Colorimetria e TV a Cores PTC 2547 Princpios

Colorimetria e TV a Cores PTC 2547 Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – EPUSP - 2014 1

Experimento de Newton branco 2

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

Modelo de Oponentes para Percepção Visual 4

Sensibilidade Espectral da Visão 5

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

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

Colorímetro Tri-Estímulos 8

Funções de Cromaticidade para Observador Padrão 0. 3 R B G Valor tri-estímulos 0. 2 0. 1 0. 0 -0. 1 400 500 600 700 800 Comprimento de Onda (nm) Primários em 700 nm (R), 546. 1 nm (G) e 435. 8 nm (B) 9

Cálculo das Coordenadas Colorimétricas 10

Coordenadas r-g (0, 1) Verde Branco (0. 33, 0. 33) Vermelho Azul (0, 0) (1, 0) 11

Cores Espectrais nas Coordenadas r-g 12

Colorimetria com primários X, Y, Z 13

Funções de Cromaticidade x, y, z Z 1. 5 Y X 1. 0 X 0. 5 0. 0 400 500 600 Comprimento de Onda (nm) 700 14

Coordenadas de Cromaticidade 15

Diagrama de Cromaticidade CIE 16

Linearidade na Superposição de Cores A = (y. G + x. B)/(x+y) P = (w. A + z. R)/(w+z) x A z w P y 17

Sensibilidade da Visão para Diferenças de Cromaticidade 18

Exemplo: Colorimetria de uma Lâmpada de Descarga a Gás Z 1. 5 Y X 1. 0 X 0. 5 0. 0 400 500 600 700 Comprimento de Onda (nm) 19

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

Exemplo: Colorimetria de um Corpo Negro Aquecido 21

Exemplo: Colorimetria de LED’s RGB LED Nichia NSCM 315 C 22

Exemplo: Balanceamento de LED’s Características dos LED’s: LED Comprimento de Onda Intensidade Luminosa a 20 m. A 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 0 G 570 0. 952 137 104 130 0. 3 B 470 0. 091 274 53 25 353 23

Exemplo: Balanceamento de LED’s 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 m. A g = 6, 68 1, 00 20 m. A b = 2, 83 0, 423 8, 47 m. A Intensidade luminosa de R + G + B = branco: 0, 112 x 80 + 1 x 130 + 0, 423 x 25 = 150 mcd 24

Primários de um Cinescópio (NTSC) 25

Coordenadas de Cromaticidade dos Primários (NTSC e P 22) 26

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

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

Diagrama de um Sistema de TV a Cores 29

Banda Passante Necessária para Sistema RGB L t 4. 2 MHz R t f t f G B 30

Banda Passante para Luminância e Oponentes Cromáticas L t 4. 2 MHz Y t CB f ~1. 5 MHz t f CR 31

Testes Subjetivos de requisitos de Banda Passante Inaceitável Imagem Satisfatória Completamente Aceitável Frequência de Corte, MHz 32

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) 33

Modulador NTSC 34

Exemplo: Padrão de Barras Coloridas (RGB) 35

Padrão de Barras YUV 36

Formas de Onda na Modulação NTSC 37

Padrão de Barras Modulado em NTSC 38

Intercalamento Espectral 39

Intercalamento Espectral no Tempo 40

Freqüência da Sub-portadora de Cor Intercalamento Espectral: f. SC = (2 n+1)/2 f. H f. SC – 4. 5 MHz = (2 p+1)/2 f. H frequências multiplicadas por 1000/1001 f. H = 15734, 265. . . Hz f. V = 59. 94 Hz f. SC = 455/2 fh = 5 7 13 / 2 f. H = 3. 579545 MHz 41

Diagrama Fasorial da Sub-portadora de Crominância 42

Referência de Fase: “Burst” 43

Espectro de um Canal NTSC 44

Espectro Real de um Canal de TV 45

Modulador PAL-M 46

Formas de Onda na Modulação PAL-M 47

Outros Sistemas de Codificação PAL-B/G/H/I (Europa) 50 Hz / 625 linhas fsc = 4, 433618 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) 48

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

Outros Sistemas de Codificação SECAM (França, URSS) 50

Formas de Onda no Sistema SECAM 51

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, DVD, Blu-Ray etc. 52

Colorimetria para HDTV SMPTE 274 M 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’ = 0. 2126 R’ + 0. 7152 G’ + 0. 0722 B’ 53

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

Equipamentos para Testes de Vídeo Vetorscópio 55

Vetorscópio 56

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

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

Multiburst (0. 5, 1, 2, 3, 3. 58, 4. 2 MHz) Efeito da limitação da resposta em frequência: 59

Combinado NTC 7 (Multiburst + Escada) Efeito de intermodulação luma-croma (Filtro de rejeição de croma ativado): 60

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

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

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