TEKTRONIX

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1 Sistemas NTSC

2 Este Guia é um novo paradigma das medições para as indústrias de televisão e telecomunicações. Informações teóricas, dados experimentais, documentos apresentados em conferências e seminários, artigos publicados em jornais e revistas, serão divulgados em próximas edições. Para expressar o seu interesse por novas tecnologias e obter informações e novidades técnicas e teóricas, produtos disponíveis na área, resumos técnicos ou outros recursos para auxiliar engenheiros que trabalham com tecnologia avançada, visite nossos sites ou entre em contato direto. A Tektronix possui uma coleção bastante abrangente sobre o assunto. TEKTRONIX

3 Sistemas NTSC Editora SENAI Rio de Janeiro 2009

4 2009. TEKTRONIX Direitos da obra original em inglês. Tradução e impressão autorizadas para o SENAI Departamento Nacional. Tradutor Dalton Vilella Camilher Revisora Técnica Nelia Caetano Catalogação-na-Publicação (CIP) - Brasil T 235 s Tektronix. Sistema NTSC / Tektronix ; tradução Dalton Vilella Camilher. - Rio de Janeiro : Ed. SENAI, p. : il. ; 23 cm. - (Coleção TV Digital) Tradução de: Television measurements NTSC systems Inclui glossário ISBN Engenharia eletrônica e comunicação. 2. NTSC. I. SENAI Departamento Nacional. II. Título. CDD: Editora SENAI Rua São Francisco Xavier, Maracanã Rio de Janeiro - RJ Tel.: (0XX21) editorasenai@rj.senai.br

5 SUMÁRIO Prefácio...7 Práticas de Boa Medição...9 Exigências de Equipamentos Calibração Configuração do Instrumento Sinais De RF Demodulados Terminação Padrões e Metas de Desempenho...18 Distorções de Forma de Onda e Métodos de Medição...19 I. Medições de Amplitude de Vídeo e Tempo Medições de Amplitude Medições de Tempo...29 Fase SCH II. Distorções Lineares Ganho e Atraso de Crominância-para-Luminância Distorção de Tempo Curto...50 Distorção de Tempo de Linha Distorção de Tempo de Campo...59 Distorção de Tempo Longo Resposta de Freqüência Atraso de Grupo Classificação do Fator K...79 III. Distorções não Lineares Fase Diferencial Ganho Diferencial Não Linearidade de Luminância Fase Não Linear de Crominância Ganho Não Linear de Crominância

6 Intermodulação de Crominância-para-Luminância Distorção de Ganho Transiente Mudança de Ganho Dinâmico IV. Medição de Ruído Razão Sinal/Ruído V. Medições do Transmissor ICPM Profundidade de Modulação Glossário de Termos de Televisão Apêndices Apêndice A Barras Coloridas NTSC Apêndice B Pulsos Senoidais Quadrados Apêndice C RS-170A Apêndice D FCC

7 Prefácio Para caracterizar o desempenho do sistema de televisão é necessário um entendimento sobre distorções de sinais e métodos de medição, assim como a instrumentação apropriada. Esse livro fornece informações sobre práticas de medições e teste de televisão, e serve como uma referência completa em métodos de quantificação de distorções de sinais. Essa publicação está de acordo com sinais compostos analógicos NTSC. Componente analógico, composto e componente digital, e medidas de HDTV estão fora de seu objetivo. Novos Instrumentos, sinais de teste e procedimentos de medição são apresentados, visto que a tecnologia de medição e o teste de televisão evoluem. Esse livro abrange tanto as técnicas de medição tradicionais como os métodos mais novos. Após uma discussão sobre práticas de boa medição, cinco

8 categorias gerais de medições de televisão são comentadas: - Medições de Amplitude de Vídeo e Tempo - Distorções Lineares - Distorções Não Lineares - Ruído - Medições do transmissor Conhecimento básico de vídeo e um glossário de termos comumente utilizados está incluído como uma recapitulação e para introduzir conceitos novos. Esse livro não fornece instruções detalhadas sobre como utilizar instrumentos particulares. É descrito a operação básica do monitor forma de onda e do osciloscópio vetorial. Consulte os manuais dos instrumentos para instruções específicas de operação.

9 Práticas de Boa Medição

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11 Medições de Televisão Exigências dos Equipamentos O desempenho do sistema de televisão é avaliado pelo envio de sinais de teste com características conhecidas através do caminho do sinal. Os sinais são, então, observados na saída (ou em pontos intermediários) para determinar se estão ou não sendo transferidos exatamente através do sistema. Dois tipos básicos de teste de televisão e equipamento de medição são necessários para desempenharem essas tarefas. Geradores de sinais de teste fornecem os sinais e os osciloscópios especializados, conhecidos como monitores de forma de onda e osciloscópios vetoriais fornecem as ferramentas para avaliar a resposta. Geradores de Sinais de Teste Geradores de sinais de televisão fornecem uma larga variedade de sinais de teste e sincronização. Dois principais critérios na seleção de um gerador de sinal de teste para medições precisas são complemento de sinal e exatidão. O gerador deve fornecer todos os sinais de teste para dar suporte às medições requeridas e a exatidão do sinal precisa ser melhor do que as tolerâncias das medições a serem realizadas. Se possível, a exatidão do gerador deve ser duas vezes melhor do que a tolerância da medição. Por exemplo, uma medição de ganho diferencial com precisão de 1% deve ser realizada com um gerador que tenha 0,5% ou menos de distorção de ganho diferencial. O Desempenho do sistema e do equipamento de televisão é, geralmente, avaliado em base fora de serviço ou em serviço. Em aplicações de televisão irradiada, medições precisam ser realizadas freqüentemente durante horas regulares de transmissão ou em uma base em serviço. Isso requer um gerador capaz de colocar sinais de teste dentro do intervalo de apagamento de vertical (VBI) do sinal do programa da televisão. Medições fora de serviço, aquelas desempenhadas de outra maneira que em base em serviço, podem ser feitas com qualquer gerador de sinal de teste de campo apropriado e completo. Para medições fora de serviço, a Plataforma de Geração de Sinal TG2000 da Tektronix, com os módulos AVG1 e AGL1, é o produto recomendado. O 11

12 Práticas de Boa Medição gerador de vídeo analógico AVG1 fornece conjuntos de sinais abrangentes e exatidão suficiente para todas as exigências de medição, virtualmente. O AVG1 é também uma unidade de formato múltiplo, capaz de medir em outros formatos de componentes analógicos e compostos. Isso elimina a necessidade de equipamento de geração de sinal adicional, onde existe a exigência de medições em formatos múltiplos. Para a sincronização do equipamento sob teste, um sinal de referência de sincronismo de preto black burst é fornecido pelo bastidor TG2000. Para aplicações que exigem que as fontes de sinais de teste sejam sincronizadas com equipamentos existentes, o módulo Analog Genlock AGL1 fornece a interface necessária para amarrar o TG2000 a um sinal de referência black burst externo. Para medições em serviço, o gerador e inseridor VITS200 da Tektronix é o produto recomendado. O VITS200 fornece um completo complemento de sinais de teste NTSC e alto grau de flexibilidade na colocação desses sinais dentro do VBI. A exatidão do sinal é adequada para a maioria das exigências de medições do transmissor e da transmissão. Ambos o TG2000 e o VITS200 suportam completamente as capacidades de medição dos Conjuntos de Medição de Vídeo das séries VM700 e 1780R. Monitores de Forma de Onda e Osciloscópios Vetoriais Os instrumentos utilizados para avaliar uma resposta do sistema para testar sinais que compõem a segunda característica principal do equipamento de teste e medição de televisão. Embora alguma medição pudesse ser desempenhada com um osciloscópio de uso geral, um monitor de forma de onda é geralmente preferido em recursos de televisão. Monitores de forma de onda fornecem capacidades de sincronismo de TV e filtros de vídeo que permitem avaliar as porções de crominância e luminância do sinal, independentemente. A maioria dos modelos também possui um seletor de linha para examinar os sinais em linhas individuais. Um vetorscope, o qual demodula o sinal e mostra R-Y versus B-Y, é outra importante ferramenta de teste e medição. Com um vetorscope, a porção de crominância do sinal pode ser exatamente avaliada. 12

13 Medições de Televisão Quando um vetorscope e um monitor de forma de onda forem escolhidos, avalie cuidadosamente os conjuntos de características e especificações para garantir que eles atenderão as necessidades presentes e futuras. Isso é especialmente verdadeiro se realizarmos medições exatas de todos os parâmetros dos sinais e distorções descritos nesse livro. Muitas variedades de monitores de forma de onda e vetorscope estão disponíveis hoje, mas a maioria deles não é destinada a aplicações de medições exatas. A maioria dos vetorscope, por exemplo, não possuem a capacidade de medição de fase e ganho diferencial de precisão. Os produtos recomendados para aplicações de medições de precisão são os 1780R e o VM700T da Tektronix. A maioria dos procedimentos de medição nesse livro é baseada nesses instrumentos. O 1780R fornece funções de monitor de forma de onda e vetorscope, assim como muitas características e modos de medição especializada que simplificam medições complexas. O VM700T é um conjunto de medição automatizada com resultados disponíveis em forma numérica e gráfica. Os mostradores de forma de onda e vetor, similar àqueles monitores de forma de onda e vetorscope tradicionais que operam em modo de seleção de linha, também são fornecidos. O modo de medida do VM700T fornece amostras exclusivas de resultados de medições, muito dos quais são apresentados nesse livro. Tela de um monitor forma de onda de barras de cor 13

14 Práticas de Boa Medição Tela de um vetorscope de barras de cor Calibrador de Forma de Onda 1780R Oscilador de Calibração do vetorscope 1780R 14

15 Medições de Televisão Calibração A maioria dos instrumentos é muito estável com o passar do tempo, porém, é uma boa prática verificar a calibração do equipamento antes de cada sessão de medição. Muitos instrumentos possuem sinais de calibração gerados internamente que facilitam esse processo. Na ausência de um calibrador ou como uma verificação adicional, um sinal de teste originado diretamente de um gerador de alta qualidade constitui um bom substituto. Procedimentos de calibração variam de instrumento para instrumento e os manuais contêm instruções detalhadas. Instrumentos analógicos baseados em CRT, como o 1780R, possuem um específico tempo de aquecimento, tipicamente de 20 ou 30 minutos. Ligue o instrumento e permita-o operar por pelo menos um tempo, antes de verificar a calibração e realizar medições. Isso garante que a instrumentação de medição terá pouco ou nenhum efeito nos resultados das medições. Instrumentos baseados em computador, como o VM700T, também especificam um tempo de aquecimento, mas o operador não precisa verificar ou ajustar as configurações de calibração. O VM700T automaticamente se calibrará quando for ligado e continuará a fazer periodicamente durante sua operação. Para melhores resultados, espere 20 ou 30 minutos após a inicialização do instrumento antes de realizar qualquer medição. Configuração do Instrumento A maioria das funções dos painéis frontais do monitor de forma de onda e do osciloscópio vetorial é razoavelmente direta e possui aplicações óbvias em procedimentos de medição. Poucos controles, porém, podem necessitar de um pouco mais de explicação. Restaurador de DC A função básica do Restaurador de DC em um monitor de forma de onda é grampear um ponto da forma de onda de vídeo a um nível fixo de DC. Isso garantirá que a tela não se moverá verticalmente com mudanças em amplitude do sinal ou APL (Average Picture Level). 15

16 Práticas de Boa Medição Alguns instrumentos oferecem uma escolha de velocidade lenta ou rápida do Restaurador de DC. A configuração lenta é utilizada para medir zumbido ou outras distorções de freqüências baixas. A configuração rápida remove o zumbido da tela para que não interfira com outras medições. Back porch (pórtico posterior) é o ponto de grampeamento mais comumente utilizado, mas o grampeamento de nível de sincronismo (sync tip clamping) possui algumas aplicações no transmissor. AFC/Direto Esse controle fornece seleção do método de disparo da varredura horizontal do monitor de forma de onda. A rampa que produz a varredura horizontal é sempre sincronizada com os pulsos H ou V do vídeo de referência e é iniciada pelos próprios pulsos (Direto) ou pela média deles (AFC). No modo direto, os pulsos de sincronismo de vídeo disparam diretamente a varredura horizontal do monitor de forma de onda. A configuração direta deve ser utilizada para remover os efeitos da variação (jitter) da base de tempo da tela, a fim de avaliar outros parâmetros. Desde que um novo ponto de disparo seja estabelec ido para cada varredura, a variação de linha a linha não será visível nesse modo. No modo AFC (Automatic Frequency Control), um laço de fase amarrada (Phase-Locked Loop PLL) gera pulsos que representam o tempo médio dos pulsos de sincronismo. Esses pulsos médios são utilizados para disparar a varredura. O modo AFC é útil para fazer medições na presença de ruído, visto que, os efeitos da variação horizontal de ruído induzido são removidos da tela. O modo AFC também é útil para avaliar a quantidade de variação de base de tempo em um sinal. A borda de subida do sincronismo aparecerá larga (borrada) se muita variação de base de tempo estiver presente. Esse método é muito útil para comparar sinais ou para indicar a presença de variação (jitter), mas seja cauteloso a cerca de tentar realmente medi-lo. A largura de banda do laço de fase amarrada (phase-locked loop) do AFC também afeta a tela (display). 16

17 Medições de Televisão Barras de 75%/100% Alguns vetorscope possuem uma seleção de 75%/100% no painel frontal. Essa configuração muda a calibração do ganho de crominância do osciloscópio vetorial para acomodar dois tipos diferentes de barras de cor. A distinção de 75%/100% refere-se à amplitude, não à saturação ou nível da barra branca. Esses problemas são discutidos em detalhe no Apêndice A. Barras 75% são utilizadas mais freqüentemente em sistemas NTSC, visto que, os picos grandes de crominância em barras 100% podem sobrecarregar o transmissor. Porém, alguns geradores de sinais de teste produzem ambos. É importante saber qual amplitude da barra de cor está sendo utilizada e selecionar a configuração de ganho correspondente no osciloscópio vetorial. Do contrário, o ganho de crominância pode facilmente estar desajustado. Sinais de RF Demodulados Todas as medições de banda base discutida nesse livro também podem ser realizadas em sinais de RF demodulados. É importante, porém, eliminar o próprio demodulador como uma possível fonte de distorção. Instrumentos de medição de qualidade, tais como os Demoduladores de Televisão TV1350 e 1450 da Tektronix, eliminarão a probabilidade do demodulador introduzir distorção. Terminação Terminação inadequada é uma fonte muito comum de erro e frustração do operador. Sempre tenha certeza que o sinal a ser medido está terminado com uma terminação de 75 Ohms em um local. Geralmente, é melhor terminar na parte final do equipamento no caminho do sinal. A qualidade da terminação também é importante, especialmente quando distorções muito pequenas são medidas. Selecione uma terminação com a mais rigorosa tolerância prática, visto que, terminação incorreta pode causar erros de amplitude, problemas de resposta de freqüência e distorções de pulso. Terminações na faixa de tolerância de 1/2% a 1/4% são largamente disponíveis e são geralmente adequadas para teste de rotina. 17

18 Práticas de Boa Medição Padrões e Metas de Desempenhos Nenhum padrão define todas as relações de amplitude e tempo para o sinal NTSC. Existe um número de documentos de referência produzidos por organizações diferentes, muitas das quais estão em uso comum hoje. RS- 170A e FCC na Figura 6, duas das mais freqüentemente utilizadas, são reproduzidas no Apêndice C e D desse livro. Ambos os documentos definem parâmetros de sinal de apagamento e de sincronismo. RS-170A inclui referências para a fase SCH e é geralmente utilizada em ambientes de estúdio. O diagrama FCC é utilizado para verificar a qualidade dos sinais transmitidos. Utilize-os como uma referência, mas tenha cautela em assumir que a conformidade com esses padrões é obrigatória ou que a conformidade é suficiente para garantir a qualidade do sinal. Níveis aceitáveis de distorção são usualmente determinados subjetivamente, mas um número de organizações publica documentos que fornecem limites recomendados. Esses padrões, os quais incluem EIA-250-C, são freqüentemente editados e revisados. Cada organização, finalmente, necessita determinar suas próprias metas de desempenho, porém, esses documentos podem fornecer algumas boas diretrizes. Enquanto existe, geralmente, um acordo sobre a natureza de cada distorção, definições para expressar a magnitude da distorção variam consideravelmente de padrão para padrão. Um número de questões deve ser mantido em mente. A medição é absoluta ou relativa? Se for relativa, qual é a referência? Sob quais condições a referência é estabelecida? É a variação de pico a pico ou o maior desvio único que deve ser citado como distorção? Um desentendimento de qualquer um desses assuntos pode afetar seriamente os resultados de medições, portanto, é importante tornar-se familiar com as definições em quaisquer padrões que sejam utilizados. Tenha certeza que aqueles envolvidos em desempenho de sistema de medição concordem em como expressar a quantidade de distorção. É uma boa prática registrar essa informação junto com os resultados das medições. 18

19 Distorções de Forma de Onda e Métodos de Medição

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21 I Medições de Amplitude de Vídeo e Tempo Essa seção trata de duas propriedades fundamentais do sinal, amplitude e tempo. Nessas duas dimensões, problemas são causados mais freqüentemente por erro do operador do que causado por mau funcionamento do equipamento. Correções de problemas de amplitude e largura de pulso, freqüentemente, envolvem simplesmente ajuste apropriado do equipamento pelo qual o sinal passa. Dois tipos de medições de amplitude são importantes em sistemas de televisão. Níveis absolutos, tais como amplitude de pico a pico, necessitam ser apropriadamente ajustados. As relações entre as partes do sinal também são importantes. A razão do sincronismo para o resto do sinal, por exemplo, precisa ser exatamente mantida.

22 Sinais de vídeo composto NTSC são nominalmente de 1V pico a pico. Amplitudes também são, algumas vezes, descritas em termos da escala IRE, a qual divide o sinal de vídeo em 140 partes iguais. Estritamente falando, a escala IRE é uma escala relativa e pode ser utilizada para comparar partes do sinal, independente de toda amplitude. Na prática, porém, a escala IRE é tratada algumas vezes como uma escala absoluta, com uma relação direta para volts. No 1780R, 1 IRE é definido como uma unidade absoluta igual à 1/140 de 1 volt. Com o VM700T, o usuário pode definir a IRE para ser relativa à portadora zero ou à barra branca, ou ser uma unidade absoluta (100 IRE = 714 mv). Quando amplitudes de vídeo são configuradas, não é suficiente, simplesmente, ajustar o nível de saída da parte final do equipamento no caminho do sinal. Cada parte do equipamento deve ser ajustada para transferir apropriadamente o sinal da entrada para a saída. Equipamento de televisão, geralmente, não é projetado para lidar com sinais que se desviam muito da amplitude nominal. Sinais que são muito grandes podem ser cortados ou distorcidos e sinais que são muito pequenos sofrerão de desempenho de sinal-ruído degradado. Na maioria dos aparelhos de televisão, amplitudes de vídeo são monitoradas e ajustadas em uma base diária. Parâmetros de tempo de sinal são verificados usualmente com menos freqüência, porém, ainda é importante entender os métodos de medição. É recomendada uma verificação periódica em que todos os parâmetros de tempo estejam dentro dos limites. Esse livro não aborda as questões de tempo de sistema, as quais lidam com as relações de tempo relativo entre os muitos sinais em um aparelho de televisão. Apesar do tempo de sistema ser crítico para a qualidade da produção, isso está fora do escopo dessa publicação. Somente essas medições de tempo que têm relação com um único sinal são abordadas.

23 Medições de Televisão Medições de Amplitude Definição Amplitudes de vídeo são mais freqüentemente medidas a fim de verificar que estão de acordo com os valores nominais. O ganho precisa ser ajustado se os sinais forem muito grandes ou muito pequenos. Métodos similares de avaliação de formas de onda são utilizados tanto para medição como para ajuste dos níveis de sinal. Medições de amplitude de pico a pico de sinais de vídeo são conhecidas, algumas vezes, como medições de ganho de inserção. Para sistemas NTSC, a amplitude nominal de pico a pico é 1 volt (140 IRE). Efeitos na Imagem Erros de ganho de inserção fazem com que a imagem fique muito clara ou muito escura. Por causa dos efeitos da luz ambiente, a saturação de cor aparente também é afetada. Sinais de Teste Ganho de inserção é mais facilmente medido com um sinal de teste que contenha um nível branco de 100 IRE. Barras coloridas, pulso e sinais de barra são mais freqüentemente utilizados (veja as Figuras 1 e 2). Métodos de Medição Gratícula do Monitor de Forma de Onda. A amplitude do sinal pode ser medida com um monitor de forma de onda comparando-se esta à escala vertical na gratícula. Com o ganho vertical do monitor de forma de onda na configuração calibrada (escala cheia de 1 volt), o sinal deve estar 1 volt (140 IRE) do nível do sincronismo para o nível de branco (veja a Figura 3). A gratícula no modo WAVEFORM do VM700T pode ser utilizada de maneira similar. 23

24 I. Mediçôes de Amplitude de Vídeo e Tempo Método de Calibração Adicionado Alguns monitores de forma de onda possuem uma característica que permite que o sinal do calibrador interno seja utilizado como uma referência para medições de amplitude. Essa característica é conhecida como WFM + CAL no 1780R. No 1480, essa característica é acessada pressionando-se as teclas CAL e OPER simultaneamente. A tela do WFM + CAL consiste de dois traços de vídeo deslocados verticalmente pela amplitude do calibrador. Essa tela é obtida adicionando-se o sinal de entrada à onda quadrada calibrada de amplitude conhecida. A amplitude do sinal é igual à amplitude do calibrador quando a parte inferior do traço superior e o topo do traço inferior coincidirem. O modo WFM + CAL é mais comumente utilizado para ajustar o ganho de inserção, o qual requer um sinal de 1 volt do calibrador. Se o 1780R for utilizado, selecione uma amplitude do calibrador de 1000 mv (140 IRE). No 1480, a configuração DC RESTORER determina qual das duas amplitudes do calibrador está selecionada no momento. A amplitude do calibrador é 1 volt quando o SYNC TIP é selecionado e 714 milivolts quando for o BACK PORCH. Figura 1. Sinal de Barra de cor de amplitude de 75% com uma Barra de Referência Branca de 100%. Figura 2. Sinal Composto (também conhecido como FCC Composto) que Inclui uma Barra Branca de 100 IRE. 24

25 Medições de Televisão Figura 3. Sinal de 1 Volt corretamente posicionado com relação à gratícula do 1780R. Figura 4. Modo WFM + CAL no 1780R indicando que o ganho de inserção está ajustado corretamente. Figura 5. Cursores de tensão do 1780R posicionados para medir amplitude de pico a pico. 25

26 I. Mediçôes de Amplitude de Vídeo e Tempo O Ganho de inserção é configurado ajustando-se, externamente, a amplitude do sinal até que o nível de sincronismo (sync tip) do traço superior coincida com o nível de branco (peak White) do traço inferior. A Figura 4 mostra um sinal ajustado corretamente. Desde que o ganho vertical do monitor de forma de onda não necessite ser calibrado nesse modo, o ganho pode ser aumentado para uma maior resolução. O 1780R possui um calibrador variável para que o modo WFM + CAL possa ser utilizado para medir amplitudes dos sinais. Medições são realizadas ajustando-se a amplitude do calibrador (com o botão grande no painel frontal do 1780R) até os traços se encontrarem. Nesse ponto a amplitude do calibrador se iguala à amplitude do sinal e pode ser lida na tela. Cursores de Tensão (1780R) Alguns monitores de forma de onda, tal como o 1780R, são equipados com cursores de tensão na tela para realizar medições de amplitudes exatas. A amplitude de pico a pico pode ser medida posicionando-se um cursor no nível de sincronismo e o outro no nível de branco (veja a Figura 5). O controle de ganho vertical do 1780R afeta os cursores e a forma de onda da mesma forma, podendo então, o ganho vertical ser aumentado para permitir um posicionamento mais exato dos cursores. Quando configuramos o ganho de inserção, pode ser conveniente ajustar primeiro a separação do cursor para 1000 mv (140 IRE). A amplitude do sinal de vídeo deve, então, ser ajustada para se igualar com a amplitude do cursor. Cursores (VM700T). Medições manuais de amplitude podem ser realizadas com o VM700T através da seleção dos cursores (CURSORS) no modo WA- VEFORM. A linha base horizontal no meio da tela é utilizada como uma referência. Para medir o ganho de inserção, primeiro posicione o nível de sincronismo (sync tip) na linha base. Toque a seleção RESET DIFFS na tela para redefinir a diferença de tensão para zero. Agora, mova a forma de onda para baixo até que a barra branca esteja na linha base e leia a diferença de tensão na tela. 26

27 Medições de Televisão Medição Automática do VM700T O VM700T provê medições de amplitude no modo automático (AUTO). NOTAS 1. Sincronismo para Razão de Imagem Quando a amplitude do sinal está incorreta, é importante verificar que o problema é realmente um erro simples de ganho, em vez de uma distorção. Isso pode ser realizado verificando se a razão de sincronismo para o sinal de imagem (parte do sinal acima do apagamento) é 40:100. Se a razão estiver correta, prossiga com o ajuste de ganho. Se a razão estiver incorreta, existe um problema e uma investigação adicional é necessária. O sinal pode estar sendo afetado pela distorção ou o equipamento que insere novamente o sincronismo e burst (sincronismo de cor) poderia estar funcionando de maneira incorreta. 2. Medições de Sincronismo e Burst Tanto o sincronismo como o burst deve ser de 40/140 do sinal de vídeo composto (286 milivolts para um sinal de 1 volt). A maioria dos métodos abordados nessa seção pode ser utilizada para medir as amplitudes do sincronismo e burst. Quando utilizamos os cursores de tensão do 1780R, o modo TRACK é uma ferramenta conveniente para comparar as amplitudes do sincronismo e do burst. Nesse modo, a separação entre os dois cursores permanece fixa e eles podem ser movidos juntos, com relação à forma de onda. 3. Exatidão da Medição Em geral, os métodos de cursor de tensão e calibrador adicionado são mais exatos do que a técnica da gratícula. Porém, algumas implementações de cursores possuem bem mais resolução do que exatidão, criando uma impressão de medições mais precisas do que realmente são. A familiaridade com as especificações do monitor de forma de onda e um entendimento da exatidão e resolução disponíveis nos vários modos de monitoramento ajudará a realizar uma escolha apropriada. 27

28 I. Mediçôes de Amplitude de Vídeo e Tempo 4. Utilizando o Filtro de Luminância Quando configuramos o ganho de inserção com um sinal ao vivo, ao invés de um sinal de teste, pode ser útil habilitar o filtro de luminância do monitor de forma de onda (também chamado passa baixa ou IRE). Esse filtro remove a informação de crominância, de modo que os níveis de luminância de nível de branco possam ser utilizados para a configuração do ganho. 5. Níveis de Branco Quando configurar o ganho de inserção, tenha certeza de que uma barra de 100 IRE é utilizada como nível de branco de referência. Como mencionado no Apêndice A, alguns sinais de barras de cor possuem uma barra branca de 77 IRE, ao invés de 100 IRE. 6. Configuração A maioria dos sinais NTSC utiliza configuração de nível de preto, a qual é simplesmente referida, freqüentemente, como configuração. Em um sinal com configuração, o preto do vídeo está 7,5 IRE acima do nível de apagamento. A amplitude de pico a pico e amplitude de sincronismo não mudam. O nível de branco, portanto permanece em 100 IRE, então, o pedestal de 7,5 IRE reduz a faixa de amplitude disponível para informação de imagem. Ambos os níveis de luminância e crominância do sinal completo são escalonados para baixo, a fim de ajustar-se na faixa de 92,5 IRE, a qual permanece acima do pedestal. Virtualmente, todo material de programa NTSC possui configuração, mas muitos sinais de teste não. Quando medimos amplitudes, é necessário saber se o sinal possui ou não configuração e entender as diferenças associadas a ele. Quando trabalhar com sinais que possuem configuração, não confundir o nível de preto (7,5 IRE) com o nível de apagamento. 28

29 Medições de Televisão Medições de Tempo Definição Larguras de pulso de sincronização horizontal e vertical são medições a fim de verificar que os pulsos estejam dentro dos limites especificados. Tempos de subida, tempos de descida, posição e número de ciclos em burst também são especificados. Ambos RS-170A e o FCC fornecem limites recomendados para esses parâmetros. Entretanto, os dois padrões possuem definições diferentes para 29

30 I. Mediçôes de Amplitude de Vídeo e Tempo os vários intervalos de tempo. Por exemplo, o FCC especifica a largura de sincronismo entre os pontos de 90% (-4 IRE) das duas transições, enquanto o RS-170A especifica a largura de sincronismo entre os pontos de 50% (-20 IRE). A definição para cada parâmetro deve ser claramente entendida antes de medi-los. Mesmo quando diferenças em definições são levadas em conta, RS-170A e FCC fornecem diferentes limites recomendados para os vários parâmetros de pulso de sincronismo. Os requisitos do RS-170A geralmente são mais severos. Os requisitos da largura de pulso para os dois padrões são dados nas Figuras 6 e 7. Efeitos na Imagem Pequenos erros na largura de pulso não afetarão a qualidade da imagem. Entretanto, se os erros se tornarem muito grandes, de tal forma que os pulsos não possam ser processados apropriadamente (pelo equipamento), um corte da imagem pode ocorrer. Sinais de Teste Medições de sincronismo podem ser realizadas em qualquer sinal composto que contenha informações de sincronização vertical, horizontal e de subportadora (burst). Métodos de Medição Gratícula do Monitor de Forma de Onda. Intervalos de tempo podem ser medidos através da comparação da forma de onda com as marcas ao longo da linha base horizontal de uma gratícula do monitor de forma de onda. A fim de adquirir uma resolução adequada, é usualmente necessário ampliar a amostra da forma de onda horizontalmente. Selecione a configuração que forneça a maior ampliação possível mantendo, ainda assim, o intervalo desejado inteiramente na tela. O fator de escala, tipicamente microsse- 30

31 Medições de Televisão gundos por divisão principal, muda com a ampliação horizontal. O 1780R mostra a seleção de microssegundos por divisão na tela, enquanto que no 1480, isso é obtido com a seleção da chave. Para realizar medições entre os pontos de 90% (-4 IRE) é, geralmente, mais conveniente utilizar o controle variável de ganho do monitor de forma de onda para normalizar a altura do sincronismo para 100 IRE. O nível de apagamento pode, então, ser posicionado em +10 IRE e uma leitura pode ser obtida das marcas na linha base (veja Figura 8). Para medições especificadas nos pontos de amplitude de 50%, a normalização para 100 IRE provavelmente não é necessária. Nesse caso, coloque a parte superior do pulso em +20 IRE e a parte inferior em 20 IRE. A largura do pulso pode, então, ser lida a partir da escala horizontal (veja a Figura 9). Cursores de Tempo (1780R) Alguns monitores de forma de onda são equipados com cursores para facilitar a medição de intervalos de tempo. Os cursores de tempo no 1780R aparecem como pontos luminosos na forma de onda. Para encontrar os pontos de 90% das transições de sincronismo, é melhor normalizar o pulso de sincronismo para 100 IRE e utilizar a escala da gratícula vertical para localizar o nível apropriado. Alternadamente, os cursores de tensão no modo RELATIVE podem ser utilizados para localizar os pontos de 90%. Procedimentos similares podem ser utilizados para encontrar os pontos de 50% das transições (veja a Figura 10), mas nesse caso isso pode não ser necessário. Desde que seja mais fácil localizar visualmente o ponto médio da transição, as medições do ponto de 50% podem ser realizadas freqüentemente sem a utilização de uma referência de amplitude. 31

32 I. Mediçôes de Amplitude de Vídeo e Tempo Figura 8. Medição de largura do sincronismo horizontal nos pontos de amplitude de 90% (4 IRE). Figura 9. Medição de largura do sincronismo horizontal nos pontos de amplitude de 50%. Figura 10. Os cursores de tempo do 1780R posicionados para medir a largura de sincronismo horizontal nos pontos de amplitude de 50%. 32

33 Medições de Televisão Figura 11. Medição da largura do sincronismo horizontal nos pontos de amplitude de 50% utilizando os cursores do VM700T. Figura 12. Mostrador de medição de H Timing no modo MEASURE do VM700T Cursores (VM700T) Os cursores no modo WAVEFORM do VM700T podem ser utilizados para realizarem medições de largura de pulso. Após serem estabelecidos os pontos de 100% e 0% de sincronismo, os cursores podem ser movidos para o ponto de 50% ou para o ponto de 90% para obter uma medição de tempo (veja a Figura 11). Consulte o manual para instruções detalhadas de como utilizar os cursores. 33

34 I. Mediçôes de Amplitude de Vídeo e Tempo Medição Automática do VM700T A seleção de H TIMING no modo MEASURE do VM700T mostra todas as medições de intervalo de tempo de apagamento horizontal (veja a Figura 12). Note que as medições FCC ou RS-170A podem ser selecionadas. Medições de tempo também são disponibilizadas no modo AUTO. NOTAS 7. Medições de Tempo de Subida e Descida Ambas as exigências de FCC e RS-170A incluem especificações para tempo de subida e tempo de descida do pulso de sincronismo. Essas medições são indicadores de quão rápidas ocorrem as transições. Elas são realizadas tipicamente entre os pontos de 10% e 90% da transição. Os métodos utilizados para medições de largura de pulso podem ser geralmente aplicados para tempos de subida e descida. 8. Posição de Burst e Número de Ciclos A posição de burst com relação ao sincronismo e o número de ciclos de subportadora no burst são especificados e pode ser desejável, ocasionalmente, verificar esses parâmetros. RS-170A requer 9 ciclos no burst, enquanto o FCC permite de 8 até 11 ciclos. RS-170A especifica a posição de burst com relação ao sincronismo em termos de ciclos de subportadora. Existem nominalmente 19 ciclos de subportadora entre o ponto de 50% da borda de subida do sincronismo e o início de burst (definido como o cruzamento de zero que precede o primeiro meio ciclo da subportadora, que é 50% da amplitude de burst ou maior ). O modo FSC TIME MARKS do 1780R pode ser utilizado para verificar esses parâmetros. Consulte a seção de Fase SCH desse livro para a metodologia de medição. 34

35 Medições de Televisão 9. Verificando o Intervalo Vertical O número de pulsos no intervalo vertical, como as larguras dos pulsos equalizadores e dente de serra vertical, também são especificados. Limites recomendados podem ser encontrados nos Apêndices C e D. Muitos dos métodos de medição de largura de pulso discutidos nessa seção podem ser aplicados. Fase SCH Definição Fase SCH (Subportadora para Horizontal) se refere à relação de tempo entre o ponto de 50% da borda de subida do sincronismo e o cruzamento de zero da subportadora de referência. Erros são expressos em graus de fase da subportadora. RS-170A especifica que a fase SCH deve estar entre ±40 graus. Praticamente falando, tolerâncias muito estreitas são geralmente mantidas. Aparelhos modernos tentam garantir que erros de fase SCH não excedam de poucos graus. Efeitos na Imagem Fase SCH torna-se importante somente quando sinais de televisão de duas ou mais fontes são combinados ou chaveados seqüencialmente. A fim de prevenir a ocorrência de mudanças de cor ou saltos horizontais quando um chaveamento é realizado, as bordas de sincronismo dos dois sinais devem estar exatamente sincronizadas e a fase de burst de cor deve estar casada. Já que ambos o sincronismo e a subportadora são sinais contínuos, com uma relação fixa de um para com o outro, só é possível alcançar simultaneamente ambas as condições de sincronismo se os dois sinais tiverem a mesma relação de fase SCH. Por causa da complexa relação entre as freqüências de sincronismo e subportadora, a relação exata de fase SCH para uma dada linha se repete 35

36 I. Mediçôes de Amplitude de Vídeo e Tempo somente uma vez a cada quatro campos. A fim de entender porque existe essa seqüência de quatro campos, primeiro considere o fato de que existe um número ímpar de meios ciclos de subportadora em uma linha. Isso implica que a fase SCH deva estar defasada em 180º em linhas adjacentes. Como existe também um número ímpar de linhas em um quadro, a relação de fase exata entre o sincronismo e burst para uma dada linha se repete uma vez a cada quatro campos (dois quadros). A fim de alcançar as condições de tempo de sincronismo e burst requeridas para um chaveamento limpo entre dois sinais, a seqüência de quatro campos dos sinais precisa estar corretamente alinhada (ex. Campo 1 do Sinal A e Campo 1 do Sinal B precisam ocorrer ao mesmo tempo). Quando essa condição é alcançada, os dois sinais são ditos estarem enquadrados em cor (color framed). É importante lembrar que o enquadramento de cor está amarrado a outros parâmetros de tempo de sistema e não é, portanto, uma variável independente. Somente se dois sinais possuírem a mesma relação de fase SCH e eles estiverem corretamente enquadrados em cor, as exigências de casamento de fase de tempo de sincronismo e burst poderão ser alcançadas. Figura 13. O erro de fase SCH desse sinal é zero grau. Note que o ponto de 50% da borda de subida do sincronismo e um cruzamento de zero da subportadora extrapolada estão em coincidência de tempo. 36

37 Medições de Televisão Figura 14. A tela polar de fase SCH do 1780R mostrando um erro de 8 graus. Referência interna é utilizada para sincronização. Figura 15. A tela FSC TIME MARKS do 1780R indica que esse sinal não possui erro de fase SCH. Visto que os sinais precisam ter a mesma relação de fase SCH a fim de serem combinados, a padronização em um valor de fase SCH facilitará claramente a transferência do material de programa. Essa é a razão para tentar manter o erro de fase SCH em zero grau. Outra razão para manter a fase SCH dentro de limites aceitáveis é que várias partes do equipamento precisam ser capazes de distinguir entre os quadros de cor, a fim de processarem o sinal corretamente. Isso não pode ser feito exatamente se for permitido ao erro de fase SCH se aproximar de 90 graus. 37

38 I. Mediçôes de Amplitude de Vídeo e Tempo Sinais de Teste Medições de fase SCH podem ser realizadas em qualquer sinal com ambos o sincronismo e o burst de cor presentes. Métodos de Medição Display Polar Alguns instrumentos, como o 1780R, são equipados com um display polar SCH que consiste de um vetor burst e um ponto representando o sincronismo horizontal. A relação de fase entre os dois pode ser determinada por uma leitura direta da gratícula do vetor ou utilizando o comutador de fase de precisão (veja a Figura 14). O instrumento precisa ser referenciado internamente para medir a fase SCH de um único sinal. O sincronismo e o burst do sinal selecionado são comparados entre si nesse modo. No 1780R, dois pontos de sincronismo (180 defasados) são mostrados junto com o vetor burst quando a referência interna é selecionada. Quando uma referência externa é selecionada, o burst e o sincronismo do sinal selecionado são mostrados com relação ao burst do sinal de referência externo. Um único ponto de sincronismo aparece com o vetor burst nesse modo. Essa tela é utilizada para determinar se os dois sinais estão enquadrados em cor ou não. Supondo que tanto o sinal de referência e o sinal mostrado não possuem erro de fase SCH, o ponto de sincronismo estará em fase com o vetor burst se os sinais estiverem enquadrados em cor e defasados em 180 graus se eles não estiverem. Marcas de Tempo FSC (1780R) O 1780R possui um modo chamado FSC TIME MARKS, o qual é acessado através do menu MEASURE. Nesse modo, pontos luminosos aparecem na forma de onda em intervalos precisos de um ciclo da subportadora. Os pontos podem ser avançados ou atrasados em relação à forma de onda com o comutador de fase de precisão. 38

39 Medições de Televisão Para realizar uma medição Utilize o comutador de fase para colocar um dos pontos no ponto de 50% da borda de subida do sincronismo. Se não há erro de fase SCH, os pontos no burst devem cair no cruzamento de zero no nível de apagamento (veja a Figura 15). Se há um erro e um resultado de medição numérico é desejado, pressione REF SET para zerar a leitura de fase e utilize o comutador de fase para posicionar os pontos de burst no cruzamento de zero. Nesse ponto a leitura de fase indica a quantidade de erro de fase SCH. Esse método não é tão preciso como o display polar, mas possui a vantagem de permitir verificar se existem 19 ciclos de subportadora entre sincronismo e burst. Como esse modo é independente da calibração do instrumento, ele também é útil para verificar a calibração do display polar. Medição Automática do VM700T Selecione SCH PHASE no menu MEASURE do VM700T para obter uma tela de fase SCH. A Figura 16 ilustra a tela polar de fase SCH do VM700T, o qual é similar à tela de fase SCH do 1780R. A tela de campo completo de fase SCH do VM700T (veja a Figura 17) traça a fase SCH de cada linha no campo e fornece um resultado médio. Medições de fase SCH também são disponibilizadas no modo AUTO. NOTAS 10. Para maiores informações Para uma discussão abrangente de questões de fase SCH e enquadramento de cor, veja a nota de aplicação da Tektronix 20W , Measuring and Monitoring SCH Phase with the 1750A Waveform/Vector Monitor. 39

40 I. Mediçôes de Amplitude de Vídeo e Tempo Figura 16. Tela polar de medição de fase SCH do VM700T. Figura 17. Tela de campo completo de medição de fase SCH do VM700T. 40

41 II Distorções Lineares Distorções de forma de onda que são independentes da amplitude do sinal são tratadas como distorções lineares. Essas distorções ocorrem como um resultado de uma incapacidade do sistema de transferir amplitude e características de fase uniformemente em todas as freqüências. Quando componentes de sinais rápidos, tais como transições e crominâncias de alta freqüência, são afetados diferentemente do que informação de linha mais lenta ou de taxa de campo, provavelmente distorções lineares estão presentes. Essas distorções são mais comumente causadas por características de transferências imperfeitas no caminho do sinal. Entretanto, distorções lineares também podem ser introduzidas externamente. Sinais, como zumbido de linha de força, podem acoplar-se ao sinal de vídeo e se manifestar como distorções.

42 Um método de classificar distorções lineares envolve agrupá-las de acordo com a duração dos componentes do sinal que são afetados pela distorção. Quatro categorias, cada uma correspondendo a um específico intervalo de tempo de televisão, foram definidas. Essas categorias são: - Tempo Curto (SHORT TIME): 125 nanosegundos a 1 microssegundo - Tempo de Linha (LINE TIME): 1 microssegundo a 64 microssegundos - Tempo de Campo (FIELD TIME): 64 microssegundos a 16 milisegundos - Tempo longo (LONG TIME): maior que 16 milisegundos Esse método de classificação é conveniente porque permite uma fácil correlação das distorções com o que é visto na imagem ou em um mostrador de forma de onda. Uma única medição para cada categoria leva em conta a amplitude e as distorções de fase dentro daquela faixa de tempo. Enquanto a combinação dessas quatro categorias cobre todo o espectro de vídeo, também é conveniente ter, simultaneamente, métodos de avaliação de resposta em todas as freqüências de interesse. Medições de resposta de freqüência olham para as características de amplitude versus freqüência do sistema, enquanto medições de atraso de grupo examinam a fase versus a freqüência. De maneira diferente das medições classificadas por intervalo de tempo, medições de resposta de freqüência e atraso de grupo permitem separações de distorções de amplitude de distorções de atraso. As duas primeiras medições discutidas nessa seção dirigem-se, especificamente, às relações entre a informação de crominância e de luminância em um sinal. Medições de ganho de crominância-para-luminância e de atraso quantificam uma capacidade do sistema de processar a crominância e a luminância em proporção correta e sem atrasos relativos de tempo. Pulsos senoidais-quadrados e tempos de subida são utilizados extensivamente na medição de distorções lineares de forma de onda. Pode ser útil rever a informação no Apêndice B, o qual discute o uso de pulsos senoidais-quadrados em testes de televisão. Para informações mais detalhadas, uma discussão técnica abrangente de distorções lineares de forma de onda é apresentada no IEEE Padrão , Vídeo Signal Transmission Measurement of Linear Waveform Distortion.

43 Medições de Televisão Ganho e Atraso de Crominância-para-Luminância Definição Desigualdade de ganho de crominância-para-luminância (nível de crominância relativo) é uma mudança na razão de ganho dos componentes de crominância e luminância de um sinal de vídeo. A quantidade de distorção pode ser expressa em IRE, porcentagem ou db. O número é negativo para crominância baixa e é positivo para crominância alta. Desigualdade de atraso de crominância-para-luminância (tempo de crominância relativo) é uma mudança na relação de tempo dos componentes de crominância e luminância de um sinal de vídeo. A quantidade de distorção é expressa em unidades de tempo, tipicamente nanosegundos. O número é positivo para crominância atrasada e é negativo para crominância adiantada. Efeitos na Imagem Erros de ganho aparecem mais comumente como atenuação ou elevação da informação de crominância, o qual aparece na imagem como saturação de cor incorreta. Distorção de atraso causará borrão ou perda de cor, particularmente nas bordas de objetos na imagem. Também pode causar uma reprodução pobre de transições nítidas de luminância. Sinais de Teste Medições de ganho de crominância-para-luminância e de atraso podem ser realizadas com qualquer sinal de teste que contenha um pulso senoidalquadrado de 12,5T, com modulação de 3,58 MHz. Muitos sinais de combinação, tais como os sinais compostos mostrados nas Figuras 18 e 19, contêm esse pulso. 43

44 II. Distorções Lineares Métodos de Medição Medições convencionais de ganho e atraso de crominância-para-luminância são baseadas em análises da linha base de um pulso de 12,5T modulado (veja o Apêndice B para mais informações). Esse pulso é composto de um pulso senoidal-quadrado de luminância e um pacote de crominância com um envelope senoidal-quadrado (veja a Figura 20). Pulsos senoidais-quadrados modulados oferecem várias vantagens. Primeiro de tudo, eles permitem avaliações de ambas as diferenças de atraso e ganho com um único sinal. Uma vantagem adicional é que pulsos senoidais-quadrados modulados eliminam a necessidade de estabelecer separadamente uma referência de amplitude de baixa freqüência com uma barra branca. Desde que um pulso de referência de baixa freqüência esteja presente, junto com a informação de alta freqüência, a amplitude do próprio pulso pode ser normalizada. Figura 18. Sinal composto (também chamado de FCC composto) contendo um pulso senoidal-quadrado modulado. Figura 19. Sinal composto especificado no Padrão EIA 250-C (também conhecido como NTC-7 composto) 44

45 Medições de Televisão Figura 20. Componentes de crominância e luminância do pulso de 12,5T modulado. Figura 21. Efeitos de desigualdades de ganho e atraso no pulso modulado de 12,5T. A linha base do pulso modulado de 12,5T é plana quando a distorção de ganho e atraso de crominância-para-luminância está ausente. Vários tipos de distorção de ganho e atraso afetam a linha base em modos diferentes. Um pico único na linha base indica a presença somente de erros de ganho. Picos simétricos positivos e negativos indicam a presença somente de erros de atraso. Quando ambos os tipos de erro estão presentes, os picos positivos e negativos terão amplitudes diferentes e o cruzamento de zero da distorção de linha base não estará no centro do pulso. A Figura 21 mostra os efeitos de vários tipos de distorção. Pulso senoidal-quadrado modulado de 12,5T possui uma duração de meia amplitude (HAD) de 1,56 microssegundos ou 12,5 vezes o intervalo Nyquist do sistema NTSC (veja o Apêndice B). O espectro de freqüência desse pulso inclui energia em freqüências baixas e energia centralizada em torno da freqüência da subportadora. O HAD de 12,5T foi escolhido com a intenção 45

46 II. Distorções Lineares de ocupar a largura de banda de crominância de NTSC, o máximo possível e produzir um pulso com sensibilidade suficiente para distorção de atraso. Monitor de Forma de Onda e Nomógrafo Desigualdades de crominância-para-luminância são quantificadas pela medição dos picos de distorção da linha base do pulso de 12,5T. A quantidade de distorção é calculada a partir desses números ou é obtida a partir de um nomógrafo. Com um monitor de forma de onda tradicional, um nomógrafo é mais comumente utilizado. Para realizar uma medição, primeiro normalize a altura do pulso de 12,5T para 100 IRE. A distorção da linha base pode ser medida pela comparação da forma de onda a uma gratícula ou pela utilização de cursores de tensão. Utilizando um nomógrafo (veja a Figura 22), encontre as localizações nos eixos horizontal e vertical que correspondem aos dois picos de distorção medidos. O ponto no nomógrafo onde linhas perpendiculares representadas dessas duas localizações se cruzariam, os números de ganho e de atraso podem ser lidos a partir do nomógrafo. Figura 22. Nomógrafo de ganho e atraso de crominância-para-luminância. 46