Sinais padrões de teste. Profº Cláudio Henrique Albuquerque Rodrigues

Transcrição

1 Sinais padrões de teste Profº Cláudio Henrique Albuquerque Rodrigues 1

2 Não-linearidade vertical. Não-linearidade horizontal. 2

3 Carta de círculos para verificar a linearidade da câmera Para utilizar essas barras e seu espaçamento preciso em uma analise independente da linearidade de deflexão, a carta de círculos é usada juntamente com o padrão anterior. No próximo slide pode ser visto um modelo de carta de círculos que é usado juntamente com o padrão anterior. 3

4 Carta de círculos 4

5 Carta de círculos para verificar a linearidade da câmera A câmera deve ser dirigida e focalizada na carta, enquanto as setas distribuídas ao longo das bordas e centralizam com precisão na área útil da imagem. Em seguida, um gerador de efeitos especiais é utilizado na sobreposição do padrão de linhas cruzadas com a imagem da carta de círculos. Ajustes de centralização no gerador permitem deslocar o padrão para cima, para baixo ou para os lados, a fim de que as interseções das linhas coincidam com a parte central dos círculos no centro da carta de círculos. 5

6 Carta de círculos para verificar a linearidade da câmera A imagem sobreposta é observada em um monitor. Caso a linearidade da câmera esteja perfeita as interseções das linhas ocorrem exatamente no centro de todos os círculos da carta (erro de zero por cento). Má linearidade ou dimensões inadequadas de varredura fazem com que deixe de existir essa coincidência. 6

7 Carta de círculos para verificar a linearidade da câmera Sempre que as interseções deixem de ocorrer na parte clara dos círculos, o erro de linearidade de deflexão é inferior a 1% da altura da imagem. Caso as interseções deixem de ocorrer na parte clara dos círculos, mas não ultrapassem perímetro externo o erro de linearidade não passa dos 2%. Esses valores indicam a precisão da varredura linear exigida a 2% não podem ser tolerados. Observe que este método de utilizar uma carta de círculos sobreposta ao padrão de linhas cruzadas torna os testes de deflexão da câmera totalmente independentes do monitor usado na observação 7

8 Sinal-Padrão de barras coloridas Os geradores de barras coloridas produzem. Em geral, sinais precisos e repetíveis de barra verticais em cores que podem ser usados em procedimentos de teste e ajuste. Tais sinais costumam ser codificados na subportadora de cor de 3,58 MHz. Por exemplo, nos EUA, a EIA desenvolveu um sinal específico de barras coloridas para o sistema NTSC que corresponde ao padrão mostrado no próximo slide. Ele inclui vários recursos que facilitam os testes para se conferir a cor de luminância corretas. 8

9 Imagem-padrão EIA para o sistema NTSC de barras coloridas. As áreas sombreadas indicam a presença de cor. 9

10 Sinal-Padrão de barras coloridas Os três quartos superiores da imagem, no slide anterior, representam sete barras verticais com a mesma largura. A primeira à esquerda é branca, prosseguindo depois com amarelo, turquesa, verde, magenta, vermelho e azul, ao longo de toda a largura da tela. Essa seqüência foi escolhida devido à luminância, cujos valores formam assim uma escada descendente. De todas as cores, o amarelo possui o maior valor de Y 89% -, que corresponde a 0,59G + 0,30R; no outro extremo, o azul exibe a menor das luminâncias,com apenas 11%. O quarto inferior contém uma pequena barra branca com 100% de luminância, onde se apóiam as barras do amarelo e do turquesa. Além disso, sinais de cor correspondentes a I e + Q estão posicionados em ambos os lados da barra branca. 10

11 Barras em cores de 100 e 75% Os primeiros geradores produziam barras coloridas com saturação total, de 100%. Esse valor significa que os sinais R, G e B aplicados ao codificador encontram-se ao nível de 100%, correspondendo ao pico de branco (ou seja, 100 unidades IRE). Esse sistema, porém, sobrecarrega desnecessariamente o equipamento de transmissão, devido às excursões de pico sobre o sinal modulado de croma de 3,58 MHz. 11

12 Barras em cores de 100 e 75% No caso da barra amarela, a título de exemplo, o nível máximo é de 33% acima do pico de branco, devido ao elevado valor de luminância. Além disso, a baixa luminância da barra azul resulta em sinais com amplitudes de 33% abaixo do nível de preto. Esses valores extremos solicitam uma linearidade no processamento do sinal que não é necessária na pratica, já que cores 100% saturadas jamais ocorrem nos sinais reais das câmeras. 12

13 Valores de Y para as barras padronizadas O próximo slide mostra a forma de onda, na tela de um osciloscópio, do sinal de vídeo correspondente às barras-padrão EIA, na freqüência horizontal. A escala de amplitudes, à esquerda, foi representada em unidades IRE, enquanto as áreas sombreadas indicam a presença de cor. Observe o burst de sincronismo de cor, com uma amplitude de + ou 20 unidades IRE. 13

14 Forma de onda correspondente às barras padronizadas em 75% 14

15 Sinal-Padrão de barras coloridas O sinal-padrão de barras coloridas foi reduzido para o que se costuma chamar de barras em 75%. Essa porcentagem não significa uma saturação de 75%, mas simplesmente que as amplitudes dos sinais R, G e B enviados ao codificador exibem 75 unidades IRE, em vez de 100. As barras resultantes ainda são totalmente saturadas, para uma barra vermelha em 75%, por exemplo, não há componentes verde ou azul, que existiriam se houvesse mistura com sinal de branco. 15

16 Sinal-Padrão de barras coloridas Os valores assinalados nos vários degraus, tais como +77 para o branco ou +28 para o vermelho, representam os níveis de luminância para cada uma da barras. No caso da barra branca da esquerda, seu valor Y de 0,77 é calculado da seguinte maneira: em primeiro lugar, subtraindo 7,5 unidades IRE que existem como margem para o nível de preto do total de 100, tem-se 92,5 unidades de variação do sinal. Em seguida, tomase 75% da 92,5 unidade, que vai dar 0,75 X 92,5 = 69,375 unidades. Por fim, repondo as 7,5 unidades de margem, tem-se 69, ,5 = 76,875, que é arredondado, para 77 unidades. 16

17 Sinal-Padrão de barras coloridas Como um outro exemplo, pode-se determinar o valor Y da barra vermelha. Toma-se então 30% das 69,375 unidades referentes a barra branca, que equivale a 20,813 unidades. Adiciona-se a seguir as 7,5 unidades de margem, e a soma dá 20,813+7,5=28,313 valor que é arredondado para 28 unidades IRE, correspondendo ao nível Y da barra vermelha em 75%. O mesmo procedimento pode ser adotado para se calcular os valores de luminância para todas as barras, porque as barras EIA usam a referência de 75% e é utilizada a margem de preto. 17

18 Valores de croma nas barras padronizadas EIA(NTSC) Os valores máximos de croma da subportadora modulada de 3,58MHz também aparecem no slide anterior, se levarmos em conta as 7,5 unidades IRE de margem. Assim, os valores do sinal C para o amarelo equivalem a +/- 31 unidades em torno do eixo Y de 69. O valor de pico encontra-se a 69+31=100 unidades. Repare que o pico de 100 unidades IRE é também atingido pela barra turquesa. 18

19 Sinal-Padrão de barras coloridas O fato de o valor de pico para as barras amarela e turquesa atingir 100 unidades IRE proporciona uma forma útil de verificação das amplitudes relativas. Note que a barra branca de 100% apóia as barras correspondentes ao amarelo e ao turquesa, no padrão EIA como mostra o próximo slide. 19

20 Imagem-padrão EIA para o sistema NTSC de barras coloridas. As áreas sombreadas indicam a presença de cor. 20

21 Sinal-Padrão de barras coloridas Observando agora a forma de onda no próximo slide, representada em um osciloscópio, vê-se que os picos de croma referentes a essas cores, à esquerda, chegam a tocar o nível 100 da barra branca. Essa observação significa que a saturação de croma está correta. Certos fatores, tais como as percas nos cabos, não chegaram a reduzir a amplitude relativa do sinal de croma de 3,58MHz. 21

22 O nível correto de croma é indicado quando os picos positivos da subportadora do amarelo e do turquesa atingem 100% de croma. 22

23 Gráfico Vetorial (NTSC) O próximo mostra os vetores correspondentes aos valores de croma das barras em 75%, plotadas em coordenadas polares para exibir tanto sua amplitude como a fase. Amplitude, neste caso, é a excursão picoa-pico do sinal de croma. As amplitudes são medidas radialmente, a partir do centro, com círculos indicando de 20 a 100 unidades IRE. Os ângulos são medidos no sentido anti-horário, a partir do eixo horizontal B Y a 0 grau. O eixo R Y fica perpendicular ao primeiro, enquanto o burst está em 180 graus - ou seja, em oposição a B Y. 23

24 Gráfico Vetorial mostrando as amplitudes relativas e os ângulos de fase referentes a todas as cores do sinal de barras em 75% para o sistema NTSC.(EIA) 24

25 Sinal-Padrão de barras coloridas Como exemplo de leitura dos valores vetoriais, o amarelo exibe uma amplitude de 62 unidades IRE, a um ângulo de fase de 167 graus. A cor complementar que é o azul, possui a mesma amplitude de 62 unidades, mas está situada no ângulo oposto, a 347 graus utilizando as deflexões X e Y, sem a varredura horizontal interna. Para formar o eixo X, aplica-se o sinal B Y como deflexão horizontal, enquanto o sinal R Y funciona como deflexão vertical. Utiliza-se um preciso decodificador de croma para fornecer esses dois sinais. 25

26 Sinal-Padrão de barras coloridas O próximo slide mostra a tela de um osciloscópio vetorial. Os pontos brilhantes indicam a extremidades dos vetores. Eles brilham mais intensamente porque o feixe permanece nos mesmos pontos enquanto dura cada barra da imagem de barras coloridas. As linhas curvas que ligam os pontos mostram as rápidas mudanças de fase e amplitude que acontecem nas interseções das barras. 26

27 Tela de um osciloscópio vetorial, usado em análise precisa de amplitudes e fases de cores. 27

28 Sinal-Padrão de barras coloridas A tela desse osciloscópio é calibrada em unidades IRE e ângulos de fase. Os pequenos quadrados indicam uma tolerância de +/- 2,5 unidades IRE e +/- 2,5 graus de fase; as bordas maiores que circundam cada quadrado assinalam tolerâncias de +/- 20 unidades IRE e +/- 10 graus de fase. Marcas de orientação foram incluídas para os sinais I, Q e de burst. O osciloscópio vetorial ( ou vetorescópio ) pode ser ajustado para usar burst de uma fonte como referencia, enquanto exibe na tela as barras de outra fonte de sinais; essa técnica permite o casamento em fase, de diferentes fontes de cor. 28

29 Sinais do sistema Pal Para os geradores no sistema Pal, é comum a utilização de outro critério para a limitação do nível de croma de uma barra padronizada de cores. Pode-se estabelecer que a sobremodulação não deva exceder 33% dos níveis de pico de branco e de preto, respectivamente nas barras de amarelo e azul. No próximo slide pode ser visto um exemplo de barras padronizadas de cores. 29

30 Sinal de barra de cores com 100% de saturação e 100% de amplitude 30

31 Sinais do sistema Pal Para que os valores mostrados no slide anterior sejam respeitados, é necessário, à partir da barra de cores com 100% de saturação e 100% de amplitude de branco, aplicar os fatores de redução aos sinais B, Y e R-Y, que reduzem a amplitude dos sinais diferença de cor. Desta forma, a amplitude de pico dos sinais fica dentro dos limites mencionados. Os valores utilizados são 0,493 para B-Y e 0,877 para R-Y, e os sinais resultantes são comumente designados por U e V. Onde U = 0,493(B-Y) e V = 0,877(R-Y). 31

32 Sinais do sistema Pal Em um veteroscópio, um sinal Pal fica igual ao sinal NTSC, porém cada cor corresponderá não somente um vetor com o mesmo ângulo, mais também outro, simétrico em relação à horizontal e correspondente às linhas transmitidas nessa cor com a componente R-Y invertida. Outros padrões de barras de cores também podem ser utilizados, por exemplo, com 95% de saturação, em vez de 100%. Os princípios e os valores dos fatores de redução são os mesmos, resultando então valores de pico de crominância ligeiramente inferiores, no sinal de vídeo composto. 32

33 Sinal janela Este sinal de teste gerado eletronicamente consiste em um retângulo com 100% de branco, que ocupa metade da altura e da largura da tela, sobre fundo preto. A janela proporciona um branco de 100%, que facilita os ajustes dos níveis de sinal. O sinal janela possui um tempo de subida cuidadosamente controlado para formar as bordas verticais, com harmônicas que permanecem dentro da faixa de vídeo de 4,2 MHz. Por este motivo, o sinal janela demonstra utilidade no teste de condições transientes, tais como ultrapassagem de um nível máximo, oscilações, rastros e invasões de faixas. No próximo slide é possível visualizar o aspecto do sinal janela. 33

34 Aspecto do Sinal Janela 34

35 Sinal janela Nas figuras abaixo é possível ver o efeito de invasão horizontal em um sinal janela. O sinal de vídeo, em forma de onda quadrada, está mostrado na figura (a) e a imagem respectiva, na figura (b) Distorção de fase e o efeito de invasão resultante no sinal janela (a) Inclinação na forma de onda do sinal de vídeo (b) Invasão mostrada na imagem 35

36 Sinal janela Uma defasagem nas freqüências de vídeo mais baixas provoca uma inclinação na primeira borda da onda quadrada. O sinal aparece como que integrado, como se fosse tensão capacitiva, em um circuito RC. Esta modalidade de distorção transiente, em uma onda quadrada, é denominada inclinação ou queda da parte plana da onda e costuma ser medida em porcentagem de inclinação. A exemplo quando a primeira borda tem 100 unidade IRE, mas o topo da onda quadrada cai para 80, a inclinação é de 20 unidades sobre 100, ou 20%. O nível de inclinação, nos enlaces de transmissão, é mantido entre 1% e 2%. 36

37 Sinal janela A figura (a) do slide anterior está mais brilhante na primeira borda da esquerda e um pouco mais escura na borda final, à direita. A área em preto logo após a janela aparece ainda mais negra, devido à distorção da forma de onda, este é o efeito que dá origem ao fenômeno da invasão na imagem. A figura (b) foi obtida da tela de um televisor, utilizando-se o sinal de vídeo. O brilho foi realçado para demonstrar os efeitos sobre as áreas em preto, é possível visualizar o grande rastro que flui para fora da janela à direita. Os efeitos podem ser vistos continuando nas linhas seguintes, como resultado, a invasão prossegue em linhas subseqüentes e surge como um rastro que iniciou no lado esquerdo da imagem. 37

38 Teste com sinais seno-quadrado Um modelo de onda seno-quadrado pode ser visto na figura abaixo. (a)senóide (b) Elevando os valores ao quadrado, obtémse a onda seno-quadrado 38

39 Teste com sinais seno-quadrado A onda senoidal básica aparece na figura (a) do slide anterior, quando todos seus valores são elevados ao quadrado, resulta na forma de onda da figura (b) do slide anterior. A forma de onda exibe um topo mais largo e menos inclinado nos flancos de subida e descida. Os pulsos seno-quadrado são usados na analise da resposta em altas freqüências do equipamento de vídeo. 39

40 Pulso seno-quadrado. 40