CURSO INTEGRADO
4º ANO
Turmas: 4A ELT / 4B ELT
APOSTILA DE SISTEMAS DE TV
APOSTILA DE TELECOMUNICAÇÕES
APOSTILA DE SISTEMAS DIGITAIS
ALUNO: _______________________________________________ TURMA: _______ Tel. de contato em caso de perda da apostila: _______________
CEFET-RJ: Av. Maracanã, 229 – bloco B / 3º andar Rio de Janeiro - RJ 20271-110 / Brasil Telefone: 2566 3153 / 2566 3197
Adriano Martins Moutinho
Alberto Jorge Silva de Lima
André de Souza Mendes
Aridio Schiappacassa de Paiva Carlos Alberto Gouvêa Coelho
Edgar Monteiro da Silva
Eduardo Henrique Gregory Pacheco Dantas
Igor Vital Rodrigues
José Carlos Andrades
José Fernandes Pereira
José Mauro Kocher
Marcos de Castro Pinto Mauro da Silva Alvarez Milton Simas Gonçalves Torres
Paulo César Bittencourt Paulo José Monteiro da Cunha
Péricles Freire dos Santos
Roberto Augusto Freitas Dias
Rui Márcio Carneiro Arruda
Sahid Almeida
Coordenador do Curso: Marcos de Castro Pinto
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PREFÁCIO
Bem-vindos a mais um ano de desenvolvimento e ensino tecnológico na área de eletrônica!
Esta apostila é o resultado da elaboração de roteiros de práticas desenvolvidas pelos professores do curso ao longo dos últimos anos. Seu objetivo é auxiliar nas atividades práticas de laboratório do ensino de eletrônica do CTE (Curso Técnico de Eletrônica) do CEFET/RJ, complementando o ensino das aulas teóricas.
O seu bom uso pelo aluno para preparação das atividades práticas, bem como para as subsequentes avaliações, consiste em: uma leitura prévia, registro dos resultados nos locais indicados (e/ou uso de um caderno), além de anotações adicionais que cada um julgar ser necessário. Isso implica um uso essencial da apostila durantes as aulas, caso deseje um bom rendimento.
Contudo, não constitui o único meio de auxílio nas atividades práticas do curso nem tão pouco um trilho a ser seguido sem possiblidade de alteração de rumo. Trata-se de um orientador de atividades.
Por tratar-se de um instrumento de auxílio nas práticas, a sua constante atualização é parte do processo de ensino da eletrônica e toda sugestão ou crítica é bem-vinda.
Esta apostila pode ser copiada e usada livremente, resguardado seu direito autoral e a propriedade do CEFET/RJ que deve ser sempre mencionada.
Aprecie sem moderação!
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Sumário
APOSTILA de SISTEMAS de TV 6
Introdução 7
Normas de Segurança e Técnicas de Trabalho no Laboratório de TV 7
Equipamentos do Setor de TV 10
Descritivo do Laboratório 10
1ª PRÁTICA 19
Conexões de Sinais: Esquemas, cabos, conectores e interligações 19
2a PRÁTICA 26
Displays e a Mistura Aditiva de Cores 26
3a PRÁTICA 35
Análise do Sinal Analógico Composto de Vídeo 35
4a PRÁTICA 40
Construindo um Vetor de Cores com planilha de Cálculo 40
5ª PRÁTICA 40
Captação de Imagens 42
6ª PRÁTICA 50
Usando o WVR 7120 – Medições 50
7ª PRÁTICA 58
Edição de Imagens 58
8ª PRÁTICA 64
Transmissão Digital 64
9a PRÁTICA 72
Antenas e Distribuição de Sinais de TV em RF 72
10a PRÁTICA 82
Leitura, Interpretação e Utilização de Manuais Técnicos 82
11a PRÁTICA 87
Análise de Blocos de um Receptor de TV 87
12a PRÁTICA 90
Análise dos Estágios de um Receptor de TV 90
Anexo 01 106
4
APOSTILA DE SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES 108
1ª PRÁTICA 109
Interface de Rede 109
2ª PRÁTICA 112
Ipconfig 112
3ª PRÁTICA 115
ARP – Protocolo de resolução de endereço 115
4ª PRÁTICA 117
PING 117
5ª PRÁTICA 122
TRACERT 122
6ª PRÁTICA 124
NETSTAT 124
7ª PRÁTICA 127
WHOIS 127
8ª PRÁTICA 128
Cabos e Tomadas 128
9ª PRÁTICA 133
Simulador de Rede 133
10ª PRÁTICA 135
Switch 135
11ª PRÁTICA 137
Interligando Redes 137
12ª PRÁTICA 138
Interligando Subredes 138
13ª PRÁTICA 139
ODHCP / DNS / WEB 139
14ª PRÁTICA 141
Servidores DNS (Raiz) 141
15ª PRÁTICA 142
WI-FI 142
16ª PRÁTICA 143
5
SISTEMAS DIGITAIS 144
INTRODUÇÃO 145
1ª PRÁTICA 146
Introdução ao PIC com Blink 146
2ª PRÁTICA 148
Semáfaro e Contador 148
3ª PRÁTICA 150
Botões e LEDs 150
4ª PRÁTICA 152
Display de 7 Segmentos 152
5ª PRÁTICA 154
Display ASCII LCD com Relógio 154
6ª PRÁTICA 159
Medidor de Umidade e Temperatura 159
7ª PRÁTICA 164
6
APOSTILA de SISTEMAS de TV
7
Introdução
Normas de Segurança e Técnicas de Trabalho no
Laboratório de TV
OBJETIVOS
Conhecer as normas de conduta e segurança do laboratório de TV Selecionar os instrumentos adequados a cada medição.
Ajustar cada instrumento para as medidas desejadas. Medir as grandezas com os instrumentos selecionados.
Utilizar os procedimentos de segurança necessários à realização de medições em receptores de TV e monitores de vídeo;
Empregar as técnicas básicas de medidas em equipamentos eletrônicos; Reconhecer as partes características de televisores.
DESCRIÇÃO
A realização de experiências e de manutenção em equipamentos com tensões elevadas, como os televisores e monitores de vídeo, exige cuidados maiores que os regularmente adotados para equipamentos convencionais.
As instruções a seguir têm como propósito dar maior segurança e objetividade ao seu trabalho; mantenha-as sempre em mente.
Antes de iniciar a experiência, verifique no procedimento quais serão os instrumentos e equipamentos necessários e onde serão usados; organize-os na bancada de modo a poder fazer a leitura e colocar as pontas de prova simultaneamente, sem debruçar ou passar o braço sobre o circuito.
Conecte os cabos e ponteiras de prova.
Ligue os equipamentos e instrumentos à medida que for necessitando, lembrando-se de que alguns precisam de um período de estabilização, como os geradores de rádio-freqüência.
Antes de colocar as pontas de prova nos pontos de teste, ajuste os instrumentos de acordo com o que vai ser medido e certifique-se da exatidão dos ajustes e da localização do ponto, para não danificar os equipamentos.
Ao medir, posicione as pontas de prova de modo que estas não fechem curto-circuito entre si ou com filetes, ilhas e terminais adjacentes, principalmente quando usar garras-jacaré.
8 No laboratório, ao fazer medidas nos aparelhos com circuitos integrados, use os pontos de teste ou mesmo terminais de componentes discretos, como resistores, evitando ligar as pontas de prova diretamente aos terminais do CI. Se isso for indispensável, peça auxílio ao professor.
Nos televisores usados no laboratório, pode não hver isolação da rede elétrica. Assim, a massa do aparelho pode estar ligada ao terminal vivo da rede (fase), o que aplicará um choque elétrico a quem, com o corpo, fechar o circuito entre a massa e o solo. Este risco é reduzido no laboratório, se você não encostar nas paredes, nas divisórias de metal ou na estrutura metálica das bancadas. Em outros locais, como em uma oficina de reparação, o risco pode ser maior. Nesse caso, garanta que a massa não está ligada à fase ou, preferencialmente, empregue um transformador de isolação.
Para identificar se o chassis do aparelho está vivo use uma lâmpada de teste do tipo neon, geralmente incorporada ao cabo de uma chave de fenda. Toque com a ponta da chave na massa do aparelho e com o dedo na parte metálica do cabo (não toque na haste). Se a lâmpada acender, inverta o plug da tomada, pois com isso o neutro ficará ligado à massa. Se não acender, certifique-se de que invertendo o plug ela acenderá e depois volte a colocá-lo na posição anterior. Caso a lâmpada não acenda em nenhuma das duas posições, mas o aparelho esteja funcionando, é sinal de que você está bem isolado do solo; toque com uma das mãos numa parede, com a outra no metal do cabo da chave e repita o teste. Caso a lâmpada acenda nas duas posições do plug na tomada, o aparelho pode estar ligado entre fases, o que ocorre quando se deseja obter 220 V numa rede elétrica bifásica ou trifásica; em tal situação o transformador de isolação é imprescindível.
Esteja ciente de que para isolar totalmente o televisor da rede elétrica, dando maior segurança ao seu trabalho, você tem de empregar um transformador de isolação, que é um transformador de força com relação de espiras de 1:1, isto é, 127 V : 127 V ou 220 V : 220V, dependendo da tensão local. Também é possível empregar um transformador redutor ou elevador de tensão, conforme as características da rede elétrica e do televisor, mas é preciso confirmar se não se trata de um auto-transformador, o qual não oferece isolação entre primário e secundário. Na especificação do transformador de isolação escolha um com capacidade de potência maior que a do equipamento a ser testado.
Além do choque da rede, há o risco oferecido pelas tensões internas do televisor. Para evitar choques dessas tensões, use somente uma das mãos para fazer a medida, deixando a outra longe do aparelho; não apoie a mão ou o braço sobre o circuito; não use cordões, pulseiras, anéis ou relógio de metal ao trabalhar no televisor ou em qualquer circuito. Se, para procurar um componente ou ponto do circuito, precisar manusear a placa, desligue o televisor.
Preste atenção à execução da tarefa; não brinque no recinto, nem fume.
9 A Mais Alta Tensão (MAT) é acoplada, por um cabo, do TSH ao cinescópio e pode estar presente mesmo com o televisor desligado. Não remova a "chupeta" (borracha que isola a entrada de MAT no cinescópio) com o aparelho ligado; se necessário removê-la, desligue o aparelho e proceda à descarga do ultor.
Não faça nenhuma medida, teste ou ajuste que não esteja previsto no roteiro da tarefa sem primeiro obter a aprovação do professor. A criatividade é importante, tal como são as descobertas, mas é nossa obrigação zelar por nós mesmos, pelos que nos cercam e pelo material sob nossa responsabilidade.
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Equipamentos do Setor de TV
Descritivo do Laboratório
DESCRIÇÃO
1. Osciloscópio
A finalidade desse instrumento é apresentar na tela, estabilizada, a forma de onda de um sinal, permitindo medir na mesma a amplitude e a duração. Recursos adicionais permitem expandir detalhes do sinal; medir amplitude e tempo com cursores, apresentando o resultado numérico na tela; capturar eventos; memorizar formas de onda e menus de ajuste; auto ajustar-se, etc.
Cada bancada do setor de TV possui um osciloscópio digital DSO 3022A de fabricação Agilent interligado com uma entrada fixa na saída composta do VCR (Vídeo Cassete Recorder). Este instrumento destina-se a verificação de sinais analógicos e digitais de TV, bem como dos sinais dos circuitos dos aparelhos de TV (CRT e LCD). Acompanha o instrumento, ponteiras de prova.
Figura 1.1 – Osciloscópio Keysight
As seções básicas de um osciloscópio são:
a) Seção Vertical
Amplifica o sinal, selecionando o ganho, o acoplamento e, nos casos de mais de um traço, o canal desejado ou o modo de comutação entre os canais. Posiciona o(s) traço(s) na tela.
Para começo de medição, ajusta-se Ganho Vertical, em volts por divisão, adequado ao sinal; caso este tenha amplitude desconhecida, porém sabendo-se seu limite máximo, usa-se o maior alcance. Deve-se verificar se a ponteira de prova possui atenuador, que é caracterizado por uma chave com as posições X1 e X10. Em X1 não há qualquer alteração no valor indicado no ajuste de ganho e na tela. Em X10 o sinal é atenuado, ficando dividido por 10; neste caso os valores lidos na tela, considerando a posição do ajuste de ganho, têm de ser multiplicados por dez.
11 contínua, facilitando a observação de sinais de pequena amplitude presentes em um valor contínuo elevado. A posição GND faz o aterramento da entrada do amplificador vertical, mas não do sinal, permitindo posicionar o traço.
Para observar simultaneamente dois ou mais traços, há as opções ALT (alternate), CHOP (chopper) e ADD. Em ALT cada traço é varrido totalmente, antes de passar ao próximo; seu emprego é recomendado com sinais de alta freqüência, pois em baixa freqüência provoca cintilação. Em CHOP ocorre a comutação entre os traços ao longo de uma só varredura; é adequado para sinais de baixa freqüência. Em ADD, os sinais são somados, resultando em uma nova forma de onda.
b) Seção Horizontal
Seleciona a freqüência de varredura do traço, de modo a aparecer na tela o número desejado de ciclos do sinal; posiciona o traço e pode expandi-lo 5, 10 vezes, ou até mais.
A Base de Tempo é ajustada em unidades de tempo (segundo ou seus submúltiplos) por divisão e tem de ser escolhida pelo operador de acordo com o período do sinal observado ou a duração de um evento específico.
Havendo o recurso de varredurra com retardo (delayed sweep), o osciloscópio apresentará duas bases de tempo: a principal (A) e a secundária (B). Tal recurso permite examinar qualquer porção do sinal, expandindo-a. Para isso, passa-se ao modo A intensified, quando uma parte da forma de onda se torna brilhante. Com o ajuste de delay posiciona-se a faixa brilhante e com a base de tempo B ajusta-se a largura da faixa, de modo a abranger a parte desejada da onda. Passando ao modo
B delayed será visualizada apenas a porção intensificada, ocupando toda a tela, e os ajustes na base de tempo B e no delay auxiliam a observação.
c) Sincronização (triggering)
Dispara a varredura do traço de modo que a forma de onda permaneça estável na tela, sem correr para os lados. Para isso, o circuito de trigger identifica no sinal um evento que se repete periodicamente e faz o disparo da varredura sempre nesse instante (trigger interno) ou usa um sinal externo, que esteja sincronizado com o que está sendo observado, como fonte de disparo (trigger externo).
O trigger "+" procura variações positivas no sinal, enquanto o trigger "-" procura variações negativas; o trigger TV procura os pulsos de sincronismo horizontais ou verticais, dependendo da base de tempo; o trigger LINE usa os 60 Hz da rede como sincronismo.
Se o sinal apresenta mais de uma variação de nível, pode-se escolher, por meio do ajuste do nível de trigger, qual promoverá o disparo da varredura. O trigger
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2. Geradores de padrões Analógicos
Fornecem a forma de onda do sinal composto de vídeo, podendo modificar a imagem nela codificada, sendo as principais:
a) Barras coloridas
b) Barras em preto e branco (escala de cinzas); c) Convergência
d) Círculo branco sobre fundo preto. e) Sinal de multi-frequências.
f) Sinal de pulso e barra.
O laboratório possui dois modelos. O TSG100 de fabricação da Tektronix, importado, compatível com o padrão americano (NTSC) e o gerador Megabrás, nacional, modelo GC-808, de uso não profissional, que foi projetado para gerar sinais para reparo em aparelhos de TV para a norma PAL-M.
Figura 1.2 - TSG 100 – Vista frontal Figura 1.3 - TSG 100 – VistaTraseira
Gerador Megabrás, modelo GC-808. Utilizado no laboratório desde a década de 80. Além de gerar sinais de teste SCV (saída frontal), possui capacidade de modular o sinal no canal selecionado ou na banda de FI.
Figura 1.4 – Gerador GC-808
O sinal de vídeo pode ser modulado1 na freqüência de um canal de TV, na Freqüência Intermediária (FI) ou não modulada; pode ser acompanhado de uma portadora de som (modulada ou não); pode ter o sinal de luminância suprimido ou de croma suprimido; pode, ainda, ser codificado nos sistemas PAL-M ou NTSC (em alguns casos também no sistema NTSC' ou N', que é o NTSC com a freqüência de cor do PAL-M). Há uma saída específica, só com pulsos de sincronismo - horizontais ou verticais, selecionáveis - para prover o trigger externo do osciloscópio.
13 Com os sinais dos geradores de padrões é possível analisar o desempenho dos circuitos do televisor, já que é fornecida uma forma de onda definida e estável. É possível, ainda, realizar ajustes e identificar defeitos pela imagem e pelo som.
Exemplo de sinal gerado e monitorado no osciloscópio:
Figura 1.5 - Sinal de Barras coloridas padrão SMPTE (TSG 100)
3. Set Top Box
O Set Top Box é um equipamento sintonizador. Para cada tipo de aplicação existe um modelo apropriado. São vários os exemplos para uso em TV a Cabo (rede física ou satélite). Em nosso caso o equipamento escolhido é para recepção aberta de TV Digital.
Figura 1.6 – Vista Frontal do SetTop Box
Figura 1.7 – Vista Traseira do SetTop Box
4. Gerador de padrões digitais de banda base SDI
14 Figura 1.8 - Gerador Digital
Exemplo de sinal gerado:
15 Imagem do gerador montado no rack do setor de TV. Ele está montado em encapsulamento antichoque com bateria interna.
Possui conexão USB de onde pode ser controlado por software.
Figura 1.10 – Gerador digital no Rack
5. Monitor e analisador de formas de onda
Equipamento indispensável em uma estação de TV, o Monitor de forma de onda (Waveform) é um instrumento necessário para verificação de sinais. Ele permite avaliar as condições técnicas do sinal, períodos, amplitudes, etc.
O atual estágio da tecnologia eletrônica permitiu que a instrumentação ganhasse aplicativos de computação o que proporciona um instrumento mais versátil e com grande quantidade de recursos. Este instrumento é capaz de verificar diversos padrões de TV (analógica e digital), além das funções específicas para áudio.
No laboratório de TV, o modelo adotado é um WVR 7120, que é um waveform sem tela acoplada que usa o padrão SVGA para conexão externa.
O instrumento possibilita o uso da tela cheia para monitoração ou compartilhamento de até 4 análises simultaneamente.
No laboratório, este instrumento está instalado no rack móvel, e a distribuição de sua tela de avaliação é feita por um distribuidor SVGA (splitter) ligado a um monitor de LCD em cada bancada.
16 Figura 1.12 - Exemplos de telas de monitoração do WVR 7120
6. Régua de Patch (Patch Bay)
Este equipamento permite a interligação dos sinais elétricos através de conexões mecânicas. É utilizado em emissoras de TV para manobras de sinal independentes de circuitos comutadores eletrônicos. Instalado no rack do setor, é utilizado para demonstração destas manobras e permite a utilização dos dois instrumentos analógicos de geração de sinal.
Cada conjunto de dois conectores verticais é formado por uma peça chamada de jack de vídeo ou jack de áudio, dependendo da aplicação.
Exemplos de uma régua de patch (áudio) e de jacks de vídeo:
Figura 1.14 – Jacks de régua de patch de vídeo
Figura 1.13 – Régua patch de áudio
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7. Multímetro
Proporciona a leitura do valor de tensão, contínua ou alternada; corrente (geralmente contínua) e resistência elétrica.
O operador deve sempre selecionar a função do multímetro (V, A ou Ω) e o alcance, antes de ligá-lo ao ponto de teste. Se o valor a ser medido não for conhecido, deve-se usar o maior alcance, observando se o circuito não pode apresentar valores ainda maiores.
Não se pode usar a função de medida de resistência com o circuito energizado; se o componente a ser medido estiver montado, para medir a sua resistência deve-se levantar pelo menos um terminal.
Os multímetros podem apresentar várias outras funções, sendo a mais comum o teste de diodos e transistores. Para tal medição, nos analógicos usa-se a função resistência, mas nos digitais é preciso que haja uma indicação clara de qual função e alcance é capaz de realizar o teste.
Na função corrente, o multímetro só pode ser ligado em SÉRIE com o circuito. A ligação em paralelo poderá danificar o instrumento e o equipamento. Já para medir tensão, a ligação é sempre em PARALELO, pois se ficar em série interromperá o circuito.
É importante observar a polaridade, pois uma inversão, particularmente nos instrumentos analógicos, poderá causar danos.
8. Esquemas de Conexão analógica de sinais do Setor de TV
Todos os equipamentos relacionados acima são interligados de forma a integrar um sistema de distribuição de imagens em nosso Laboratório de Sistemas de Televisão. As imagens são provenientes de diversas fontes de sinais, distribuídas através de um distribuidor montado no laboratório e da régua de patch:
Gerador de Padrões analógicos, VCR e DVD – Sinal Composto de Vídeo (SCV): Como temos dois geradores em funcionamento (Um NTSC e outro PAL-M) a escolha entre qual dos mesmos envia o sinal se efetua por meio da régua de patch que disponibiliza o sianl escolhido em um Distribuidor de Vídeo conforme o esquema abaixo;
18 Figura 1.16 – Diagrama de interligação analógica dos sinais do Lab. de TV
A escolha do sinal que será analisado tanto na tela do Osciloscópio como no Receptor de TV se faz pela seleção de canais no Equipamento de Vídeo Cassete (VCR), sendo da seguinte forma:
Canal AV – Sinal do Gerador (SCV); VCR do RACK, DVD dou receptor Digital;
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1ª PRÁTICA
Conexões de Sinais: Esquemas, cabos, conectores e
interligações
OBJETIVOS
Analisar o esquema de conexões dos equipamentos de distribuição de vídeo digital do laboratório de sistemas de TV;
Identificar os principais cabos e conectores utilizados na distribuição do vídeo digital;
Analisar o esquema de conexões da rede ethernet entre os equipamentos de vídeo digital;
Atuar de modo a implementar diferentes configurações nas conexões.
Introdução Teórica
EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS DE VÍDEO DIGITAL
1. Set Top Box
Equipamento que converte o sinal da TV digital, recebido em RF, em SCV compatível com os receptores analógicos. Pode também converter este sinal RF em sinal digital, sendo então distribuído por conjunto cabo conector do tipo HDMI.
Equipamento em fase de aquisição pelo CEFET-RJ.
2. Gerador Digital
Compatível com as normas SMPTE para os padrões de sinal de banda base de SDTV e HDTV, o gerador Testor, de fabricação da Lynx é um moderno equipamento que atende a todos os padrões digitais para TV. O seu sinal não está distribuído para as bancadas. É utilizado diretamente no instrumento de medição de sinais WVR7120.
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Monitor de Formas de onda
Equipamento indispensável em uma estação de TV, o Monitor de forma de onda (Waveform) é um instrumento necessário para verificação de sinais. Ele permite avaliar as condições técnicas do sinal, períodos, amplitudes, etc.de diversos padrões de TV (analógica e digital), além das funções específicas para áudio.
No laboratório de TV, o modelo adotado é um WVR 7120, que é um waveform sem tela acoplada que usa o padrão SVGA para conexão externa.
O instrumento possibilita o uso da tela cheia para monitoração ou compartilhamento de até 4 análises simultaneamente.
No laboratório, este instrumento está instalado no rack móvel, e a distribuição de sua tela de avaliação é feita por um distribuidor SVGA (splitter) ligado a um monitor de LCD em cada bancada.
Este equipamento também possui uma saída para Rede Ethernet onde, através do endereço IP apropriado, é possível acessar algumas de suas informações e telas.
3. VCR e Receptor LCD
Estes equipamentos são responsáveis pela gravação de vídeo analógico – SCV, no caso do Vídeo cassete – VCR, e pela reprodução do vídeo e do áudio, no caso do receptor LCD. O modelo do receptor em nosso Laboratório possui diversos tipos de entrada de sinal, que permitem seu funcionamento como monitor e/ou em alta definição, entre outras funções.
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4. Distribuidores SVGA e HDMI
Estes distribuidores atuam no envio para as bancadas dos alunos dos sinais gerados pelo conjunto Gerador Digital / Waveform (Distribuidor SVGA) OU do sinal gerado pelo Set Top Box (Distribuidor HDMI).
Fotos do Distribuidor SVGA.
Fotos do Distribuidor HDMI.
5. Conectores SVGA, HDMI e BNC (SVI)
Os equipamentos mencionados acima são interligados por diversos tipos de cabos e conectores. O professor irá realizar uma demonstração prática dos mesmos durante os procedimentos. Os alunos devem anotar os mesmos em suas apostilas.
6. Micros em Rede Ethernet
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DIAGRAMA DE CONEXÕES DE VÍDEO DIGITAL E DA REDE ETHERNET
Os desenhos a seguir identificam as conexões existentes dos sinais
23 Os desenhos a seguir identificam as conexões existentes dos sinais DIGITAIS
24
PROCEDIMENTOS
1) Seguindo a orientação do professor, anotar os conectores e/ou cabos de sinal de vídeo utilizados no Laboratório, com o sinal que transportam e suas vantagens e/ou desvantagens, bem como seu uso profissional ou doméstico;
Cabo /
conector transportado Sinal Vantagens/Desvant. Profis./Domést.
2) Anotar para os equipamentos do laboratório listados abaixo os conectores disponíveis no mesmo e os cabos e/ou terminações existentes nos mesmos.
Equipamento Tipos / quantidade
de conectores Cabos conectados por conector Observações
Set-Top Box Gerador Lynx Waveform
Distribuidor SVGA Distribuidor HDMI Receptor LCD
3) Alterar as telas no Gerador PTG 3610 B e verificar as variações nos monitores LCD;
4) Atuar no set-top box e verificar as variações nos monitores LCD;
26
2
aPRÁTICA
Displays e a Mistura Aditiva de Cores
OBJETIVOS
Conhecer a construção e o funcionamento dos TRCs (Tubos de Raios Catódicos - cinescópios tricromáticos), LCDs (Liquid Cristal Display) e Plasmas.
Diagnosticar a falta de pureza, a convergência desalinhada e o rastreio de cinzas inadequado.
Desmagnetizar o cinescópio.
Ajustar pureza, convergência e ratreio de cinzas nos TRCs (Tubos de Raios Catódicos).
Verificar a pureza, convergência e o rastreio de cinzas (colorimetria) dos LCDs.
INTRODUÇÃO
A televisão a cores é possível pela propriedade do olho humano perceber uma enorme variedade de cores quando estimulado por apenas três delas, chamadas de cores primárias: o vermelho (R), o verde (G) e o azul (B).
Se uma fonte de luz emite essas três radiações com igual intensidade, tal luz parece-nos branca. Se apenas uma das radiações é emitida, tem-se uma primária 100% saturada; se duas primárias são emitidas, tem-se a mistura aditiva delas, ainda 100% saturada, fornecendo uma cor diferente das originais. Entrando a terceira primária em quantidade menor que as outras duas, há redução na saturação, sem que se torne branco.
Uma cor é, de fato, a combinação de três características; basta que uma delas se modifique, ainda que ligeiramente, para se ter uma outra cor. Tais características são:
a. Brilho - é a intensidade da luz; está ligado à potência da fonte luminosa ou ao polimento do objeto que a reflete.
b. Matiz - é a "denominação" da cor (amarelo, verde etc.); está ligado ao comprimento de onda da radiação luminosa.
27 As misturas aditivas são:
a. Vermelho (R) + Verde (G) = Amarelo (Ye). b. Vermelho (R) + Azul (B) = Magenta (Mg). c. Verde (G) + Azul (B) = Ciano (Cy) .
R + G + B = Branco (W)
Figura 3.1 – Ilustração da mistura aditiva (Luz)
Exemplo de mistura subtrativa (tintas):
a) Magenta (Mg) + Cyano (Cy) = Azul (B) b) Magenta (Mg) + Amarelo (Y) = Vermelho (R) c) Cyano (Cy) + Amarelo (Y) = Verde (G)
Mg + Cy + Y = Preto (Blk)
Figura 3.2 – Ilustração da mistura subtrativa (Tinta)
Os sistemas de TV a cores utilizam as primárias R, G, B; mas para haver compatibilidade com as transmissões monocromáticas, separam o brilho
(luminância = sinal Y) e a cromaticidade (matiz + saturação = sinal C). No extremo final, o cinescópio ou LCD ou plasma, voltam às primárias.
Um pouco de história: Cinescópios
Os cinescópios para TV à cores usados nas TVs possuíam na tela materiais que emitem luz quando atingidos por um feixe de elétrons, chamados genericamente de "fósforos", de três tipos: um que emite luz vermelha, outro luz verde e o último luz azul. Os três são agrupados em trios, de pequenas dimensões, de modo que o espectador veja a mistura aditiva das três luzes.
O cinescópio tricromático mais difundido é o de máscara de sombra. Neste, há três canhões de elétrons, um para cada tipo de fósforo. A máscara de sombra, em combinação com uma pequena inclinação do canhão, "esconde" os outros tipos de fósforo, de modo que, mesmo varrendo toda a tela, cada feixe só atinge os pontos que lhe são destinados (verdes, vermelhos ou azuis).
28 amplamente utilizado em receptores e monitores de vídeo, enquanto que o primeiro tipo foi muito usado em receptores até os anos 70 e hoje se restringe a alguns monitores de alta resolução.
Exemplos de Cinescópios (TRC – Tubo de raios catódicos)
a) DELTA
Figura 3.3 – Ilustração de um TRC, com o
canhão (A), máscara de sombra (B) e tela de
fósforos (C)
Ilustração do detalhe dos canhões de elétrons (no pescoço do tubo)
Ilustração da máscara de sombra
Ilustração dos pontos de fósforo na tela
29
b) Lynitron
Figura 3.5a – Fósforos na tela Figura 3.5b - Máscara de sombra
Principais ajustes
Apesar da construção rigorosa, os TRCs tricromáticos ainda necessitam de ajustes para reproduzir corretamente a imagem. Os principais são:
a. Pureza
É a chegada do feixe somente aos pontos de fósforo correspondentes (de mesma cor), já que o feixe pode desviar sua trajetória por atuação de campos magnéticos - inclusive o da Terra - e atingir pontos de fósforo adjacentes, originando cores diferentes.
A localização do televisor próximo a campos magnéticos - como o de caixas acústicas sem blindagem - pode manter uma permanente falta de pureza, caracterizada por manchas coloridas na imagem, sempre na mesma área da tela.
Diagnosticada a falta de pureza, deve-se afastar o aparelho das fontes de campo magnético e fazer a desmagnetização, usando uma bobina desmagnetizadora (todo TV possui uma, montada internamente próximo às bordas do TRC, que atua nos primeiros instantes após ser ligado).
Aplicando uma tela vermelha, observa-se se ainda há manchas. Havendo, deve-se proceder ao ajuste da pureza. Este ajuste envolve a rotação dos imãs de pureza, em forma de anéis, localizados no pescoço do cinescópio, e o deslocamento da coleira defletora, o que, nos receptores atuais, desajusta a convergência dinâmica.
30 uma tentativa de ajuste que não siga as instruções exatas do fabricante e não conte com o equipamento adequado pode ser pior que a situação inicial.
b. Convergência
É a superposição exata dos três feixes num só trio de cada vez. Como os três canhões não são coincidentes no espaço, suas varreduras também não são.
Nos cinescópios em delta são usados imãs e bobinas de convergência, montados no pescoço do tubo, sendo os imãs responsáveis pela convergência estática - no centro da tela - e as bobinas pela convergência dinâmica - na periferia da tela.
Nos cinescópios em linha o processo é mais simples, fazendo uso dos imãs, em forma de anéis, para a estática, e das próprias bobinas defletoras, construídas e posicionadas para compensar as distorções, para a dinâmica.
Tramas não superpostas, por falta de convergência
Figura 3.6a e 3.6b – Erros de convergência (e efeito almofada)
A falta de convergência se caracteriza pelo aparecimento de contornos coloridos nas imagens, o que é particularmente visível em letras brancas. Tais contornos têm a mesma definição da imagem; não são como uma aura luminosa, que é um sinal de outro problema: desgaste do TRC.
O ajuste da convergência se faz de acordo com o tipo de cinescópio, devendo ser observado o procedimento contido no manual de serviço do receptor. A imagem empregada é o padrão de grade branca em fundo preto, sendo em alguns casos também usada a de pontos brancos em fundo preto.
Com o uso de métodos simples, nos TVs atuais o ajuste de convergência se restringe aos casos de troca de cinescópio e de deslocamento ou troca da coleira defletora ou do multipolo (imãs).
c. Rastreio de Cinzas ou Colorimetria
31
Figura 3.7 – Diagrama de cromaticidade
Como são três canhões eletrônicos, cada um pode ter um ponto de corte diferente. O conjunto canhão-fósforo também tem eficiência diferente para cada cor.
32 A não coincidência dos potenciais de corte entre os canhões produz o desaparecimento de só uma ou duas primárias nos cinzas escuros que, logicamente, deixam de ser cinzas para adquirirem um matiz. Tal desajuste é portanto chamado de falta de rastreio de cinzas em baixa luminosidade. Sua evidência é o aparecimento de matizes em áreas escuras de imagens em preto e branco, sendo possível, em casos mais severos, observá-los também em áreas de brilho médio, o que torna as imagens coloridas contaminadas por um matiz.
A falta de rastreio de cinzas em alta luminosidade resulta do nível de excitação inadequado - excessivo ou insuficiente - em um amplificador de saída de cor, produzindo, respectivamente, o excesso ou falta daquela primária nas áreas claras da imagem. Também neste caso, um desajuste mais intenso produz a contaminação da imagem por um matiz de fundo. A excitação é diferente para cada canhão, pela diferente eficiência dos fósforos da tela. O reajuste se faz necessário depois de um longo período de uso, pela alteração de componentes, particularmente pelo desgaste do tubo de imagem.
O ponto de corte do canhão de elétrons depende do potencial entre catodo e grade de controle - G1 - com grande influência do potencial da primeira grade aceleradora - G2 - também chamada de 1º anodo ou screen. Nos TVs atuais, as grades de controle não recebem sinal, sendo ligadas entre si e à massa, através de um resistor de baixo valor; as screens têm seu potencial positivo ajustável, porém o mesmo para as três (uma de cada canhão); os catodos são ajustados individualmente, pelos amplificadores de saída de cor - que têm acoplamento direto - através da polarização estática dos mesmos ou do nível de grampeamento do sinal. Nos TVs antigos cada screen tinha seu ajuste individual e havia uma chave chamada "chave de serviço", capaz de desligar a varredura vertical e colocar a luminância em um nível pré-definido, facilitando o ajuste.
O nível de excitação pode ser controlado através do ganho dos amplificadores, caso menos comum, ou pela intensidade de sinal aplicado ao estágio amplificador de saída; em ambos os casos o amplificador R não é ajustável, servindo de referência, pois é o que demanda a maior excitação.
Para estes ajustes também é fundamental a consulta ao Manual de Serviço do televisor.
Televisores de Plasma, LCD e OLED
Estas tecnologias apresentam características própias e diferentes dos TRCs. Em LCDs e Plasmas, em geral, os problemas e defeitos estão relacionados a fragilidade das telas e a problemas mecânicos de precisão, principalmente nos flat cables.
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PROCEDIMENTOS
Primeira Parte - TRC
1. Ligue o televisor e coloque o sinal do Gerador no TV, através do VCR. 2. Verifique a imagem com o padrão de barras coloridas.
3. Identifique os pixels e a combinação de cores.
4. Reduzindo a aumentando a saturação do TV, o que ocorre na tela?
_______________________________________________________________
5. Reduzindo e aumentando o brilho, o que acontece?
_______________________________________________________________
6. Varie o contraste do TV e responda: Houve variação na saturação das cores? ________. O que, então podemos concluir que é o contraste?
_______________________________________________________________ 7. Varie brilho do TV e responda: Houve variação na saturação de cores?
_________. O que então podemos concluir que é o brilho?
_______________________________________________________________ 8. Coloque o padrão Escala de Cinzas e verifique se o rastreio de cinzas está
correto. Indique qualquer anormalidade.
9. Coloque o padrão grade e verifique a convergência em toda a tela. Indique qualquer anormalidade, anotando no gráfico abaixo, que divide a tela do TV em 9 áreas os locais de anormalidade.
Qual o nome deste tipo de erro? __________________________
10. Aplique o padrão Tela Vermelha. Verifique a pureza em toda a tela. Existe alguma irregularidade?
34
Segunda Parte – LCD
1. Ligue o computador e utilize o software indicado pelo professor que está no
desktop.
2. Faça combinações das cores primárias e verifique o resultado no monitor do computador.
3. Utilize os padrões de grade e confira a convergência em toda a tela. Anote no quadro abaixo qualquer irregularidade:
O monitor de LCD apresentou a mesma quantidade de erros do TRC?
__________________________
4. Verifique no menu do monitor as opções de rastreio de cinca (temperatura de cor). Altere e verifique o efeito na tela
5. Normalize o monitor para a temperatura original.
6. Uando um celular do grupo, identifique os pixels com auxílio de uma lupa.
35
3
aPRÁTICA
Análise do Sinal Analógico Composto de Vídeo
OBJETIVOS
Identificar linhas e campos.
Reconhecer as informações de vídeo e de sincronismo, bem como os períodos de apagamento.
Medir as amplitudes características do sinal.
Compreender a necessidade da terminação na linha de transmissão. Comparar as amplitudes do sinal de teste com o padrão.
Medir a duração de cada intervalo de tempo relevante do sinal. Identificar os diversos tipos de pulsos trazidos pelo sinal.
INTRODUÇÃO
O sinal composto de vídeo (SCV) é assim denominado por transportar as informações de vídeo (luminância e crominância) e as de sincronismo (para varredura e cor), além, eventualmente, de sinais de teste e referência (usados pela estação, não pelo receptor), teletexto e legendas para deficientes auditivos (estes dois acessíveis através de decodificadores).
1. Amplitudes
Quando transita entre equipamentos, o SCV tem amplitude de 1Vpp à impedância casada de cabo, padronizada de 75 ohms e os pulsos de sincronismo com o sentido negativo. Num estúdio, os equipamentos são ajustados de modo a reproduzir um sinal de teste com seus valores característicos correspondendo aos níveis padronizados em uma escala, colocada na tela de um osciloscópio dedicado ao SCV, denominado Monitor de Forma de Onda (Waveform Monitor). Se o sistema empregado for o NTSC, a escala é graduada em unidades IRE. Estando o sinal no sistema PAL-M, é usada uma escala de tensão, em milivolts.
36 Figura 2.1a – SCV PAL-M Figura 2.1b – SCV NTSC
Na transmissão do vídeo, feita em AM-VSB, são os pulsos de sincronismo que correspondem aos máximos (extremos positivos e negativos) e por isto é chamada de modulação negativa; essa modulação é empregada de modo a obter economia de potência e tornar os ruídos menos visíveis. Observe que os sincronismos estão indicados por setas.
Neste sinal não pode haver redução a zero (encostar-se ao eixo), pois isso elimina a portadora de vídeo e leva os receptores de TV a perderem o som, obtido por batimento entre as portadoras originais de som e vídeo (som interportadoras).
Figura 2.2 – Diagrama de modulação AM/VSB para TV analógica
2. Tempos
37 ocorrem dois sinais de sincronismo: o pulso horizontal, que temporiza a varredura, e o burst, que é a referência de cor (ambos presentes nas figuras 2.1; na figura abaixo o sinal de cor foi suprimido para maior clareza dos intervalos de tempo).
Figura 2.3 – Imagem simplificada do apagamento horizontal
À medida que o feixe de elétrons vai varrendo as linhas, da esquerda para direita, ele também vai sendo deslocado de cima para baixo. Quando completa a tela, o feixe retorna, apagado, para cima, passando a varrer, na descida seguinte, as linhas alternadas àquelas que varreu antes - pares ou ímpares. Cada varredura vertical constitui um CAMPO, que tem duração de 262,5 linhas, sendo que cerca de 21 linhas ficam apagadas (APAGAMENTO VERTICAL) para que aí ocorra o retorno vertical.
Durante o apagamento vertical são enviados PULSOS EQUALIZADORES - que servem para igualar a carga do capacitor de integração vertical do TV entre campos pares e ímpares, mantendo também o sincronismo horizontal - e PULSOS DE SINCRONISMO VERTICAL, que disparam o retorno do feixe de baixo para cima e também mantêm o sincronismo horizontal. O restante do apagamento vertical é preenchido com linhas horizontais apagadas, sendo que, atualmente, várias dessas linhas trazem informações codificadas como teletextos, legendas (close caption) e sinais de teste e referência da emissora (VITS-VIRS) e o sinal de cancelamento de fantasmas para uso nas recepções.
38 Figura 2.4 – Imagens simplificadas do apagamento vertical
PROCEDIMENTOS
Primeira Parte
1. Ligue o video cassete (VCR) e o televisor. Coloque o VCR em uma das entradas AV. Use o sinal do TG100 distribuído na entrada L1 do VCR. Sintonize o TV no canal 3.
2. Ligue o osciloscópio. Ajuste-o para o período horizontal do SCV e para uma amplitude de 1 a 2 Vpp e coloque no canal usado o sinal do gerador.
3. Meça a duração:
Base de
Tempo Divisões Medida
a) de uma linha (1H) b) da parte visível da linha c) do apagamento horizontal
d) do pulso de sincronismo horizontal e) do pórtico anterior do apagamento horizontal
f) do pórtico posterior do apagamento horizontal
4. Meça a amplitude do sinal com terminação e sem terminação da linha de transmissão.
39
Segunda parte
6. Sintonize no VCR uma estação de TV, coloque a saída de SCV do Vídeo no osciloscópio e ajuste a base de tempo para o período vertical do SCV e estabilize o sinal.
7. Meça a duração:
a) do campo _______________
b) do campo visível _______________ c) do apagamento vertical _______________
8. Empregando delayed sweep ou, na falta desse recurso, alterando a base de tempo, ajustando o trigger e usando a expansão horizontal do traço:
a. Meça a duração de um pulso de sincronismo vertical ______________; b. Observe os pulsos equalizadores e meça-os ______________;
c. Identifique, pela localização e duração, os pulsos de sincronismo horizontal das linhas apagadas;
d. Verifique a existência de sinais de teste e de informações codificadas no apagamento vertical.
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4
aPRÁTICA
Construindo um Vetor de Cores com planilha de
Cálculo
OBJETIVOS
Conhecer o funcionamento básico de uma planilha Elaborar gráfico com auxílo de planilha
Elaborar um vetor de cores, simulando o instrumento.
INTRODUÇÃO
A partir do estudo das três componentes de cor: Vermelho, verde e azul, os sistemas de televisão tiveram que utilizar recursos técnicos pra transmitir a informação de cores e conciliar com economia de banda passante (BW).
42
5ª PRÁTICA
Captação de Imagens
OBJETIVOS
Compreender o funcionamento da captação de imagens utilizando uma câmera de vídeo;
Conhecer os parâmetros de uma câmera;
Verificar como se dá a ação dos estúdios em relação à captação de imagens.DESCRIÇÃO
Introdução
Antes de procedermos às práticas, devemos nos preocupar em compreender, de modo simplificado, o funcionamento da câmera de vídeo e alguns de seus parâmetros mais elementares.
Funcionamento da Câmera de Vídeo Digital
As câmeras de vídeo funcionam de forma semelhante a uma máquina fotográfica muito veloz que é capaz de tirar um número elevado de “fotos” em um ínfimo pequeno espaço de tempo.
Os movimentos são registrados tirando-se, sucessivamente, centenas (ou até milhares) de fotografias (quadros) da cena com grande rapidez (usualmente 25 ou 30 por segundo). Durante a exibição, a imagem aparenta mover-se, pois as fotos são exibidas mais rápido do que o olho humano é capaz de notar. Diferentes taxas de quadros por segundo (freqüências) são utilizadas de acordo com a tecnologia empregada e a finalidade da filmagem. Câmeras de alta freqüência (ex.: 1000 quadros por segundo) registram minuciosamente acontecimentos velozes (como disparos de armas de fogo), enquanto câmeras de baixa freqüência podem ser usadas para a filmagem de nuvens ou do crescimento de vegetais.
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1. Parâmetros de uma Câmera
Colorimetria
Antes de gravarmos qualquer cena com nossa câmera, é necessário fazer o chamado Balanço de Branco e preto. Este ajuste consiste na adequação dos níveis de cores de forma que todos fiquem balanceados entre si, não havendo, dessa forma, uma predominância de uma cor em detrimento da outra. Fazendo isso, garantimos que nossa imagem terá as cores mais próximas ao olhar humano.
45
Knee
O olho humano, assim como os dispositivos de captura de imagem (câmeras fotográficas, de vídeo...) possuem uma característica denominada Alcance Dinâmico, que é a faixa de luminância que uma câmera fotográfica consegue captar, ou os limites dessa faixa. Se a câmera deixa as áreas de sombra totalmente pretas, ou as áreas mais claras totalmente brancas, não registrando os detalhes e sutilezas do ambiente, essa câmera possui baixo alcance dinâmico.
Para solucionar este problema, então, recorremos ao chamado “Ajuste de Joelho” (Knee Setting) de um dispositivo de captura de imagem. Esse ajuste consiste na compressão do sinal de áreas que estão mais claras (quase brancas) para que ele, dessa forma, possa cair na área de alcance dinâmico da câmera (aproximadamente 109%: White Clip Point). Na maioria dos casos, o ponto de joelho da curva (KNEE POINT) é ajustado entre 85.0 e 100.0, que corresponde aproximadamente à luminância da pele humana.
Figura 3.4 - Antes do ajuste Figura 3.5 - Depois do ajuste
Figura 3.6 – Exemplo gráfico da curva de Knee
Gamma
46 introduzida por característica de funcionamento dos antigos tubos de raios catódicos (TRC) e mesmo os atuais displays não possuindo esta deformidade, é necessário mater a curva para compatibilizar as imagens. Isto significa que nos LCDs e Plasmas, que não possuem este erro, é introduzido o mesmo.
Fig. 3.7 - Imagem sem correção gamma Fig. 3.8 - Imagem com correção gamma
White Clip
O erro de clipping (ou clipagem) é resultado de uma captura ou processamento de uma imagem cuja intensidade do sinal ultrapassa o limite ou máximo ou, ainda, não chega ao limite mínimo. Tal efeito faz aparecer na tela uma área uniforme com mínimo ou máximo brilho, perdendo assim os detalhes da imagem.
Fig. 3.9 e 3.10 - Imagem original com áreas de muito brilho e imagem com áreas marcadas de vermelho indicando onde ocorre o clipping da imagem.
2. Operação da Câmera
PAN
O movimento de Pan é uma abreviação da palavra panoramic do inglês, que traduzida significa panoramico. Ou seja, quando falamos em PAN, nos referimos ao movimento de giro horizontal sobre o próprio corpo que uma câmera, fixada em um referencial, realiza, para que, assim, obtenhamos um panorama da nossa imagem.
47 perfeitamente, enquanto que a paisagem ao seu redor aparece como se estivesse passando velozmente.
Fig. 3.11
TILT
TILT vem do inglês inclinar. Esta técnica consiste em movimentarmos a câmera sobre o próprio eixo deslocando-a verticalmente. É, portanto, uma técnica semelhante ao PAN, mas que se dá na vertical.
PAN TILT
Foco
O foco é uma das principais operações de câmera. Se dá onde forma-se a imagem projetada pela objetiva da câmera (CCD ou CMOS). Quando mudamos o objeto ou a câmera de lugar a imagem fica fora de foco. Para solucionar este problema podemos realizar o foco manual, ou recorrer ao foco automático. Profissionalmente, o foco é feito sempre manualmente porque ele está relacionado com a produção artística da imagem e o objeto a ser focado depende da direção artística ou jornalística não podendo ser atrelado a um foco automático.
Diafragma Íris
O diafragma ou íris é um dispositivo que regula a quantidade de luz que penetra na câmera. Ele é importante, pois define a profundidade de campo que é um efeito que descreve até que ponto objetos que estão mais ou menos perto do plano de foco aparentam estar nítidos.
Fig. 3.14 - Diafragma de 6 lâminas Fig. 3.15 - Média profundidade Fig. 3.16 - Pouca profundidade
3. Tipos de câmeras
Camcorder
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Para Jornalismo: por ser uma câmera utilizada para obter fatos jornalísticos (reportagens) onde a importância da informação está sobreposta sobre a qualidade artística, sem perder qualidade. Porém, é permitida uma maior compressão da imagem, além de ter uma operação rápida e prática.Estúdio
Fig. 3.17 - Diagrama em blocos simplificado de uma câmera de estúdio
Partes:
Cabeça: consiste no próprio aparelho de captação de imagem;
CCU: do inglês, Camera Control Unit (Unidade de Controle da Câmera). É o sistema de processamento do sinal enviado pela câmera. Fica instalado dentro da central técnica, fora do estúdio. Permite que vários ajustes de vídeo sejam feitos remotamente. Os ajustes mais comuns são os de balanço de branco e do diafragma. Praticamente todos os ajustes são feitos pelo CCU, permitindo assim que o operador da câmera fique mais livre para se concentrar no foco e no enquadramento da imagem, orientado pelo diretor do programa. Por ter um profissional treinado nos ajustes, é possível ajustar diversas câmeras simultaneamente e deixá-las iguais em colorimetria.
49 Fig. 2.18 – OCP Fig. 3.19 - Diagrama de equipamentos (mostra os OCPs ligados às CCUs)
ROTEIRO
1. Seguindo a orientação do professor, focalize uma imagem qualquer e deixe a câmera sempre nessa imagem. Altere, depois, o ajuste KNEE da câmera e veja o que aconteceu com a imagem.
2. Anote, no espaço reservado, a mudança ocorrida no Vectorscope.
Antes
Depois
3. Altere, agora, o Balanço de Branco na câmera de vídeo e veja o que ocorreu com a imagem. Anote, abaixo, a mudança ocorrida no Vectorscope.
Antes Depois
50 entre a câmera e o quadro, ficando esse num plano mais próximo à câmera. Veja o que acontece.
5. Faça o contrário agora, foque no colega ou no objeto que está entre a câmera e o quadro e veja o que acontece com o fundo (quadro).
6ª PRÁTICA
Usando o WVR 7120
–
Medições
OBJETIVOS
Compreender as principais formas de medidas de um sinal digital de banda base analógico e digital
Realizar medidas remotas com auxílio de um computador;
Introdução
1. Configurando um instrumento 2. Realizando acesso remoto 3. Descrição das medidas
xa PRÁTICA
Medidas Básicas das Características Elétricas do Sinal de Vídeo Digital - SDI
OBJETIVOS
Identificar os componentes de nível físico do sinal (elétrico) de vídeo digital; Reconhecer as informações existentes na Figura de Olho;
Analisar as características do Jitter e sua influência no sinal de vídeo digital ; Medir os valores da Figura de Olho e de Jitter para diferentes situações de
transporte.
DESCRIÇÃO
Equipamentos utilizados na prática:
GERADOR DE SINAIS DIGITAIS – Lynx P TG 36 10 B
51
Fundamentação Teórica:
Introdução
No estudo de lógica digital vemos que sua fundamentação é baseada nos níveis lógicos 0 (zero) e 1 (um). Mas estes sinais, quando gerados na prática em circuitos REAIS são representados por NÍVEIS DE TENSÃO – no caso da tecnologia TTL nível 1 corresponde a um nível de tensão de 5 Volts e nível 0 a um nível de tensão de 0 Volts.
O mesmo ocorre com o sinal de vídeo digital em sua BANDA BASE, ou seja, o equivalente ao SINAL COMPOSTO DE VÍDEO Analógico, com suas informações essenciais. Este sinal de vídeo, mesmo sendo digital, possui uma natureza analógica, ou seja, é representado por níveis de tensão (Volts).
Com isso esse sinal digital sofre de todas as distorções conhecidas do sinal analógico: atenuação, resposta de freqüência, ruído... É necessário testar este sinal, seja durante sua transmissão por um cabo ou após ser processado por um equipamento, para detectar os possíveis problemas antes que se tornem erros na imagem.
Para garantir esta ausência de erros devemos começar trabalhando corretamente, ou seja verificando itens básicos durante a instalação, como o tipo correto de cabos e conectores, assegurar a terminação correta entre links de equipamentos bem como respeitando o comprimento máximo dos cabos nestes links.
A interface serial digital (SDI)
A Interface Serial Digital (SDI) é uma interface digital de vídeo e áudio para
equipamentos profissionais de vídeo. Este padrão é utilizado para a transmissão de sinais digitais de vídeo sem compressão e sem codificação (com ou sem áudio) em estúdios de TV.
52 Geração do sinal de vídeo digital SDI
Esta transmissão DVI é independente das informações (Luminânica, Crominância ...) e do formato do sinal original (NTSC, PAL, SDTV, HDTV,...), mas a transmissão de dados é padronizada através de um único cabo coaxial com conectores BNC e terminação de 75 Ohms. O sinal é transmitido sem nenhum tipo de modulação, ou seja, é em BANDA BASE.
A taxa de bits é determinada na conversão A/D pela freqüência de amostragem e do tamanho em bits do código de cada amostra, sendo a taxa de 270 Mbps correspondente ao padrão de vídeo digital (SDTV) obedecendo a ITU 601 (4:2:2, 13,5 MHz, ...) como na figura abaixo. Taxas de 1,485 Gbps (ou 2,97 Gbps) são utilizadas para formatos de alta definição (HDTV). Outras taxas, como 143 Mbps (NTSC digital) e 177 Mbps (PAL digital) podem ser utilizados, mas apenas para sinais antigos que não estejam disponíveis de outra forma.
Geração do sinal de vídeo digital de 270 Mbps (10 bits x 27 MHz).
O Nível físico do SDI - A Figura de Olho (Eye Figure)
Os componentes do SDI correspondem a bits 0 e 1, tendo cada um dos mesmo um nível de tensão. Já os conjuntos de bits irão formar códigos representativos das informações que são enviadas (Luminância, Sincronismos, ...). Estes códigos são padronizados pelo SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) conforme a tabela abaixo:
Padrão Nome Taxa de Transmissão (Bitrates) Formatos de Vídeo
SMPTE 259M SD-SDI 270 Mbps, 360 Mbps, 143 Mbps e 177 Mbps 480i, 576i
SMPTE 344M 540 Mbps 480p, 576p
SMPTE 292M HD-SDI 1.485 Gbps e 1.485/1.001 Gbps 720p, 1080i SMPTE 372M Dual Link HD-SDI 2.970 Gbps e 2.970/1.001 Gbps 1080p SMPTE 424M 3G-SDI 2.970 Gbps e 2.970/1.001 Gbps 1080p
53 Mas como observar este sinal ? Como
verificar o mesmo como um sinal analógico? A princípio o mesmo poderia ser observado por um osciloscópio, como fazemos com o Sinal Composto de Vídeo.
Entretanto este sinal digital é muito sutil, ou seja, são nos pequenos detalhes de amplitude e tempo que verificamos a existência de falhas ou imperfeições. Por isso foi desenvolvida toda uma sistemática para a observação do mesmo, A Figura de Olho (Eye figure)
com um equipamento específico para esta finalidade – o Digital Vídeo Waveform Monitor.
Na figura ao lado temos a tela de um osciloscópio exibindo, no centro, dois bits deste sinal, sendo a linha verde a varredura atual do osciloscópio e as em azul as varreduras anteriores. Visualize a seguinte seqüência de bits por linha:
54 Observamos que o SDI observado desta forma adquire um formato semelhante a um “olho”, sendo conhecido como “Figura de Olho” - Eye Figure. Na figura abaixo
verificamos que existem diversos parâmetros possíveis de serem observados neste sinal como
Informações da Figura de Olho em 270 Mbps / 3,7 nseg por bit– Jitter, Noise, Rise/Fall time e Decision Point
Resumidamente podemos dizer de cada uma destas características:
RUÍDO – O SDI possui uma amplitude de 0,8 Vpp +/- 10%, ou seja, são admitidas variações de até 10% nos valores de tensão dos níveis zero e um. Acima destes valores temos a atuação do ruído em amplitude no sinal;
JITTER – O mesmo corresponde a uma variação no período de um bit do sinal, ou seja, corresponde a uma variação no clock. O mesmo se manifesta na recepção de um sinal e pode causar erros de sincronismo nesta recepção. Sua tolerância máxima é de 0,2 UI, ou seja, 20% do período de um bit – 740 pseg - para 270 Mbps;
RISE / FALL TIME – Corresponde ao tempo de subida / descida entre os níveis lógicos zero (20 % acima) e um (20 % abaixo), podendo assumir valores de 0,4 até 1,5 nseg para 270 Mbps;
DECISION POINT – Esta falha ocorre quando o período de um nível lógico é maior que o outro, com isso temos que o encontro da transição entre os mesmos não fica em 50% da amplitude / período, distorcendo a figura de olho de modo que a mesma não fique mais simétrica, como mostra a figura ao lado;
As diversas falhas possíveis no transporte do sinal SDI irão acarretar em alterações em pelo menos uma das características listadas acima. Cabe ao técnico pesquisar e conhecer o que irá acontecer neste sinal SDI quando:
A terminação do cabo tiver sido executada de modo indevido;
A terminação do cabo estiver fora do valor padrão de 75 Ohms ou estiver ausente;
55 Quando o cabo utilizado for inapropriado ou estiver danificado;
Quando for processado por um equipamento inapropriado ou danificado. Existem ainda sinais específicos que são usados para testar o transporte do sinal SDI em cabos equipamentos e terminações em condições extremas (stress), chamados de Pathological Signals. Estes sinais propiciam a percepção de situações limite antes de falhas.
ROTEIRO 1
1. Abra o arquivo “Tektronix_guide_to_eye_and_jitter_measurements.pdf” que está na área de trabalho do micro de sua bancada;
2. Identifique no arquivo as telas referentes aos defeitos mais usuais e esboçe a figura de olho de cada um dos mesmos:
a) Problemas na terminação do cabo;
b) Problemas de atenuação ou comprimento do cabo;
3. Identifique no arquivo os Pathological Signals existentes e responda: a. O que os mesmos podem testar no Cabo? Com qual informação?
56 4. Verifique e ANOTE a figura de olho para cada uma destas situações que o
professor irá gerar na transmissão do sinal SDI:
a) Sem Terminação b) Terminação Impedância Errada
c) Terminação com problema de
execução d) Cabo fora de padronização ou danificado
e) Cabo com comprimento
excessivo f) _____________________(professor) critério do
5. Refaça o item acima e ANOTE a figura de olho para uma das situações (critério do professor) com diferentes Filtros de Jitter dos sinais SD SDI e HD SDI:
58
7ª PRÁTICA
Edição de Imagens
OBJETIVOS
Compreender de forma simplificada o funcionamento da edição linear e não-linear;
Reconhecer as janelas básicas de uma edição não-linear realizada por
software;
Realizar uma edição simples no programa Windows Movie Maker;
Introdução
A edição de vídeos é um processo que consiste no corte de trechos de imagens e na montagem de um outro, com a sequência e o tempo de duração desejados. Mas pode também incluir a adição de legendas e efeitos especiais. Esse processo torna-se necessário, pois nas estações de TV, os vídeos são gravados em partes e precisam ser sequenciados, corrigidos ou cortados.
Há dois métodos para a edição de vídeos: o linear e o não-linear. Até o aparecimento dos softwares de edição (final dos anos 80), eram utilizados editores dedicados, responsáveis pelas edições lineares. Uma diferença marcante entre a edição linear e não-linear se encontra na flexibilidade da edição não-linear, o tipo de edição que realizaremos em nossa prática.
No entanto, para melhor compreendermos a edição de vídeo, iremos adquirir, de forma simplificada, uma noção de ambos os métodos:
4. Sistema de Edição Linear
A edição linear está baseada em dois ou mais videocassetes interligados diretamente (geralmente usada para matérias de jornalismo) ou através de um equipamento chamado editor.
59 Figura 4.20 – Edição máquina-máquina
Com a ajuda do contador digital, podemos fazer a escolha dos pontos de decisão – o ponto de entrada (cue in) e o ponto de saída (cue out) dos segmentos (takes) que utilizaremos na fita de vídeo.
Figura 4. 21 – Painel de comando de um editor linear
Por exemplo, se desejamos cortar um trecho da cena 5 no player e tranformá-lo na primeira cena da fita Recorder, precisamos pré-definir o tempo exato da cena 5 em que a transferência irá começar, ou seja, o ponto de entrada. O mesmo serve para o ponto de saída.
O contador pode ser programado para leitura de pulsos de controle (CTL –
Control Track) ou Time Code, que nos dão referência para a localização dos segmentos.
O Time Code conta horas, minutos, segundos e frames (quadros), e a procura pelo quadro desejado pode ser facilitada pelo botão search.
O sistema linear permite apenas cortes sequenciais (cena 1, então cena 2 e assim sucessivamente) e sua limitação consiste no fato do vídeo precisar ser organizado e estudado antes de ser finalmente gravado.
Tal método requer muita exatidão e preciosismo do operador.
Há dois tipos de edição linear: o Assemble e o Insert. Para melhor compreendermos a diferença entre o Assemble e o Insert, iremos recorrer a conceitos básicos das fitas de gravação magnética. A fita magnética possui pistas para vídeo, áudio e o sincronismo. A quantidade depende do padrão de gravação. A pista de sincronismo é formada por pulsos eletrônicos e nos permite a localização de cada um dos frames gravados, através do Time Code (código de tempo).
