Sistemas de Telecomunicações Sistema Visual Humano (SVH) Imagens são focadas na retina. Retina Retina: arranjo bidimensional de células fotoreceptoras

Sistemas de Telecomunicações

Sistema Visual Humano (SVH)Sistema Visual Humano (SVH)Sistema Visual Humano (SVH)Sistema Visual Humano (SVH)

Imagens são focadas na retina. RetinaRetina: arranjo bidimensional de células fotoreceptoras (luz impulsos eléctricos)

• Acuidade visualAcuidade visual: depende da densidade de células fotoreceptoras

(Exemplos: Homem – 0.5 min; Falcão – 0.2 min)

Dois tipos de células fotoreceptoras: Cones Cones (sensibilidade à cor)

Bastonetes Bastonetes (sensibilidade à luminância)

no. de cones 7106 (visão diurna ou fotópica)

no. de bastonetes 120106 (visão nocturna ou escotópica)

Gama de intensidades visíveis 1010 (mas ... 102 de cada vez)


Acuidade visualAcuidade visualAcuidade visualAcuidade visual

A

B

Para conseguir distinguir A de B é necessário que > min ~ 0.5 minutos.

é possível reproduzir uma imagem através de um número finito e contínuo de linhas, suficientemente próximas.

Acuidade visual: V=1/ Acuidade visual: V=1/ minmin


Sensibilidade do SVH aos vários Sensibilidade do SVH aos vários comprimentos de ondacomprimentos de ondaSensibilidade do SVH aos vários Sensibilidade do SVH aos vários comprimentos de ondacomprimentos de onda


TELEVISÃO MONOCROMÁTICA


Sensibilidade Média do Sistema Visual HumanoSensibilidade Média do Sistema Visual HumanoSensibilidade Média do Sistema Visual HumanoSensibilidade Média do Sistema Visual Humano

Rendimento luminoso para vários tipos de lâmpadas a 220 V

Tipo delâmpada

Potência(W)

Fluxo luminoso(lm)

Rendimento(lm/W)

Incandescente 40 430 11



Vapor mercúrio 80 3100 39

Vapor mercúrio 250 11500 46

Fluorescente 20 1000 50

Fluorescente 40 2000 50

Um mau rendimento é consequência do espectro de potência da radiação emitida ter apenas uma pequena fracção da potência no espectro visível.

Intensidade luminosaJL = d /d= = 1380/4= = 109.8 cd

potência em W


Acuidade Visual versus Número de LinhasAcuidade Visual versus Número de LinhasAcuidade Visual versus Número de LinhasAcuidade Visual versus Número de Linhas

A acuidade visual é a capacidade do olho distinguir ou ‘resolver’ detalhe (informação espacial) numa imagem. Mede-se com a ajuda de imagens especiais, designadas miras.

A acuidade visual determina o número mínimo de linhas que a imagem deve ter para que o observador colocado a uma dada distância não as ‘distinga’ ou seja tenha uma sensação de continuidade espacial.

O número máximo de linhas que o sistema visual humano consegue distinguir numa mira de Foucault é dado por

NNmáx máx ~ 3400 h / d~ 3400 h / dobsobs

Para dobs /h ~ 8 tem-se Nmáx ~ 425 linhas

tg=dmin/dobs

N=h/dmin


A CintilaçãoA CintilaçãoA CintilaçãoA Cintilação O fenómeno da

cintilação ou flicker torna indispensável a adopção de uma frequência de imagem superior à frequência crítica.

Para os écrans de TV usuais, a variação da luminância no tempo é exponencial decrescente, com constantes de tempo entre 3 e 5 ms.


Fracção útil dos varrimentos horizontal e Fracção útil dos varrimentos horizontal e verticalverticalFracção útil dos varrimentos horizontal e Fracção útil dos varrimentos horizontal e verticalvertical

Número total de linhas: NNúmero total de linhas: NTT=N=N11+N+N22+N+N33+N+N4 4

Número útil de linhas: NNúmero útil de linhas: NUU=N=N11+N+N33

Fracção útil do varrimento vertical: Fracção útil do varrimento vertical: VV= N= NUU/ N/ NT T V típicos: 0.91 a 0.94

Duração total da linha: TDuração total da linha: TLL

Duraração útil da linha: TDuraração útil da linha: TUU

Fracção útil do varrimento horizontal: Fracção útil do varrimento horizontal: HH= T= TUU/ T/ TL L H típicos: 0.805 a 0.826

Tu

TL

linhas=N1 linhas=N2 linhas=N3 linhas=N4


Número total de linhasNúmero total de linhasNúmero total de linhasNúmero total de linhas

Atendendo à acuidade visualacuidade visual: Nu=425 (linhas úteis)

Nu=V N´T; com V [0.91,0.94] fracção útil do varrimento vertical

se se VV=0.92 =0.92 N´ N´TT=462=462 (número total de linhas sem

considerar o factor de Kell)

Devido ao factor de Kell factor de Kell (K ~ 0.7), NT= N´T/K

se N´se N´TT=462 =462 N NTT=660=660 (número total de linhas)

Nos sistemas “standard” NNTT=625 (Europa: PAL, SECAM)=625 (Europa: PAL, SECAM)

NNTT=525 (América: NTSC)=525 (América: NTSC)


Sincronismo Horizontal e VerticalSincronismo Horizontal e VerticalSincronismo Horizontal e VerticalSincronismo Horizontal e Vertical

Devido às limitações dos dispositicos usados, é

necessário que decorra algum tempo entre o

final de cada linha e o início da linha seguinte e entre o final de uma

campo e o início do campo seguinte ->

retornos horizontal e retornos horizontal e verticalvertical.

Estes retornos são assinalados pelos

pulsos de sincronismo sincronismo horizontal e verticalhorizontal e vertical,

respectivamente.


Sincronismo Horizontal e Vertical (cont.)Sincronismo Horizontal e Vertical (cont.)Sincronismo Horizontal e Vertical (cont.)Sincronismo Horizontal e Vertical (cont.)

O sincronismo vertical é bastante mais complexo e longo que o horizontal, necessitando de garantir o entrelaçamento adequado dos 2 campos de cada imagem.

Retorno Horizontal

Retorno Vertical


Correcção do Factor GamaCorrecção do Factor GamaCorrecção do Factor GamaCorrecção do Factor Gama A correcção do factor gama é introduzida para compensar o facto das

câmaras e dos tubos de raios catódicos serem dispositivos não lineares.

Sendo Yorig a luminância da cena original, a câmara produz à saída uma tensão

V1 = K1 Yorig 1 ( 1 ~ 0.3 - 1)

Por outro lado, a luminância reproduzida pelo tubo de raios catódicos tem uma variação semelhante

YTV = K2 V1 2 ( 2 ~ 2 - 3)

ou seja a luminância original e reproduzida relacionam-se por

YTV = K2 K1 2 Yorig 1 2

Para obter um gama do sistema ( 1 2) entre 1 e 1.3, introduz-se um dispositivo não linear à saída da câmara que faz a correcção do factor gama com 1 2 cor ~ 1.3

Cena real

Luminância (Yorig) Luminância (YTV)Tensão (V1) Tensão (V2~V1)


O Sinal de Vídeo CompostoO Sinal de Vídeo CompostoO Sinal de Vídeo CompostoO Sinal de Vídeo Composto

Designa-se por sinal de vídeo compostosinal de vídeo composto o sinal de vídeo incluindo os sinais de sincronismo


Largura de Banda do Sinal de VídeoLargura de Banda do Sinal de VídeoLargura de Banda do Sinal de VídeoLargura de Banda do Sinal de Vídeo

TU

Na hipótese de iguais resoluções na horizontal e na vertical, RV=RH, tem-se:

Nu= V K A NT (número de elementos de imagem distinguíveis na horizontal)

V K NT - número de elemento de imagem distinguíveis na vertical

A - relação largura altura do écran

Período da sinusóide: Ts =2TU/Nu= 2 H TL /Nu= 2 H /(fLNu)= 2 H /(FNTNu)

Se RV=RH, Ts =2 H /(F V K A N2T)

LBvídeo~1/Ts=AK V F N2T/ (2H)

(F: frequência de imagem)


O Sinal de Luminância na FrequênciaO Sinal de Luminância na FrequênciaO Sinal de Luminância na FrequênciaO Sinal de Luminância na Frequência

A modulação escolhida para o sinal de luminância foi a modulação de amplitude Vestigial Side Band (VSB) por ser bastante eficiente espectralmente e permitir esquemas simples de desmodulação como a detecção de envolvente.

A modulação VSB é obtida nos emissores a partir da sinal modulado em amplitude (Double Side Band - DSB), por meio de filtragem adequada.

O sinal de áudio é modulado noutra portadora, em AM ou FM (tipicamente FM).

VHF: 30-300 MHzUHF: 300-3000 MHz


TELEVISÃO POLICROMÁTICA


Adição e Subtracção de Cores PrimáriasAdição e Subtracção de Cores PrimáriasAdição e Subtracção de Cores PrimáriasAdição e Subtracção de Cores Primárias

RGB(Monitores a cores;Câmeras de vídeo)

CMY(Impressoras a cores)

B

G

R

Y

M

C

1

1

1

(Supondo cores normalizadasno intervalo [0,1] )


Relembrar ... sensibilidade do SVH aos Relembrar ... sensibilidade do SVH aos vários comprimentos de ondavários comprimentos de ondaRelembrar ... sensibilidade do SVH aos Relembrar ... sensibilidade do SVH aos vários comprimentos de ondavários comprimentos de onda


Utilização dos primários RGB em TVUtilização dos primários RGB em TVUtilização dos primários RGB em TVUtilização dos primários RGB em TV


ColorímetroColorímetroColorímetroColorímetro

O colorímetro é um aparelho de medida utilizado na análise das cores.

O observador regula a intensidade dos primários R,G e B, até “equilibrar a cor C, i.e., até observar a mesma cor e o mesmo brilho nas duas metades do alvo.

Na calibração, escolhe-se C=W (branco de referência) e, na situação de equilíbrio, considera-se RW=GW=BW=1

C


Conceitos Básicos de ColorimetriaConceitos Básicos de ColorimetriaConceitos Básicos de ColorimetriaConceitos Básicos de Colorimetria

Seja C1 uma cor tal que: C1=R1+G1+B1

RR11, G, G11, B, B1 1 são designados por coeficientes tri-estímulos coeficientes tri-estímulos de C1

Lei de GrassmannLei de Grassmann

Se CC11=R=R11+G+G11+B+B1 1 e CC22=R=R22+G+G22+B+B2 2 então:

CC11+ C+ C22 =(R =(R11+ R+ R22 ) + (G ) + (G11++ GG2 2 )+(B)+(B1 1 +B+B22))

Coordenadas TricromáticasTricromáticas (r,g,b)

Seja C=R+G+BC=R+G+B; definindo

r=R/(R+G+B)

g=G/(R+G+B) r+g+b=1r+g+b=1

b=B/(R+G+B)


Triângulo das coresTriângulo das coresTriângulo das coresTriângulo das cores

r+g+b=1


Diagrama de CromaticidadeDiagrama de CromaticidadeDiagrama de CromaticidadeDiagrama de Cromaticidade

Cores espectrais puras


Diagrama de CromaticidadeDiagrama de Cromaticidade da CIE da CIEDiagrama de CromaticidadeDiagrama de Cromaticidade da CIE da CIE

PAL, SECAM

NTSC


Os Vários PrimáriosOs Vários PrimáriosOs Vários PrimáriosOs Vários Primários

Primários ideais Vermelho ( ~ 700 nm) com x ~ 0.74 e y ~ 0.27 Verde ( ~ 520 nm) com x ~ 0.06 e y ~ 0.84 Azul ( ~ 430 nm) com x ~ 0.17 e y ~ 0.1

Primários NTSC Vermelho com x ~ 0.67 e y ~ 0.33 Verde com x ~ 0.21 e y ~ 0.71 Azul com x ~ 0.14 e y ~ 0.08

Primários PAL Vermelho com x ~ 0.64 e y ~ 0.33 Verde com x ~ 0.29 e y ~ 0.60 Azul com x ~ 0.15 e y ~ 0.06


A Síntese da ImagemA Síntese da Imagem (cont.) (cont.)A Síntese da ImagemA Síntese da Imagem (cont.) (cont.)

A dimensão dos triângulos de luminóforos é tal que, à distância normal de visão, se verifica a fusão dos estímulos visuais.


No Tempo: Do Preto e Branco à CôrNo Tempo: Do Preto e Branco à CôrNo Tempo: Do Preto e Branco à CôrNo Tempo: Do Preto e Branco à Côr


Como se impede a visibilidade da sub-Como se impede a visibilidade da sub-portadora de cor nos receptores portadora de cor nos receptores monocromáticos?monocromáticos?

Como se impede a visibilidade da sub-Como se impede a visibilidade da sub-portadora de cor nos receptores portadora de cor nos receptores monocromáticos?monocromáticos?

Como fsc=(2n+1)/2 f l Tl = (2n+1)/2 Tsc

crominância em oposição de fase em linhas consecutivas

valor médio da crominância “observada” 0

linha n

linha n+1


O SISTEMA NTSC


Sensibilidade a Desvios de CôrSensibilidade a Desvios de CôrSensibilidade a Desvios de CôrSensibilidade a Desvios de Côr

O olho humano não é igualmente sensível a variações de côr em todas as direcções.

Elipses de Mac Adam(representam as áreas de igual percepção

à variação da cor)

Direcções de máxima e mínima sensibilidade

LBI (~ 1.3 MHz) >> LBQ (~ 400 kHz)


O SISTEMA PAL


Trocando misturas de cor por erros de saturação Trocando misturas de cor por erros de saturação Trocando misturas de cor por erros de saturação Trocando misturas de cor por erros de saturação

NR=N.ej

PR=P.ej

UR=Re(NR+PR)/2=Ucos VR=Im(NR-PR)/2 = Vcos

´=arctg(UR/VR)= arctg(U/V)= mesma matiz !A´=sqrt(UR

2 + VR2 )=A cos cor menos saturada !

U

V

P

N

P

R

NR

U

V

P

NA

N=Aej = Acos + jAsin P=Ae-j = Acos - jAsin

U=Re(N+P)/2=Acos V=Im(N-P)/2=Asin

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