Colorimetria e TV a Cores

Apresentação em tema: "Colorimetria e TV a Cores"— Transcrição da apresentação:

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

2 Experimento de Newton branco

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

4 Modelo de Oponentes para Percepção Visual

5 Sensibilidade Espectral da Visão

6 Processos de Colorimetria
Objetivo: Reproduzir os estímulos visuais R, G e B artificialmente F FG FR FW FB   (a) (b)

7 Colorimetria de uma Cor Real
FR + FG + FB X = FG X`() FR FB   Estímulos R, G, B iguais nos dois casos

8 Colorímetro Tri-Estímulos

9 Funções de Cromaticidade para Observador Padrão
400 500 600 700 800 Comprimento de Onda (nm) -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 B G R Valor tri-estímulos Primários em 700nm (R), nm (G) e nm (B)

10 Cálculo das Coordenadas Colorimétricas

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

12 Cores Espectrais nas Coordenadas r-g

13 Colorimetria com primários X,Y,Z

14 Funções de Cromaticidade x,y,z
400 500 600 700 Comprimento de Onda (nm) 0.0 0.5 1.0 1.5 Z Y X

15 Coordenadas de Cromaticidade

16 Diagrama de Cromaticidade CIE

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

18 Sensibilidade da Visão para Diferenças de Cromaticidade

19 Exemplo: Colorimetria de uma Lâmpada de Descarga a Gás
400 500 600 700 Comprimento de Onda (nm) 0.0 0.5 1.0 1.5 Z Y X

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

21 Exemplo: Colorimetria de um Corpo Negro Aquecido

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

23 Intensidade Luminosa a 20 mA
Exemplo: Balanceamento de LED’s Características dos LED’s: LED Comprimento de Onda Intensidade Luminosa a 20 mA Vermelho 640 nm 80 mcd Verde 570 nm 130 mcd Azul 470 nm 25 mcd Aplicando a função de luminância:  F() Pot X Y Z R 640 0.175 457 204 80 G 570 0.952 137 104 130 0.3 B 470 0.091 274 53 25 353

24 Exemplo: Balanceamento de LED’s
r (204 X + 80 Y + 0 Z) + + g (104 X Y Z) + + b (53 X + 25 Y +353 Z) = = X Y 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 x ,423 x 25 = 150 mcd

25 Primários de um Cinescópio (NTSC)

26 Coordenadas de Cromaticidade dos Primários (NTSC e P22)

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

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 Diagrama de um Sistema de TV a Cores

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

31 Banda Passante para Luminância e Oponentes Cromáticas
4.2 MHz Y t f CB ~1.5 MHz t f CR t f

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

33 Componentes de Luminância e Crominância (NTSC)
Y' = R' G' B‘ (4.2 MHz) I' = 0.74 (R' - Y') (B' - Y') = = R' G' B‘ (1.5 MHz) Q' = 0.48 (R' - Y') (B' - Y') = = 0.21 R' G' B' (0.5 MHz)

34 Modulador NTSC

35 Exemplo: Padrão de Barras Coloridas (RGB)

36 Padrão de Barras YUV

37 Formas de Onda na Modulação NTSC

38 Padrão de Barras Modulado em NTSC

39 Intercalamento Espectral

40 Intercalamento Espectral no Tempo

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

42 Diagrama Fasorial da Sub-portadora de Crominância

43 Referência de Fase: “Burst”

44 Espectro de um Canal NTSC

45 Espectro Real de um Canal de TV

46 Modulador PAL-M

47 Formas de Onda na Modulação PAL-M

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

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

50 Outros Sistemas de Codificação
SECAM (França, URSS)

51 Formas de Onda no Sistema SECAM

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 Colorimetria para HDTV
SMPTE 274M Primário x (CIE) y (CIE) R 0.640 0.330 G 0.300 0.600 B 0.150 0.060 Branco 0.3127 0.3290 Y’ = R’ G’ B’

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

55 Equipamentos para Testes de Vídeo
Vetorscópio

56 Vetorscópio

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

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

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

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

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

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

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