guido stolfi 1/155 digitalização de vídeo e Áudio guido stolfi mackenzie 4 / 2008

Guido Stolfi 1/155

0 200 400 600 800 1000-2

-1

0

1

2

Digitalização de Vídeo e Áudio

Guido Stolfi

Mackenzie4 / 2008

Guido Stolfi 2/155

Sinais Contínuos

• s(t) existe para todo t dentro de um intervalo• s(t) pode assumir qualquer valor entre os extremos

de amplitude

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

560 570

0.5

0.6

0.7

0.8

564.4 564.6 564.8

0.73

0.735

0.74

0.745

Guido Stolfi 3/155

Sinais de Tempo Discreto

• s(t) = s(nT) existe para t = nT , com n pertencendo ao conjunto dos números inteiros

0 5 10 15 20 25 30-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Guido Stolfi 4/155

Sinais Quantizados

• s(t) assume valores pertencentes a um conjunto discreto (v1,v2,v3…vN)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

Guido Stolfi 5/155

Digitalização

Amostragem+ Quantização

= Sinais de Tempo Discreto Quantizados Seqüências de Números Inteiros

Guido Stolfi 6/155

Critérios para Digitalização

• Amostragem: – Banda passante– Rebatimento Espectral (“Aliasing”)

• Quantização: – Resolução de Amplitude– Ruído de Quantização

Guido Stolfi 7/155

Amostragem

Guido Stolfi 8/155

Conceito de Amostragem

• Amostragem consiste no processo de tomar medidas de um sinal contínuo s(t) em intervalos consecutivos, a cada T unidades.• (unidades de tempo, espaço, ângulo, etc…)

• Resulta em uma seqüência sA(nT) de valores numéricos, denominados Amostras, associados aos instantes n T

• T = Período de Amostragem• fA = 1 / T = Freqüência (ou Taxa) de Amostragem

Guido Stolfi 9/155

Amostragem de um Sinal Contínuo

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Guido Stolfi 10/155

Reconstrução de um Sinal Amostrado

• Cada amostra sA (nT) é substituída por um pulso h(t-nT), posicionado em um ponto correspondente ao instante nT, com amplitude proporcional ao valor de sA (nT)

• Isso corresponde à convolução de sA(nT) e h(t):

• Os pulsos h(t) podem ou não apresentar superposição

)()()( thnTsts AR

Guido Stolfi 11/155

Convolução

0 10 20 300

0.5

1

1.5

0 10 20 300

0.5

1

1.5

h(t)sA(nT) sR(t)

h(t)sA(nT) = (t)

Guido Stolfi 12/155

Convolução (Tempo Discreto)

0 5 10 15 200

0.2

0.4

0.6

0.8

0 5 10 15 200

0.5

1

1.5

0 5 10 15 200

0.5

1

1.5

0 5 10 15 200

0.5

1

1.5

0 5 10 15 200

0.5

1

1.5

0 5 10 15 200

0.5

1

1.5

)()()( nTtnanTs

)()0( tha

)()1( Ttha

)2()2( Ttha

)3()3( Ttha

)()()( thnTsnTsR

Guido Stolfi 13/155

Exemplo: h(t) Retangular com Duração T

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

(T = 20)

Guido Stolfi 14/155

Exemplo: Outros Pulsos h(t)

h(t) triangularcom largura 40

h(t) gaussiano

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

-20

-10

0

10

20

Guido Stolfi 15/155

Teorema da Amostragem

• A reconstrução exata de um sinal amostrado é possível se o sinal for limitado em freqüência, e a taxa de amostragem for maior que o dobro da freqüência máxima do sinal.

• A função de reconstrução ideal é da forma

• Teorema de Kotelnikov / Shannon / Nyquist

T

txondex

xth

sen)(

Guido Stolfi 16/155

Amostragem no Domínio do Tempo

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

)(ts

)( nTt

)(nTsA

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Guido Stolfi 17/155

Amostragem no Domínio da Freqüência

dtetsS

Sts

tj

f

)()(

)()( )2(

Transformada de Fourier:

Convolução:

)()()()(

)()()()(

thtsHS

HSthts

Guido Stolfi 18/155

Espectro de s(t)

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 5000

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Guido Stolfi 19/155

Espectro da Função de Amostragem

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500

20

40

60

80

100

120

140

a (t)

A()

(ms)

(Hz)

Guido Stolfi 20/155

Espectro do Sinal Amostrado

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 5000

20

40

60

80

100

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500

20

40

60

80

100

120

140

)(S

)(A

)(AS

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 5000

20

40

60

80

100

Guido Stolfi 21/155

Requisito para Reconstrução

• Não pode haver superposição de espectro, após convolução entre S() e A()

• Equivale a garantir que fA 2 fM

• Reconstrução exige aplicação de um filtro passa-baixas ideal, no caso limite fA = 2 fM

Guido Stolfi 22/155

Filtro de Reconstrução Ideal

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 5000

20

40

60

80

100

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 5000

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000

0.5

1

1.5

)(RS

)(H

)(AS

Guido Stolfi 23/155

Reconstrução com sen(x)/x

)(tsA

)(th

)(tsR

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-0.5

0

0.5

1

Guido Stolfi 24/155

Reconstrução com Pulso Retangular

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-2

-1

0

1

2

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000

0.5

1

1.5

)(tsA

)(th

)(tsR

Guido Stolfi 25/155

Reconstrução com Pulso Retangular

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 5000

20

40

60

80

100

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 5000

20

40

60

80

100

-500 -400 -300 -100 -100 0 100 200 300 400 5000

0.5

1

1.5

)(RS

)(H

)(AS

Guido Stolfi 26/155

Rebatimento Espectral: fA >> 2 fM

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Guido Stolfi 27/155


0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000

100

200

300

400

500

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 5000

1

2

3

4

5x 10

4

)(S

)(A

)(AS

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500

20

40

60

80

100

120

140

Guido Stolfi 28/155


0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-0.5

0

0.5

1

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

)(tsA

)(th

)(tsR

Guido Stolfi 29/155

Rebatimento Espectral: fA < 2 fM (“Aliasing”)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

)(ts

)(ta

)(nTsA

Guido Stolfi 30/155

Rebatimento Espectral: fA < 2 fM (“Aliasing”)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

)(tsA

)(th

)(tsR

Guido Stolfi 31/155

Sistema de Amostragem

s(t)

a(t)

sA(t) sR(t)

Filtro “anti-aliasing”

Filtro de reconstrução

Função de amostragem

h(t)

Guido Stolfi 32/155

Filtro “Anti - Aliasing”

Faixa de Passagem

Faixa de Transição

Faixa de Rejeição

0 fM fAfA / 2

Guido Stolfi 33/155

Critérios para taxa de Amostragem

• Critério de Nyquist:

– fA 2fM (filtro de reconstrução ideal)

• Critério de Kell:

– fA 3fM (aproximado – filtro não ideal)

Guido Stolfi 34/155

Reconstrução com Pulso Retangular (Nyquist)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

fA = 2,2 fM

Guido Stolfi 35/155

Reconstrução com Pulso Retangular (Kell)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

fA = 3,3 fM

Guido Stolfi 36/155

Exemplos de Sistemas Amostrados

• Audio CD:– fM = 20 kHz

– fA = 44,1 kHz

• fA / fM = 2,205

Guido Stolfi 37/155


• Telefonia:– fM = 3,4 kHz

– fA = 8 kHz

• fA / fM = 2,35

Guido Stolfi 38/155


• Video Digital (NTSC):– fM = 4,2 MHz

– fA = 13,5 MHz

• fA / fM = 3,21

Guido Stolfi 39/155


• Miografia (potencial muscular):– fM = 2 kHz

– fA = 200 Hz

• fA / fM = 0,1

Guido Stolfi 40/155


0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

Guido Stolfi 41/155


• Amostragem de Sinal de Banda Estreita

• F.I. TV– fM = 44 +/- 3 MHz

– fA = 25 MHz

• fA / fM = 0,57

• fA / fBW = 4,17

Guido Stolfi 42/155

Amostragem de Sinal de Banda Estreita

0 25 5012,5 37,5 44

fA

0 25 5012,5 37,5 44

fA

6 19 31 56

O sinal deve estar contido entre múltiplos consecutivos de fA / 2

Guido Stolfi 43/155

Quantização

Guido Stolfi 44/155

Quantização na Conversão A/D

Guido Stolfi 45/155

Sinal Quantizado (4 bits = 16 níveis)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-10

-5

0

5

10

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-10

-5

0

5

10

)(tsQ

)(ts

( Q = 1 )

Guido Stolfi 46/155

Erro de Quantização

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-0.5

0

0.5

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.60

2

4

6

8

10

12

14

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000

5

10

15

20

25

30

)()( tstsQ

Histograma Espectro

Guido Stolfi 47/155

Modelo do Erro de Quantização

• Ruído Aleatório Aditivo• Distribuição uniforme de Amplitude• Amplitude pico-a-pico = Q (passo de quantização)

• Potência média:

2

2

22

12

Q

QQ

QdssP

Guido Stolfi 48/155

Relação Sinal-Ruído

• Sinal quantizado com n bits: 2n níveis• Amplitude de pico do sinal: SP = Q 2n-1

• Potência de pico do sinal: PP = Q2 22n-2

• Potência do ruído de quantização: PQ = Q2 /12• Relação Sinal / Ruído:

nnn

Q

P

QQ

PP 222

2

222

2321212

2

Guido Stolfi 49/155

Relação Sinal-Ruído de Quantização

• Em decibéis:

Exemplo: 8 bits => S/R = 52,9 dB (máx.)

16 bits => S/R = 101,1 dB

dB77,402,6

)3log(10)2log(20)3log(10)2log(10 2

n

nRS n

Guido Stolfi 50/155

Exemplos de Sistemas Quantizados

• Audio CD– 16 bits

– S/R = 101 dB (teórica)

– ~ 90 dB (prática)

Guido Stolfi 51/155

Exemplos de Sistemas Quantizados

• Gravação Digital de Áudio:– 24 bits– S/R = 149 dB

(teórica)

– ~ 100 dB (prática)

Guido Stolfi 52/155

Relação Sinal - Ruído em Vídeo

• Adota-se a relação entre a amplitude pico-a-pico do sinal e a amplitude RMS do ruído de quantização:

dBn

nRS n

8,1002,6

)12log(10)2log(20)12log(10)2log(10 2

Guido Stolfi 53/155

Considerando a Banda Passante

• A limitação da resposta em freqüência após a quantização reduz a potência do ruído dentro da banda do sinal:

f

fA/2

fAfV

V

A

ffdBn

RS

2log108,1002,6

Guido Stolfi 54/155

Considerando “Headroom”

)(log202

log108.1002.6 dBVV

Vf

fnQS

PB

T

V

A

e

VB-VPVT

Guido Stolfi 55/155

Considerando a Resposta em Freqüência da Percepção Visual

onde f1= 270kHz, f2 = 1.37MHz e f3 = 390kHz

dB

ff

ff

ff

fA

2

3

2

2

2

1

10

1

11

log10

f

Guido Stolfi 56/155

Relação S / R de Quantização Total

dB18.6381.6714.022.1log20

4.85.13log108.10802.6

QRS

8 bits

fA

2 fV

VT

100 IRE A( f )

Exemplo: 8 bits

Guido Stolfi 57/155

Instabilidade da Frequencia de Amostragem

JINJ

tfRS 2log20 10

fIN = Frequencia do sinal de entrada sendo amostrado

tJ = Valor RMS da incerteza temporal da amostragem (“jitter”)

Guido Stolfi 58/155

Amostragem Bidimensional

Guido Stolfi 59/155

Amostragem de uma Imagem 2-D

• s(t) s(x, y)

• s(.) R, G, B ou Y, U, V

• Filtro “Anti-aliasing” Abertura Equivalente de Captura

• “Aliasing” Figuras de “Moirée”

• Função de Reconstrução MTF, “Spot Profile”

Guido Stolfi 60/155

Digitalização de Vídeo

10% Para RetraçoVertical

20% para Retraço Horizontal

480 LinhasVisíveis

640 Pixels Visíveis por Linha

525Linhas

Y= 106U= -15V= 30

pixel:

Guido Stolfi 61/155

Estrutura de Amostragem Espacial

• Taxas de Amostragem podem ser independentes nos sentidos x e y

• Amostras podem ou não serem alinhadas nos sentidos x e y

• Em geral, estrutura é retangular; ocasionalmente, quadrada

Guido Stolfi 62/155

Amostragem e Reconstrução

Imagem

Estrutura de Amostragem Espacial

Abertura Equivalentede Captura

Pixel

Função de Reconstrução

Guido Stolfi 63/155

Reprodução de uma Imagem com Função de Reconstrução Quadrada

Guido Stolfi 64/155

Reprodução de uma Imagem com Função de Reconstrução Gaussiana

Guido Stolfi 65/155

John Lennon

Guido Stolfi 66/155

Resolução Espacial

Guido Stolfi 67/155

Padrão de Teste de Resolução Espacial

Guido Stolfi 68/155

Função de Transferência de Contraste (CTF)

A BC

A BC

CTF

Número de Linhas

ResoluçãoLimite

RuídoMTFou

Guido Stolfi 69/155

Função de Transferência de Modulação (MTF)

• Obtida da mesma forma que a CTF, quando o padrão de barras tem variação senoidal de luminância (ao invés de retangular)

• É a resposta em freqüência espacial do sistema

• MTF de um sistema linear com elementos em série é o produto das MTF’s dos seus elementos

Guido Stolfi 70/155

MTF da Visão Humana

0

100

200

300

400

10 100 1000Linhas de TV

MTF

Guido Stolfi 71/155

Unidade de Medida: Linhas de TV

• Quantidade de linhas pretas + brancas contidas em uma distância igual à altura da imagem

V

V

Guido Stolfi 72/155

Amostragem e Reconstrução

• No domínio Espacial:– Convolução da imagem com a abertura equivalente de captura– Amostragem– Convolução da amostra com a função de Reconstrução

• No domínio da Freqüência:– Filtragem pela MTF do processo de captura– Amostragem (translação e replicação espectral)– Filtragem pela MTF do processo de reconstrução

Guido Stolfi 73/155

Espectro Bi-dimensional

y

x

Domínio do Espaço Domínio da Freqüência Espacial

fX

fY

Guido Stolfi 74/155


y

x


fX

fY

Guido Stolfi 75/155


y

x


fX

fY

Guido Stolfi 76/155


y

x


fX

fY

Guido Stolfi 77/155

“Aliasing” Espacial: Efeito “Moirée”

Imagem Original Imagem Amostrada

Guido Stolfi 78/155

“Aliasing” Espacial: Efeito “Moirée”

Imagem Original Imagem Amostrada e reconstruída

Guido Stolfi 79/155

Espectro 2-D da Imagem Amostrada

fX

fY

fX

fY

fAY

fAX

Guido Stolfi 80/155

Redução do “Aliasing” Espacial por Filtragem

Imagem Filtrada por Imagem Amostrada abertura equivalente e reconstruída

Guido Stolfi 81/155

Espectro 2-D da Imagem Filtrada

fX

fY

fAY

fAX

fX

fY

fX

fY

Amostragem

Filtragemespacial

Guido Stolfi 82/155

Visibilidade do Ruído de Quantização

Q = 1 / 256 Q = 1 / 16

Guido Stolfi 83/155

Visibilidade do Ruído de Quantização

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-4

-2

0

2

4

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-4

-2

0

2

4

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-0.5

0

0.5

)(tsQ

)(ts

)()( tstsQ

Guido Stolfi 84/155

Quantização com “Dithering”

*

Sinal

Ruído

Quantizador

s(t)

r(t)

sA(t)

Guido Stolfi 85/155

Quantização com “Dithering”

)(tsQ

)()( trts

)()( tstsQ

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-4

-2

0

2

4

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-4

-2

0

2

4

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Guido Stolfi 86/155

Visibilidade de Quantização com “Dithering”

Q = 1 / 256 Q = 1 / 16 d = 1/16

Guido Stolfi 87/155

Critério de Kell x Nyquist

Guido Stolfi 88/155

fM / fA = 0,1

Guido Stolfi 89/155

fM / fA = 0,2

Guido Stolfi 90/155

fM / fA = 0,3

Guido Stolfi 91/155

fM / fA = 0,3

fX

fY

fY

fX

fAY

fAX

Guido Stolfi 92/155

fM / fA = 0,35

Guido Stolfi 93/155

fM / fA = 0,4

Guido Stolfi 94/155

fM / fA = 0,45

Guido Stolfi 95/155

fM / fA = 0,5

Guido Stolfi 96/155

fM / fA = 0,5

fX

fY

fX

fY

fAY

fAX

Guido Stolfi 97/155

fM / fA = 0,55

Guido Stolfi 98/155

fM / fA = 0,8

Guido Stolfi 99/155

fM / fA = 0,8

fY

fX

fY

fX

fAY

fAX

Guido Stolfi 100/155

fM / fA = 0,95


fM / fA = 0,2


fM / fA = 0,3


fM / fA = 0,35


fM / fA = 0,4


fM / fA = 0,45


fM / fA = 0,5


fM / fA = 0,95


fM / fA = 0,95

fX

fY

fX

fY

fAY

fAX


fM / fA = 0,35


fM / fA = 0,4


fM / fA = 0,5


fM / fA = 0,35


fM / fA = 0,4


fM / fA = 0,45


fM / fA = 0,5


Amostragem com Função de Reconstrução Triangular


fM / fA = 0,35


fM / fA = 0,35

fX

fY

fX

fY

fAY

fAX


fM / fA = 0,3


fM / fA = 0,35


fM / fA = 0,4


fM / fA = 0,45


fM / fA = 0,5


Amostragem 3-D (Espaço – Tempo)


Amostragem de uma Imagem em Movimento

Tempo

(Y,U,V) = s (x, y, t)


Amostragem de uma Imagem em Movimento

• Amostragem temporal (t): – Fotogramas

• Amostragem Espacial (y):– Varredura

• Amostragem Espacial (x):– Digitalização do Sinal de Vídeo


Espectro Tri-dimensional (Espaço - Tempo)

y

x

fx

fy

Imagem com Movimento Espectro Tri-dimensional

t

ft

a

bc


“Aliasing” Temporal: Efeito “Roda de Carroça”

Uma Rotação de 85 graus

em sentido Horário...

...confunde-se com uma

rotação de 5 graus...

...em sentido anti-horário.


Redução do “Aliasing” Temporal pelo Controle do Tempo de Exposição

fechado ("pull-down")aberto

Obturador da Câmera com Abertura Máxima


Estruturas de Varredura (Espaço – Tempo)

t

y

t

y

Varredura Progressiva Varredura Entrelaçada


Espectros das Estruturas de Varredura

F

F

t

y

F

F

t

y

Varredura Progressiva Varredura Entrelaçada


Critérios de Dimensionamento na Amostragem de Sinais de Vídeo


Critérios de Resolução Temporal

• Remanência da Visão: – 15 a 20 imagens (quadros) por segundo para

proporcionar ilusão de movimento

• Cintilação: – 48 ~ 60 imagens por segundo

• Interferências com a Rede Elétrica: 50 / 60 Hz– 60 imagens por segundo (EUA, Japão, Brasil– 50 imagens por segundo (Europa, Ásia, etc.)


Critérios de Resolução Espacial

• Acuidade Visual: – ~ 1 minuto de grau

• Proporção: – 4:3 (igual ao cinema de antigamente)– 16:9 (compromisso com cinema atual)

• Tamanho da Imagem: ?

• Distância de Observação: ?


A Televisão como Entretenimento


Ângulos de Visualização da TV Convencional

LH

d

a b

H / L = ¾ a = 10o b = 7.5o


Dimensionamento de um Sistema de TV: Padrão “M”

• Acuidade Visual: 1/60 de grau

• Ângulo de visualização: 10 x 7.5 graus

600 x 450 elementos de imagem (pixels)


Requisitos de Banda Passante

• 60 quadros por segundo, 600 x 450 pixels

MHzBW 1,86045060021

1 pixel = 1 semiciclo da maior freqüência necessária


Agravante: Tempo de Retraço

Tempo de Varredura

Tempo de Retraço



• Tempo de retraço: 20% na varredura horizontal e 9% na vertical

MHzBW 595,106009,14502,160021


Agravante: Critério de Kell

• Teorema da Amostragem diz: número de linhas de varredura deve ser maior que o número de linhas (alternadas) a serem exibidas na imagem (fa > 2 x fs)

• Fator de Kell = 0,7 (experimental) implicaria em 450 0,7 = 643 linhas de varredura na imagem visível.



• Considerando tempo de retraço e critério de Kell:

• Considerando Modulação AM: MHzBW 14,156009,16432,160021

BCH = 2 BW = 30,28 MHz (!!!)


Atenuante: Acuidade Visual

• Adotado Limite de Acuidade Visual como 1,33 minutos de grau, considerando nível de luminância

• Imagem visível passa para 340 x 450 elementos de resolução (480 linhas de amostragem)

• Adotadas 525 linhas de varredura (incluindo retraço)

MHzBW 4,8605252.145021


Atenuante: Entrelaçamento

• Freqüência de Cintilação para detalhes pequenos é muito menor

• Imagem é subdividida em 2 campos (par e ímpar)• Banda Passante cai pela metade (4.2 MHz)


Atenuante: Modulação Vestigial (VSB)

4,2 MHz

-4,2 MHz

Vídeo Composto(Banda Base)

+4,2 MHz

-0,75 MHz+4,5 MHz

fo

Modulação AM

Modulação VSB+ Áudio

0

6 MHz


MTF da Televisão Convencional

-0,20

0,20,40,60,8

11,2

0 200 400 600 800

Linhas de TV

MTF


TV de Alta Definição: “Hi-Vision” (~1985)


Dimensionamento do Ângulo de Visualização para a “Hi-Vision”


Ocupação do Campo Visual

020406080

100120140160180

-100 -50 0 50

Ângulo em relação à Fóvea

Bastonetes

ConesPonto Cego

Cél

ulas

por

mm

2x

1000

HDTV

TVTV


Relação de Aspecto da TV de Alta Definição

• Compatibilidade com formatos de Cinema

TV (1.33:1 = 4:3)

HDTV (1.78:1 = 16:9)

Cinemascope (2.35:1)

Cinema (1.85:1)


Relação de Aspecto da TV de Alta Definição

• Compatibilidade com imagens 4:3

4 3(12 9)

4 3

4 3

4 3

16

9


TV de “Mesma Definição”

1920

640

480

1080

1,33’


No Futuro ?


UHDV – Ultra High Definition Video (2005)

7680

1920

1080

4320

>90O


UHDV – Ultra High Definition Video (NHK-2005)

020406080

100120140160180

-100 -50 0 50

Ângulo em relação à Fóvea

Bastonetes

ConesPonto Cego

Cél

ulas

por

mm

2x

1000

HDTV

TVTV

UHDV

guido stolfi 1/155 digitalização de vídeo e Áudio guido stolfi mackenzie 4 / 2008

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