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1 Colorimetria e TV a Cores PTC2547 Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – EPUSP - 2013.

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1 1 Colorimetria e TV a Cores PTC2547 Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – EPUSP - 2013

2 2 Experimento de Newton branco

3 3 Cores Opostas  (nm) cor  (nm) cor 590-560amarelo  470-430Azul/violeta 605-590laranja  430-380azul/verde 780-605vermelho  500-470ciano - - -magenta  560-500verde

4 4 Modelo de Oponentes para Percepção Visual

5 5 Sensibilidade Espectral da Visão

6 6 Processos de Colorimetria  FF FWFW  FGFG FBFB FRFR (a) (b) Objetivo: Reproduzir os estímulos visuais R, G e B artificialmente

7 7 Colorimetria de uma Cor Real F R + F G + F B X  FGFG FBFB FRFR  X `(  ) = Estímulos R, G, B iguais nos dois casos

8 Colorímetro Tri-Estímulos 8

9 9 Funções de Cromaticidade para Observador Padrão 400500600700800 Comprimento de Onda (nm) -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 B G R Valor tri-estímulos Primários em 700nm ( R ), 546.1 nm ( G ) e 435.8 nm ( B )

10 10 Cálculo das Coordenadas Colorimétricas

11 11 Coordenadas r-g (0,0)(1,0) (0,1) Branco (0.33, 0.33) Vermelho Verde Azul

12 12 Cores Espectrais nas Coordenadas r-g

13 13 Colorimetria com primários X,Y,Z

14 14 Funções de Cromaticidade x,y,z 400500600700 Comprimento de Onda (nm) 0.0 0.5 1.0 1.5 ZZZZ Y X X

15 15 Coordenadas de Cromaticidade

16 16 Diagrama de Cromaticidade CIE

17 17 Linearidade na Superposição de Cores A P y z x w A = (yG + xB)/(x+y) P = (wA + zR)/(w+z)

18 18 Sensibilidade da Visão para Diferenças de Cromaticidade

19 19 Exemplo: Colorimetria de uma Lâmpada de Descarga a Gás 400500600700 Comprimento de Onda (nm) 0.0 0.5 1.0 1.5 ZZZZ Y X X

20 20 Exemplo: Colorimetria de uma Lâmpada de Descarga a Gás Comprimento de onda dominante: ~538 nm

21 21 Exemplo: Colorimetria de um Corpo Negro Aquecido

22 22 Exemplo: Colorimetria de LED’s RGB LED Nichia NSCM315C

23 23 LEDComprimento de Onda Intensidade Luminosa a 20 mA Vermelho640 nm80 mcd Verde570 nm130 mcd Azul470 nm25 mcd  F(  ) PotXYZ R6400.175457204800 G5700.9521371041300.3 B4700.0912745325353 Aplicando a função de luminância: Características dos LED’s: Exemplo: Balanceamento de LED’s

24 24 r (204 X + 80 Y + 0 Z) + + g (104 X + 130 Y + 0.3 Z) + + b (53 X + 25 Y +353 Z) = = 1000 X + 1000 Y + 1000 Z Resolvendo, temos: r = 0,745  0,112  2,23 mA g = 6,68  1,00  20 mA b = 2,83  0,423  8,47 mA Intensidade luminosa de R + G + B = branco: 0,112 x 80 + 1 x 130 + 0,423 x 25 = 150 mcd Exemplo: Balanceamento de LED’s

25 25 Primários de um Cinescópio (NTSC)

26 26 Coordenadas de Cromaticidade dos Primários (NTSC e P22)

27 27 Funções de Cromaticidade Correspondentes aos Primários (NTSC e EBU)

28 28 Requisitos de Fidelidade Colorimétrica • Fidelidade Física (espectral) • Fidelidade de Valores Tri-estímulos (R, G, B) • Fidelidade Colorimétrica (x, y) • Reprodução Correspondente (mesma luminância) • Fidelidade Subjetiva (ao gosto do usuário)

29 29 Diagrama de um Sistema de TV a Cores

30 30 Banda Passante Necessária para Sistema RGB t L t R t G t B f f f 4.2 MHz

31 31 Banda Passante para Luminância e Oponentes Cromáticas f f f 4.2 MHz ~1.5 MHz t L t Y t CBCB t CRCR

32 32 Testes Subjetivos de requisitos de Banda Passante Freqüência de Corte, MHz Imagem Satisfatória Completa- mente Aceitável Inaceitável

33 33 Componentes de Luminância e Crominância (NTSC) Y' = 0.299 R' + 0.587 G' + 0.114 B‘ (4.2 MHz) I' = 0.74 ( R' - Y' ) - 0.27 ( B' - Y' ) = = 0.60 R' - 0.28 G' - 0.32 B‘ (1.5 MHz) Q' = 0.48 ( R' - Y' ) + 0.41 ( B' - Y' ) = = 0.21 R' - 0.52 G' + 0.31 B' (0.5 MHz)

34 34 Modulador NTSC

35 35 Exemplo: Padrão de Barras Coloridas (RGB)

36 36 Padrão de Barras YUV

37 37 Formas de Onda na Modulação NTSC

38 38 Padrão de Barras Modulado em NTSC

39 39 Intercalamento Espectral

40 40 Intercalamento Espectral no Tempo

41 41 Freqüência da Sub-portadora de Cor Intercalamento Espectral: fsc = (2n+1)/2  fh fsc – 4.5 MHz = (2p+1)/2  fh  fh = 15734 Hz  fv = 59.94 Hz fsc = 455/2 fh = 5  7  13 / 2 fh = 3.579545 MHz

42 42 Diagrama Fasorial da Sub-portadora de Crominância

43 43 Referência de Fase: “Burst”

44 44 Espectro de um Canal NTSC

45 45 Espectro Real de um Canal de TV

46 46 Modulador PAL-M

47 47 Formas de Onda na Modulação PAL-M

48 48 Outros Sistemas de Codificação PAL-B/G/H/I (Europa) 50 Hz / 625 linhas f sc = 4,433618 MHz B W (Y) = 5 MHz (padrões B/G/H) ou 5,5 MHz (padrão I) B W (canal) = 7 MHz (B) ou 8 MHz (G/H/I)

49 49 Outros Sistemas de Codificação PAL-N (Argentina, Paraguai, Uruguai) 50 Hz / 625 linhas f sc = 3,582056 MHz B W (Y) = 4,2 MHz B W (canal) = 6 MHz (Resolução diferente na Vertical e Horizontal)

50 50 Outros Sistemas de Codificação SECAM (França, URSS)

51 51 Formas de Onda no Sistema SECAM

52 52 Outros Sistemas de Codificação S-VHS (Super-Video) Sinais separados para Luminância (Y’ + Sync) e crominância ( I’, Q’ e “burst” modulados em 3,58 MHz) Componentes (YUV) Sinais Y’, (R’-Y’) e (B’- Y’) separados Aplicação profissional

53 53 Colorimetria para HDTV Primáriox (CIE)y (CIE) R 0.6400.330 G 0.3000.600 B 0.1500.060 Branco0.31270.3290 SMPTE 274M Y ’ = 0.2126 R ’ + 0.7152 G ’ + 0.0722 B ’

54 54 Equipamentos para Testes de Vídeo Monitor de Forma de Onda 2H

55 55 Equipamentos para Testes de Vídeo Vetorscópio

56 56 Vetorscópio

57 57 Sinais de Teste: “Black Burst” Sinal com presença de ruído aditivo

58 58 Pulso e Barra Atenuação do sinal de croma: Atraso do sinal de croma:

59 59 Multiburst (0.5, 1, 2, 3, 3.58, 4.2 MHz) Efeito da limitação da resposta em freqüência:

60 60 Combinado NTC7 (Multiburst + Escada) Efeito de intermodulação luma-croma (Filtro de rejeição de croma ativado):

61 61 Escada de Luminância Efeito de não-linearidade (Filtro de rejeição de croma ativado):

62 62 GCR (Ghost Cancelling Reference) Efeito de multipercurso na recepção do GCR:

63 63 Rampa Modulada Efeito de não-linearidade (filtro de croma ativado):


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