TV Analógica e Digital
O sistema de TV em cores
Prof. Márcio Lima
E-mail:marcio.lima@poli.br
15.04.20014
Universidade de Pernambuco
O sistema de TV em Cores
Características Principais
A TV em cores só foi possível devido ao fato de que o olho humano possui sensores, conhecido como cones, predominantes para as cores: vermelho (R), verde (G) e azul (B), como estão representadas na Figura 2.
As outras cores se formam na combinação de porcentagem de cada cor citada.
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Características Principais
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Características Principais
Os raios luminosos incidem na córnea sendo então refratados. A seguir estes incidem sobre a lente que tem por objetivo projetá-los na retina.
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Características Principais
Figura 3: Sensibilidade dos bastonetes do olho humano.
Os bastonetes por sua vez, embora sejam maioria absoluta, só conseguem captar a luminosidade da cor, ou seja, só respondem a um espectro e desta forma não diferenciam cores.
Na retina encontram-se dois tipos de fotorreceptores os cones e os bastonetes, que convertem a intensidade e a cor da luz recebida em impulsos nervosos. Estes impulsos são enviados ao cérebro através do nervo ótico e então tem-se a percepção de uma cor.
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Características Principais
Figura 4: Sensibilidade dos cones do olho humano.
Os fotorreceptores do olho humano apresentam características totalmente diferentes. Existem na verdade três tipos de cones que respondem a espectro de cores distintos (vermelho, verde e azul), como mostrado ao lado. Sendo assim, diz-se que o sistema visual humano distingue as cores pelo processo da tricromacia. Nota-se que a eficiência do cone que responde a cor azul possui uma eficiência bem menor do que os outros dois tipos de cones.
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Características Principais
• Baseado neste princípio, a estação utiliza uma câmera tricromática com alguns filtros que analisam a imagem conforme as curvas. Criam-se assim três sinais: R, G e B; vermelho (do inglês Red) , verde (do
inglês Green) e azul (do inglês Blue), respectivamente.
• A largura da banda (faixa) de transmissão é de 4 Mhz (megahertz), ou seja, 4 milhões de oscilações por segundo.
• No receptor usa-se uma tela luminescente com três feixes que, ao receberem o sinal R, G e B, excitam proporcionalmente as cores corretas e reproduzem assim a imagem original.
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O processo de transmissão a cores é o mesmo utilizado pela TV monocromática, exceto que as informações de cor na cena também são utilizadas (vermelho, verde e azul).
Quando a cena é varrida no tubo da câmera, sinais de vídeo separados são produzidos para uma dessas três cores. Na câmera, a separação é feita por filtros ópticos de cor.
Uma TV preto e branco filtra e ignora o sinal de crominância. Uma TV em cores retira essa informação do sinal e decodifica a mesma, juntamente com o sinal de intensidade normal, para determinar como modular os três feixes coloridos.
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Colorimetria
• Cores primárias: Em televisão são o vermelho, verde e azul (R, G, B).
• Cores complementares: São cores que combinadas com uma cor primária produz o branco.
• Luminânciaou Brilho Y: A luminânciaou intensidade de um objecto distribuído espacialmente com distribuição de luz I(x, y, λ) é definido como
enquanto o brilho depende da luminânciaabsoluta dos objectos em redor. Corresponde exactamente, ao nível de cinzento da cor numa reprodução a preto e branco.
• Matiz: Representa a cor ou a sua tonalidade cromática e está-lhe associado um comprimento de onda.
• Saturação: Mede a distância de uma cor relativamente à cor branca. Uma cor saturada é uma cor forte, sem branco. A cor rosa é obtida pela diluição do vermelho com o branco, isto é, matiz vermelho pouco saturado.
• Crominância C: Contém informação de matiz e saturação. Y + C forma uma imagem a cores. O sinal C é modulado com uma portadora de 3,5 MHz ou 4,43 MHz.
x
y
I
x
y
V
d
I
f
,
,
,
0
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O Sinal de Cor de 3,58 MHz
Para a transmissão em um canal de 6MHz, os sinais correspondes ao vermelho, ao verde e ao azul são combinados para gerar dos sinais distintos, uma para o brilho e outro para a cor. Especificamente, os dois sinais transmitidos são:
• Sinal de luminância. Contém somente as variações de brilho da imagem, incluindo detalhes, como no sinal de monocromático. É usado para reproduzir a imagem em preto e branco e é chamado sinal Y.
• Sinal de crominância. Contém as informações de cor, sendo transmitida modulado em uma subportadora. A freqüência da subportadora é de 3,579545 MHz (NTSC) ou 3,575611 MHz (PAL-M), ambos aproximadamente 3,58 MHz. O sinal de crominância é geralmente chamado de sinal U e Sinal V.
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O Sinal Y
OBS: NTSC - Um circuito matriz forma novas tensões de saída a partir do sinal de entrada, R, G e B. Logo, um sinal contêm o sinal de brilho e os outros dois sinais conterão a cor.
0,31B 0,52G 0,21R Q 0,32B 0,28G 0,60R I 0,11B 0,59G 0,30R Y
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O Sinal Y
BURST PARA SINCRONIZAÇÃO DE COR
➢ por se tratar de sinal AM com portadora suprimida, o receptor deve possuir um circuito oscilador de 3,58 MHz que gere o sinal da subportadora, para
poder detectar o sinal de crominância;
➢ uma amostra do sinal da subportadora a 3,58 MHz será transmitido com o sinal C, como uma referência de fase para o oscilador de cor no receptor; ➢ na televisão em cores, o ângulo de fase representa o matiz;
➢ a sincronização de cores para os matizes corretos na imagem será conseguida pelo burst, ou salva;
de 8 a 11 ciclos do sinal de subportadora de 3,58MHz no pórtico posterior de cada pulso de apagamento horizontal;
➢ este burst de sincronismo de cor controla a freqüência e fase do oscilador
de 3,58 MHz do receptor;
➢ o burst é uma amostra do sinal da subportadora de 3,58 MHz do gerador de
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O Sinal Y
SINAL DE VÍDEO COMPOSTO
➢ o sinal C com a informação de cor e o sinal de luminância Y serão
acoplados ao circuito somador, ou colorplexer.
•este estágio combina o sinal Y com o sinal C de 3,58 MHz para formar o
sinal de vídeo completo.
Este sinal é transmitido ao receptor pela modulação de amplitude da onda portadora de imagem do canal 6 MHz designado para a estação
•a modulação é um sinal composto de vídeo em cores, incluindo o sincronismo de deflexão e os pulsos de apagamento
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DECODIFICAÇÃO DA INFORMAÇÃO DE IMAGEM
➢ começando com a antena de recepção, o sinal da portadora de imagem modulada do canal selecionado é amplificado nos estágios de RF e de freqüência intermediária (FI)
➢ a seguir, este sinal de imagem AM é demodulado no detector de vídeo
➢ o detector de vídeo terá na sua saída o sinal de vídeo composto, incluindo as componentes Y e C
•após o detector de vídeo, os sinais de vídeo são divididos em dois caminhos, como mostrado na figura.
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DEMODULAÇÃO SÍNCRONA
➢ quando se transmite um sinal modulado sem sua portadora (ou
subportadora), a onda portadora original deve ser reinserida no receptor para se detectar a modulação
➢ não somente a portadora é regenerada, mas também sua fase deverá ser sincronizada com a fase portadora na modulação original
➢ a demodulação síncrona refere-se ao processo de detecção de um sinal modulado quando o sinal da portadora for suprimido, através da recuperação da fase original da portadora
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DEMODULADORES B-Y , R-Y
➢ muitos receptores decodificam o sinal de croma de 3,58 MHz em sinais de vídeo B-Y e R-Y, em vez de I e Q
➢ a largura de faixa de croma é geralmente limitada a 3,58 ±0,5 MHz; então, a largura de faixa do sinal I não é mesmo utilizada
➢ o sinal de vídeo B-Y é uma mistura de cores que está próxima do azul •o ângulo de fase para o matiz B-Y será exatamente de 180o oposto à
fase do burst de sincronismo de cor, no sistema NTSC; resulta ser
relativamente simples manter o oscilador de cor de 3,58 MHz na fase B-Y ➢ o sinal de vídeo R-Y é uma mistura de cores próxima do vermelho
•o ângulo de fase para o matiz R-Y é exatamente de 90o da fase de B-Y •estes ângulos de fase para matizes diferentes serão explicados em detalhe, posteriormente
➢ além disso, os sinais de vídeo B-Y e R-Y podem ser combinados para
fornecer o sinal de vídeo G-Y, já que o sinal Y contém o verde
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TUBO DE IMAGEM COMO UM MISTURADOR
quando a decodificação no receptor utiliza os sinais de vídeo R-Y, B-Y e G-Y,
eles podem ser convertidos nos sinais R, G e B pela adição do sinal de vídeo +Y
a adição algébrica para o vermelho, por exemplo, será (R - Y) + Y = R no
vídeo
a mesma idéia se aplica para os sinais de vídeo B e G
em receptores antigos, com amplificadores à válvula, o método comum era utilizar o vídeo R-Y, B-Y e G-Y, para as três grades de controles, e o sinal (- Y),
para os três catodos, o que resulta nos sinais de vídeo R, G e B para o tubo de imagem porque a componente (- Y) é cancelada
•por exemplo, para o vermelho: (R-Y) - (-Y) = R - Y + Y = R •o sinal - Y é subtraído porque ele está no catodo
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O Sinal Y
Para satisfazer os receptores em preto-e-branco, a estação em cores deve transmitir o sinal de luminância (Y). Assim, os três sinais R, G e B que saem da câmera tricromática são combinados conforme os respectivos pesos no brilho da imagem obtidos a partir da curva de luminosidade relativa da Figura 2, ou seja, o sinal “Y” é obtido através da equação:
0,11B
0,59G
0,30R
Y
O Sinal Diferença
Para transmitir (B-Y) e (R-Y), a estação de TV em cores cria dois sinais: U = 0,493(B-Y) e V = 0,877(R-Y). Os sinais U e V modulam uma subportadora com freqüência fsc ≈ 3,58MHz. O processo de modulação é AM-VSB/SC (amplitude modulada com banda lateral vestigial e portadora suprimida) de tal modo que o sinal U modula a portadora a zero grau e V modula a portadora a noventa
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O Sinal Y
O sinal assim obtido, também conhecido pelo nome de “sinal de crominância” é superposto ao sinal Y.
Figura Faixa de freqüências do sinal de crominância superposto ao sinal Y
Quando se iniciaram as transmissões em cores, a faixa do sinal Y foi aumentada de 4MHz para 4,2 MHz. Pode-se observar que o sinal de crominância possui a banda lateral inferior completa (1,3MHz) e a banda lateral superior é vestigial (≈ 600kHz).
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A Figura mostra o aspecto do sinal de vídeo composto de TV em cores para um padrão de barras coloridas. Como se pode observar, durante a varredura horizontal, o sinal de crominância fica superposto ao sinal Y.
O valor exato da
subportadora de cor fsc foi cuidadosamente escolhido para que o sinal de crominância ficasse com baixa
visibilidade na imagem dos receptores em preto-e-branco
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Na Figura também se pode observar que no pórtico posterior ao pulso de sincronismo, a estação de TV em cores envia 9 ciclos de amostra da
subportadora de cor (fsc).
Figura Sinal de vídeo composto de TV em cores.
Essa informação é conhecida como “sincronismo de cor” ou “burst”. A finalidade do “burst” é sincronizar o oscilador de 3,58MHz que é necessário no receptor para poder demodular corretamente os sinais U e V.
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O Sinal de Cor de 3,58 MHz
Sinal de crominância. Contém as informações de cor, sendo transmitida modulado em uma subportadora. A freqüência da subportadora é de 3,579545 MHz (NTSC) ou 3,575611 MHz (PAL-M), ambos
aproximadamente 3,58 MHz. O sinal de crominância é geralmente chamado de sinal C. Cor Fase explosão 0 graus amarelo 15 graus vermelho 75 graus magenta 135 graus azul 195 graus ciano 255 graus verde 315 graus
Os sinais U e V são exatamente os mesmos tanto para o sistema norte americano NTSC como para o sistema PAL-M usado no Brasil.
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Tela de TV Colorida
Adicionando Cor:
Uma tela de TV colorida é diferente da tela preto e branco de devido a três motivos:
1. Há três feixes de elétrons que se movem simultaneamente pela tela, chamados de feixes vermelhos, verdes e azuis;
2. A tela não é revestida com uma simples folha de fósforo como na TV preto e branco. Ela é revestida com fósforos vermelho, verde e azul organizados em pontos e linhas. Se ligar a TV ou o monitor do computador e olhar bem de perto a tela com uma lupa, você vai poder ver os pontos e linhas;
3. Do lado de dentro do tubo, bem próximo ao revestimento de fósforo, há uma fina tela de metal chamada de máscara de sombra. Essa máscara é perfurada com furinhos bem pequenos, alinhados com os pontos (ou linhas) de fósforo na tela.
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Tela de TV Colorida
A figura a seguir mostra como a máscara de sombra funciona:
Quando uma TV em cores precisa criar um ponto vermelho, ela dispara o feixe vermelho no fósforo vermelho. O mesmo acontece para os pontos verdes e azuis. Para criar um ponto branco, os feixes vermelho, verde e azul são disparados simultaneamente - as três cores se misturam para criar o branco. Para criar um ponto preto, todos os três feixes são desligados enquanto escaneiam o ponto. Todas as outras cores na tela da TV são combinações de vermelho, verde e azul.
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