ADIÇÃO DE MISTURAS DE CORES

STV 17 SET 2008 1 CONCEITOS BÁSICOS DA TV EM CORES uma imagem colorida é uma imagem monocromática mas com cores adicionadas às partes principais da cena a informação de cor exigida está no sinal de crominância (C) de 3,58 MHz esta idéia pode ser constatada quando se diminui a intensidade das cores através do controle de saturação de cor de um receptor de TV, eliminando-se o sinal de cor na tela a imagem monocromática é produzida pelo sinal de luminância (Y) com os sinais C e Y a imagem é reproduzida nas cores naturais praticamente, todas as cores podem ser produzidas com uma combinação adequada de vermelho, verde e azul - as cores primárias as cores, incluindo o branco, são misturas do vermelho, verde e azul SINAIS DE VÍDEO VERMELHO, VERDE E AZUL os sistemas de televisão a cores começam e terminam com vermelho, verde e azul para a informação de cores na cena a câmera fornece estes sinais de vídeo a partir de luzes de cores diversas o dispositivo usado como tela, por exemplo o tubo de imagem, converte os sinais de vídeo vermelho, verde e azul novamente em luz, com as cores correspondentes à imagem original no tubo da câmera TENSÕES DE VÍDEO PARA TV A CORES considerando-se o seguinte exemplo: na figura acima estão representados três tubos separados de câmera vidicon, utilizados para o vermelho, verde e azul estas cores na cena são separadas para os tubos da câmera por filtros ópticos a saída da câmera 1 é um sinal de vídeo vermelho (R), que contém informação somente para as componentes vermelhas da cena similarmente, os tubos 2 e 3 produzem os sinais de vídeo verde (G) e azul (B) na figura abaixo o tubo de imagem possui três canhões de elétrons para os pontos de fósforo vermelho, verde e azul na tela cada canhão produz um feixe de elétrons, mas o feixe excita somente uma cor a máscara de sombra possui pequenas aberturas alinhadas com os trios de pontos quando os feixes convergem nos ângulos apropriados, os elétrons passam através da máscara e excitam os pontos coloridos o canhão vermelho produz uma imagem vermelha e um quadro vermelho na tela

STV 17 SET 2008 2 o canhão verde e o canhão azul fazem o mesmo para suas cores se somente um canhão estiver trabalhando, será vista somente uma cor com os três canhões operando, a tela reproduz o vermelho, o verde e o azul e suas misturas de cores o quadro branco é uma combinação do vermelho, verde e azul na figura estão representados pontos coloridos, mas a tela pode possuir listras verticais de fósforos vermelho, verde e azul CODIFICAÇÃO E DECODIFICAÇÃO em televisão de circuito fechado, os sinais de vídeo vermelho, verde e azul são a única informação necessária para reproduzir a imagem podem ser transmitidos separadamente para a transmissão de televisão, contudo, estes três sinais de vídeo são codificados pela combinação dos mesmos em proporções específicas, dando origem a um único sinal de vídeo, compatível com o sinal monocromático o resultado da codificação é a formação de dois sinais separados: o sinal C, crominância ou croma, para as cores o sinal Y, luminância, para informação em preto-e-branco no receptor, o monitor de imagem ainda necessita dos sinais de vídeo R, G e B por exemplo, no CRT corresponde às cores do fósforo na tela o sinal C é decodificado por demodulação e, em seguida, a saída detectada é combinada com o sinal de luminância para recuperar os sinais de vídeo originais -vermelho, verde e azul- para as cores de imagem AMPLITUDES DIFERENTES DE R, G E B na figura acima os sinais de vídeo separados - R, G e B - são mostrados para uma linha de varredura horizontal através da imagem com barras vermelhas, verdes e azuis cada barra representa uma informação de imagem daquela cor em particular a tensão do sinal R está na sua amplitude máxima enquanto a barra vermelha é varrida e não há

STV 17 SET 2008 3 sinal de vídeo R durante as demais barras puras, verde ou azul similarmente, a tensão de vídeo G é produzida somente quando a informação de imagem verde puro é varrida, também a tensão de vídeo B aparece somente durante a informação azul puro AMPLITUDES DIFERENTES DA MESMA COR na figura acima as barras vermelha, cor-de-rosa e cor-de-rosa pálido possuem valores decrescentes de intensidade de cores as tensões de vídeo correspondentes possuem amplitudes decrescentes pode-se dizer, então, que a tensões de vídeo R, G e B indicam a informação daquela cor, com as amplitudes relativas dependendo da intensidade da cor do vermelho máximo até o cor-de-rosa, conforme a amplitude do sinal R decresce, os sinais de vídeo B e G têm suas amplitudes crescentes (não mostrado na figura) os sinais de vídeo B e G, juntamente com o R, produzem o branco, que diminui a saturação do vermelho para o cor-de-rosa FREQÜÊNCIAS DO SINAL DE VÍDEO A CORES na figura acima, todas as barras coloridas são vermelhas, mas as barras vão-se estreitando para a informação de imagem, quanto menor for um certo detalhe, menor é o tempo de varredura através deste detalhe isto resulta em freqüência de vídeo mais alta tanto para a informação de crominância como para a de luminância, as componentes de alta freqüência do sinal de vídeo determinam a quantidade de detalhes horizontais que pode ser reproduzida na imagem ADIÇÃO DE CORES quase todas as cores podem ser reproduzidas pela adição do vermelho, verde e azul em diferentes proporções o efeito aditivo é obtido pela superposição de cores individuais por exemplo, no tubo de imagem tricolor, a informação do vermelho, verde e azul na tela é integrada pelo olho do observador para dar a mistura de cores da cena real a persistência da imagem dá o efeito de mesclamento de cores

STV 17 SET 2008 4 ADIÇÃO DE MISTURAS DE CORES a idéia da adição de cores é apresentada na figura acima os três círculos vermelho, verde e azul interceptam-se parcialmente a cor mostrada é a mistura produzida pela adição das cores primárias os círculos são sobrepostos no centro da figura as três cores sobrepõem-se, resultando no branco onde somente o verde e o azul se somam, o resultado é uma mistura azul-esverdeada chamada turquesa alguns podem considerar esta cor apenas como azul ou ciano quando somente o vermelho e o azul são adicionados, a cor vermelho-azulada será chamada de magenta esta cor é similar ao violeta ou púrpura, mas magenta contém mais vermelho o amarelo é uma mistura aditiva de cores com partes aproximadamente iguais de vermelho e verde mais vermelho e menos verde produz o laranja da mesma forma, praticamente todas as cores naturais podem ser produzidas como misturas de vermelho, verde e azul, incluindo-se as assim chamadas cores neutras, tais como o branco e o cinza CORES PRIMÁRIAS as cores primárias são combinadas para se formar diferentes misturas a única exigência é que nenhuma cor primária possa ser recriada pela mistura de outras cores primárias o vermelho, verde e azul são as cores primárias utilizadas na televisão porque elas produzem uma grande variedade de misturas de cores quando são adicionadas umas às outras o vermelho, verde e azul são as primárias aditivas

STV 17 SET 2008 5 CORES COMPLEMENTARES a cor que produz luz branca quando adicionada a uma primária será chamada de complemento por exemplo, o amarelo, quando adicionado ao azul, produz luz branca portanto, o amarelo é o complemento do azul primário o fato de amarelo mais azul ser igual a branco se dá porque o amarelo é uma mistura do vermelho e do verde portanto, a combinação do amarelo com o azul realmente inclui todas as cores primárias similarmente, o magenta é o complemento do verde, e o turquesa é o complemento do vermelho uma primária e seu complemento podem ser consideradas como cores opostas a razão é que o complemento de qualquer primária contém as outras duas primárias esta idéia está ilustrada pelo círculo de cores da figura acima e também na figura abaixo cada linha pontilhada conecta cada cor primária com o seu complemento o turquesa é um azul esverdeado, e o magenta é um vermelho-púrpura um sistema subtrativo de cores é utilizado em fotografia as misturas são obtidas pela subtração das cores individuais primárias da luz branca por meio de filtros coloridos o turquesa, o magenta e o amarelo serão as cores subtrativas primárias utilizadas por filtros para reproduzir o vermelho, verde e azul, respectivamente ADIÇÃO DE SINAIS PARA AS CORES o que se vê na tela é a sobreposição combinada do vermelho, verde e azul este efeito é mais óbvio quando se olha uma trama de varredura, sem qualquer imagem no caso do CRT, se o canhão azul for cortado pelo ajuste da tensão de polarização ou da tensão de grade, então o feixe de elétrons dos canhões vermelho e verde, ajustados para a produção do branco, produzem um quadro amarelo se houver mais vermelho do que verde, vê-se um quadro laranja similarmente, os canhões azul e verde, ajustados para o branco e operando sem o canhão vermelho produzirão o turquesa ou os canhões vermelho e azul sozinhos produzirão o magenta com todos os três canhões operando para reproduzir o vermelho, verde e azul nas proporções corretas, o quadro será branco quando os três canhões são cortados, reproduz-se o preto, que é somente a ausência de luz o preto será o mesmo em cores ou em preto-e-branco POLARIDADES DE SINAIS COMPLEMENTARES outra importante característica das formas de onda das tensões de vídeo para TV em cores é o fato de polaridades opostas corresponderem às cores complementares por exemplo, considerando-se que a tensão de vídeo azul possua uma polaridade que aumenta a corrente do feixe do canhão azul mais tensão azul no vídeo produzirá mais corrente de feixe para o canhão azul, para saturar mais o azul no quadro de imagem embora todos os três canhões estejam operando neste exemplo, o que está sendo observado é apenas o efeito do azul diminuição da tensão de vídeo azul diminui a corrente do feixe menos corrente de feixe do canhão azul reduzirá a quantidade do azul na tela o mesmo efeito é obtido pelo aumento do vermelho e do verde, que é uma combinação amarela o amarelo é o complemento do azul

STV 17 SET 2008 6 invertendo-se a polaridade de uma tensão de vídeo, origina-se uma mudança na sua cor para a complementar DEFFINIÇÕES DE TERMOS DE TELEVISÃO EM CORES qualquer cor possui três características para se especificar a informação visual: matiz, ou tonalidade, é o que chamamos geralmente de cor a saturação indica como a cor está concentrada, vívida ou intensa a luminância indica o brilho, ou em que gradação de cinza a cor estaria numa imagem em pretoe-branco BRANCO na realidade, a luz branca pode ser considerada como uma mistura do vermelho, verde e azul nas proporções adequadas um prisma de vidro produz as cores do arco íris a partir da luz branca no efeito oposto, o vermelho, verde e azul podem ser somados para produzir o branco o branco de referência para televisão é especificado como uma cor de temperatura em kelvin por exemplo: 6.500 K, é um branco azulado, como a luz do dia uma maneira que pode ser usada para se ajustar a cor da câmera, é apontando-a para um cartão especificado como um branco de referência, ajustando-se para que as saídas de vídeo R, G e B sejam as corretas MATIZ a própria cor será o seu matiz o verde deverá possui um matiz verde uma maçã vermelha possui um matiz vermelho a cor de qualquer objeto é distinguida primariamente pelo seu matiz diferentes matizes resultam quando diferentes comprimentos de onda da luz produzem a sensação visual no olho SATURAÇÃO cores saturadas são vivas, intensas, profundas ou fortes as cores fracas ou pálidas possuem pouca saturação a saturação indica a gradação de como as cores estão diluídas pelo branco por exemplo, o vermelho vivo está completamente saturado quando o vermelho é diluído pelo branco, o resultado é o cor-de-rosa, que é na realidade, um vermelho não saturado uma cor completamente saturada não possui o branco CROMINÂNCIA este termo é utilizado para combinar o matiz e a saturação na televisão em cores, o sinal de cor de 3,58MHz, especificamente, é o sinal de crominância a crominância inclui todas as. informações de cores, sem o brilho a crominância e a luminância (brilho) juntas especificam a informação de imagem completamente a crominância é também chamada croma o termo crominância, ou croma, neste sistema, fica reservado para o sinal de subportadora modulada de 3,58 MHz o sinal C contém o matiz e a saturação de todas as cores e sua freqüência está em torno desse valor de 3,58 MHz, tanto para o sistema NTSC como para o sistema PAL-M antes da modulação e após a demodulação, a informação de cor está nos sinais de vídeo vermelho, verde e azul a faixa destes sinais de sub-modulação, ou sinais de banda-base para a cor, pode ser considerada praticamente como 0-0,5MHz SINAL C inclui as freqüências laterais acima e abaixo da subportadora modulada de 3,58 MHz, principalmente entre 3-4 MHz Sinais de vídeo R, G e B incluem as freqüências de banda-base de 0-0,5 MHz SINAIS R-Y, B-Y e G-Y também incluem as freqüências de banda-base de 0-0,5 MHz contudo, estes sinais são misturas de cores, pois cada uma possui todas as componentes de cor do sinal contidas em -Y

STV 17 SET 2008 7 LUMlNÂNCIA a luminância indica a quantidade de intensidade de luz, que é percebida pelos olhos como brilho na imagem preto-e-branco, as partes luminosas possuem mais luminância do que as áreas escuras as cores diferentes também possuem graus de luminância, já que algumas cores aparecem mais brilhantes do que outras esta idéia está ilustrada pela curva de luminosidade relativa na figura abaixo a curva mostra que os matizes verdes, entre o turquesa e o laranja possuem um brilho máximo a luminância realmente indica como a cor aparecerá numa reprodução em preto-e-branco. uma cena sendo fotografada num filme em preto-e-branco ou observada em um receptor preto-e-branco para valores de brilho relativo de diferentes matizes o vermelho escuro possui pouco brilho o amarelo possui um brilho maior o azul, um brilho médio as variações do brilho relativo para diferentes matizes possibilitarão a reprodução de cenas que são naturalmente em cores como imagens similares em preto-e-branco na televisão em cores, a informação de luminância está no sinal de luminância, Y esta abreviação não deve ser confundida com o amarelo (yellow), pois o sinal de luminância contém as variações de brilho para todas as informações na imagem as componentes do sinal Y são: 30% de vermelho 59% de verde 11% de azul estas porcentagens aproximam a sensação de brilho da visão humana para as diferentes cores como resultado, uma imagem monocromática produzida pelo sinal Y parecerá correta em graus de cinza e branco COMPATIBILIDADE a compatibilidade da TV em cores com a TV preto-e-branco significa, essencialmente, que os mesmos padrões de varredura são utilizados, e o sinal de luminância possibilita aos receptores monocromáticos reproduzir em preto-e-branco uma imagem gerada em cores adicionalmente, os receptores de televisão em cores podem utilizar um sinal monocromático para reproduzir uma imagem em preto-e-branco uma transmissão de televisão colorida deve utilizar a mesma faixa de freqüências de transmissão que a monocromática além disso, a mesma freqüência portadora de imagem é utilizada

STV 17 SET 2008 8 SUBPORTADORA um sinal da subportadora modula outra onda portadora de freqüência maior na televisão em cores, a informação de cor modula o sinal da subportadora de cor de 3,58MHz, que modula o sinal principal da portadora de imagem no canal de transmissão MULTIPLEXAÇÃO a técnica da utilização de uma onda portadora para dois sinais separados é chamada multiplexação na televisão em cores, o sinal C de 3,58 MHz será multiplexado com o sinal Y como uma onda portadora de imagem principal modulada FUNDAMENTOS DO SISTEMA NTSC em 1954, os Estados Unidos da América adotaram como sistema de televisão em cores o chamado Sistema NTSC iniciais de National Television System Committee, o grupo de estudos que propôs o sistema, a pedido da associação local de indústrias eletrônicas (Electronics lndustries Association) em 1949 já estavam sendo feitas transmissões experimentais de TV em cores dois sistemas competiam, promovidos pelas organizações RCA e CBS o sistema CBS usava uma roda mecânica com filtros vermelho, verde e azul que se sucediam a cada campo este método empregava freqüências de varredura que não eram compatíveis com aquelas das transmissões monocromáticas o sistema RCA era um sistema compatível o sistema CBS foi adotado durante curto período em 1951 mas muito pouco usado o NTSC preparou então novos padrões baseados no sistema RCA foram feitos testes de campo e, finalmente, o sistema de televisão em cores NTSC foi adotado pelo FCC (Federal Communications Comission), implantando-se assim o primeiro sistema comercial de transmissão de sinais de TV em cores os sistemas NTSC e PAL baseiam-se na transmissão simultânea de um sinal de luminância (Y), que traduz as variações de brilho da cena, correspondente ao sinal monocromático, e de um sinal de crominância C, que exprime as variações de saturação e matiz das cores da cena CODIFICANDO A INFORMAÇÃO DE IMAGEM descrição de como o sinal de crominância é formado no sistema NTSC para ser transmitido inicialmente, as tensões de vídeo R, G e B são obtidas, contendo a informação de imagem em seguida, esses sinais primários são codificados para formar os sinais de luminância e de crominância OS SINAIS DE VÍDEO DAS CORES PRIMÁRIAS a câmera recebe luz com as componentes vermelha, azul e verde, correspondendo à informação de cor na cena, produzindo os sinais de vídeo das cores primárias, representados na figura abaixo estas formas de onda ilustram as tensões obtidas ao se varrer uma linha horizontal através das barras coloridas o tubo de câmera vermelho produz saída total para o vermelho mas nenhuma saída para o azul ou verde similarmente, os tubos de câmera azul e verde só produzem saída para as componentes nessas cores

STV 17 SET 2008 9 valores mostrados para o amarelo, como um exemplo de uma cor complementar o amarelo inclui o vermelho e o verde tensão de vídeo é obtida para estas cores primárias, pois os tubos vermelho e verde da câmera recebem entrada de luz através de seus filtros não há azul no amarelo, o que explica por que a tensão de vídeo azul é zero para a barra amarela a última barra à direita é branca, como um exemplo de todas as três cores primárias todos os tubos da câmera recebem entrada de luz, e haverá sinais de vídeo para o vermelho, verde e azul as tensões de vídeo para o vermelho, verde e azul serão combinadas para codificar as tensões de cores primárias, formando os sinais de brilho e crominância para a transmissão para o receptor figura abaixo MATRIZ um circuito matriz forma novas tensões de saída a partir do sinal de entrada a matriz no transmissor combina as tensões R, G e B em proporções específicas para formar os três sinais de vídeo que forem mais convenientes para a transmissão um sinal conterá a informação de brilho os outros dois sinais conterão a informação de cor os dois sinais de cor que saem da matriz devem ser misturas de cores, significando que eles contêm R, G e B possuem todas as informações de cor originais das três primárias as duas misturas de cores mais a luminância Y correspondem à informação real de imagem contida nos sinais de vídeo R, G e B exemplos importantes de pares de misturas de cores para se codificar a informação de cor RGB I e Q R-Y e B-Y os sinais R-Y e B-Y possuem ângulos de fase de matiz que são separadas de 90 o, assim coma as sinais de vídeo I e Q em outras palavras, o sinal Q está em quadratura de fase com relação ao sinal I a diferença de fase de 90 o é usada para facilitar a separação dos dois sinais no processo de decodificação no receptor para o sistema NTSC, as sinais I e Q são especificados para modulação no transmissor porém, os sinais R-Y e B-Y são mais simples de serem utilizados na maioria dos circuitos de vídeo eles contêm o verde também, na componente Y o sinal (- Y) é o sinal de luminância com polaridade negativa na realidade, o par I e Q pode ser convertido para R-Y e B-Y ou vice-versa, conforme a necessidade na codificação ou na decodificação para a codificação na figura acima, os três sinais de saída da matriz são sinal de luminância, ou Y esta combinação de R, G e B contém as variações de brilho

STV 17 SET 2008 10 corresponde ao sinal de vídeo monocromático o sinal Y é formado tomand-se 30% da vídeo R, 59% do vídeo G e 11% da vídeo B uma mistura de cores designada como sinal I a polaridade positiva da sinal I é laranja a polaridade negativa é turquesa estas cores foram escolhidas como as melhores para a sinal I, para mostrar pequenos detalhes de cor uma mistura de cores designada como sinal Q a polaridade positiva da sinal Q é púrpura a polaridade negativa é amarela-verde os sinais negativas para subtração das sinais indicam que as tensões da vídeo podem ser adicionadas com polaridade negativa RAZÕES PARA OS SINAIS I E Q DO SISTEMA NTSC a letra Q significa "quadratura", pois o sinal Q modula o sinal da subportadora de cor de 3,58 MHz 90 o fora de fase com a modulação no sinal I a quadratura de fase é utilizada para auxiliar na identificação de dois sinais diferentes de vídeo mas de mesma freqüência no receptor, uma fase é detectada para um sinal enquanto outro detector com defasagem de 90 o fornece o sinal em quadratura os dois sinais de vídeo utilizados devem conter todas as informações de cor R, G e B misturas de cores serão utilizadas o sinal I contém as cores entre o laranja e o turquesa, que são misturas das cores primárias vermelha, verde e azul o sinal Q, com a púrpura e o amarelo-verde, contém uma mistura de R, G e B os dois sinais I e Q juntos contém a informação de cor nos três sinais primários R, G e B maior largura de faixa é utilizada para a sinal I, 1,3 MHz, comparada com 0,5 MHz do sinal Q o propósito desta largura de faixa extra no sinal I é a de permitir maiores detalhes de cores determinou-se experimentalmente que o laranja e a turquesa do sinal I são os melhores tons para a resolução de cores em detalhes muito pequenas esta é a razão por que a mistura de cores I é utilizada e é especificada como I = O,60R - O,28G 0,32B então, o sinal de cores Q resulta magenta e amarelo-verde parque a eixo de cores está a 90 o de defasagem do eixo de cores I DESVANTAGENS DOS SINAIS I, Q a largura de faixa extra da sinal I é um problema para o receptor na modulação de crominância de 3,58 MHz, as freqüências laterais superiores podem interferir com o sinal de som de 4,5 MHz além disso, as freqüências laterais inferiores do sinal I podem se estender dentro da faixa do sinal de luminância Y uma filtragem extra deve ser necessária para se reduzir a interferência os receptores raramente utilizam a largura de faixa adicional do sinal I os circuitas são muita mais simples quando todos os sinais de vídeo em cores possuem a mesma largura de faixa de 0,5 MHz em receptores mais caros a resolução extra de cores da sinal I pode ser utilizada sem a largura de faixa extra da sinal I, a informação de cores no sinal modulado C poderá ser detectada em diferentes ângulos de fase para diferentes matizes a quadratura de fase geralmente é utilizada, contudo, para detectar dois sinais de vídeo em cores separadas exemplos de ângulos de fase para diferentes matizes serão mostradas posteriormente os receptores freqüentemente utilizam demoduladores R - Y e B Y estes dois sinais de misturas de cores também estão em quadratura, mas com ângulos de fase um pouco diferentes daqueles dos sinais I e Q o receptor pode detectar a informação do matiz do sinal modulada C de diferentes modos, contanto que o resultado final seja o vermelho, verde e azul no monitor de imagem colorido