem de melhor foco está contida numa pequena área no centro do campo de visão, correspondente a parte da imagem projetada na fóvea. Nesta área a imagem tem resolução extremamente alta, devido à grande concentração de cones na fóvea. A Figura 1.6 ilustra o campo de visão com proporções 4 x 3. Fóvea Área central de alta resolução Campo de visão ótima Fig. 1.6 1.1.4 – Acuidade visual Qualquer sistema de processamento de imagens, como fotografia, cinema e televisão têm capacidade limitada na reprodução dos detalhes de imagem. O menor elemento utilizado no processo é denominado de detalhe de imagem ou pixel, que no caso dos filmes fotográficos e cinematográficos corresponde ao tamanho do grão da emulsão fotossensível utilizada no filme. Portanto, os detalhes de imagem que tenham dimensões menores que os grãos da emulsão não poderão ser reproduzidos. Os filmes fotográficos e cinematográficos standard têm cerca de 500.000 pixels ou elementos de imagem na bitola de 35 mm e 125.000 na bitola de 16 mm. Devido à estrutura dos elementos fotossensíveis da retina, o olho humano apresenta uma capacidade finita de percepção de detalhes de imagem denominada de acuidade visual. A acuidade visual do olho humano não é fácil de ser medida, depende da iluminação, da natureza da imagem, da região da retina onde a imagem é projetada e da distância entre a retina e o objeto observado. O diâmetro médio dos cones é da ordem de 1,5 microns, desta forma, quando dois pontos luminosos da imagem projetada na retina estão separados por distâncias menores que 2 microns são visto como um único ponto. Ou seja, o olho humano só pode distinguir detalhes de imagens cuja distância na retina seja maior do que 2 microns. A acuidade visual máxima do olho humano jovem e perfeito é um ângulo de 26 segundos. Tomando-se medidas estatísticas com milhares de indivíduos, a acuidade visual média varia entre ângulos de 0,4 a 5 minutos. Os valores máximos de acuidade visual são alcançados para a luz branca, decrescendo para a luz verde, vermelha e azul. A acuidade visual é normalmente representada por um ângulo, para evitar a necessidade de especificação da distância. A Fig. 1.7 ilustra a definição de acuidade visual. Para o desenvolvimento de sistemas de reprodução de imagens o ângulo de 1 minuto é tomado como referência para a acuidade visual máxima. Portanto, qualquer objeto que projetar na retina um detalhe de imagem com ângulo menor que 1 minuto não será distinguido separadamente, tornando-se invisível para efeitos práticos. 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  9  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG A combinação da luz azul com verde produz o cyan ou turquesa, o vermelho com azul o magenta ou púrpura, o vermelho com verde produz o amarelo. O amarelo será tanto mais avermelhado ou tanto mais esverdeado quanto maior for à intensidade da luz vermelha ou verde, respectivamente. A percepção da cor amarela, por exemplo, é devido à excitação simultânea dos cones sensíveis ao vermelho e verde, ao passo que os cones sensíveis ao azul não são estimulados. O olho humano tem sensibilidade diferente para luzes de diferentes comprimentos de onda. A curva de sensibilidade relativa da Fig. 1.10 foi levantada para uma potência luminosa ou luminosidade de 683 lúmen/watt constante para todas as cores. A potência luminosa caracteriza-se pela sensação de brilho ou luminosidade. Da curva de luminosidade relativa verifica-se que o olho humano apresenta uma maior sensibilidade para o verde de comprimento de onda 550 milimicrons (10-9m). O espectro visível da luz situa-se entre os comprimentos de onda de 400 a 700 milimicrons. Luz com comprimento de onda maior que 700 milimicrons pertence à região do infravermelho, e comprimento de onda menor que 400 milimicrons pertence à região do ultravioleta. Tanto o infravermelho como o ultravioleta são regiões de comprimentos de ondas com luzes totalmente invisíveis para o olho humano. Fig. 1.10 1.1.8 – Acuidade visual a cores A acuidade visual, como já foi visto no item 1.1.4, mede a capacidade do olho humano de perceber o menor detalhe da imagem, sendo máxima (menor ângulo) para a luz branca decrescendo progressivamente para a luz verde, vermelho e azul. À medida que os objetos diminuem de tamanho o olho vai perdendo continuamente a capacidade de visualização das cores e dos detalhes finos da imagem. Experiências realizadas com um número muito grande de pessoas indicaram que os detalhes de imagens vistas sob ângulos menores que 10 minutos, o olho humano normal somente percebe a luminância ou brilho sob a forma de cinza equivalente, perdendo as informações de cores (visão escotópica). Para ângulos entre 10 e 25 minutos a percepção é tritanópica, ou seja, o olho percebe todas as cores exceto as que estão situadas na região verde-amarelado e azul-magentado. Para ângulos maiores que 25 minutos a percepção é cromática, o que significa que todas as cores são percebidas normalmente pelo olho humano. 1.2 – Noções de colorimetria Para a melhor compreensão dos fenômenos e mecanismos de processamento de imagens a cores é necessária a análise de alguns conceitos e definições dos principais parâmetros da colorimetria. As noções de colorimetria apresentadas a seguir referem-se apenas a combinações aditivas de luzes, que é o caso do cinema e da televisão. As combinações subtrativas são válidas para combinações de tintas e pigmentos. 500 600 700 800 900400300200 INFRAVERMELHOLUZ VISIVELULTRAVIOLETA COMPRIMENTO DE ONDA em milimicrons A M P LI TU D E R E LA TI VA 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 683 Lumen/Watt 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  10  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 1.2.1 – Cores primárias e complementares Cores Primárias - São cores que quando combinadas entre si não reproduzem nenhuma delas. As cores primárias (aditivas) usadas em televisão a cores são: vermelho, verde e azul. No caso de tintas e pigmentos as cores primárias (subtrativas) são: amarelo, magenta e turquesa (ciano). A figura 1.11 apresenta as cores primárias das combinações aditivas e subtrativas. Fig. 1.11 Cores complementares - São cores que combinadas com uma primária produzem o branco. Amarelo adicionado ao azul produz luz branca, portanto, o amarelo é a cor complementar do azul. Da mesma forma, o turquesa é complementar do vermelho e o magenta é complementar do verde. A Fig. 1.12 ilustra esse conceito. Fig. 1.12 1.2.2 – Combinações aditivas e subtrativas Combinações aditivas - Todas as combinações de cores consideradas neste estudo baseiam-se na combinação de luzes coloridas, constituindo as chamadas combinações aditivas, onde a cor resultante é obtida pela soma de luzes individuais. O cinema colorido e a televisão a cores utilizam apenas combinações aditivas para a reprodução de imagens a cores. A Fig. 1.13 ilustra as operações com cores aditivas, onde o sinal (+) significa a superposição de luzes e o sinal (-) significa o bloqueio da luz através de filtros ou simplesmente o desligamento da fonte de luz correspondente. Luz branca - A luz branca padrão é a luz solar direta, entretanto, não está disponível em qualquer hora devido as condições do tempo e mesmo impossível de ser obtida em ambientes internos, como estúdios de televisão e sets Magenta Turquesa AmareloVerde Verde Azul Vermelho Cores Aditivas (Luzes) Cores Subtrativas (Tintas) + + + + + + + + + = = = Amarelo Magenta Turquesa Azul Verde Vermelho Branco Branco Branco Vermelho Vermelho Azul Verde Azul Verde Azul Verde Vermelho Amarelo Magenta Turquesa 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  11  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG de filmagens. Para medições e ajustes de equipamentos de cinema e televisão é necessário ter uma fonte de luz branca o mais próximo possível da luz solar. A luz branca artificial ou simplesmente luz branca é obtida pela mistura em proporções iguais das cores vermelho, verde e azul. Na televisão a cores o branco de referência é obtido através de uma lâmpada de filamento de tungstênio operando na temperatura de 2.8480 K com filtros especiais. Esta luz branca de referência, assim obtida, é denominada de iluminante C, que é suficientemente próximo das condições da luz do dia, utilizada como referência para o ajuste de cores das câmeras de televisão. - - + - - - - + = = = = Branco Vermelho Branco Branco Verde Verde Vermelho Vermelho Azul Azul Vermelho Branco Azul Verde Verde Azul Fig. 1.13 Combinações subtrativas - As combinações de cores subtrativas são feitas através de tintas ou pigmentos coloridos em um suporte branco. O comportamento das combinações subtrativas de cores difere substancialmente das combinações aditivas pelo fato de que tinta ou pigmento, por exemplo, na cor vermelha, absorve todas as demais cores, refletindo apenas a cor vermelha. As combinações subtrativas são importantes para pinturas e impressões gráficas a cores. Por depender de reflexão e absorção da fonte de luz a sensação de cor muda com a fonte luminosa. Isto explica o fenômeno da mudança de cor de um impresso gráfico quando visto à luz do dia e na presença de uma iluminação artificial a vapor de mercúrio, por exemplo. A Figura 1.14 ilustra as combinações subtrativas onde os fenômenos absorção e reflexão são muito importantes no resultado da visão. Fig. 1.14 1.2.4 – Matiz e Saturação Matiz - É a cor ou a sua tonalidade cromática e pode ser representado pelo comprimento de onda da cor. A cor de qualquer objeto é definida pelo seu matiz, assim uma vegetação verde tem matiz verde, uma flor vermelha tem matiz vermelho. O matiz de uma cor independe do seu grau de saturação e luminosidade. Por exemplo, o marrom e o laranja são cores de mesmo matiz (mesmo comprimento de onda), porém com luminosidades diferentes. Da mesma forma, o azul-claro, azul marinho e azul-escuro são cores do matiz azul com graus de saturação e brilho diferentes. Luz solar Verde A folha absorve todos os comprimentos de onda e reflete apenas o verde. 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  14  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Seja m um número qualquer, então: mCn = maR + mbG + mcB Exemplo: branco multiplicado por m = 0,5 Branco = 1R + 1G + 1B 0,5Branco = (0,5 x 1)R + (0,5 x 1)G + (0,5 x 1)B 0,5Cn = 0,5R + 0,5G + 0,5B (cinza) Terceira Lei de Grassmann - Uma cor resultante da adição de duas outras poderá ser reproduzida pela soma das proporções das quantidades primárias correspondentes a cada uma das cores consideradas. Na representação algébrica tem-se: Cx = C1 + C2 C1 = a1R + b1G + c1B C2 = a2R + b2G + c2B Cx = (a1+a2)R + (b1+b2)G + (c1+c2)B Exemplo: somar 40% de turquesa com 60% de branco 40% de turquesa = 0,0R + 0,4G + 0,4B (segunda Lei de Grassmann) 60% de branco = 0,6R + 0,6G + 0,6B (segunda Lei de Grassmann) 40% de turquesa + 60% de branco = (0,0+0,6)R + (0,4+0,6)G + (0,4+0,6)B 40% de turquesa + 60% de branco = 0,6R + 1G + 1B (turquesa claro) Quantitativamente as três Leis de Grassmann são válidas tanto para potência luminosa como para unidades fotométricas. Estas Leis consideram as cores primárias definidas em cromaticidade e luminância. As Leis de Grassmann são válidas em condições normais de iluminação, onde se procura evitar os baixos níveis de iluminação (visão escotópica) e os níveis excessivamente altos de iluminação para evitar ofuscamento do olho humano. 1.2.6 – Diagrama de Cromaticidade CIE A CIE (Commission Internationale de l' Eclaire ou Comissão Internacional de Iluminação) estabeleceu em 1931 um sistema de representação plana da cromaticidade que é universalmente adotado em colorimetria. A Fig. 1.18 apresenta o diagrama CIE de cromaticidade onde apenas o matiz e a saturação estão representados, portanto, as informações de luminância devem ser fornecidas à parte. Para o branco de referência tem-se no diagrama CIE o correspondente ao ponto W, onde X = 0,3101 e Y = 0,3163. Portanto, partindo-se de qualquer ponto da linha de saturação máxima (linha de contorno do diagrama) em direção ao centro (ponto W) as cores vão se diluindo no branco até tornarem-se completamente brancas no ponto W. A linha de contorno do diagrama CIE está calibrada em milimicrons. Representa as cromaticidades saturadas das cores espectrais, dispostas na mesma seqüência das cores do arco-íris, ou seja, do vermelho para o azul, quando percorrida no sentido anti-horário. A base da figura triangular, representada por uma linha reta, corresponde às tonalidades não espectrais das cores magenta ou púrpura. Com este sistema de coordenadas é possível especificar uma cor de forma precisa considerando os parâmetros de matiz (comprimento de onda) e saturação (diluição da cor no branco). Para uma cor qualquer A de coordenadas X = 0,5 e Y = 0,4, representada no diagrama CIE da Fig. 1.18, traça-se uma reta ligando os pontos A e W. O prolongamento desta reta corta a linha de contorno do diagrama nos pontos a1 e a2. O segmento de reta Wa1 define o matiz da cor A no comprimento de onda 590 milimicrons, que é o mesmo para qualquer cor pertencente a este segmento. O ponto a1 representa a saturação máxima da cor A. 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  15  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG À medida que se desloca de a1 (sob o segmento a1W) para o ponto W a cor A vai se diluindo no branco até tornar-se completamente branca no ponto W. As cores pertencentes ao segmento Wa2 são complementares das cores do segmento Wa1, com matiz no comprimento de onda de 485 milimicrons, onde o ponto a2 representa o ponto de saturação máxima da cor complementar de A. Fig. 1.18 1.2.7 – Temperatura de cor Corpo preto na definição da Física é um corpo teórico sem nenhuma cor e toda luz que toca a sua superfície é totalmente absorvida sem nenhuma reflexão. Este corpo preto teórico ao ser aquecido continuamente começa a emitir luz. Primeiro se torna rubro, depois vermelho, laranja, branco e posteriormente branco azulado. Alem deste ponto o corpo não mais mudará de cor, não importa mais quanto for aquecido. O físico alemão Max Planck foi o primeiro a descrever este fenômeno. Efeito semelhante pode ser conseguido pelo ferreiro com um pedaço de ferro, que ao ser aquecido numa forja, primeiramente é opaco depois se torna rubro, vermelho, e laranja. Se um objeto for aquecido a temperatura de 2.0000 Kelvin emitirá luz laranja,então pode-se dizer que esta luz é um laranja de temperatura 2.0000 Kelvin. A Figura 1.19 apresenta a posição da curva de temperatura de cor no diagrama CIE de cromaticidades. Temperatura de cor é uma escala científica utilizada para designar emissão espectral de elemento radiante como o filamento de uma lâmpada, por exemplo. É utilizada para especificar, principalmente, as fontes de luz padrão utilizadas nas aplicações técnicas, científicas e de iluminação. Abaixo, a relação das principais fontes padrão utilizadas: Iluminante A – 2.855,60 Kelvin Iluminante B – 4.8740 Kelvin (luz solar direta perto do equador) Iluminante C – 6.7740 Kelvin (luz do dia azulada no hemisfério norte) R G B Y 0 0,20,1 0,1 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 x y 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,3163 0,3101 700 nm 600 nm 580 nm 570 nm 560 nm 540 nm 500 nm 490 nm 480 nm 400 nm Cor es m age nta (não esp ectr ais) C M R Diagrama CIE 1 nm = 10 m-9 G C B R Y W 520 nm A a2 a1 485 nm 1 – Mecanismo da Percepção Visual                                                                  16  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG R G B Y 0 0,20,1 0,1 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 x y 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 700 nm 600 nm 520 nm 580 nm 570 nm 560 nm 540 nm 500 nm 490 nm 480 nm 400 nm Cor es m age nta (não esp ectr ais) C M R Diagrama CIE 1 nm = 10 m-9 G C B R Y 1.000K 1.500K2.000K3.000K 4.000K 5.000K 7.000K 10.000K 8 500 nm Fig. 1.19 Para produzir os iluminantes A, B e C o CIE recomenda utilizar uma lâmpada de 100 W de filamento de tungstênio em atmosfera gasosa (alógena) que funciona com o filamento na temperatura de 2.855,60 Kelvin. Esta lâmpada produz diretamente o iluminante A. Os iluminantes B e C são obtidos dessa mesma lâmpada com a utilização de filtros especiais descritos com precisão pela CIE. Esta unidade de medida tem muita importância para o cinema e televisão principalmente nas tomadas de cenas externas. A luz do dia varia com a hora e principalmente com as condições do tempo o que obriga ajustes de câmeras e uso de filtros especiais de correção espectral. Para exemplificar as variações de luz, algumas temperaturas de cor de situações do cotidiano: Vela de cera – 1.8000 Kelvin Lâmpada incandescente – 3.000 a 4.5000 K Lâmpada de arco – 5.4000 K Dia ensolarado – 1.200 – 5.000 0 K Dia parcialmente nublado – 6.0000 K Dia nublado – 7.0000 K Dia chuvoso – 8.0000 K 2 – Televisão Conceitos Básicos                                19  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 2.1 – Amostragem de Cenas Móveis Uma cena móvel ou imagens em movimento podem ser consideradas como uma sucessão contínua de infinitas imagens estáticas. A representação de cenas móveis por um número infinito de imagens estáticas, embora teoricamente seja o ideal, não tem aplicação prática. Não é difícil de concluir que levando-se em consideração a persistência da visão, uma cena móvel pode perfeitamente ser representada por um número finito de imagens estáticas, desde que a troca de imagens se faça em um tempo menor que o tempo de persistência da visão para que se tenha a sensação de continuidade dos movimentos. O olho, neste caso, funciona como elemento integrador, proporcionando uma percepção contínua de movimentos a partir de uma apresentação descontínua de imagens estáticas. O número de amostras de imagem na unidade de tempo denomina-se freqüência de amostragem. Como foi visto no Item 1.1.6, projetando-se na retina do olho humano imagens numa seqüência superior a 20 quadros por segundo, provoca a sensação de movimentos contínuos da imagem. A freqüência de amostragem para o cinema foi padronizada em 24 quadros por segundo. Este valor corresponde a um compromisso estatístico entre o olho normal médio e os movimentos mais prováveis do cotidiano. A freqüência de amostragem de 24 quadros por segundo resolve completamente o efeito da continuidade dos movimentos da imagem, entretanto, não resolve o problema da variação da intensidade luminosa, que é percebida pelo olho como uma cintilação da iluminação da tela (flicker). As experiências demonstraram que uma freqüência de cintilação maior que 40 quadros por segundo não é perceptível pelo olho humano. Para resolver este problema sem aumentar o número de quadros, as máquinas de cinema reproduzem o mesmo quadro duas vezes para obter a freqüência de cintilação de 48 quadros por segundo com freqüência de amostragem de 24 quadros por segundo. As Figuras 2.1a e 2.1b esquematizam o funcionamento dos projetores de cinema. Fig 2.1 A velocidade de 24 quadros por segundo do filme cinematográfico corresponde a um tempo de exposição de 1/24 segundos ou 41,67 milissegundos por cada fotograma. Em 75% deste tempo (31,25 mseg) o fotograma fica parado na janela da objetiva. Durante este tempo, a abertura do obturador passa duas vezes pela janela da objetiva projetando o mesmo quadro duas vezes na tela. Na seqüência, o obturador é fechado, bloqueando a luz na tela, e nos 25% restantes do tempo (10,42 mseg) o fotograma é trocado, posicionando o segundo fotograma. Esta seqüência é repetida continuamente até o final do filme. Observar que o tempo de troca do fotograma é bem menor que o tempo de persistência da visão, condição necessária para enganar o olho e o cérebro humano e provocar a sensação de movimento contínuo pela amostragem de imagens estáticas. O gráfico da Figura 2.2 ilustra os conceitos de freqüência de amostragem e cintilação no funcionamento de um projetor de cinema. 1 1 2 1 2 2 3 3 24 24 3 4 5 6 47 48 48 Quadros 24 Imagens Freq. de cintilação = 48Q/seg Freq. de amostragem 24Q/seg Espelho Lâmpada de arco Lente condensadora Obturador Janela Filme Objetiva 2 – Televisão Conceitos Básicos                                20  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 2.2 2.2 – Relação de Aspecto do Cinema O cinema desde os seus primórdios usa a tela no formato 4 x 3. A partir dos anos cinqüenta, começaram aparecer outros formatos de tela, sendo a maior delas o Cinemascope com relação de aspecto de 7,05 x 3. A Figura 2.3 apresenta as telas mais usadas no cinema cujas relações de aspecto têm muita importância quando se desejam reproduzir filmes cinematográficos em sistemas eletrônicos de reprodução de imagens como televisão, gravador-reprodutor de DVD e computador. Fig. 2.3 75% tempo de exposição 75% tempo de exposição Quadro n Quadro n+1 25% 25%0% Aberto Fechado 100% 0% Movimentos do obturador Iluminação da Tela Movimentos do Filme Troca do slade Troca do slade 31,25 ms 10,42 ms 4 3 3 6,63 Filme Cinemascope Relação de Aspecto 2,35:1 3 7,05 Filme de 70 mm Relação de Aspecto 2,21:1 2 – Televisão Conceitos Básicos                                21  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 2.3 – Formação da Imagem de Televisão No cinema um quadro é projetado de forma completa na tela. A televisão não pode trabalhar desta forma, pois a largura de faixa necessária seria impraticavelmente grande. Para reproduzir a mesma imagem com largura de faixa reduzida e compatível com os meios de transmissão disponíveis, a televisão divide a imagem óptica de uma cena em linhas, cada linha é explorada ponto a ponto onde as variações luminosas de cada ponto são convertidas em variações de corrente elétrica pelo transdutor eletro-óptico da câmera. O sinal elétrico, correspondente a cada ponto da imagem, é enviado seqüencialmente, linha a linha, ao transmissor onde modula uma portadora de alta freqüência. O sinal recebido pelo receptor é demodulado e amplificado para alimentar o transdutor eletro-óptico que converte as variações do sinal elétrico em variações de luminosidade na tela na mesma seqüência de exploração da cena original. Em outras palavras, a televisão funciona como se a imagem fosse um quebra-cabeças onde cada peça seria transmitida individualmente e montada uma a uma numa seqüência de linhas horizontais até formar o quadro completo. A Figura 2.4 representa esquematicamente o princípio de funcionamento da televisão. Fig. 2.4. A imagem é dividida em linhas horizontais que são exploradas em movimentos da esquerda para a direita e de cima para baixo. Este processo de exploração da imagem é denominado de varredura. Para que os pontos explorados de uma imagem sejam reproduzidos na mesma posição geométrica na tela do receptor é necessário a transmissão de pulsos de sincronismo para “amarrar” os movimentos horizontal e vertical da varredura na transmissão com a da recepção. A conversão de detalhes de imagem em corrente elétrica, pelo transdutor óptico/elétrico da câmera, está ilustrado na Figura 2.5, de maneira simplificada por um sistema de apenas 11 linhas. Fig. 2.5 Os pontos em branco da imagem geram na saída do transdutor da câmera tensões de 0 volt e os pontos em negro tensões de 1 volt. Conseqüentemente, as demais tonalidades de cinza, variando do branco ao preto, geram tensões correspondentes, variando de 0 a 1 volt. No caso da Fig. 2.5 a letra "U" é considerada como preta e a letra "T" como cinza, formada por 50% de branco e 50% de preto. Portanto, os pontos explorados da letra "U" Óptico Óptico Elétrico Elétrico Imagem Transmitida Imagem Recebida Meio de Transmissão M en or d eta l h e Pi xe l M en or d eta lh e Pi xe l Imagem Imagem Sincronismo Sincronismo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Distribuição das tensões correspondentes a imagem Distribuição da luminosidade por linha 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Linhas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0volt 1volt Preto Branco 2 – Televisão Conceitos Básicos                                24  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Este efeito reduz a definição da imagem e conseqüentemente a largura de faixa ocupada para reproduzir os detalhes finos da imagem. O número total de detalhes reproduzidos num quadro de televisão é dado pelo produto das resoluções horizontal e vertical. RT = RH x RV [2.3] Para o Padrão M adotado no Brasil, e países de rede elétrica de 60 Hz RV = (N – N0)K = (525 – 42) x 0,7 = 338,1 linhas RH = 4/3RV = 4/3 x 338,1 = 450,8 linhas RT = RH x RV = 450,8 x 338,1 = 152.415,48 pixels ou elementos de imagem Observe que a resolução total da televisão no padrão M é muito inferior a resolução do filme de 35 mm (500.000 pixels) e um pouco superior a do filme de 16 mm (125.000 pixels). A resolução total define a qualidade da imagem em pixels ou elementos de imagem e depende apenas do número de linhas totais definida pelo padrão. A partir das resoluções, horizontal e vertical, pode-se deduzir a equação da resolução total em função do numero de linhas. Logo: 0,08 = proporção do numero de linhas apagadas em relação ao total de linhas do padrão RV = N(1 – 0,08)K = N x 0,92 x 0,7 = 0,644N RH = 4/3 x RV = 4/3 x 0,644N = 0,8587N RT = RH x RV = 0,644N x 0,8587N = 0,553N2 RT = 0,553N2 [2.4] O gráfico da Figura 2.10 apresenta a Resolução Total em função do número de linhas. Verifica-se, portanto, que para melhorar a qualidade da imagem o número de linhas cresce exponencialmente. Por exemplo, para se ter uma tela de televisão com a qualidade da tela de cinema, de 500.000 pixels, o número de linhas deve ser 951 e para equiparar com o filme 70 mm, Vistavision de 1.000.000 de pixels, o número de linhas deve ser 1.345. 2 – Televisão Conceitos Básicos                                25  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 2.10 Os fabricantes de computadores há muito tempo abandonaram o monitor de televisão, por não apresentar a qualidade de imagem requerida para gráficos e jogos eletrônicos. Criaram os seus próprios padrões. A Tabela 2.1 apresenta os principais padrões de telas usadas nos monitores de computadores. O monitor de computador funciona da mesma forma que o monitor de televisão, na verdade foi uma evolução deste. Tabela 2.1 2.3.3 - Varredura Nos antigos tubos eletrônicos com canhão de elétrons que equipavam tanto as câmeras quanto a tela dos receptores, as varreduras, horizontal e vertical, são produzidas por um conjunto de bobinas magnéticas, alimentadas por correntes alternadas na forma de dente-de-serra. Os campos magnéticos criados movimentam o ponto de exploração (na câmera) ou reprodução da imagem (no receptor). A Figura 2.11 apresenta as correntes dente-de-serra horizontal e vertical. Fig. 2.11 Numero de linhas 100 200 300 400 500 1000600 800 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 2.0001330 R es ol uç ão to ta l M eg ap ix el 0 0,1524 0,216 525 625 Resolução x Número de linhas Padrão VGA SVGA SVGA SVGA SVGA Resolução H x V 640 x 480 640 x 480 800 x 600 1024 x 768 1280 x 1024 Resolução Total (pixels) 307.200 307.200 480.000 786.432 1.310.720 Número de linhas 525 525 628 806 1068 Número de linhas visiveis na tela 480 480 600 768 1024 Freqüência do pixel (MHz) 25,2 31,5 40 75 126,5 4 3 Linh a n Linh a n+ 1 TH tH tRH 63,492 s 52,698 s 10,794 s Tela SDTV T = 1/f T = 1/15.750Hz = 63,492 s H H H Linha n Linha n + 1 16 ,6 67 m s 15 ,3 33 m s 1,333 ms 4 3 T = 1/f T = 1/60Hz = 16,667 s V V V m Tela SDTV Cam po n Cam po n+1 TV tRV tV 2 – Televisão Conceitos Básicos                                26  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Para que apenas linhas horizontais sejam traçadas, o retorno dos movimentos, horizontal e vertical, deve ser apagado. Se tal não ocorrer, quando a varredura horizontal deslocar o ponto de exploração do final de uma linha, no lado direito tela, para o início da linha seguinte, no lado esquerdo, uma linha inclinada será impressa entre duas linhas horizontais. Da mesma forma, quando a varredura vertical deslocar o ponto do lado direito inferior da última linha de um campo para o lado esquerdo superior da primeira linha do campo seguinte, linhas inclinadas aparecerão na tela. (ver Fig. 2.11). A exploração da imagem na câmera de televisão como a reprodução na tela do receptor é feita através de um feixe de elétrons produzido por um canhão eletrônico. O apagamento dos retornos horizontal e vertical é obtido com pulsos elétricos que desligam o canhão eletrônico por um período igual aos tempos de tRH e tRV. A Figura 2.12 apresenta as características das correntes dentes de serra horizontal e vertical como também os pulsos de apagamento horizontal e vertical. Fig. 2.12 A freqüência de varredura horizontal e obtida pelo produto da freqüência de amostragem pelo número de linhas. No padrão M foi estabelecido para 525 linhas com tempos de retorno horizontal e vertical respectivamente de 17% e 8% dos períodos de fH e fv. A Figura 2.13 esquematiza o sistema de varredura eletrônica utilizado na reprodução. Os dispositivos modernos de captação e reprodução de imagens eletrônicas não mais utilizam de canhões eletrônicos. Câmeras e monitores utilizam componentes de estado sólido onde o acesso a cada pixel é feito por um sistema de coordenadas x, y. O sistema de canhão eletrônico é mais simples e de fácil compreensão para entender o processo de varredura. Pulsos de apagamento Vertical enviados à Tela Quadro completo Cam po Im par Cam po p ar T = 16,667 msVt = 15,333msV t = 1,333msRV AV AV +V 0 -V 0 0,75V Canto superior esquerdo da Tela Canto superior esquerdo da Tela Canto inferior direito da Tela Canto inferior direito da Tela Corrente dente de serra Vertical +V -V 0 0,75V 0V Pulsos de apagamento horizontal enviados à Tela Lin ha 1 Lin ha 3 Lin ha 5 Parte visível na Tela Parte apagada na Tela t = 52,70 sH t = 10,79 sRH T = 63,492 sH Corrente dente de serra Horizontal AH AH AH AH 2 – Televisão Conceitos Básicos                                29  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 2.15 2.3.5 – Exploração Entrelaçada A solução encontrada no cinema para reduzir o efeito da cintilação da imagem, projetando o mesmo quadro duas vezes, não pode ser utilizada na televisão por razões de ordem técnica. O mesmo efeito é conseguido na televisão com a exploração entrelaçada, em que as 525 linhas são divididas em dois campos iguais intercalados. Cada campo possui 262,5 linhas, significando que as linhas 1, 3, 5, 7, . . . . . . . . 525 pertencem ao primeiro campo e as linhas 2, 4, 6, 8, . . . . . 524 ao segundo campo. A Fig. 2.16 apresenta o mecanismo de exploração entrelaçada em um sistema simplificado de 25 linhas. Neste exemplo, metade das linhas, ou seja, 12,5 linhas estão em cada campo. Admite-se que duas linhas completas são apagadas durante o tempo de retorno vertical. Portanto, 10,5 linhas visíveis são exploradas em cada campo num total de 21 linhas visíveis por quadro. Observe que se não houvesse os pulsos de apagamento horizontal e vertical a tela teria o aspecto da Fig. 2.16, onde todas as linhas de retorno são visíveis. Observar as correspondências dos intervalos de tempo entre as correntes dente de serra horizontal e vertical com os pulsos de apagamento horizontal e vertical. As correntes dente de serra horizontal e vertical são enviadas as bobinas de deflexão horizontal e vertical respectivamente. Os pulsos de apagamento horizontal e vertical são enviados ao canhão eletrônico do tubo para o bloqueio do feixe de elétrons evitando o acendimento da tela durante os retornos horizontal e vertical. As conclusões deste exemplo podem ser perfeitamente extrapoladas para o sistema de 525 linhas com 42,0 linhas apagadas. Com a exploração entrelaçada, alem de resolver o problema da cintilação da tela, reduz pela metade a freqüência do pixel e conseqüentemente a largura de faixa necessária para a transmissão da imagem eletrônica. 100 200 300 400 500 1000600 800 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2.000 Numero de linhas Fr eq üê nc ia d o Pi xe l/F ai xa d e ví de o (M H z) 0 525 625 Q = 100 Q = 30 Q = 25 2 – Televisão Conceitos Básicos                                30  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 2.16 2.3.6 – Sinal de Vídeo e Sincronismo O sinal de vídeo na saída da câmera tem amplitude máxima de pico padronizada em 1 volt. Os elementos de imagem de maior luminosidade, branco de referência, geram tensões de 0,1 volt. A tensão de 0,75 volt corresponde aos pontos negros ou pontos sem iluminação, negro de referência. Observar o caráter negativo do sinal de vídeo, onde os pontos escuros geram as maiores tensões. Durante o intervalo de tempo do retorno horizontal é inserido o pulso de apagamento para eliminar o retraço horizontal. Como pode ser visto na Figura 2.17, a amplitude deste pulso é de 0,75 volt, correspondente ao nível de preto ou apagamento da tela. A duração do pulso de apagamento no padrão M é de 10,16 micros- segundos, que é exatamente igual ao tempo de retorno horizontal. Superposto ao pulso de apagamento vem o pulso de sincronismo horizontal, que é transmitido para sincronizar o oscilador dente-de-serra da varredura horizontal do receptor e estabilizar a imagem na tela. O pulso de sincronismo horizontal tem amplitude de 0,25 volt, que somado ao 0,75 volt do apagamento dá uma amplitude total de pico de 1 volt. Este pulso não causa nenhum problema, visto que qualquer amplitude superior a 0,75 volt a tela já está apagada. A região de amplitude superior a 0,75 volt é denominada de mais do que preto. O pulso de sincronismo horizontal não está simetricamente disposto em relação ao pulso de apagamento, como pode ser observado na Figura 2.17. 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 25 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 A C D B ½ Linha 21 apagada Linha 22 apagada Linha 23 apagada Linha 24 apagada ½ Linha 25 apagada Tela de 21 linhas 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 2 4 6 8 10 12 14 16 18 22 24 121 23 25 2024 D B C AA Campo impar = 12,5 Linhas Campo par = 12,5 Linhas 10,5 Linhas visíveis 10,5 Linhas visíveisAV 2 L AV 2 L Pulsos de apagamento Horizontal Pulsos de apagamento Vertical 0 V 0 V Correntes dente de serra H e V Correntes dente de serra H e V 2 – Televisão Conceitos Básicos                                31  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 2.17 O apagamento vertical, devido à sua longa duração, apaga um mínimo de 19 e um máximo de 21 linhas do retorno vertical no final de cada campo. Esta tolerância de 7 a 8% de tv faz arte das especificações do padrão M, o que dá aos fabricantes de equipamentos de vídeo uma certa flexibilidade na escolha da duração do retorno vertical. A Figura 2.18 mostra as características do intervalo de apagamento vertical. Fig. 2.18 O intervalo de apagamento vertical tem pulsos equalizadores, pulsos de sincronismo vertical e pulsos de sincronismo horizontal, que têm a finalidade de não deixar o sistema sem sincronismo horizontal durante muito tempo. Os dois intervalos de apagamento vertical representados na Figura 2.18 são os mesmos, exceto pelo fato do primeiro pertencer ao campo ímpar e o segundo ao campo par, o que provoca um deslocamento de meia linha, entre os dois intervalos, necessário ao perfeito entrelaçamento das linhas. O pulso de sincronismo vertical é precedido por 6 pulsos equalizadores correspondentes a 3 linhas horizontais. O intervalo de tempo do pulso de sincronismo vertical também é equivalente a 3 linhas, sendo sucedido por 6 pulsos equalizadores equivalentes a mais 3 linhas. O restante do intervalo de apagamento vertical é preenchido por pulsos de sincronismo horizontal. A duração total do pulso de apagamento vertical é: mínimo máximo - Pulsos equalizadores 3H 3H Pulso de sincronismo vertical 3H 3H Pulsos equalizadores 3H 3H Pulsos dc sincronismo horizontal 10H 12H Total 19H 21H P re to 5 0% Pr et o 10 0% P re to 4 0% P re to 3 0% P re to 2 0% P re to 1 0% 0,1 0,7 0,75 Nível de branco Nível de preto Pulso de sincronismo Horizontal1,0V 0V Linha n Linha n + 1 Tela Sinal de vídeo Pulso de apagamento Horizontal 514 516 518 520 522 524 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 31 33 35 37 Apagamento Vertical do Campo Ímpar = 21 H 513 515 517 519 521 523 525 2 4 6 8 10 12 14 16 18 30 32 34 36 Apagamento Vertical do Campo Par = 21 H ½ linha½ linha Duas últimas linhas pares do quadro n na parte inferior da tela Duas últimas linhas ímpares do quadro n na parte inferior da tela Linha Linha Primeira linha ímpar visível do quadro n + 1 parte superior da tela Primeira linha par visível do quadro n + 1 parte superior da tela Sinc. Vertical Sinc. Vertical 2 – Televisão Conceitos Básicos                                34  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG A nova curva da câmera com correção gama está apresentada na Fig. 1.20c. Esta curva tem o expoente que é exatamente o inverso do expoente da curva resultante do Vidicon x CRT. Desta forma, a curva combinada é perfeitamente linear, o que garante uma reprodução perfeita de todas as tonalidades da imagem entre o branco e o preto. Com a tecnologia digital, o tubo da câmera foi substituído pelo dispositivo CCD (Charged Coupled Device) e o tubo do receptor pelas telas de LCD (Liquid Crystal Display) ou Plasma. O CCD tem curva praticamente linear, ou seja g = 1. As telas, LCD e Plasma, têm g diferente de 2,2 do CRT, entretanto, são emuladas, por software, para ter a mesma curva do CRT com expoente 2,2 e assim manter a correção gama correta independente da tecnologia da tela do receptor. Desta forma, uma moderna câmera com dispositivo de captação de imagens digital CCD tem o g calculado por: g (CCD) X g (CRT ou LCD ou Plasma) X g (Câmera) = 1 1 X 2,2 X g (Câmera) = 1 g (Câmera) = 0,4545 A Figura 2.21 mostra a correção gama para uma câmera equipada com CCD. Observar que a curva de correção gama é o inverso da curva do CRT devido a linearidade de conversão do CCD. Desta forma, obtêm-se a perfeita reprodução de todas as tonalidades de cinza, entre o branco e o preto, de uma cena para qualquer tipo de tela, quer seja CRT, LCD ou Plasma. Fig. 2.21 FORMAÇÃO DO VÍDEO COMPOSTO Este circuito recebe do circuito de Sincronismo e Distribuição de Pulsos H e V os pulsos de apagamento e sincronismo, horizontal e vertical, e adiciona-os ao sinal de vídeo, formando o sinal de vídeo composto. AMPLIFICADOR DE VÍDEO COMPOSTO Amplifica o sinal de vídeo composto mantendo constante a amplitude do topo do pulso de sincronismo horizontal em - 1 volt de pico. 2.5 - DISPOSITIVOS CAPTADORES DE IMAGENS HISTÓRICO - Os transdutores utilizados nas câmeras de televisão para converter as variações de luminosidade da imagem em variações de corrente elétrica são denominados de tubos captadores. Ao longo dos anos muitos.Foram os tipos utilizados na construção de câmeras de televisão. Atualmente, só os tubos de desenvolvi- mento mais recente são usados porque estes tornaram os anteriores obsoletos. O Vidicon estabeleceu esta marca por ser mais simples e de menor tamanho que os demais. Os tubos captadores anteriores ao Vidicon foram em ordem cronológica: 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 Tensão de saída (%) Lu m in os id ad e da c en a (% ) Curva do CCD 0 (a) 20 40 60 80 1000 100 80 60 40 20 Tensão de entrada (%) Lu m in os id ad e da T el a (% ) Curva do CRT Curva linear (b) Curva da correção Gama Curva do CRTC urv a c om bin ad a 0 20 40 60 80 100 Tensão de entrada CRT (%) Lu m in os id ad e da T el a (% ) 20 40 60 80 100 0 + (c ). 2 – Televisão Conceitos Básicos                                35  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG ICONOSCÓPIO - Desenvolvido em 1923 por Zworykin tornou visível a construção da primeira câmera de televisão totalmente eletrônica em 1931. Foi utilizado para as primeiras demonstrações públicas de televisão na Feira Mundial de New York em 1939. SUPER EMITRON - Desenvolvido na Inglaterra em 1936 a partir do Iconoscópio. Foi utilizado na construção de câmeras experimentais no final dos anos 3O na Inglaterra. ORTHICON - Apareceu em 1939 nos Estados Unidos. Foi utilizado para equipar as câmeras do sistema de televisão experimental que transmitia do Empire State Building durante a II Guerra Mundial. IMAGEM ORTHICON - O Imagem Orthicon foi introduzido no mercado em 1946 tornando o estúdio de televisão mais prático. Possui grande sensibilidade e requer menos iluminação que os seus antecessores. VIDICON - Foi o primeiro tubo captador de imagens de baixo custo. Apareceu em 1950, tornando-se comercial a partir de 1954. Foi o tipo de tubo mais utilizado na maioria das câmeras de televisão até praticamente no inicio dos anos 90. Todos os demais tubos que apareceram após o Vidicon têm a sua estrutura básica igual a este diferindo apenas pelos elementos que constituem a fotocamada. Por ordem cronológica são: PLUMBICON (1964), SILICON VIDICON ( 1966), SILICON INTENSIFER TARGET (1971), CHALNICON (1972), SATICON e NEWVICON. Em 1974 apareceu o primeiro dispositivo captador de imagens de estado sólido com 163.840 elementos de imagem montado num ship de silício, denominado de Dispositivo de Carga Acoplada - (CCD Charge Coupled Device). Com a grande evolução da tecnologia dos CCD’s os antigos tubos da família dos Vidicons foram totalmente substituídos pelos novos CCD’s a partir do inicio dos anos 90, o que trouxe novas e excelentes características de desempenho para as câmeras. 2.5.1 - O Vìdicon As dimensões do Vidicon dependem do tipo de aplicação. Nas câmeras profissionais o tipo mais usado tem comprimento de 16 cm e diâmetro de 2,54 cm (Vidicon de 1 polegada). As câmeras portáteis utilizam Vidicons de 10 cm de comprimento e 1 ,9 cm de diâmetro (Vidicon de 3/4 polegada). Para aplicações especiais existe o Vidicon de 1,27 cm de diâmetro (Vidicon de 1/2 polegada) que foi utilizado na câmera do satélite meteorológico TIROS. O Vidicon é constituído basicamente por uma placa-alvo e um canhão eletrônico. O funcionamento do Vidicon baseia-se no efeito da "fotocondutividade" da placa-alvo. Este efeito provoca a queda da resistência elétrica com o aumento da luz no ponto explorado pelo feixe eletrônico. A Figura 2.22 apresenta o principio de funcionamento do vidicon. Fig. 2.22 O sistema de lentes da câmera projeta a imagem focada na superfície externa da placa-alvo do Vidicon. A superfície interna da placa-alvo está revestida com um filme eletrocondutivo transparente chamado NESA FILM. O nesa film é um filme fino de óxido de estanho (SnO2) formado por pulverização a altas temperaturas. O anel externo do Vidicon está eletricamente ligado ao nesa film formando o eletrodo por onde se extrai o sinal elétrico correspondente à imagem do ponto explorado pelo feixe eletrônico do canhão. Pelo processo de evaporação, o nesa film é revestido por uma fina camada, de 4 a 5 microns, de material fotocondutivo como o trissulfeto de antimônio (Sb2S3). Imagem Objetiva Feixe eletrônico Canhão Vidicon Sinal de vídeo 2 – Televisão Conceitos Básicos                                36  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Pontos de imagem com luminosidade intensa reduzem a resistência da foto camada para 2 MΩ , enquanto que nos pontos escuros a resistência da foto camada é da ordem de 20 MΩ . A placa-alvo está ligada a um potencial de + 40 volts em relação ao catodo do canhão através de um resistor de 50 K Ω. A corrente circula do catodo para a placa-alvo do canhão através do feixe de elétrons que tem uma resistência da ordem de 90 MΩ. A Fig. 2.23 apresenta o circuito elétrico equivalente do Vidicon. Fig. 2.23 O feixe eletrônico explorando a imagem elétrica, projetada na parte externa da foto camada, em 525 linhas, fornece uma corrente elétrica correspondente às variações de iluminação contidas em cada linha. Com exceção da placa-alvo, todo o restante do Vidicon constitui o canhão eletrônico formado por um catodo emissor de elétrons aquecido por um filamento técnico, grade de controle do feixe de elétrons (G1), grade aceleradora (G2), com um furo central de aproximadamente 30 microns para limitar a espessura do feixe eletrônico e melhorar a resolução, grade de focalização (G3) que focaliza o feixe de elétrons sobre a placa-alvo. A grade desaceleradora (G4) é um eletrodo em forma de malha polarizada com tensão ligeiramente inferior à da grade aceleradora. A tensão da placa-alvo é muito mais baixa, da ordem de 20 a 60 volts. Dessa forma, o feixe eletrônico é desacelerado com um ligeiro desvio no percurso, de maneira a sempre incidir perpendicularmente a placa-alvo, o que assegura uma perfeita uniformidade dos sinais de saída melhorando a resolução nas áreas periféricas da imagem. O movimento do feixe de elétrons que varre a imagem em 525 linhas é feito pelos campos magnéticos, horizontal e vertical, produzidos pelas bobinas de deflexão. A bobina de focalização é alimentada por uma corrente contínua ajustada externamente para corrigir o foco do feixe eletrônico sobre a placa-alvo. A bobina de alinhamento é necessária para corrigir pequenas distorções na fabricação do canhão eletrônico. A corrente contínua de alimentação da bobina de alinhamento é ajustada externamente até que o feixe eletrônico fique o mais próximo possível do centro do canhão. Em câmeras portáteis, a bobina de alinhamento é freqüentemente substituída por pequenos ímãs montados em anéis posicionados entre G1 e G2. A Fig. 2.24 apresenta um corte do Vidicon com as bobinas de deflexão, alinhamento e foco. Fig. 2.24 2.5.2 - O Plumbicon O Plumbicon, desenvolvido pela PHILIPS holandesa, é um tubo captador praticamente igual ao Vidicon, exceto pela constituição da placa-alvo. A parte interior da placa-alvo é revestida pelo nesa film, que é transparente e está eletricamente ligado ao anel metálico externo por onde se extrai o sinal elétrico de vídeo. O nesa film é revestido por uma camada fotocondutiva constituída de três camadas de monóxido de chumbo PbO. A camada que efetivamente está em contato com o nesa film é dopada para formar um semicondutor do tipo N. A segunda camada é formada por monóxido de chumbo puro e sem dopagem formando um semicondutor intrínseco do tipo I. Canhão Imagem R = 90M R = 50K R = 90M R = 90M R = 2M Branco Preto i i + -40 V Video i = 0,3 A i Foto Camada C Placa de sinal Feixe de eletrons Bobinas de deflexão H e V Bobina de alinhamento Bobina de focalização Grade desaceleradora G4 275 Volts Imagem Conexão do alvo 30 a 60 Volts Placa alvo ou Foto camada Grade de Foco G3 275 a 300 Volts Grade aceleradora G2 300 Volts Grade de controle G1 0 a -100 Volts Catodo 0 Volt Filamento Feixe de eletrons Tubo de vidro 2 – Televisão Conceitos Básicos                                39  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 2.28 2.5.4 - O Chalnicon O Chalnicon, desenvolvido pela TOSHlBA do Japão, é um tubo captador de imagens da família dos Vidicons, com placa-alvo formada por multicamadas. A superfície fotocondutiva colocada na parte interna da placa-alvo é formada pelo nesa film (SnO2) que está eletricamente ligado ao anel externo, por onde se extrai o sinal de vídeo, e por um filme fotocondutivo transparente composto de três camadas. A maior camada é composta de seleneto de cádmio (CdSe). O CdSe é depositado sobre o nesa film por processo de evaporação a altas temperaturas. A superfície externa do CdSe é então oxidada para formar o trióxido de selênio e cádmio (CdSeO3). Além disso, também pelo processo de evaporação a quente, é depositada uma camada de trissulfeto de arsênico (As2S3) para formar a superfície de varredura do feixe eletrônico. O Chalnicon é fabricado com diâmetro de 18 mm, possui alta sensibilidade, baixa corrente de escuro, alta resolução e nenhum problema de cauda de cometa (burn-in). Quando operado com luz de polarização fornece um sinal de vídeo satisfatório, mesmo para baixos níveis de iluminação, sem a ocorrência de lag ou burnin. A Fig.2 .29 apresenta a característica multicamada da placa-alvo do Chalnicon. Fig. 2.29. 2.5.5 - O Newvicon O Newvicon da MATSUSHITA japonesa é outro tubo captador de imagens idêntico ao Vidicon, exceto pela constituição da placa-alvo. Esta placa tem estrutura em multicamadas, consistindo de um filme transparente e condutivo, nesa film (SnO2), camada ZnSe, camada de solução sólida (ZnxCd1-xTe (In)) e camada de trissulfeto de antimônio (Sb2O3), montadas na superfície interna da placa-alvo A Fig. 2.30 mostra a formação da multicamada. Fig. 2.30 O filme transparente condutor nesa film está eletricamente em contato com o anel externo para a extração do sinal elétrico de vídeo. A camada ZnSe é um semicondutor do tipo N funcionando como um substrato que ajuda a transmissão da luz e melhora a cristalização da camada de solução sólida, formando ao mesmo tempo uma heterojunção. A camada de solução sólida ZnxCd(1-x)Te (In) é um semicondutor do tipo P, esta Imagem Feixe de eletrons 12 VDC Saticon Imagem Feixe de eletrons 12 VDC Chalnicon Nesa Film SnO2 CdSeO3CdSe As2S3 Led Imagem Feixe de eletronsNewvicon Nesa Film SnO2 ZnxCd(1-x)Te(in)ZnSe Sb2S3 2 – Televisão Conceitos Básicos                                40  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG combinação de elementos produz uma placa-alvo de alta sensibilidade sobre uma ampla faixa do espectro luminoso visível. A fina camada de trissulfeto de antimônio Sb2S3 é utilizada para reter o feixe de elétrons impedindo-o de penetrar nas outras camadas, minimizando desta forma as imagens residuais. O Newvicon possui a mais alta sensibilidade espectral dentre todos os demais tubos captadores de imagens da família dos Vidicons. A sensibilidade espectral do Newvicon atinge cerca de vinte vezes mais que a média dos Vidicons. Possui boa resolução e é quase isento dos efeitos de burn-in e blooming (mancha com excesso de iluminação). É o mais apropriado tubo para aplicações em câmeras que requerem alta sensibilidade, como por exemplo, as câmeras portáteis para tomadas de cenas externas onde muitas vezes a iluminação é deficiente. 2.5.6 - O CCD - Dispositivo de Carga Acoplada O CCD (Charge Coupled Device) é um dispositivo de estado sólido usado para a captação de imagens. É constituído basicamente de minúsculos capacitores, construídos na tecnologia MOS (Metal-Óxido-Silício), que funcionam como elementos fotossensíveis montados em linhas e colunas, formando um mosaico na proporção 4 X 3. O mosaico ou superfície fotossensível tem 4,48 mm de altura (V) por 6,0 mm de largura (H). Esta superfície equivale à mesma área de varredura de um tubo convencional da família dos Vidicons de 18 mm (3/4 polegada). A Fig. 2.31 ilustra a constituição básica do CCD. Fig. 2.31 Cada capacitor funciona como um minúsculo elemento que gera carga elétrica proporcional à energia luminosa incidente. Este fotocapacitor faz parte de uma célula unitária denominada de pixel, tem dimensões muito reduzidas da ordem de 7,5 microns de altura (V) e 9,6 microns de largura (H). São distribuídos no mosaico em forma de linhas e colunas. O CCD Sony ICX254AL, por exemplo, possui 492 linhas e 510 colunas, o que dá um total de 250.920 pixels ou elementos fotossensíveis. Apresenta características excepcionais como: alta sensibilidade, baixa corrente de escuro, boa relação S/N na região de luz visível e região de infra-vermelho. Utiliza da tecnologia denominada Exview HAD CCDTM. Como nos tubos Vidicons, a área fotossensível do CCD deve ser varrida, de forma que cada fotocapacitor/pixel seja amostrado uma vez em cada quadro. Também, neste caso, o quadro é formado por dois campos, par e ímpar. A freqüência de amostragem dos pixels é de 60 Hz por causa da exploração intercalada, significando que os pixels das linhas ímpares são amostrados no campo ímpar, e os pixels das linhas pares, no campo par. O CCD possui sensibilidade muito melhor quando comparados com os melhores tubos da família dos Vidicons. Quando montado numa câmera monocromática, pode fornecer 0,13 uA/lux, com iluminação de cena de apenas 1,0 lux, e uma abertura de lente de f 1,4 sem filtro infravermelho. A resposta espectral é significativamente mais estendida para a região do infravermelho, como mostrado na Fig. 2.32. 6 m m ( H) 4,9 6 mm (V) Área opaca 1 2 3 4 51 0 50 9 50 8 50 7 510 colunas 49 2 lin ha s 1 2 3 4 492 491 490 489 Área efetiva de imagem 510(H) x 492 (V) =250.920pixels 4, 96 m m 6,00 mm 12 1 2 25 2 – Televisão Conceitos Básicos                                41  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Devido á transferência quase instantânea da carga elétrica, o efeito lag é praticamente inexistente, mesmo que um objeto de luz intensa seja focalizado por um longo tempo. Os CCDs são isentos de deformações geométricas da imagem, que nos tubos convencionais são causadas por distorções no sistema de varredura que move o feixe eletrônico na exploração da foto camada. O CCD, por ser um dispositivo de estado sólido, traz muitas vantagens em relação aos tubos convencionais, tais como: tamanho reduzido, baixo consumo, imagem quase instantânea, não necessita de tempo de aquecimento, alta confiabilidade, vida útil longa, alta resistência a vibrações e não sofre influência de campos elétricos e magnéticos externos. Fig. 2.32 2.5.6.1 - Princípio de Funcionamento O CCD é um dispositivo semicondutor que armazena e transfere as cargas elétricas, geradas pela incidência de energia luminosa nos fotocapacitores, em três fases: 1 - CONVERSÃO FOTOELÉTRICA - A luz atingindo o fotocapacitor, através do eletrodo transparente de polissilício, gera carga elétrica proporcional à potência luminosa na camada de deplexão. (Fig. 2.33a.) 2 - ARMAZENAMENTO DE CARGA - Aplicando uma tensão positiva no eletrodo do fotocapacitor é criado um poço de potencial na camada de silício tipo P, localizada abaixo do eletrodo. (Fig. 2.33b.) Fig. 2.33. 3 - TRANSFERÊNCIA DE CARGA - A profundidade do poço de potencial depende da tensão aplicada nos eletrodos, portanto, quanto maior a tensão aplicada mais profundo será o poço de potencial. Quando fotocapacitores adjacentes são submetidos a tensões diferentes nos seus eletrodos, poços de potencial de diferentes profundidades aparecem. Caso existam cargas armazenadas nos capacitores, as cargas do poço de potencial menos profundo deslocam-se para o mais profundo. Esta é a técnica utilizada para a transferência das informações de imagem armazenadas nos fotocapacitores do CCD. 600 700 800 900 1000500400300 nm INFRAVERMELHOLUZ VISIVELUV COMPRIMENTO DE ONDA S E N S IB IL ID A D E R E LA TI VA 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Olho Humano CCD CCD com Filtro Infra-Vermelho Eletrodo transparente de Polisilício Óxido Cargas Elétricas Poço de Potencial + - (a) (b) 2 – Televisão Conceitos Básicos                                44  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG carga elétrica correspondente à informação de imagem é transferida para C pelo registrador de deslocamento horizontal. A carga elétrica do capacitor C é convertida em tensão numa razão de V = Q/C, de acordo com a capacidade equivalente da difusão flutuante. Os pontos de baixa iluminação geram níveis correspondentemente baixos de carga elétrica, provocando baixa tensão de vídeo na saída. Da mesma forma, pontos de alta iluminação geram níveis elevados de carga elétrica armazenada, correspondendo na saída uma tensão de vídeo proporcionalmente maior. 12341 Sw RC + Vídeo Reg. Desl. Horiz. Linha n Linha n + 2 V1 VS Nível de Pre-Carga Nível de Branco Nível de Preto Sinal de Vídeo Cargas Fig. 2.37 2.6 – ESPECTRO DE FREQÜÊNCIAS DO SINAL DE VÍDEO COMPOSTO Pelo que foi visto nos itens 2.3.2 e 2.3.4 constata-se que as transições de luminosidade provocadas pela varredura horizontal geram componentes de freqüências elevadas que ocupam a faixa de 0 a 4,32 MHz. A Fig. 2.40 representa o espectro de freqüências do sinal de vídeo composto, de uma imagem estática, na saída da câmera. Fig. 2.40 As componentes cujas freqüências fH, 2fH, 3fH, 4fH . . . . . 266fH (múltiplos inteiros da freqüência de varredura horizontal) são denominadas de principais, as componentes que se agrupam em torno das principais denominam-se satélites. O número de satélites significativos agrupados em torno de cada principal não ultrapassa a 12. O espectro é descontínuo e discreto, com as componentes agrupando-se em forma de pacotes e com as amplitudes decrescendo com o aumento da freqüência. Os pacotes de freqüência mais baixa reproduzem os maiores detalhes da imagem, enquanto que os de freqüência mais alta reproduzem os detalhes finos da imagem. O espectro do sinal de vídeo composto possui grandes vazios sem nenhuma informação, o que caracteriza uma baixa ocupação. 15.750Hz 15.750Hz 15.750Hz 15.750Hz 15.750Hz fH 2fH 3fH 264fH 265fH 266fH 4,2 Mhz 0 4,095 MHz 720Hz 60Hz 15 Khz 2 – Televisão Conceitos Básicos                                45  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Uma imagem em movimento provoca a modulação em amplitude de todas as componentes das principais e satélites, o que faz aparecer faixas laterais superiores e inferiores em torno de cada componente. Portanto, o máximo espaço destinado às outras componentes dentro de um pacote é de 1/2 fv. Movimentos da imagem que dão origem a deslocamentos das componentes maiores que 1/2 fv provocam a interpenetração das faixas laterais causando uma confusão espectral, o que provoca o aparecimento de sinais espúrios e vibrações na imagem. Entretanto, em tomadas de cenas normais, este tipo de ocorrência é estatisticamente pouco provável. 2.7 - Exercícios Referências bibliográficas LUTHER, Arch C. ; Video Camera Technology, 1 Ed., 1998, Artech House GLASFORD, Glenn M, Fundamentals of Television Engineering, 7 Ed., 1986, McGraw-Hill LUTHER, Arch; INGLIS, Andrew, Video Engineering, 3 Ed, 1999, McGraw-Hill WATKINSON,John, An Introduction to Digital Video, 2Ed, 2001, Focal Press KYBET, Harry; DEXNIS, Peter L., Home Video Systems, 1982, Reston Publishing Company ROBIN, Michel; Poulin, Michel, Digital Television Fundamentals, 2 Ed, 2000, McGraw-Hill NINCE, Uvermar, Sistemas de Televisão e Video, 2 Ed, 1991, Livros Técnicos e Científicos Editora 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                46  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG   3 Sistemas a cores NTSC, PAL e SECAM Introdução O Sistema NTSC foi o primeiro sistema de televisão a cores a entrar em funcionamento. A pesar dos problemas iniciais de instabilidade de cor ter incentivado o desenvolvimento dos sistemas SECAM (francês) e PAL (alemão), com a eletrônica do estado sólido este problema praticamente desapareceu. Devido a abrangência do mercado NTSC (EUA, Canadá, México e Coréia) o custo dos equipamentos é significativamente menor que dos outros sistemas de mercados numericamente menores. Desta forma, as emissoras de TV no Brasil, usam nos estúdios equipamentos NTSC e na saída para o transmissor de TV utilizam um conversor do Sistema NTSC/M para o Sistema PAL/M adotado pelo Brasil. Portanto, o Sistema NTSC é estudado em detalhe como base para os sistemas de televisão a cores analógicos. Os sistemas SECAM e PAL, na verdade são modificações do Sistema NTSC mantendo-se o mesmo princípio de funcionamento, são estudados principalmente pelas diferenças com o Sistema NTSC. 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                49  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 3.3 Desta forma, os sinais elétricos das cores primárias R, G e B a serem transmitidos podem assumir qualquer valor entre O e 1 volt. O valor zero significa ausência de cor e o valor 1 volt significa para cada cor primária o nível de saturação máximo. Para garantir a compatibilidade entre televisão a cores e preto-e-branco é necessário que o sinal de luminância Y, contendo apenas as informações de luminosidade da imagem em tons de cinza, seja transmitido separadamente das informações de cores, para acionar os receptores monocromáticos. O sinal de luminância é formado pelas três cores primárias na seguinte expressão: Y = aR + bG + cB Os coeficientes a, b e c levam em conta as diferentes sensibilidades do olho humano na percepção das cores primárias R, G e B. A Fig. 3.4 apresenta a curva de sensibilidade do olho humano em função do comprimento de onda e da sensibilidade máxima em 555 milimicrons, tomada como referência unitária. Fig. 3.4 As três linhas verticais indicam os graus de sensibilidade luminosa válidos para as três cores primárias produzidas pelos materiais luminiscentes (fósforo) do tubo de imagem (CRT) do receptor a cores. Do gráfico da Figura 3.4 obtém-se: Matiz Comp. de onda Grau de sensibilidade Vermelho (R) 610 milimicrons 0,467 ou 46,7% Verde (G) 535 milimicrons 0,916 ou 91,6% Azul (B) 470 milimicrons 0,178 ou 17,8% R G B Câmera a cores 1 volt 1 volt 1 volt Luz branca padrão 500 600 700 800 900400300200 nm INFRAVERMELHOLUZ VISIVELULTRAVIOLETA COMPRIMENTO DE ONDA 683 Lumen/Watt 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,47/610 0,17/465 0,92/535 Curva de sensibilidade do olho humano 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                50  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Os coeficientes da equação Y = aR + bG + cB devem atender à condição a+b+c=1 volt para produzir o sinal de luminância Y. Portanto, os valores de a, b e c são obtidos da relação: a = 0,467/1,561 = 0,29916 = 0,299 b = 0,916/1,561 = 0,58680 = 0,587 c = 0,178/1,561 = 0,11403 = 0,114 a + b + c = 0,299 + 0,587 + 0,114 = 1,000 volt Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B A formação do sinal de luminância Y, a partir dos sinais R, G e B da câmera, é obtida através de uma matriz resistiva, como apresentada na Figura 3.5, para uma imagem de uma bandeira formada por listas verticais nas cores branco, amarelo e azul. A saída da câmera apresenta R=G=B=1 volt para a parte branca da imagem, R=G=1 volt e B=0 volt para a parte amarela da imagem e R=G=0 volt e B=1 volt para a parte azul da imagem. Fig. 3.5 A Tabela 3.1 apresenta os valores de R, G, B e Y para uma imagem padrão de 8 barras verticais de cores primárias e complementares saturadas (Fig. 3.6). Fig. 3.6 3.2.2 – Sinais Diferença de cor Sem entrar em maiores considerações sobre os processos de transmissão de imagens a cores compatíveis com o sistema preto-e-branco, o conceito de diferença de cor deve ser analisado para uma melhor compreensão posterior dos sistemas NTSC, PAL e SECAM. Uma cor para ser perfeitamente representada deve ter preservados os parâmetros de luminância, matiz e saturação. As informações de luminância estão contidas no sinal Y e as de matiz e saturação estão nos sinais diferença de cor. Estes sinais são modulados para formar o sinal de crominância C, reduzindo assim a exigência inicial de três canais, R, G, B, para apenas dois, Y e C. O sinal Y representa a luminância ou brilho da cor, enquanto que o sinal C representa o matiz e a saturação. Para assegurar que nenhuma informação de brilho é transmitida pelo sinal de crominância são formados os sinais (R-Y) e (B-Y), que são obtidos por matrixagem na saída das câmeras tricromáticas, como mostra a Fig. 3.7. R R G G B B Câmera a cores Câmera B & P Br an co Az ul Am ar el o 1,0V 0,0V1,0V 1,0V 0,0V1,0V 1,0V 1,0V0,0V B ra nc o Az ul Am ar el o 1,0V 0,11V0,89V B ra nc o Az ul Am ar el o 1,0V 0,11V0,89V Monitor a cores Monitor B & P Y Y Y Cores R G B Y Branco (R+G+B) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,000 Amarelo (R+G) 0,0 0,886 Turquesa (G+B) 0,0 1,0 1,0 0,701 Verde (G) 0,0 1,0 0,0 0,587 Magenta (R+B) 1,0 0,0 1,0 0,413 Vermelho (R) 1,0 0,0 0,0 0,299 Azul (B) 0,0 0,0 1,0 0,114 Preto 0,0 0,00,0 0,000 Tabela 3.1Imagem padrão de 8 barras coloridas Fig. 3.6 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                51  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 3.7 O sinal (G-Y) não é necessário porque pode ser obtido de (R-Y) e (B-Y), por outro lado, suas amplitudes médias são substancialmente menores, o que comprometeria a relação sinal/ruído caso fosse utilizado (Ver Tab. 2.2.). Os valores de (R-Y) e (B-Y) são obtidos da seguinte maneira: (R-Y) = R - (0,299R + 0,587G + 0,114B) (R-Y)= 0,701R - 0,587G - 0,114B (B-Y) = B - (0,299R + 0,587G + 0,114B) (B-Y) = -0,299R - 0,587G + 0,886B Fig. 3.8 Na recepção dos sinais, Y (R-Y) e (B-Y) são combinados em um sistema de matriz para recuperar os sinais R, G e B para a tela tricromática, como ilustrado na Figura 3.8. As matrizes R e B combinam (somam) o sinal Y com os sinais (R-Y) e (B-Y) reconstituindo os sinais R e B. Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B (R-Y) = 0,701R - 0,587G - 0,114B (B-Y) = -0,299R - 0,587G + 0,886B Y+(R-Y) = 1,000R + 0,000G + 0,000B Y+(B-Y) = 0,000R + 0,000G + 1,000B O terceiro sinal diferença de cor (G-Y) é obtido na matriz (G-Y) pela combinação dos sinais (R-Y) e (B-Y) com base nas seguintes equações: Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B Y = 0,299Y + 0,587Y + 0,114B Y-Y = 0,299(R-Y) + 0,587(G-Y) + 0,114(B-Y) 0 = 0,299(R-Y) + 0,587(G-Y) + 0,114(B-Y) (G-Y) = -0,509(R-Y) - 0,194(B-Y) Substituindo os valores de (R-Y) e (B-Y) pelas equações correspondentes em R, G e B, obtém-se: (G-Y) = -0,299R + 0,413G – 0,114B A matriz G combina o sinal Y com o sinal (G-Y) para recuperar o sinal G, portanto: R G B Filtros Espelhos dicróicos Sensores CCD Objetiva M at riz Y B - Y R - Y Y R (R-Y) G (B-Y) B Matriz R Matriz G-Y Matriz B Matriz G Tela a cores Matriz do Receptor 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                54  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 3.3.1 – Intercalamento Espectral dos Sinais Y e C Como já foi visto no item 2.6, o espectro de freqüências do sinal Y contém componentes desde a freqüência 0 a 4,2 MHz. Este espectro no entanto não é contínuo, mas concentrado em tomo das harmônicas da freqüência horizontal fH denominadas de principais e com componentes satélites espaçadas de 60 Hz agrupadas em torno de cada prncipal. A Figura 3.8 apresenta o espectro de freqüências do sinal de luminância Y. Fig. 3.12 Analisando o espectro do sinal Y não é difícil de se concluir que os vazios estão centrados em múltiplos ímpares da freqüência fH/2. Portanto, qualquer sinal que se queira introduzir neste espaço deve ter uma composição espectral semelhante a do sinal Y, com as componentes ocupando os espaços vazios do espectro. Nos três sistemas de televisão a cores NTSC, PAL e SECAM, a modulação dos sinais diferença de cor é feita de modo a posicionar o espectro do sinal modulado (crominância) nos espaços vazios sem causar interferência visível com o sinal Y. Desta forma, atende-se aos dois pré-requisitos básicos da compatibilidade, onde um receptor monocromático ao receber um sinal transmitido a cores, reproduz apenas o sinal de luminância Y, pois não está equipado para reconhecer e processar as informações do sinal de crominância C. Do mesmo modo, um receptor a cores, recebendo apenas o sinal Y de um transmissor monocromático, reproduz imagem preto-e-branco. A Fig. 3.13 apresenta o espectro do sinal Y com o sinal C intercalado. Fig. 3.13 nfH fH (n+1)fH 720Hz 720Hz 60Hz Y 720Hz 7,155KHz 7,155KHz Y 720Hz Componente de Luminância C 30 HzR-Y B-Y 720Hz (n+0,5)fH Componente de Crominância C C C C C C C C CCCCCCC C 3,58 MHz C Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 0 Y 4,2 Mhz Y fH Y 2fH Y 3fH Y 4fH Y 5fH 7fH Y 265f H Y 264f H261f H260f H256f H Y 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                55  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 3.3.2 – Frequências da Subportadora de Cor No cálculo da freqüência da subportadora de cor são levados em consideração o intercalamento espectral com interferência de baixa visibilidade, a possibilidade de modulação dos sinais diferença de cor com faixa aproximada de 1,5 MHz e a locação do produto do batimento da sub-portadora de cor com a portadora de som de 4,5 MHz em um dos vazios do espectro para não causar interferência visível. O intercalamento perfeito, contornando todos os problemas apresentados acima, foi conseguido, no padrão M, à custa de pequenas alterações nas freqüências de varredura horizontal e vertical. A freqüência da subportadora de cor bem como as novas freqüências das varreduras horizontal e vertical são dadas pelas fórmulas da Tab. 3.3 para os sinais NTSC, PAL e SECAM. Tabela 3.3 Observa-se que as novas freqüências de varredura horizontal e vertical são muito próximas das utilizadas na televisão monocromática, de modo a não causar nenhum problema com a compatibilidade e nem mesmo de ajuste dos receptores. O valor n = 227 corresponde ao posicionamento da subportadora de cor no espaço vazio nas proximidades da harmônica 227 da freqüência horizontal. (227 x fH = 3.571 MHz). Observar que nos outros padrões não há alteração das freqüências de varredura horizontal e vertical. 3.4 – SISTEMA NTSC/M Todos os conceitos descritos até aqui são válidos para os três sistemas a cores NTSC, PAL e SECAM. As principais diferenças entre eles estão no processo de modulação dos sinais diferença de cor. No sistema NTSC a modulação é simultânea em amplitude e fase com portadora suprimida, denominada de modulação em quadratura. Na modulação em quadratura são usadas duas portadoras de mesma freqüência defasadas entre si de 900. As portadoras são moduladas separadamente pelos sinais (R-Y) e (B-Y). A saída dos dois moduladores são combinadas para formar o sinal C resultante que varia em amplitude e fase. A Fig. 3.14 apresenta o diagrama de blocos do modulador em quadratura. Fig. 3.14 Parâmetro Sistema NTSC/M Sistema PAL/M Sistema PAL/B Sistema SECAM/L Frequência Horizontal (Hz) Frequência Vertical (Hz) Frequência Subportadora de cor (MHz) Harmônica de fH f = 4,5MHz/286 f = 15.734,264 H H f = 4,5MHz/286 f = 15.734,264 H H f = f /262,5 f = 59,94 V H V f = f /262,5 f = 59,94 V H V f = (455/2)f f = 3,579545 SC H SC f = (909/4)f f = 3,57561149 SC H SC f = (1135/4)f +25 f = 4,43361875 SC H SC 227a 227a 283a 272 e 282a a f = 15.625H f = 15.625H f = 50V f = 50V f =282f e f = 272f f = 4,40625 e f = 4,250 OR H OB H OR OB MOD AM DSB/SC MOD AM DSB/SC Defasador 900 ~~~3,58 Mhz + C (R-Y) (B-Y) (R-Y) (B-Y) Mg Vm Am Vd Tq Az 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                56  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 3.4.1 – Sinal de Vídeo Composto NTSC Em uma imagem de prova com 8 barras de cores saturadas (branco, amarelo, turquesa, verde, magenta, vermelho, azul e preto) são produzidos sinais Y, (R-Y) e (B-Y) nas seguintes proporções: Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B (R-Y) = 0,701R – 0,0,587G – 0,114B (B-Y) = -0,299R – 0,587G + 0,886B Um sinal de vídeo composto (Y + C) nestas proporções provocaria uma sobrecarga no transmissor devido à sobremodulação, como indica a Fig. 3.15, onde observa-se que as componentes do azul são maiores que os pulsos de sincronismo e as componentes do amarelo superam em 77,8% o nível de branco. Obviamente, este sinal composto de vídeo não pode ser transmitido com sua amplitude total. -0,1 -0,7 -0,75 Nível de branco Nível de preto Pulso de sincronismo Horizontal-1,0V 0V Linha n Tela Sinal Y Burst Burst Sinal C BurstBurst 0,897 -0,897 0,762 -0,762 -0,1 -0,7 -0,75 Nível de branco Nível de preto -1,0V 0V Sinal Y + C Burst Burst -1,479V 0 100 -40 -77,9 E sc al a IE E E 177,90,679V   Fig. 3.15 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                59  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 3.17 Os sinais I e Q são obtidos das seguintes relações: I = (R-Y)cos330 – (B-Y)sen330 Q = (R-Y)sen330 + (B-Y)cos330 Considerando a redução de amplitudes que deram origem aos sinais U e V tem-se: I = 0,877(R-Y)cos330 – 0,493(B-Y)sen330 = Vcos330 – Usen330 Q = 0,877(R-Y)sen330 + 0,493(B-Y)cos330 = Vsen330 + Ucos330 Representando os sinais I e Q em função de R, G e B tem-se: I = 0,594R - 0,274G - 0,322B (largura de faixa = 1.5 MHz) Q = 0,211R - 0,523G + 0,311B (largura de faixa = 0,5 MHz) 3.4.3 – Modulação dos Sinais NTSC I e Q Os sinais de diferença de cor I e Q modulam em quadratura a portadora de 3.579545 MHz, entretanto, para o sinal Q esta portadora é defasada (atrasada) de 900. A Fig. 3.18 apresenta o diagrama de blocos do modulador em quadratura dos sinais I e Q. U-U V -V -Q Q I -I Vermelho Amarelo Verde Turquesa Azul Magenta 330 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                60  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 3.18 Variando-se a polaridade dos sinais I e Q, e mantendo-se a amplitude constante, consegue-se obter todos os ângulos compreendidos entre 00 e 3600 e conseqüentemente todos os matizes do círculo de cromaticidade. A Fig. 3.18c apresenta a variação da amplitude do sinal C1 que corresponde à saturação da cor. Os sinais I e Q foram mantidos na mesma proporção para que o vetor resultante seja apenas um vetor variável em amplitude. (Cor de mesmo matiz e graus de saturação diferentes.) Os sinais I e Q modulados em quadratura formam o sinal de crominância C1• que é um vetor resultante que varia em amplitude e fase. A amplitude e o ângulo de fase do vetor C1 são obtidos pelas equações: 3.4.4 – Sinal Burst – Sincronismo de Cor NTSC A portadora de cor é suprimida nos moduladores balanceados do transmissor. Para que os sinais I e Q sejam demodulados eficientemente nos demoduladores síncronos do receptor, é necessário que a subportadora seja reproduzida com sincronismo de freqüência e fase com a subportadora do transmissor. Uma amostra (salva) de 8 a 10 ciclos da subportadora de cor de 3,579545 MHz é transmitida durante o pórtico posterior do apagamento horizontal para sincronizar o oscilador de 3,579545 MHz do receptor. Observa-se que durante a exploração da linha visível, o sistema não está sincronizado, uma vez que o sinal burst (salva) é transmitido apenas durante o apagamento horizontal. A Fig. 3.19a mostra o posicionamento do sinal burst no pulso de apagamento horizontal com amplitude de pico igual a metade da amplitude de pico relativa ao pulso de sincronismo horizontal para não causar interferência nos circuitos separadores de sincronismo do receptor. Fig. 3.19 MOD AM DSB/SC MOD AM DSB/SC Defasador 900 ~~~ + C I Q sen tωP cos tωP Qcos tωP Isen tωP C = Isen t + Qcos tω ωP P 3,579545 MHz Portadora de cor Modulador QAM/NTSC (a) Q I A = I + Q2 2 α =arctg(I/Q) A A A A A α (b) α Q I A1 A2 A3 (c) I Q I Q I Q Q I U V 330 1470 570 Burst 9 1 ciclos+ Burst 0,125V 0,25V Apagamento Horizontal Sinc. Horiz 0,75V (a) (b) 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                61  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG A Fig. 3.19b mostra o posicionamento do matiz do sinal burs t em relação aos eixos V, U, I e Q. O ângulo de fase do sinal burst é constante e situa-se na região verde-amarelo ( = 1800 nos eixos V e U ou = 1470 nos eixos I e Q). 3.4.5 – Sinal de Vídeo Composto NTSC (Y + C1) A Tabela 3.6 apresenta os valores de I, Q, C e a para o Sistema NTSC. Observar que as amplitudes do sinal C têm os mesmos valores das obtidas pelos sinais U e V. Os ângulos formados por I e Q apresentam uma diferença fixa de 330 correspondente a rotação dos eixos U e V em 330. Tabela 3.6 A Fig. 3.20 apresenta o sinal de vídeo composto do sistema NTSC para uma imagem padrão de 8 barras de cores saturadas (branco, amarelo, turquesa, verde, magenta, vermelho, azul e preto). Fig. 3.20 Cores R G B Y I Q C Alfa Branco 1,000 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,000 0,0 Amarelo 1,000 1,000 0,000 0,886 0,322 ‐0,312 0,448 134,1 Turquesa 0,000 1,000 1,000 0,701 ‐0,596 ‐0,211 0,632 250,5 Verde 0,000 1,000 0,000 0,587 ‐0,274 ‐0,523 0,590 207,7 Magenta 1,000 0,000 1,000 0,413 0,274 0,523 0,590 27,7 Vermelho 1,000 0,000 0,000 0,299 0,596 0,211 0,632 70,5 Azul 0,000 0,000 1,000 0,114 ‐0,322 0,312 0,448 314,1 Preto 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,0 -0,1 -0,7 -0,75 Nível de branco Nível de preto -1,0V 0V Sinal Y + C Burst Burst -0,898V 0 100 -40 -33 133 E sc al a IE E E 0,098V 0,114 0,299 0,413 0,587 0,701 0,886 1,000 0,000 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                62  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 3.21 3.4.6 – Espectro de Freqüências do Sinal de Vídeo Composto NTSC/M Pelo que foi visto nos itens 2.3.2 e 2.3.4 constata-se que as transições de luminosidade provocadas pela varredura horizontal geram componentes de freqüências elevadas que ocupam a faixa de 0 a 4,2 MHz. A Figura 3.22 representa o espectro de freqüências do sinal de vídeo composto, de uma imagem estática, na saída da câmera. Fig. 3.22 As componentes cujas freqüências fH, 2fH, 3fH, 4fH . . . . . 266fH (múltiplos inteiros da freqüência de varredura horizontal) são denominadas de principais, as componentes que se agrupam em torno das principais denominam-se satélites. O número de satélites significativos agrupados em torno de cada principal não ultrapassa a 12. O espectro é descontínuo e discreto, com as componentes agrupando-se em forma de pacotes e com as amplitudes decrescendo com o aumento da freqüência. Os pacotes de freqüência mais baixa reproduzem os maiores detalhes da imagem, enquanto que os de freqüência mais alta reproduzem os detalhes finos da imagem. Video NTSC (0 - 4,2 Mhz) Co rr . G am a M at riz Y I I Q Q (0 - 4,2MHz) 1,5 MHz 0,5 MHz Sistema NTSC/M R R G G B B ~ ~ Linha de Retardo C Y MOD (QAM) + 3,579545 MHz 3,579545 MHz Y Y YI I I I Q Q QQ 0 0 0 4,2 MHz 4,2 MHz 4,2 MHz 4,2 Mhz I QQ PCOR 1,5 Mhz 0,5 Mhz 0 0 0 4,2 MHz2,079... 2,079...5,079... 3,079... 3,079... 4,079... Y 720Hz 7,155KHz 7,155KHz Y 720Hz Componente de Luminância C 30 HzI Q 720Hz (n+0,5)fH Componente de Crominância C C C C C C C C CCCCCCC C 3,579545 MHz C Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 0 Y 4,2 Mhz Y fH Y 2fH Y 3fH Y 4fH Y 5fH 7fH Y 265f H Y 264f H261f H260f H256f H Y 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                63  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG O espectro do sinal de vídeo composto possui grandes vazios sem nenhuma informação, o que caracteriza uma baixa ocupação. Uma imagem em movimento provoca a modulação em amplitude de todas as componentes das principais e satélites, o que faz aparecer faixas laterais superiores e inferiores em torno de cada componente. Portanto, o máximo espaço destinado às outras componentes dentro de um pacote é de 1/2 fv. Movimentos da imagem que dão origem a deslocamentos das componentes maiores que 1/2 fv provocam a interpenetração das faixas laterais causando uma confusão espectral, o que provoca o aparecimento de sinais espúrios e vibrações na imagem. Entretanto, em tomadas de cenas normais, este tipo de ocorrência é estatisticamente pouco provável. 3.4.7 – Modulação do Sinal de Vídeo Composto NTSC/M O sinal de vídeo composto contendo todas as informações da imagem explorada não pode ser transmitido diretamente aos receptores convencionais, por razões que fogem ao escopo desta análise. Este sinal deve ser enviado ao transmissor para ser modulado em AM, com portadoras nas faixas de VHF (canais 2 a 13) e  UHF (canais 14 a 83). O sinal modulado pelo transmissor é enviado à antena transmissora que irradia a todos os receptores situados dentro da área de cobertura do transmissor. No padrão M, adotado pelo Brasil, o sinal de vídeo é transmitido com polaridade negativa, o que significa que os níveis de branco produzem uma redução na amplitude da portadora para valores em torno de 10% , enquanto que o nível de apagamento é transmitido com valor constante correspondendo a 75 % da amplitude da portadora. Os picos do pulso de sincronismo correspondem exatamente a 100% do valor da amplitude da portadora não modulada. A Figura 3.23 apresenta o sinal de vídeo modulado em AM visto na tela de um osciloscópio. Fig. 3.23 A transmissão do sinal de vídeo com polarização negativa tem a vantagem de minimizar os efeitos dos ruídos na imagem reproduzida. Os ruídos contidos no sinal recebido tendem a aumentar a amplitude da portadora, o que significa na tela do receptor um deslocamento para o nível de preto, tornando os efeitos do ruído menos perceptíveis. Por outro lado, na polarização negativa, o transmissor gasta menos energia, porque na prática, as amplitudes do sinal vídeo geradas por cenas bem iluminadas estão sempre estatisticamente mais próximas do nível de branco, o que gera componentes do sinal de vídeo de pequena amplitude. Em radiodifusão AM o sistema mais utilizado é o AM-DSB (Modulação em Amplitude Dupla Faixa Lateral). Entretanto, sob o ponto de vista de transmissão, não é o mais vantajoso. Transmite as duas faixas laterais e a portadora, o que significa a ocupação do equivalente a duas vezes a largura de faixa necessária, além de desperdiçar a maior parte da energia na transmissão da portadora que não contém nenhuma informação. Linha n Linha n+1 Linha n+2 100% -100% 75% -75% 10% -10% Pot. da Portadora Tempo0 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                64  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Mas a seu favor existe um argumento decisivo, é o baixo custo do receptor e a sua simplicidade técnica. Todas as desvantagens técnicas do sistema AM-DSB, em relação aos outros sistemas de modulação AM, são prontamente contrabalançadas, porque os outros sistemas requerem receptores mais sofisticados e de custo extremamente elevado. Exatamente para reduzir o custo do receptor de televisão é que foi adotado, por todos os padrões de televisão, a modulação AM para os sinais de vídeo. Como o sinal de vídeo ocupa a faixa de 0 a 4,2 MHz (padrão M), após a modulação AM-DSB passa a ocupar uma largura de faixa de 8,4 MHz. A Figura 3.24 ilustra o espectro do sinal de vídeo antes e depois da modulação AM-DSB. Fig. 3.24. Como se sabe, todas as informações do sinal de vídeo estão contidas igualmente em cada uma das faixas laterais do sinal modulado, o que caracteriza uma redundância, uma vez que para recuperar as informações da imagem é necessário apenas uma das faixas laterais. Para melhorar a ocupação do espectro de freqüências, sem causar alterações no receptor, foi adotada para a televisão uma solução de compromisso entre os sistemas AM-DSB e AM-SSB. Este novo sistema de modulação recebeu o nome de AM-VSB (Modulação em Amplitude com Faixa Lateral Vestigial) pelo fato de transmitir completamente a faixa lateral superior e apenas um pedaço (vestígio) da faixa lateral inferior. A Figura 3.25 apresenta o espectro de freqüências de um sinal de vídeo modulado em AM-VSB. Fig. 3.25 Observa-se que a largura de faixa do sinal AM-VSB foi reduzida de 8,4 MHz para aproximadamente 5,5 MHz. Nenhuma informação de imagem foi perdida na redução da faixa lateral inferior, uma vez que a faixa lateral superior permaneceu completa contendo todas as informações do sinal de vídeo. Para freqüências de 0 até aproximadamente 1,25 MHz em torno da portadora, a modulação se comporta como AM-DSB, com duas faixas laterais, e para as freqüências maiores que 1 ,25 MHz a modulação se comporta como AM-SSB . A conseqüência da redução da faixa lateral inferior é notada no espectro do sinal de vídeo na saída do demodulador do receptor, onde as freqüências da porção AM-DSB são demoduladas com amplitudes correspondentes ao dobro das freqüências da porção AM-SSB. Para compensar este problema, o amplificador de Y+C+SY+C+S f -4,2MHzP f +4,2MHzPfP 8,4MHz Portadora de Vídeo Y+C+S 0 4,2MHz MOD AM-DSB fP Y+C+S 0 4,2MHz MOD AM-VSB fP Y+C+S f +4,2MHzPf 1,5MHzP- fP 5,45MHz Portadora de Vídeo 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                67  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG O transdutor TE converte os sinais elétricos em vibrações ultra-sônicas que se propagam através do vidro até atingir o transdutor TS, sendo novamente reconvertidas em sinal elétrico. O sinal elétrico de saída da linha de retardo tem, naturalmente, menor potência que o sinal de entrada, para compensar esta perda utiliza-se uma amplificação apropriada em cerca de 12 dB (16 vezes). 3.4.9 – Demodulação do Sinal NTSC/M O sinal de vídeo composto (Y+C+S+B) é demodulado através de demodulação síncrona com os demoduladores montados na mesma disposição dos circuitos do modulador do transmissor. A Figura 3.30 apresenta o diagrama de blocos do demodulador NTSC, também denominado de Codificador NTSC. O filtro Passa-Faixa (2 a 4,2 MHz) colocado na entrada, separa a região que contem as componentes mais significativas do sinal de crominância com portadora suprimida de 3,574595 MHz. Fig. 3.30 A matriz RGB da Figura 3.30 é constituída de resistores, combinando os sinais Y, I, e Q para formar os sinais R, G e B. 3.4.10 – Receptor NTSC/M Os receptores de televisão são do tipo super-heterodino com etapas de F.I. de vídeo e F.I. de áudio. São construídos de acordo com as especificações do padrão em que deve funcionar. A Fig. 3.31 apresenta o diagrama de blocos típico de um receptor de televisão monocromático no padrão M. Observar que a seqüência apresentada a seguir corresponde aos blocos de fundo cinza que constituem o diagrama de blocos de um receptor monocromático. AMPLIFICADOR DE R.F (1) É um amplificador seletivo com faixa de passagem de 6 MHz, pré-sintonia do canal desejado. Atenua os sinais de outros canais que porventura estejam presentes na antena. MISTURADOR (2) É um conversor de freqüências que bate o sinal recebido do amplificador de RF com a freqüência de conversão do oscilador local, gerando como faixa lateral inferior o canal de vídeo com portadora em FI. A Fig. 3.32 mostra o espectro de freqüências na saída do misturador. (0 - 4,2MHz) (0 - 4,2MHz) 0 - 1,5 MHz 2 - 4,2 MHz 0 - 0,5 MHz 3,579545 MHz 12 3 0 33 0 DEMOD I DSB/SC DEMOD Q DSB/SC Linha de Retardo 1 sµ Comp. de Fase BC+B Y+C+S+B Y+C+S+B Y+C+S+B Vídeo composto NTSC R G B M at riz R G B Amplif. Croma Pre-Amp. Vídeo Ampl. Vídeo I Q 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                68  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 3.31 Fig. 3.32 OSCILADOR LOCAL (9) Gera a freqüência de conversão necessária para o batimento, com o sinal do canal sintonizado no amplificador de RF para produzir a faixa de FI sempre na mesma posição. A freqüência do oscilador local é dada por: fOL = fpcanal + fF.I. AMPLIFICADOR DE F.I. (3) Tem uma faixa de passagem de 6 MHz (padrão M) onde a subportadora de vídeo de qualquer canal sintonizado cai sempre na freqüência de 45,75 MHz e a subportadora de áudio em 41,25 MHz. Os filtros deste amplificador devem ser ajustados para que a inclinação da curva próxima da subportadora de vídeo tenha as mesmas características do Flanco de Nyquist. Condição esta que é fundamental para uma perfeita demodulação do sinal AM-VSB. (Vide item 3.4.7) A Fig. 3.33 apresenta a curva característica de um amplificador de FI de um receptor do padrão M. 12 3 0 33 0 3,579545 MHz Antena VHF/UHF Ampl. R.F Mixer Ampl. F.I Dem. Vídeo C.A.G Chav. Amp. F.I. Audio Dem. FM Ampl. Audio Som DEM. I DSB/SC DEM. Q DSB/SC Ampl. Croma Bloq. Cor Ampl. Burst Comp. Fase Pre Amp Vídeo Ampl. Vídeo R G B M A T R I Z Imagem Amplificador Deflexão Vert. Amplificador Deflexão Horiz. Oscil. Vert. Comp. Fase Oscil. Horiz. Separ. Sinc. V V H H Corretor do Erro de Convergência C C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 15 17 18 19 20 21 CRT 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Linha de Retardo Decodificador NTSC/M Circuitos de Varredura AudioTuner CC CC Vídeo A.T. A.T. AH AH + AV I Q PV PVPS PS fconv P +45,75 MHzV45,7541,25 MHz 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                69  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 3.33 DEMODULADOR DE VÍDEO (4) A modulação AM-VSB com Flanco de Nyquist possibilita a utilização do detector de envoltória como demodulador dos sinais de vídeo. O detector de envoltória deve ser dimensionado para operar na freqüência da subportadora de vídeo em 45,75 MHz. O sinal de saída do demodulador, alem do sinal de vídeo, tem o sinal de áudio modulado em FM com subportadora em 4,5 MHz. (Padrão M). FILTRO CORTA-FAIXA (11) Elimina o sinal de áudio modulado em FM, impedindo-o de aparecer na tela como interferência na imagem. O filtro está centrado na freqüência de 4,5 MHz, com uma faixa de corte de + 100 kHz em torno desta freqüência. PRE-AMPLIFICADOR E AMPLIFICADOR DE VÍDEO (14,16) São amplificadores de faixa larga que amplifica sinais elétricos, de freqüência zero (corrente contínua) até sinais de freqüências da ordem de 4,2 MHz. O sinal de vídeo é fornecido em quatro saídas para suprir os diferentes circuitos de processamento e demodulação dos sinais a cores. Esta pré-amplificação é necessária para fornecer um sinal de vídeo composto com níveis adequados de potência. O amplificador de vídeo amplifica o sinal de luminância Y para a matriz de decodificação das cores R, G e B. O ajuste do contraste altera o ganho do amplificador de vídeo, reforçando os níveis de preto da imagem. AMPLIFICADOR F.I DE ÁUDIO (5) Tem faixa de passagem de 200 KHz, centrada na freqüência de 4,5 MHz. Os sinais de vídeo abaixo de 4,2 MHz são bloqueados para não causar interferência no som reproduzido. DEMODULADOR FM DE ÁUDIO (6) O circuito demodulador de áudio pode ser qualquer circuito demodulador FM, entretanto, o mais utilizado nos receptores de TV é o detector de relação, por trazer incorporado circuitos, limitador e de-ênfase, para melhorar a relação sinal/ruído. AMPLIFICADOR DE ÁUDIO (7) Amplifica os sinais de áudio do demodulador FM para o alto-falante produzir a potência acústica exigida. 41 MHz 47 MHzCanal de 6 MHz 45,75 MHz Flanco de Nyquist 44,50 MHz42,7542,2541,7541,25 3,5 MHz Port. Som Port. Vídeo 100% 50% 0% 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                72  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG DEFASADOR 330/1230 (24) No transmissor, a portadora de 3,579545 MHz foi defasada de 330/1230 para os moduladores de Q e I respectivamente. Portanto, na recepção, esta defasagem deve ser mantida para que os sinais I e Q sejam recuperados perfeitamente. COMPARADOR DE FASE (25) Compara a fase do sinal burst com a fase da portadora de 3,579545 MHz gerada no receptor. No caso de haver diferença de fase, uma tensão de comando é enviada ao oscilador de 3,579545 MHz do receptor forçando-o a entrar em fase com o sinal burst, também de 3,579545 MHz, proveniente da emissora, garantindo assim um perfeito sincronismo entre as portadoras de cor geradas no transmissor e no receptor. DEMODULADOR Q (26) Idêntico em todos os aspectos ao demodulador de I. FILTRO PASSA-BAIXA (0 – 0,5MHz) (27) Tem a mesma função do filtro do sinal I, ou seja, eliminar todos os subprodutos da demodulação síncrona de Q acima de 0,5 MHz. CIRCUITOS DE CONVERGÊNCIA (31) A deflexão dos três feixes de elétrons ocorre com erros de geometria, principalmente nas partes periféricas da tela. A Fig. 2.33 representa uma imagem retangular branca sem correção do erro de convergência, com o sistema de varredura perfeitamente ajustado para as regiões centrais da tela. Os circuitos de convergência são divididos em dois grupos: convergência estática e dinâmica. A convergência estática faz com que os três feixes passe pelo mesmo furo da máscara perfurada para atingir um único ponto de imagem. Fora da região central a correção é feita através dos circuitos de convergência dinâmica que funcionam acionados por pulsos provenientes das deflexões horizontal e vertical. Nos tubos em linha os circuitos de convergência são simplificados e alguns tipos possuem apenas convergência estática montada dentro do tubo. 3.5 – SISTEMA PAL/M O Sistema NTSC, desde o início, apresentou acentuada tendência para erros de fase. O matiz é determinado pela relação de fase entre o sinal de crominância modulado contido numa linha visível e o sinal burst colocado no pórtico posterior do pulso de apagamento horizontal. Qualquer variação aleatória nesta relação causa a reprodução de matizes incorretos pelo receptor. Os erros de fase podem ocorrer em qualquer ponto da complexa cadeia de circuitos existentes entre o modulador do transmissor e o demodulador do receptor distante, dificultando manter ai distorção global do sistema em níveis toleráveis. O Sistema PAL (Phase Alternating Line), que significa fase alternada linha-a-linha, foi desenvolvido a partir do NTSC pelo Dr. Walter Bruch, da Telefunken Alemã, com dois objetivos: 1- Evitar que erros de fase provoquem mudanças na cor da imagem reproduzida. 2- Reduzir, consideravelmente, os erros de cromaticidades produzidos na modulação em quadratura pela redução de faixa do sinal Q. Fundamentalmente, o sistema PAL compensa os erros de fase do sinal de crominância pela inversão do mesmo linha-a-linha. A Figura 3.34 representa a transmissão do sinal de crominância numa seqüência de 4 linhas nos sistemas NTSC e PAL. 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                73  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG α (R-Y) (B-Y) Linha n α (R-Y) (B-Y) Linha n+1 α (R-Y) (B-Y) Linha n+2 α (R-Y) (B-Y) Linha n+3 Transmissão NTSC/M α (R-Y) (B-Y) Linha n α (R-Y) (B-Y) Linha n+2α’ (R-Y) (B-Y) Linha n+1 α’ (R-Y) (B-Y) Linha n+3 Transmissão PAL/M Fig. 3.34 Observa-se da Figura 3.34 que da transmissão do sinal de crominância C pelo sistema PAL ocorre uma inversão de fase nas linhas pares, conseqüentemente para que a reprodução seja perfeita é necessária uma re- inversão de fase das linhas pares no receptor. A Figura 3.35 representa a transmissão do sinal de crominância C com erro de fase de 10 graus pelos sistemas NTSC e PAL. Observa-se que após a reinversão (Figura 3.35c e d) das linhas 2 e 4 no receptor PAL o sinal de crominância C desloca alternadamente de 10 graus de um lado e outro com relação ao sinal C original. Portanto, a média entre duas linhas consecutivas produz a cor original com uma ligeira redução de amplitude, o que provoca uma pequena redução na saturação da cor (Figura 3.35d). Fig. 3.35 α (R-Y) (B-Y) Linha n α (R-Y) (B-Y) Linha n+1 α (R-Y) (B-Y) Linha n+2 α (R-Y) (B-Y) Linha n+3 Transmissão e Recepção NTSC/M α+100 α+100 α+100 α+100 Tx Tx Tx Tx Rx Rx Rx Rx a) α (R-Y) (B-Y) Linha n Transmissão PAL/M α+100 Tx Rx α (R-Y) (B-Y) Linha n+2 α+100 Tx Rx α’ (R-Y) (B-Y)Linha n+1 Tx Rx α’-100 α’ (R-Y) (B-Y)Linha n+3 Tx Rx α’-100 b) α (R-Y) (B-Y)Linha n Recepção PAL/M com re-inversão das linhas pares α+100 Tx Rx α (R-Y) (B-Y)Linha n+2 α+100 Tx Tx Rx Rx α’ α’ (R-Y) (B-Y)Linha n+1 invertida Tx Rx α’-100 α’-100 (R-Y) (B-Y)Linha n+3 invertida c) α (R-Y) (B-Y) Linha n Combinação das linhas n e (n + 1) α+100 Tx Rx α (R-Y) (B-Y) Linha n resultante Tx(n) Rx(n) Rx(n+1) α’ (R-Y) (B-Y)Linha n+1 invertida Tx Rx α’-100 + = +100 -100 d) 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                74  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG A síntese entre as duas linhas, compensando o erro de matiz, pode ser realizada opticamente na tela do cinescópio pelo olho humano que observará a cor média entre duas linhas sucessivas ou eletronicamente por meio do decodificador PAL. Os receptores que adotam a primeira alternativa são chamados de receptores PAL simplificados, solução esta largamente utilizada nos receptores portáteis e de pequeno porte. Os receptores de tela de maior diâmetro adotam a solução da linha de retardo (receptores delay line) para a neutralização dos erros de fase. Deve-se ressaltar que as diferenças entre os receptores PAL simplificados e PAL delay line localizam-se apenas nos receptores, do lado do transmissor não há qualquer diferença. 3.5.1 – Espectro do Sinal de Vídeo Composto PAL/M O sistema PAL, como o NTSC, utiliza a modulação em quadratura para transmitir os sinais diferença de cor. Pelas razões expostas no item 3.4.1 são utilizados os sinais U e V, transmitidos com largura de faixa total de 1,5 MHz, no lugar dos sinais I e Q do sistema NTSC. A possibilidade de transmissão dos sinais U e V com mesma largura de faixa resulta em outra grande vantagem do sistema PAL. No receptor PAL os sinais U e V modulados provenientes do transmissor são separados no decodificador PAL antes dos demoduladores síncronos correspondentes. Desta forma, cada demodulador recebe apenas as componentes espectrais correspondentes dos sinais U e V, modulados em AM-DSB/SC. Portanto, as diafotias que se manifestariam por erros de fase ou por conseqüência da superposição das regiões SSB/SC dos sinais U e V modulados não teriam possibilidade de ocorrer no sistema PAL, devido à desvinculação completa dos espectros de U e V antes da demodulação síncrona. A Figura 3.36 apresenta os espectros de freqüências dos sinais U e V antes e depois da modulação. PV Pcor YY U+V U+V 3,57561149MHz 1,25MHz 4,2MHz 5,45MHz V 0 1,5MHz U 0 1,5MHz Fig. 3.36 U = 0,493(B-Y) = - 0,15R - 0,29G + 0,44B V = 0,88 (R-Y) = 0,61R - 0,52G - 0,096B. Y 720Hz 7,155KHz 7,155KHz Y 720Hz Componente de Luminância C 30 HzV U 720Hz (n+0,5)fH Componente de Crominância C C C C C C C C CCCCCCC C 3,57561149 MHz C Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 0 Y 4,2 Mhz Y fH Y 2fH Y 3fH Y 4fH Y 5fH 7fH Y 265f H Y 264f H261f H260f H256f H Y   Fig. 3.37 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                77  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 3.5.6 – Transmissão do Sinal PAL/M O sistema PAL foi desenvolvido na Alemanha originalmente para os padrões B e G de televisão monocromática, entretanto, pode ser aplicado qualquer outro padrão. No Brasil o sistema a cores recebe a denominação de PAL-M, é o único país do mundo onde existe o sistema PAL aplicado ao padrão M de televisão monocromática. A Figura 3.41 apresenta o diagrama de blocos de um transmissor PAL-M básico. Não existem diferenças significativas entre os transmissores NTSC-M e PAL-M, a não ser pelos circuitos de modulação dos sinais diferença de cor. Fig. 3.41 3.5.7 – Demodulação do Sinal PAL/M - Decodificador PAL/M Para evitar a ocorrência de diafotia, o espectro do sinal de crominância deve ser decomposto em dois espectros independentes dos sinais U e V. antes de serem enviados aos demoduladores correspondentes. Da mesma forma, nas linhas em que o sinal de crominância contém componentes de V com inversão de fase, deve haver uma reinversão para que os sinais U e V, restaurados na recepção, tenham a mesma relação de fase dos sinais U e V do transmissor. A Figura 3.42 apresenta o diagrama de blocos completo do decodificador PAL. V3 U3 C3 V2 U2 C2 V1 U1 C1 Li nh a n Li nh a n+ 1 Li nh a n+ 2 f =0SC 0 f =180SC 0 f =90SC 0Comp.de Fase f /2H DEMOD U DEMOD V φ=900 00 1800 f = 90SC + 0 f =0SC 0 2U3 2U2 2U1 2U3 2U2 2U1 2V3 2V2 2V1 f =3,57561149MHzSC Burst 135+ Linha de Ret. 63,5 sµ 1800 2V3 2V1 2V2 (0 - 4,2MHz) 0 - 1,5 MHz 0 - 1,5 MHz Y+S+B R G B M at riz R G B (0 - 4,2MHz) (0 - 4,2MHz) 2 - 4,2 MHz Linha de Retardo 0,4µsY+C+S+B Y+C+S+B Y+C+S+BVídeocomposto PAL/M Amplif. Croma Pre-Amp. Vídeo Ampl. Vídeo U V C Amp. Burst Y Fig. 3.42 C or r. G am a M at riz Y U V (0 - 4,2MHz) (0 - 4,2MHz) (0 - 4, 2M Hz ) Sistema PAL/M R R G G B B Linha de Retardo Y Sinc. + Apagamento S+A 0,4µs CODIFICADOR PAL/M MOD VSB TX Transmissor de TV no Padrão M Antena U V f =0SC 0 f =180SC 0 f =90SC 0 f =90SC 0 Gerador Burst f /2H MOD U MOD V φ=900 00 1800 f = 90SC + 0 f =0SC 0 f =3,57561149MHzSC Sinc SincGerador Sincron. 0 - 1,5MHz 0 - 1,5MHz C U V Y+C+B+S+A 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                78  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG O decodificador PAL faz a pré-separação das componentes moduladas em AM-DSB/SC de U e V por meio de uma linha de retardo e um defasador de 1800, para combinar os sinais U e V de duas linhas consecutivas do mesmo campo para fornecer a cromaticidade de uma única linha. Evidentemente, duas linhas consecutivas não são simultâneas no tempo, portanto, é necessário ter-se duas linhas diferentes simultâneas no tempo. Para isto, faz-se o sinal de crominância correspondente da linha "n" passar por uma linha de retardo com atraso igual ao tempo de duração de uma linha horizontal (63,5 microssegundos, padrão M), conseguindo-se a simultaneidade no tempo da linha "n" com a linha "n + 1". Considerando-se que as amplitudes dos sinais de crominância sejam praticamente idênticas nas linhas "n" e "n + 1" e que esta condição permaneça no processo de retardo, a soma dos sinais direto e retardado, ou seja as linhas "n" e "n+ 1", resulta no cancelamento das componentes moduladas do sinal V e na soma algébrica das componentes do sinal U na saída do circuito soma do demodulador U. Este cancelamento é devido à diferença de fase de 1800 entre as componentes moduladas de V correspondentes às linhas "n" e "n + I", introduzidas na codificação PAL no transmissor. A soma do sinal da linha "n + 1" defasado de 1800 com o sinal atrasado da linha "n" pelo circuito soma do demodulador V corresponde à diferença entre o sinal da linha "n" e "n+l" provocando o cancelamento das componentes do sinal modulado de U e a soma algébrica das componentes do sinal modulado de V. Observa-se, portanto, que os sinais U e V modulados estão desvinculados, embora mantenham entre si uma diferença de fase constante de 900 em valor absoluto. As componentes do sinal V modulado ainda mantêm a característica de inversão de fase linha-a-linha introduzida na transmissão. Esta inversão deve ser removida antes do demodulador ou então por uma inversão alternada de 1800 na fase da subportadora do demodulador síncrono de V. O conveniente dimensionamento dos circuitos e linha de retardo do decodificador faz com que a amplitude da soma dos sinais de crominância das linhas "n" e "n + 1" seja a necessária para uma correta reprodução das saturações na ausência de erros de fase. A Figura 3.43 ilustra o funcionamento do decodificador PAL numa seqüência de 5 linhas consecutivas do mesmo campo. V3 U3 C3 V2 U2 C2 V1 U1 C1 Li nh a n Li nh a n+ 1 V5 U5 C5 Li nh a n+ 4 V4 U4 C4 Li nh a n+ 3 Li nh a n+ 2 Linha de Ret. 63,5 sµ 1800 2U22U32U42U5 U1 V1 C1 U1 V1C1 2V2 2V3 2V4 2V5 Li nh a n Li nh a n+ 1 Li nh a n+ 2 Li nh a n+ 3 Li nh a n+ 4 1 2 3 4 5 Fig. 3.43 1 2 3 4 5 Linha n+4 Linha n+3 Linha n+2 Linha n+1 Linha n Sinal na entrada do codificador Sinal na saída da linha de retardo Sinal na saída do circuito soma U 1 + 2 = 3 Sinal na saída do circuito soma V 2 + 4 = 5 Sinal na saída do circuito defasador 180 0 C1 C1 C1 C1 C1 C2 C2 C1 C2 C1 C2 C3 C2 C3 C2 C3 C3 C2 C4 C3 C4 C4 C3 C4 C3 C5 C4 C5 C4 C5 C5 C4 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                79  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Para simplificar o entendimento do decodificador PAL supõe-se que o sinal de crominância C seja formado apenas de uma cor, representada na Figura 3.43 pelo vetor C decomposto nas componentes U e V. Observa-se que o vetor C sofre inversões de fase em torno do eixo-U devido às inversões linha-a-linha da subportadora de 3,57561149 MHz. O sinal de crominância da linha "n" percorre a linha de retardo aparecendo na entrada dos circuitos soma juntamente com o sinal correspondente da linha "n+1". A combinação dos sinais de crominância das linhas "n" e "n+1", agora simultâneos no tempo, produz na saída do circuito soma do demodulador U uma componente modulada com o dobro da amplitude do sinal U modulado. Da mesma forma, a soma do sinal C da linha "n+1" defasado de 1800 com o sinal C da linha "n" atrasado, corresponde à diferença entre o sinal C da linha "n+1" e a linha "n", produzindo na saída do circuito soma do demodulador V uma componente modulada com amplitude igual ao dobro da amplitude do sinal V modulado. Portanto, fica evidente a separação dos sinais U e V modulados no decodificador PAL antes dos demoduladores síncronos de U e V. Após os demoduladores tem-se os sinais diferença de cor U e V reconstituídos com as mesmas características apresentadas no transmissor, podendo ser enviados à matriz que recupera as componentes R, G e B para o cinescópio tricromático. 3.5.8 Receptor PAL/M A exemplo do transmissor e exceto pelos circuitos de decodificação do sinal de crominância, o receptor PAL/M é idêntico ao receptor NTSC/M em sua configuração básica. A Figura 3.44 apresenta o diagrama de blocos típico de um receptor PAL/M delay line. Fig. 3.44 3.6 – SISTEMA SECAM/L Com o mesmo objetivo do sistema PAL, o Sistema SECAM foi desenvolvido a França por Henri de France, a partir de 1956, para corrigir os erros de fase transmissão dos sinais diferença de cor apresentados pejo sistema NTSC. O Sistema SECAM passou por várias fases de desenvolvimento, denominadas de SECAM I, II e III. Atualmente foi consolidado com a otimização do SECAM III nominado simplesmente SECAM. Antena VHF/UHF Ampl. R.F Mixer Ampl. F.I Dem. Vídeo C.A.G Chav. Amp. F.I. Audio Dem. FM Ampl. Audio Som DEM. V DSB/SC DEM. U DSB/SC Ampl. Croma Bloq. Cor Ampl. Burst Comp. Fase Pre Amp Vídeo Ampl. Vídeo R G B M A T R I Z Imagem Amplificador Deflexão Vert. Amplificador Deflexão Horiz. Oscil. Vert. Comp. Fase Oscil. Horiz. Separ. Sinc. V V H H Corretor do Erro de Convergência C C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 15 17 18 19 20 21 CRT 2224 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Linha de Retardo Decodificador PAL/M Circuitos de Varredura AudioTuner CC CC Vídeo A.T. A.T. AH AH + AV φ=90 0 00 1800f /2H 1800 V U 63,5 sµ L. Ret 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                82  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Observar na Figura 3.46 que devido ao sinal negativo da ponderação DR o desvio máximo ocorre para freqüência baixa, enquanto que o desvio máximo do sinal DB ocorre em freqüência mais alta. Desta forma, pelo processo de modulação FM com duas subportadoras, a largura de faixa total é mantida mesmo que os dois sinais DR e DB sejam de polaridades opostas. 3.6.3 – Sinal Composto de Vídeo SECAM (Y+C) A Figura 3.47 apresenta o sinal composto de vídeo do sistema SECAM para uma imagem padrão de 8 barras de cores saturadas apresentadas na Tab. 3.7. As formas de onda da Figura 3.47 mostram apenas as variações de amplitude dos sinais DR e DB modulados em FM e não têm nenhuma indicação dos desvios de freqüências. O circuito de apagamento deixa passar alguns ciclos da subportadora de cor não modulada no pórtico posterior do pulso de apagamento horizontal para evitar ruído excessivo na margem esquerda da imagem. As variações exponenciais das amplitudes correspondentes a cada cor devem-se à rede de pré-ênfase que enfatiza as componentes de maior freqüência do espectro do sinal FM. Fig. 3.47 3.6.4 Sinais de Identificação O sistema SECAM transmite alternadamente os sinais DR e DB em linhas sucessivas. Para que o receptor possa identificar e separar as componentes DR e DB é necessário a transmissão de pulsos de identificação durante o apagamento vertical. A sincronização do comutador do receptor uma vez a cada campo é o suficiente para uma boa reprodução das cores. Os pulsos de identificação têm a forma apresentada na Figura 3.48, sendo transmitidos alternadamente numa seqüência de nove linhas. Como os sinais de identificação DR e DB têm polaridades opostas, esta seqüência alternada é utilizada no receptor para sincronizar o comutador do decodificador SECAM. Fig. 3.48 Sinal DR com 75% de amplitude no branco e 100% nas barras coloridas Br Am Tq Vd Mg Vm Az PrSinc. H Apag. H Sinal DB com 75% de amplitude no branco e 100% nas barras coloridas Br Am Tq Vd Mg Vm Az PrSinc. H Apag. H Pulsos de Identificação linhas DR Pulsos de Identificação linhas DB 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                83  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Os pulsos de identificação do sinal DR são positivos: provocando um desvio de +350 kHz na subportadora de 4,406250 MHz e atingindo a freqüência de 4,7565 MHz, já os pulsos de identificação do sinal DB são negativos provocando um desvio de -350 kHz na subportadora de 4,250 MHz e resultando na freqüência de 3,90 MHz. Os sinais de identificação estabelecem os limites dos desvios máximos da modulação FM do sistema SECAM, como pode ser visualizado na Figura 3.46. Durante as linhas do campo visível, a polaridade de DR é negativa e DB positiva, fica evidente que na recepção deve haver uma inversão de polaridade do sinal DR. Transmitindo pulsos de identificação com DR positivo e DB negativo e considerando a inversão de fase do sinal DR no receptor, ambos serão negativos no receptor, o que provoca um sinal negativo na saída da matriz (G-Y). Este sinal (G-Y) negativo indica a polaridade correta dos sinais DR e DB não interferindo na atuação do comutador. Entretanto, se a posição do comutador estiver incorreta, um pulso (G-Y) positivo será obtido indicando que o comutador deve ter sua posição corrigida. A Figura 3.49 apresenta a localização dos pulsos de identificação dentro do intervalo de apagamento vertical numa seqüência de quatro campos consecutivos para um padrão de 625 linhas e 50 campos. Fig. 3.49 3.6.5 Codificador SECAM/L No codificador é necessário um comutador para fornecer alternadamente à cada linha os sinais DR e DB modulados em FM. A Figura 3.50 apresenta o diagrama de blocos simplificado do codificador SECAM. Pulsos de sincronismo horizontal comandam o comutador que opera na freqüência fH/2. Para que no receptor a componente DR modulada em FM seja fornecida ao demodulador FM de DR e a componente DB ao demodulador FM de DB, são necessários a transmissão de pulsos de identificação modulados em freqüência dentro dos intervalos de apagamento vertical. Estes pulsos são utilizados no receptor para sincronizar o comutador do decodificador para garantir uma perfeita reprodução de cores. 621 622 623 624 625 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Apagamento Vertical do Campo Ímpar = 25,5 H Linha Sinc. Vertical DR DB DBDR DR DB DR DB DR DRDB 17 21 22 23 DR 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 Apagamento Vertical do Campo Par = 25,5 H Linha Sinc. Vertical DBDR DR DB DR DB DBDR DR DRDB 334 335 336 DR 621 622 623 624 625 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Apagamento Vertical do Campo Ímpar = 25,5 H Linha Sinc. Vertical DB DBDR DR DB DR DB DBDR DBDR 17 21 22 23 DB Fim da sequência de 4 campos Início do primeiro campo 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 Apagamento Vertical do Campo Par = 25,5 H Linha Sinc. Vertical DB DBDR DR DB DR DB DBDR DBDR 334 335 336 DB Início do segundo campoFim do primeiro campo Fim do segundo campo Fim do terceiro campo Início do terceiro campo Início do quarto campo 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                84  Versão 1.1 - mar/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Sinc. R G B A+S f =4,40625MHz 282f SC1 H f =4,250MHz 272f SC1 H DR DB Y Y M AT R IZ Linha de Retardo MOD1 FM MOD2 FM Pré Enfase Pré Enfase fH/2GeradorP. Ident 0 - 1,5 MHz 0 - 1,5 MHz DR/P.I DR/P.I Y+DR + Y+DB + Y+DR + Y+DB Fig. 3.50 3.6.6 Transmissão do Sinal SECAM/L O transmissor SECAM é muito semelhante aos transmissores NTSC e PAL, exceto pelos circuitos do codificador. A Figura 3.51 apresenta o diagrama de blocos do transmissor SECAM para um padrão L de 625 linhas e 50 campos. C or r. G am a M at riz Y (0 - 6,0MHz) Sistema SECAM/L R R G G B B Filtro Conf. Detetor Envolt. Sinc Gerador Sincron. MOD VSB TX Transmissor de TV no Padrão L Antena f =4,40625MHz 282f SC1 H f =4,250MHz 272f SC1 H DR DB Y Linha de Retardo MOD1 FM MOD2 FM Pré Enfase Pré Enfase fH/2GeradorP. Ident 0 - 1,5 MHz 0 - 1,5 MHz DR/P.I DR/P.I CODIFICADOR SECAM/L S+A C Sinc + Apag. Comando de Campo Comando de Linha Gerador P. Comut. 00 1800 Mod AM Apagam. Portad. 2,786 - 5,786MHz 3 - 5 MHz Fig. 3.51 MATRIZ - Combina os sinais R, G e B para formar os sinais Y, DR e DB. Lembrar que os sinais DR e DB são respectivamente os sinais (R- Y) e (B- Y) ponderados. MODULADORES FM - Todo modulador FM deve ser precedido de uma rede de pré-ênfase para melhorar a relação sinal/ruído do sinal modulado. Os moduladores FM têm desvios não simétricos de 350 e 506 kHz, como explicado no item 3.6.1. COMUTADOR - Chave eletrônica comutada pela freqüência fH/2 e sincronizada pelo pulso de sincronismo horizontal. DIVISOR fH/2 - Divide a freqüência do pulso de sincronismo horizontal por dois para comandar a inversão do comutador. COMUTADOR DE REVERSÃO DE FASE (00/1800) - Para reduzir a interferência nos receptores monocromáticos, o sinal FM tem a fase invertida a cada três linhas e ao final de cada quadro. O comutador de fase é controlado pelo Gerador de Pulsos de Comutação. Gera as tensões de comando do comutador para que haja inversões de fase a cada três linhas e ao final de cada quadro. Este gerador é sincronizado pelos pulsos de sincronismo horizontal e vertical do gerador de sincronismo. 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                87  Versão 1.1 - jun/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG LINHA DE RETARDO (17) Insere um atraso de aproximadamente 0,8 microssegundo no sinal Y para torná-Io simultâneo no tempo com o sinal de crominância. FILTRO PASSA-FAIXA (14) Deixa passar apenas a região do espectro que contém a subportadora de cor e suas componentes moduladas em FM. A largura de faixa é de 3 MHz centra da na freqüência de 4,286 MHz. FILTRO CONFORMADOR (20) Este filtro tem a finalidade de compensar a atenuação da subportadora de cor feita no codificador do transmissor. A curva deste filtro tem características iguais e contrárias à do filtro conformador do codificador como pode ser visto na Fig. 3.55. Fig. 3.55 LINHA DE RETARDO (21) Com atraso de 64 microssegundos, corresponde a uma linha completa do padrão L de 625 linhas. Este atraso é necessário para a combinação dos sinais DR e DB de duas linhas consecutivas não simultâneas no tempo. COMUTADOR (22) É uma chave eletrônica de dois pólos comutada pela freqüência fH/2 e sincronizada pelos pulsos de identificação extraídos da matriz (G-Y). LIMITADOR (23 e 24) Os circuitos limitadores são usados antes dos demoduladores FM para eliminar as distorções de amplitude do sinal FM. DEMODULADOR FM (23 e 24) Os demoduladores são sucedidos por circuitos de de-ênfase para compensar a distorção introduzida pelo circuito de pré-ênfase do codificador do transmissor. A combinação dos circuitos de pré-ênfase do transmissor com a de-ênfase do receptor melhora a relação sinal/ruído dos sinais de croma. MATRIZ (G-Y) (25) Esta matriz combina os sinais DR e DB para formar o sinal (G-Y). A componente (G-Y) dos pulsos de identificação é utilizada como referência para sincronizar o comutador. (Ver item 3.6.4.) 0 1 2 3 4 6 MHz5 0 -2 -4 -6 -8 -10 A te nu aç ão e m d B Portadoras de Cor 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                88  Versão 1.1 - jun/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG MATRIZ DE IMPONDERAÇÃO (26) Os sinais (R - Y) e (B- Y) foram ponderados na transmissão para a obtenção dos desvios mais convenientes para a modulação FM dos sinais diferença de cor. Conseqüentemente, devem ser imponderados na recepção para a reconstituição perfeita das componentes (R- Y) e (B- Y): DR = - 1, 9(R - Y) (R-Y) = - (1/1, 9)DR = - 0,526DR Na dedução da equação da imponderação de DB deve ser levado em consideração o desvio nominal menor para a subportadora de DB: DB = 1,5(B-Y) fd(DB) = 230 kHz (desvio nominal da subportadora de 4,250 MHz) fd(DR) = 280 kHz (desvio nominal da subportadora de 4,406250 MHz) (B-Y) = 280 x DB/(230 x 1,5) (B-Y) = 0,812DB COMPARAÇÃO ENTRE OS SISTEMAS NTSC, PAL E SECAM Após o estudo dos três sistemas de televisão a cores é oportuna uma breve análise comparativa com base na teoria vista até aqui. Em condições ideais, os três sistemas proporcionam excelentes imagens a cores, de tal forma que um observador distante da tela, o equivalente a sete vezes a sua altura, é incapaz de distinguir diferenças de imagem nos três sistemas. O sistema NTSC tem boa resolução vertical e horizontal, baixa interferência os receptores monocromáticos, não é muito afetado por ruídos e a sua transmissão e recepção não são muito complicadas. Entretanto, apresenta sérios inconvenientes pela suscetibilidade a distorções de fase e pela redução da largura de faixa sinal Q para evitar a diafotia. O sistema PAL tem como principais vantagens a correção dos erros de fase e a transmissão dos sinais diferença de cor com mesma largura de faixa. A transmissão no sistema PAL é mais complicada que no sistema NTSC, como conseqüência os receptores são mais sofisticados e mais caros. A gravação em vídeo-teipe faz favoravelmente e a transmissão em enlaces longos de microondas terrestre (2.500 km) é menos problemática que no NTSC. A interferência nos receptores monocromáticos é ligeiramente superior que no NTSC. . O sistema SECAM é isento de erros de fase. A transmissão a longa distância em enlaces de microondas terrestres e na gravação em vídeo-teipes não apresentam maiores problemas. Os receptores são comparativamente mais simples na parte de decodificação do sinal SECAM, entretanto, o codificador é mais sofisticado e complicado. A resolução vertical é menor devido à transmissão de apenas um dos sinais (R-Y) e (B- Y) a cada linha. Apresenta maior grau de interferência nos recepto monocromáticos, menor relação sinal/ruído e maior vulnerabilidade na recepção de sinais em múltiplos caminhos. 3.7 – AUDIO NA TELEVISÃO O Padrão M de televisão adota a modulação FM para o sinal de áudio, com o objetivo de utilizar das vantagens da modulação em freqüência em apresentar melhor relação sinal/ruído e baixa interferência no vídeo do canal adjacente. O sinal FM da televisão é essencialmente o mesmo das transmissões de rádio FM, diferindo apenas pelo desvio de freqüência, que na televisão é de + 25 KHz e nas emissoras de rádio FM é de + 75 KHz. A portadora de áudio da televisão está posicionada 4,5 MHz acima da portadora de vídeo dentro do canal de 6 MHz do Padrão M. A faixa de áudio é a mesma das emissoras FM, ou seja, de 50 Hz a 15 KHz, o que possibilita uma reprodução de som em alta qualidade. 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                89  Versão 1.1 - jun/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 3.7.1 – Som Estereofônico para Televisão – Padrão M O Brasil adotou, em 1986, para as transmissões de televisão com som estereofônico , o Sistema BTSC (Broadcast Television Systems Committee) , regulamentado em 1984 pelo FCC com base no desenvolvimento da Zenith americana. Neste sistema, além dos canais estéreo (D+E) e (D-E), existem um canal monofônico de áudio SAP (Secondary Audio Program), que pode ser usado para a transmissão em outro idioma, por exemplo, e um canal PRO (Professional Channel) de 3 kHz para transmissão de dados de baixa velocidade ou comunicação de voz dentro das redes ou entre estação e equipes externas. O espectro de freqüências, correspondente à banda base BTSC, está mostrado na Figura 3.56. Observe que este espectro é enviado ao modulador FM do transmissor de áudio para ocupar a faixa de freqüências correspondentes dentro do canal VHF/UHF em que opera o transmissor. Fig. 3.56 O canal principal (D+E) corresponde ao canal de áudio dos transmissores monofônicos, para manter a compatibilidade e permitir que receptores monofônicos possam reproduzir de maneira normal o som emitido por um transmissor estéreo, como também um receptor estéreo possa reproduzir o som de um transmissor monofônico. O canal (D-E) é modulado em AM-DSB/SC com freqüência de portadora igual a duas vezes a freqüência da varredura horizontal (fp = 2fH). Como a portadora é suprimida, toma-se necessária a transmissão de uma freqüência piloto na metade da freqüência da portadora suprimida (fpiloto = fH), para facilitar o processo de demodulação/decodificação no receptor. O canal (D-E) na televisão é processado de maneira semelhante ao canal (D-E) dos transmissores FM de radiodifusão sonora co som estereofônico. O canal SAP (Secondary Audio Program), com faixa de 50 Hz a 10 kHz, é modulado em FM com freqüência de portadora igual a 5 fH e desvio máximo de 15 kHz. Algumas estações de TV usam o canal SAP para transmitir áudio com efeitos especiais, surround por exemplo. O canal PRO de dados, com faixa de 100 Hz a 3 kHz, é também modulado em FM com freqüência de portadora igual a 6,5 fH e desvio máximo de 3 kHz. O Sistema BTSC utiliza dispositivos redutores de ruídos na técnica de compressão/expansão, desenvolvidos pela dBx Inc., para melhorar a relação sinal/ruído nas recepções estéreo, mesmo em locais de sinal fraco. A Figura 3.57 apresenta o diagrama de blocos típico do codificador BTSC com transmissão simultânea dos canais estéreo, canal SAP e canal de dados/voz. D + E D - E D - E SAP 15 KHz 5fH4fH3fH2fHfH 6fH 7fH FM FM 3 KHz Prog3 5 15 25 50 D es vi o em K H z 6,5fH AM-DSB/SC 50 KHz 25 KHz 0 15 KHz 30 KHz 15 KHz 8 KHz Limite de desvio máximol f = 15.734,260 HzH Pi lo to 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                92  Versão 1.1 - jun/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Fig. 3.60 3.9 – Padrões de Televisão A administração em nível mundial da padronização e das especificações de sistemas de televisão via rádio é feita através do ITU-R (antigo CCIR - Comitê Consultivo Internacional de Radio), que é um órgão da UIT (União Internacional de Telecomunicações) que por sua vez pertence a ONU (Organização das Nações Unidas). O ITU-R tem registrado 14 diferentes padrões denominados por letras de A a N, adotados pela maioria dos países do mundo. Estes diferentes padrões surgiram em decorrência de questões técnicas, econômicas, comerciais, políticas e culturais para resguardar os sinais de televisão dentro de uma área de interesse restrito de cada país. Também serve para impedir o livre acesso a imagens de outros países, mesmo nas regiões de fronteira. A Tab. 3.10 apresenta as principais características técnicas dos padrões de televisão existentes quando da realização da XIV Assembléia Plenária do CCIR realizada em Kyoto, Japão, em 1978. Tabela 3.10 Observações da Tabela 3.10: FM* - Indica modulação FM com 25 KHz de desvio FM - Indica modulação FM com 50 KHz de desvio H - Indica o período da varredura horizontal correspondente a uma linha visível mais o retorno horizontal K1 - Especificações do Padrão K1 diferentes do Padrão K: Canal de vídeo de 8,5 MHz - Faixa Lateral Inferior de -1,25 MHz a - Indica o intervalo de apagamento horizontal (1) - O padrão A não tem pulsos equalizadores, o período de apagamento vertical inicia adiantado da seqüência de pulsos de sincronismo por um intervalo de 0,015H a 0,515H. Vídeo VídeoMOD AM-VSB F.I. de Vídeo 39,90 MHz MOD FM 1 MOD FM 2 Conversor Conversor Filtro PF Filtro PF 200 KHz Σ 1 2 n Diplexer Filtro PF Filtro PF Divisor Antena MODULADOR EXCITADOR ESTÁGIO DE ALTA POTÊNCIA Vídeo Áudio Portadora de conversão Áudio Áudio 1 Áudio 2 33,40 MHz 33,1578125 MHz Padrão A B C D E F G H I K L M N 1 Número de Linhas 405 625 625 625 819 819 625 625 625 625 625 525 625 2 Freq. de Campo (Hz) 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 60 50 3 Freq. de Quadro (Hz) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 30 25 4 Freq. Horizontal (Hz) 10.125 15.625 15.625 15.625 20.475 20.475 15.625 15.625 15.625 15.625 15.625 15.750 15.625 5 Faixa de Vídeo (MHz) 3,0 5,0 5,0 6,0 10,0 5,0 5,0 5,0 5,5 6,0 6,0 4,2 4,2 6 Canal de Vídeo (MHz) 5,0 7,0 7,0 8,0 14,0 7,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 6,0 6,0 7 Dif. Port. Vídeo/Som (MHz) -3,5 5,5 5,5 6,5 11,15 5,5 5,5 5,5 6,0 6,5 6,5 4,5 4,5 8 Faixa Lateral Superior (MHz) 0,8 5,0 5,0 6,0 10,0 5,0 5,0 5,0 5,5 6,0 6,0 4,2 4,2 9 Faixa Lateral Inferior (MHz) -3,00 -0,75 -0,75 -0,75 -2,00 -0,75 -0,75 -1,25 -1,25 -0,75 -1,25 -0,75 -0,75 10 Modulação de Vídeo AM-VSB Posit. Negat. Posit. Negat. Posit. Posit. Negat. Negat. Negat. Negat. Posit. Negat. Negat. 11 Modulação do Som AM FM AM FM AM AM FM FM FM FM AM FM* FM* 12 Período Horizontal (mS) 98,77 64,00 64,00 64,00 48,84 48,84 64,00 64,00 64,00 64,00 64,00 63,49 64,00 13 Apagamento Horizontal (mS) 17,5 a 19,0 11,7 a 12,3 11,8 a 12,2 11,7 a 12,3 9,2 a 9,8 9 a 9,4 11,8 a 12,3 11,7 a 12,3 11,7 a 12,3 11,7 a 12,3 11,7 a 12,3 10,2 a 11,4 11,8 a 11,52 14 Período Vertical (mS) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 16,67 20 15 Apagamento Vertical (mS) 13-15,5H+a 25H+a 25H+a 25H+a 33H+a 29-30H+a 25H+a 25H+a 25H+a 25H+a 25H+a 19-21H+a 19-25H+a 16 Pulsos Equalizadores (1) 2,5 H 2,5 H 2,5 H xxx xxx 3,5 H 2,5 H 2,5 H 2,5 H 2,5 H 3,0 H 3,0 H 17 Pulsos de Sinc. Vertical 4 H 2,5 H 2,5 H 2,5 H xxx xxx 3,5 H 2,5 H 2,5 H 2,5 H 2,5 H 3,0 H 3,0 H 18 Pulsos Equalizadores (1) 2,5 H 2,5 H 2,5 H xxx xxx 3,5 H 2,5 H 2,5 H 2,5 H 2,5 H 3,0 H 3,0 H 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                93  Versão 1.1 - jun/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG Tabela 3.11 Faixa Faixa Faixa Faixa VHF I/III UHF IV/V VHF I/III UHF IV/V 1 ÁFRICA DO SUL PAL/I PAL/I 44 ITÁLIA PAL/B PAL/G 2 ALEMANHA OCIDENTAL PAL/B PAL/G 45 IUGUSLÁVIA PAL/B PAL/G 3 ALEMANHA ORIENTAL SECAM/B SECAM/G 46 JAMAICA N 4 ARÁBIA SAUDITA SECAM/B SECAM/G 47 JAPÃO NTSC/M NTSC/M 5 ARGÉLIA B, PAL/E G*, PAL/H 48 JORDÂNIA B G 6 ARGENTINA PAL/N PAL/N 49 KENIA B* G*, I* 7 AUSTRÁLIA PAL/B PAL/G 50 KUWAIT B G 8 AUSTRIA PAL/B PAL/G 51 LIBÉRIA B* G* 9 BANGLADESH PAL/B XXX 52 LÍBIA B* G* 10 BÉLGICA C, PAL/B PAL/H 53 LUXEMBURGO C L* 11 BENIN K1* K1* 54 MADAGASCAR K1 K1* 12 BRASIL PAL/M PAL/M 55 MALÁSIA B G* 13 BULGÁRIA SECAM/D SECAM/K 56 MALI B* G* 14 BURUNDI K1* K1* 57 MARROCOS B H 15 CAMARÕES K1* K1* 58 MAURITÂNIA K1* K1* 16 CANADÁ NTSC/M NTSC/M 59 MÉXICO NTSC/M NTSC/M 17 CHAD K1* K1* 60 MÔNACO E L* 18 CHILE NTSC/M NTSC/M 61 NIGÉRIA B I* 19 CHIPRE B H* 62 NORUEGA PAL/B G* 20 COLOMBIA M M* 63 NOVA ZELÂNDIA PAL/B XXX 21 CONGO K1* K1* 64 PAQUISTÃO B XXX 22 CORÉIA M XXX 65 PANAMÁ M XXX 23 CUBA M M 66 PERÚ M M 24 DINAMARCA PAL/B G* 67 POLÔNIA SECAM/D SECAM/K 25 EGITO B G*, H* 68 PORTUGAL B G 26 ESPANHA PAL/B PAL/G 69 RODÉSIA B G* 27 ESTADOS UNIDOS NTSC/M NTSC/M 70 ROMÊNIA D K* 28 ETIÓPIA B* G 71 SENEGAL K1* K1* 29 FINLÂNDIA PAL/B PAL/G 72 SINGAPURA B G* 30 FRANÇA E SECAM/L 73 SOMÁLIA B* G* 31 GABÃO K1* K1* 74 SRI LANCA B 32 GHANA B*, G* G* 75 SUÉCIA PAL/B PAL/G 33 GRÉCIA B* G* 76 SUÍÇA PAL/B PAL/G 34 GUINÉ K1* K1* 77 TAILÂNDIA PAL/B PAL/G* 35 HOLANDA PAL/B PAL/G 78 TANZÂNIA B*, I* I* 36 HUNGRIA SECAM/D SECAM/K 79 TCHECOSLOVÁQUIA SECAM/D SECAM/K 37 ÍNDIA B XXX 80 TURQUIA B G* 38 INDONÉSIA PAL/B XXX 81 UNIÃO SOVIÉTICA SECAM/D SECAM/K 39 IMPÉRIO CENTRO AFRIC. K1 K1 82 URUGUAI N XXX 40 INGLATERRA A PAL/I 83 VENEZUELA M XXX 41 IRAN SECAM/B SECAM/G 84 ZAIRE K1* K1* 42 IRLANDA PAL/I PAL/I 85 ZÂMBIA B* G* 43 ISRAEL B G (*) O asterístico indica O padrão planejado NTSC (National Television System Committee ‐ USA PAL (Phase Alternation by Line) ‐ Alemanha SECAM (Sequentielle à Mémoire) ‐ França País País 3 – Sistemas a Cores – NTSC, PAL e SECAM                                94  Versão 1.1 - jun/2009 Prof. Uvermar Sidney Nince – Eng. Elétrica - UFG 3.9.1 – Canais de TV A distribuição dos canais de TV varia de país para país dependendo das características de ocupação das faixas de VHF e UHF para os diversos sistemas de comunicações via rádio. O Brasil adota a mesma distribuição dos canais estabelecidos pelo FCC (Federal Communications Commission) dos Estados Unidos, também adotada pela Argentina, Paraguai e Uruguai. A Tabela 3.12 apresenta a locação dos canais de TV dos padrões M e N nas faixas de VHF e UHF. Tabela 3.12 Port. Vídeo Port. Som VHF/UHF MHz MHz MHz 2 VHF I 54 - 60 55,25 59,75 3 VHF I 60 - 66 61,25 65,75 4 VHF I 66 - 72 67,25 71,75 5 VHF I 76 - 82 77,25 81,75 6 VHF I 82 - 88 83,25 87,75 7 VHF III 174 - 180 175,25 179,75 8 VHF III 180 - 186 181,25 185,75 9 VHF III 186 - 192 187,25 191,75 10 VHF III 192 - 198 193,25 197,75 11 VHF III 198 - 204 199,25 203,75 12 VHF III 204 - 210 205,25 209,75 13 VHF III 210 - 216 211,25 215,75 14 UHF 470 - 476 471,25 475,75 15 UHF 476 - 482 477,25 481,75 16 UHF 482 - 488 483,25 487,75 17 UHF 488 - 494 489,25 493,75 18 UHF 494 - 500 495,25 499,75 19 UHF 500 - 506 501,25 505,75 20 UHF 506 - 512 507,25 511,75 21 UHF 512 - 518 513,25 517,75 22 UHF 518 - 524 519,25 523,75 23 UHF 524 - 530 525,25 529,75 24 UHF 530 - 536 531,25 535,75 25 UHF 536 - 542 537,25 541,75 " " " " " " " " " " " " " " " 60 UHF 746 - 752 747,25 751,75 61 UHF 752 -758 753,25 757,75 62 UHF 758 - 764 759,25 763,75 63 UHF 764 - 770 765,25 769,75 64 UHF 770 - 776 771,25 775,75 65 UHF 776 - 782 777,25 781,75 66 UHF 782 - 788 783,25 787,75 67 UHF 788 - 794 789,25 793,75 68 UHF 794 - 800 795,25 799,75 69 UHF 800 - 806 801,25 805,75 Faixa Canal Faixa de 4 MHz destinada a outros serviços Faixa de 86 MHz destinada a outros serviços Faixa de 254 MHz destinada a outros serviços