trilhas ... continua na página anterior ( clique aqui )

USB (Universal Serial Bus 1.1 ou Full-Speed USB) tipo de conexão disponível em computadores do tipo PC, permitindo a conexão dos mesmos a diversos dispositivos periféricos, como scanners por exemplo. Disponível desde o final da década de 90, é uma conexão de baixa velocidade (12 Mbps - (Mega = 1 milhão), 12 milhões de bits por segundo), não permitindo a conexão de câmeras de vídeo digitais do tipo Mini-DV por exemplo, que geram uma enorme quantidade de informação / segundo. Permite no entanto a conexão ao computador de câmeras digitais fotográficas e de vídeo que trabalham com baixa resolução (MPEG1 por exemplo), gerando imagens pequenas (no caso do vídeo) que podem ser trafegadas via Internet.

A conexão ao computador de câmeras do tipo Mini-DV e outras, com maior largura de banda (quantidade de informação trafegada) pode ser efetuada através da conexão FireWire, disponível em alguns computadores ou em placas de edição e/ou dispositivos externos de captura. Com velocidade e capacidade ligeiramente superior ao Fire Wire, existe um tipo de conexão USB que permite maior tráfego de informações, a conexão USB 2.0 . No entanto, esta conexão está presente em equipamentos de informática e não em câmeras de vídeo, porque o seu modo de funcionamento, onde é necessária a presença do computador para controlar a tranferência de dados, impede por exemplo a conexão de uma câmera digital a um VCR digital, o que é possível através do FireWire.

A conexão USB tradicional foi proposta em 1993 pela DEC, Microsoft, Compac e NEC, aprovada em 1996 pelo USB Implements Forum e tornada padrão em 1998. Apesar de baixa, sua velocidade de transmissão de dados era superior às opções disponíveis à época (100 vezes mais rápida do que a conexão serial e 10 vezes mais rápida do que a conexão paralela, existentes em computadores). Cabos USB podem ter no máximo 3 metros de comprimento.

USB 2.0 (Universal Serial Bus 2.0 ou Hi-Speed USB) implementação efetuada na conexão tipo USB tradicional, permite tráfego de informação semelhante ao disponibilizado pela conexão FireWire tradicional. Enquanto a conexão USB tradicional transporta no máximo 12 Mbps - (Mega = 1 milhão), 12 milhões de bits por segundo, a conexão USB 2.0 permite transportar até 480 Mbps e a conexão FireWire até 400 Mbps.

Esta conexão está presente em equipamentos de informática e não em câmeras de vídeo, porque o seu modo de funcionamento, onde é necessária a presença do computador para controlar a tranferência de dados, impede implementações como por exemplo a conexão de uma câmera digital a um VCR digital, o que é possível através do FireWire. Por outro lado, a conexão Fire Wire também é utilizada em equipamentos de informática, porém em menor escala, devido ao seu maior custo em comparação com a conexão USB 2.0 . Em computadores permite aumentar em muito a velocidade de comunicação com periféricos, como gravadores de discos ópticos (CDs, DVDs) por exemplo, possibilitando a redução do tempo de gravação destes discos.

A conexão USB 2.0 foi proposta em 1999 (pelo mesmo grupo que havia antes desenvolvido a conexão USB) tendo sido aprovada em 2000. Cabos USB 2.0 podem ter até 5 metros de comprimento. Três velocidades de transmissão são possíveis, 1,5 Mbps, 12 Mbps e 480 Mbps, permitindo o trabalho tanto com periféricos de baixa velocidade (como mouses e teclados) como de alta (webcams por exemplo). A conexão USB 2.0 totalmente compatível com a USB 1.1 .

vertical sync pulse (V-sync) código (denominado pulso) inserido em um sinal de vídeo para indicar ao canhão de elétrons que desenha linha a linha as imagens na tela de um CRT (ou ao circuito que carrega as linhas da imagem em uma tela do tipo LCD ou plasma) que o desenho do quadro de imagem terminou. Juntamente com o horizontal sync pulse, é um dos pulsos utilizados para efetuar o sincronismo da imagem do vídeo.

vetorscópio utilizando como fonte uma imagem do tipo color bars permite identificar e corrigir problemas com a mesma, relacionados a cores. Cada cor presente na imagem do color bars (amarelo, ciano, verde, magenta, vermelho e azul) é mostrada através de um ponto luminoso distribuído ao longo de uma circunferência, como o apontado por 'A' na figura abaixo. Quando as cores da imagem do vídeo estão corretamente ajustadas, estes pontos devem-se situar dentro dos quadrados distribuídos ao longo da circunferência. Na figura abaixo, 'B' mostra um destes quadrados, com seus cantos delimitados.

Quanto maior a intensidade de determinado componente de cor, mais distante do centro da imagem estará o ponto luminoso, até atingir o ponto correto, dentro da área do quadrado correspondente. A variação na forma do desenho permite medir e calibrar a reprodução de cores e efetuar diversas aferições e testes sobre o sinal de vídeo, assim como efetuar comparações (o sinal obtido diretamente da fonte e o obtido após ter sido gravado / reproduzido por determinado equipamento). Nesta comparação, também pode ser observado que quanto melhor o formato de vídeo, mais os dois resultados se aproximarão.

Alguns problemas apontados na análise podem ser corrigidos pelo TBC e pelo corretor de cores.

A parte de brilho da imagem é ajustada com outro aparelho, o monitor de forma de onda.

waveform o mesmo que monitor de forma de onda.

WFM o mesmo que monitor de forma de onda.

Y/C, conector é o conector padrão para transportar o sinal de vídeo do tipo Y/C :

Este conector é composto por 4 pinos condutores e um em forma de barra guia (retângulo preto no desenho). O sinal Y/C carrega as informações de cor (cromitância) e luminosidade (luminância) separadamente. Cada uma delas é transportada por um cabo isolado independente. Assim, o sinal de luminância é conectado ao pino "a" enquanto que o de cromitância é conectado ao pino "c". O cabo que transmite a luminância é revestido por uma blindagem (malha de fios de cobre), que é conectada ao pino "b". Da mesma forma, o cabo que transmite a cromitância tem a sua blindagem conectada ao pino "d". Os dois cabos internos são por sua vez revestidos também por uma blindagem (terra), a qual é conectada à parte metálica externa do plug (círculo amarelo-escuro no desenho).

Y/C, sinal ao contrário do componentes, neste tipo de sinal as informações de cor são combinadas gerando um único sinal, ao passo que as informações de luminosidade constituem um sinal independente. Posteriormente (no momento da exibição por exemplo) os sinais de cor são novamente separados. A transformação acaba acarretando pequena perda de qualidade devido a interferências e distorções geradas no processo, onde os sinais de cor recuperados na separação não são exatamente idênticos ao que eram na fase de codificação em sinal único. Este tipo de sinal é utilizado no formato SVHS por exemplo.

YCbCr representação utilizada para indicar os sinais digitalizados a partir do color space YUV.

YIQrepresentação dos três componentes do tipo de sinal video componentes, um para luminosidade e outros dois para informação de cor. O YIQ é utilizado em aplicações broadcast, no padrão NTSC, ao invés do YUV. Este color space proporciona registro mais fiel e apurado das cores, utilizando para isso fórmulas matemáticas mais complexas do que as empregadas no YUV. Por isso mesmo, exige maior complexidade dos circuitos eletrônicos na codificação e decodificação dos sinais. Equipamentos do segmento semi-profissional e consumidor empregam, por este motivo, o YUV, barateando o custo dos mesmos.

YPbPr representação utilizada para indicar os sinais analógicos do color space YUV.

YUV representação dos três componentes do tipo de sinal vídeo componentes, um para luminosidade e outros dois para informação de cor. O YUV é o sistema de codificação de cor utlizado pelos padrões analógicos de TV (NTSC, PAL, SECAM). O color space YUV é diferente do RGB, por trabalhar com componentes separados de luz e cor, enquanto o RGB, color space através do qual tanto o olho humano como a câmera enxergam, trabalha com cores básicas, também chamadas primárias.

O color space RGB ocupa muito espaço para ser representado numericamente, uma vez que são necessárias 3 faixas distintas (intervalos) destinadas a registrar individualmente os valores de cada de suas cores. Na década de 50, a implantação da TV colorida nos EUA exigia que o novo sinal fosse compatível com as existentes TVs P&B. Propunha-se um sinal que pudesse ser exibido na forma colorida pelos novos televisores e ainda assim continuasse a ser exibido em P&B pelos antigos aparelhos.

Foi então desenvolvido um algoritmo denominado analog encoding, que conseguia, através da separação da parte de luminosidade (Y) e cor do sinal (U / V - mais detalhes adiante), codificá-los analogicamente de forma que o sinal resultante ocupasse bem menos espaço do que o RGB. As TVs P&B decodificam somente a parte (Y) deste sinal. A seguir, a descrição do que ocorre dentro de uma câmera de vídeo seguindo esse processo.

O CCD produz um conjunto de 3 sinais analógicos, cada sinal correspondendo a uma das cores básicas. Este sinal, chamado RGB puro, contém as informações de luminosidade e ao mesmo tempo também de cor de cada pixel. Para economizar espaço, tanto nas informações transmitidas como nas geradas, o sinal RGB puro é convertido para sinal analógico YUV através de um circuito eletrônico no interior da câmera. A seguir, este sinal pode ser gravado diretamente em uma fita, como ocorre no formato analógico Betacam por exemplo. Ou ter suas informações de cor e brilho combinadas para gerar sinais também analógicos como o Y/C do formato SVHS ou o vídeo composto do formato VHS por exemplo. Por outro lado, pode sofrer um processo de sampling e ser transformado em sinal digital, para ser gravado em formatos que utilizam este tipo de sinal, como o Mini-DV por exemplo. Quando as imagens são exibidas em um aparelho de TV ou de projeção, o sinal YUV é reconvertido para RGB antes de ser utilizado.

A conversão RGB para YUV chama-se color space conversion e é efetuada através de fórmulas matemáticas. A parte de luminosidade do sinal YUV, representada pela letra "Y", é calculada somando-se as luminosidades dos sinais R+G+B, porém de maneira desigual: a cor verde é a dominante, a que tem maior participação e a azul a menor. O cálculo é efetuado através da fórmula:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

ou, aproximadamente, 30% de vermelho, 59% de verde e 11% de azul. O fator maior utilizado para a cor verde decorre de experiências que mostraram que ao analisar-se o brilho de determinada cena através de cada um dos componentes RGB como percebido pelo olho humano, conclui-se que a cor verde é responsável por 60 a 70% de sua intensidade. Este fato pode ser comprovado ao comparar-se a luminosidade no sistema RGB da cor pura verde (RGB = 0,255,0) com a da cor pura azul (RGB = 0,0,255) como mostra o desenho abaixo:

A luminosidade emitida pelas duas cores é a mesma, porém o olho humano enxerga mais luz em uma e menos luz na outra. É para criar esse desequilíbrio que os fatores numéricos são empregados na fórmula do cálculo da luminosidade, permitindo obter-se assim o balanceamento do brilho entre as 3 cores básicas obtidas a partir da leitura do CCD da forma como o olho humano as enxerga. É por este motivo também (maior sensibilidade ao verde) que a implementação de cores utilizando um único CCD, através do padrão Bayer (descrito no item "CCD") emprega o dobro de filtros coloridos na cor verde em relação aos das cores vermelha e azul.

A parte de cor do sinal YUV, representada pelas letras "U" e "V" é calculada de modo a economizar informações: ao invés de registrar as intensidades de cada uma das 3 cores, são somente registradas as intensidades do vermelho e do azul. A intensidade do verde é derivada a partir da luminosidade total, levando-se em conta as intensidades anotadas do vermelho e do azul.

O sinal "U" é calculado subtraindo se "Y" do sinal "B" e multiplicando-o por um fator igual a 0,492:

U = 0,492 x (B - Y)

O sinal "V" é calculado subtraindo se "Y" do sinal "R" e multiplicando-o por um fator igual a 0,877:

V = 0,877 x (R - Y)

Esses fatores sâo determinados por normas internacionais estabelecidas pela ITU - International Telecommunication Union , entidade internacional criada para padronizar e regular assuntos técnicos relacionados a telecomunicações, a partir de experimentações e testes práticos visando entre outros aspectos a melhor representação do color space após a conversão. Não há compressão nem perda de qualidade nessa conversão, um sinal é o equivalente matemático do outro. A transformação é efetuada por um circuito eletrônico.

Para simplificação em diversos textos que referenciam-se ao color space YUV, os componentes "U" e "V" são representados muitas vezes sem os seus fatores de conversão, na forma:

U = B - Y

V = R - Y

Estes componentes também recebem o nome de canais color difference, em alusão à subtração da luminosidade dos sinais "B" e "R".

O sinal YUV ocupa menos espaço do que o sinal RGB, porque apesar de conter também 3 sinais como o RGB, neste a luminosidade do pixel é repetida 3 vezes. No YUV ela está presente somente 1 vez. E além disso o sinal de cor necessita no máximo metade da informação do de luminosidade, característica conhecida desde que em 1931 uma organização chamada CIE (Commission Internationale de L'Elairage) investigando a visão de cores pelo olho humano concluiu através de experimentações que a visão do olho humano era menos sensível a cores do que à luminosidade. Para economizar ainda mais espaço, como o sinal verde é o que usa mais informação (59% como visto acima), os dois outros (vermelho e azul) é que são utilizados para gerar as informações de cor. Em sistemas analógicos a economia é de largura de banda de transmissão (bandwidth) e em digitais de data rate (dados transmitidos). E em ambos, de informações armazenadas, tanto se considerarmos o armazenamento dos 3 sinais componentes separados (Betacam p.ex.), como os de cor juntos em 1 sinal e o de luminosidade em outro (S-VHS p.ex.), como os 3 sinais combinados em um único (VHS p.ex.) como os 3 combinados com o de som (sinal RF p.ex.).

Uma das consequências da maior participação da cor verde na formação do sinal de luminosidade é no cromakey: o recorte das imagens fica melhor em fundo verde do que em azul e mesmo em vermelho, utilizados em cinema.

Quando os sinais YUV permanecem na forma analógica após a conversão a partir do original RGB e são nesta forma transmitidos através de cabos de um dispositivo para outro, os conectores destes cabos recebem uma nomenclatura diferente; ao invés da notação YUV, os sinais são indicados por Y , B-Y e R-Y, como mostra a figura abaixo:

Dispositivos analógicos que trabalham com sinais do tipo video componentes possuem entradas / saídas (conectores fêmea do tipo RCA ou BNC) para os 3 sinais:

Por outro lado, se os sinais YUV entram em um equipamento digital e são digitalizados, ou então estão na forma digital e são convertidos para analógicos, recebem outra nomenclatura: Y, Pb, Pr. Esta nomenclatura (Y, Pb, Pr) corresponde portanto ao mesmo sinal Y, B-Y, R-Y, porém é empregada para indicar um sinal analógico deste tipo que entra ou sai analogicamente de um aparelho digital qualquer. Em outras palavras, entram ou saem do digital domain, o "domínio digital", espaço onde trabalha-se digitalmente. Um exemplo é a saída de um player de DVD-Vídeo:

Por outro lado, quando o sinal Y, B-Y, R-Y é convertido para o formato digital, recebe a nomenclatura Y, Cb, Cr:

Assim, (embora seja comum encontrar-se erros no uso dessas nomenclaturas), os termos Y, Pb, Pr e Y, Cb, Cr só devem ser utilizados dentro do digital domain (sinais que entram, trafegam e saem de aparelhos digitais). No analog domain (câmeras e VCRs no formato Betacam SP por exemplo) a indicação permanece Y, B-Y, R-Y.

Alguns desses aparelhos, geralmente digitais, como players de DVD-Vídeo, exibem em suas entradas / saídas analógicas a inscrição:

o que é incorreto, pois "Cb" e "Cr" referem-se a sinais digitais, não sinais analógicos. A incrição correta no caso é somente Y - Pb - Pr,  pois normalmente trata-se de um sinal analógico .

YCbCr é empregado no padrão de compressão MPEG2 (utilizado em DVD-Video por exemplo); câmeras digitais (no formato MiniDV por exemplo) transmitem sinais YCbCr através da conexão FireWire.

Embora seja comum encontrar conectores RCA coloridos em entradas do tipo componentes (como mostra o desenho acima), não são sinais RGB puro, como visto, que trafegam nessas entradas / saídas e sim sinais com valores matematicamente equivalentes a RGB. Assim, é incorreto dizer que YPbPr e YCbCr são o mesmo que RGB: tratam-se de color spaces completamente diferentes. YPbPr e YCbCr são sinais vídeo componentes e não sinais RGB.

Entradas / saídas para video composto (geralmente conectores RCA amarelos) trafegam um sinal onde os componentes YUV estão todos combinados em um único sinal. Entradas / saídas para sinal Y/C (ou S-Video, através de conector próprio) trafegam um sinal onde somente os componentes "U" e "V" são combinados em um único sinal, permanecendo "Y" separado dos demais.

Assim como na forma analógica o sinal vídeo componentes pode ter sua porção de cor reduzida, como visto acima, criando os sinais Y/C e composto, também o sinal componentes analógico (Y, B-Y, R-Y) pode  sofrer opcionalmente uma compressão adicional na parte de cor. Tem-se então diversos tipos de sinal Y, Cb, Cr, comprimidos em diferentes taxas para cor e luminosidade, como 4:1:1, 4:2:2, etc...

Em aplicações broadcast, emprega-se para o padrão NTSC outro color space, o YIQ, ao invés do YUV. O color space YIQ proporciona registro mais fiel e apurado das cores, utilizando para isso fórmulas matemáticas bem mais complexas do que as empregadas no YUV. Por isso mesmo, exigem maior complexidade dos circuitos eletrônicos na codificação e decodificação dos sinais. Equipamentos do segmento semi-profissional e consumidor empregam, por este motivo, o YUV, barateando desta forma o custo dos mesmos.

Views Imagem & Comunicação Ltda (Copyright@VIEWS 2000-2008)