video digital 2 teórico

Instituto de Cências Sociais

1. STANDARDS DE TV ANALÓGICA 2. COMPATIBILIDADE TV ANALÓGICA/ DIGITAL 3. A PROPORCIONALIDADE DOS ECRÃS

A consultar: Wootton, C. (2005). A Practical Guide to Video and Audio Compression, Focal Press/Elsevier Science & Technology Books. Wikipedia (2012). Aspect ratio (image). Online [16.11.2012]. <URL = http://en.wikipedia.org/wiki/Aspect_ratio_%28image%29>

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1. Standards de TV Analógica


standards da TV analógica

Há vários standards de sinal de Televisão analógica, com implicações na recolha, edição e transmissão de imagens vídeo

Estes standards têm condicionado a convergência entre os sistemas TV e a tecnologia de imagem digital e dificultado todos os processos relacionados.

A realidade da Digital-TV e dos formatos de alta-definição vai acabar por facilitar a desejada convergência, acelerada pela introdução da TDT.

A sua importância actual prende-se com o elevado número de aparelhos que ainda se baseiam nestes standards



Misturar vídeo dos dois sistemas ou tentar usar imagens de um em aparelhos destinados ao outro, causa problemas.

As diferenças mais significativas ocorrem ao nível de:

• Frame-rate: nº de imagens (frames) por segundo - fps

• Tamanho da imagem (medido em linhas)

• Tamanho físico

• Tamanho visível


standards da TV analógica:

frame-rate

A imagem de um ecrã de televisão (e de um monitor) é composta por uma série de linhas horizontais (também chamadas campos – par e ímpar / odd eeven).

Uma vez que a “iluminação” da linha (ou melhor, dos pontos que a constituem) depende da circulação da corrente eléctrica…

…a frequência da rede eléctrica vai ter impacto no número de imagens que se conseguem apresentar em cada segundo.



frame-rate

Sabendo que…

A corrente eléctrica na Europa funciona a 50 Hz… pelo que se consegue iluminar uma linha a cada 1/50 segundos.

A corrente eléctrica nos EUA funciona a 60 Hz… (uma linha a cada 1/60 segundos).

Vamos perceber o modo como cada linha é desenhada para compreendermos que é este o facto que origina diferenças no frame-rate de cada sistema e dos problemas de conversão de imagens de um sistema no outro!!

Que também ocorrem ao converter filmes originalmente concebidos para cinema (24 fps)



frame-rate

Actualmente há (ainda) dois modos diferentes dos equipamentos (TVs, monitores, …) apresentarem no ecrã as linhas que constituem uma frame:

• Modo entrelaçado (interlaced scan– i)

• Modo progressivo (progressive scan – p)


modo interlaced

O modo entrelaçado surgiu com os primeiros sistemas analógicos de transmissão de televisão, como estratégia para poupar largura de banda. Foi o modo usado nos sistemas de TV analógica.

Tenderá a desaparecer com a digitalização dos sistemas TV e o desaparecimento dos equipamentos mais antigos.

Neste modo, a imagem é construída projectando alternadamente as suas linhas, fazendo duas passagens:

A 1ª passagem constrói todas as linhas ímpares em 1/50 seg. (PAL)

O 2ª passagem constrói todas as linhas pares em 1/50 seg. (PAL)


modo interlaced


modo interlaced

Assim, como são necessárias duas passagens da corrente para construir uma imagem completa (todas as linhas ímpares mais todas as linhas pares)…

O frame-rate PAL/SECAM é de 25 fps (frames/seg.) – a corrente eléctrica é de 50 Hz.

E o frame-rate NTSC é de 30 fps (frames/seg.) – a corrente eléctrica é de 60 Hz.


modo interlaced

Mas…

Porque o ponto de ecrã que foi iluminado brilha durante algum tempo…

e porque no olho humano se dá o fenómeno da persistência retiniana (persistence of vision)…

Percebeu-se que se podem transmitir apenas “meias-imagens”, que o olhos (e o cérebro) acabam por “agregar” numa única.

Assim, o modo entrelaçado usa apenas metade da informação para criar a ilusão de movimento.


modo interlaced

Este modo de construção do ecrã pode criar o efeito de ‘flickering’, sobretudo notório em cenas de movimento ou com vestuário listado horizontalmente.


modo progressive

“The future of the video everywhere is progressive, not interlaced” - Ben Waggoner, 2004

Os problemas do modo entrelaçado desaparecem com o modo progressivo (progressive scan). Os modernos aparelhos HDTV e monitores usam este modo.


modo progressive

Todas as linhas de uma imagem são desenhadas no ecrã em simultâneo. Assim, uma imagem completa é projectada a cada 1/50 seg.

Implica que para respeitar as 25 fps haja um processo interno de repetição de cada frame

O modo progressivo permite a passagem de mais frames pela mesma unidade de tempo, conferindo maior suavidade e detalhe visual, com ganhos no movimento.


i vs p A conversão p para i é muito mais fácil que o contrário.

Por exemplo, acontece actualmente nas “caixas” conversoras TDT, quando não se usa a ligação HDMI.


Frame-Rate vs Refresh-Rate (Varrimento)

O varrimento do ecrã consiste no nº de vezes que as linhas de uma imagem são renovadas no ecrã, em cada segundo.

Inicialmente era igual ao ciclo da corrente eléctrica, mas agora pode ser um múltiplo deste valor.

Quanto mais vezes o ecrã for renovado (refresh) por segundo (Hz), mais suave será a visão menor será o blanking period (conceito a ver à frente).

Existem, no mercado, aparelhos a 100, 120 ou mesmo 200 Hz - mas, por mais elevados que sejam os Hz, teremos sempre o mesmo número de fps, conseguidos internamente por replicação das imagens!



tamanho da imagem

Na TV analógica existem especificidades ligadas ao tamanho da imagem, que se pode dividir conceptualmente em:

Tamanho físico da imagem

Tamanho visível da imagem

Isto porque uma parte das linhas não é visível, para tornear dificuldades técnicas no refrescamento de ecrã – a corrente eléctrica gasta algum tempo (blanking period) a reposicionar-se no início da linha.

O blanking period é, assim, um tempo em que continua a ser transmitido (e recebido) sinal, mas que o ecrã não tem capacidade eléctrica para ser actualizado. Por isso, nesse período são enviadas informações de controlo e, por exemplo, o teletexto.

A diferença entre o tamanho físico e o tamanho visível deve-se ao blanking period.



tamanho da imagem

O tamanho físico (Physical Raster Area) é o nº de linhas que constituem efectivamente cada frame, como se todas as linhas fizessem parte da área visível da imagem, isto é, pudessem ser mostradas pelo ecrã.

Tamanho físico real PAL = 625 linhas

Tamanho físico real NTSC = 525 linhas



tamanho da imagem

O tamanho visível da imagem (Visible Raster Area) corresponde ao período de tempo em que são transmitidas informações que são efectivamente mostradas no ecrã.

Sabemos que o blanking period é sensivelmente 8% do tempo da transmissão, pelo que é essa a redução de linhas que deve ser aplicada para calcular a Visible Raster Area, que é assim:

Tamanho visível PAL = 576 linhas

Tamanho visível NTSC = 480 linhas



tamanho da imagem

Há ainda um outro problema relacionado com o tamanho visível da imagem: a overscanned region.

A overscanned region existe porque os aparelhos de TV analógicos projectam a imagem para além dos limites do ecrã (menos notório nos ecrãs planos).



tamanho da imagem

A overscanned region levou à definição de duas safe areas:

Text safe area: Garante que o texto fica na zona estável e linear do ecrã – não sofre distorções

Action safe area: Define uma segunda zona em que é possível ocorrer alguma distorção, que não prejudica o fundamental da imagem


2. Compatibilidade TV Analógica/ Digital


compatibilidade TV analógica /

digital

A compatibilidade analógico/ digital obtém-se convertendo em pixel cada linha de uma imagem: as 576 linhas PAL são, assim, convertidas em 576 sequências horizontais de pixel.

Mas qual a dimensão em pixel de cada uma dessas sequências horizontais?

A proporcionalidade típica 4:3 dos ecrãs Standard-TV implica:

Dimensão H = 576 x 4/3 = 768

Se o pixel for quadrado, a imagem PAL = 768 x 576 pixel.

Mas, como o olho humano é bastante tolerante à perda de informação horizontal, e por uma questão de compressão, chegou-se ao consenso de usar 720 x 576 pixel, com pixel não quadrados (1,06667 de pixel aspect-ratio).


tamanho de imagem e TV

digital

No modo interlaced a resolução real corresponde a metade da resolução referida, pois a imagem nunca é projectada na íntegra em simultâneo, mas antes por metades (ora a ímpar/ora a par), a cada 1/50 seg.!

Quando se refere uma resolução de 720i, na verdade, são 360 linhas por imagem projectadas a cada 1/50 seg.

No modo progressive a resolução real corresponde à resolução anunciada, pois são sempre projectadas imagens inteiras.

Assim, em termos de quantidade de pixel em altura de uma imagem projectada, com impacto na sua qualidade visual, temos: 480i < 720i < 480p < 1080i < 720p < 1080p, ou seja: (240 < 360 < 480 < 540 < 720 < 1080)

Embora haja um entendimento (errado) do senso-comum que o tamanho da imagem, seja: (480i=480p) < (720i=720p) < (1080i=1080p).


3. A Proporcionalidade dos Ecrãs


proporcionalidade ecrã

Standard TV = 4:3 (1,33:1)

Widescreen TV = 16:9 (1,78:1) (Ecrã panorâmico)

Compromised Broadcast = 14:9 (1,56:1)

Cinema = 2,39:1 ou 1,85:1(USA) Nota: as televisões 21:9 aproximam-se deste formato

4:3

16:9

14:9

2.39:1

1.85:1


A HDTV Na Europa: HD TV significa tecnologia DVB-T com a norma MPEG-4/ H.264, a 720p.

Full HD designa a mesma tecnologia, mas a 1080p.


o futuro (já presente)

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