Este artigo é parte de nosso livro Curso de TV e Vídeo. O assunto é interessante tanto pelo seu valor histórico que pode ser útil em trabalhos e pesquisas como também para os que desejam recuperar televisores, videogames e câmaras antigas, para entender melhor como funciona. O livro completo está disponível para download assim como o curso em fascículos.
O MOVIMENTO DO PONTO LUMINOSO
No receptor de TV analógica, os circuitos devem comandar o feixe de elétrons, de modo que o ponto luminoso percorra a tela recompondo essas linhas, lado a lado, na forma original como foram obtidas, ou seja, em sincronismo. O sistema de TV empregado no Brasil, por exemplo, usa 525 linhas para uma cena ou quadro completo, e estes quadros são repetidos na razão de 30 vezes por segundos, conforme mostra a figura 1.
No entanto, como a reprodução da cena nesta frequência muito baixa causaria um fenômeno denominado "cintilação", ou seja, variações de brilho da imagem é utilizada uma reprodução "entrelaçada". Assim, a imagem é decomposta de dois "campos", cada qual com metade das linhas e que são reproduzidos a razão de 60 vezes por segundo.
Desta forma, uma cena ou quadro consiste em dois campos, cujas linhas são entrelaçadas, conforme mostra a figura 2.
Para obter o entrelaçamento, o ponto luminoso começa na parte superior da tela, percorrendo-a da esquerda para a direita e de cima para baixo, inicialmente com um campo de linhas ímpares (1, 3, 5, 7, etc. até a primeira metade da 525). Depois, ele volta à posição de começar novamente a varredura na parte superior da tela, e reproduz as linhas pares (2, 4, 6, etc.). A figura 3 mostra o que ocorre.
Veja, entretanto, que, quando o ponto luminoso chega ao final de cada linha, ele precisa voltar até a esquerda para começar uma nova linha. Neste percurso de volta denominado retorno ou retraço, ele deve ser apagado, pois senão haveria um entrelaçamento indesejável com as linhas de retorno e neste retorno não temos informação sobre a cena.
Da mesma forma, este retorno deve ser o mais rápido possível para que um tempo precioso, que poderia ser aproveitado na transmissão de detalhes da imagem, não seja perdido.
O retomo se faz num tempo muito curto, comandado por um pulso enviado a partir da estação denominado "de sincronismo ou retorno horizontal”, durante o qual o ponto luminoso é apagado, pois o feixe de elétrons é cortado, conforme mostra sua representação na figura 4.
Este tempo deve ser previsto na transmissão da imagem de modo que ela não tenha detalhes cortados, mas consiste numa pequena fração do tempo de varredura da tinha, ou seja, o tempo que o ponto demora para percorrer uma linha da esquerda para direita.
Veja que os pulsos que fazem o ponto luminoso retornar ao início de cada linha devem ser produzidos constantemente. Como cada quadro dura 1/30 de segundo, e temos cada quadro 525 linhas é fácil ver, que em cada segundo devem ser produzidos: 30 x 525 = 15 750 pulsos por segundo.
É a mesma coisa racionarmos em termos de campos, pois obtemos: 60 x 262,5 = 15.750 pulsos por segundos. Existe então no televisor, um circuito que sincroniza este retorno, determinado a varredura horizontal do ponto luminoso e que opera justamente na frequência de 15 750 Hz.
É importante observar que podemos calcular o tempo que o ponto demora para percorrer uma linha, que depende justamente desta frequência: esse tempo vale 63,5 microssegundos. Já vimos o que ocorre com as linhas em cada quadro. Passamos agora ao que ocorre durante os quadros e os próprios campos.
Quando o ponto luminoso chega no final da última linha da parte inferior da teia, ele precisa retornar para a parte superior e à esquerda para começar novo campo. Nesse retorno também é perdido um certo tempo, e deve haver recursos para que o ponto seja apagado durante este retomo ou retraço, de modo que não seja traçada urna linha indevida na tela, conforme mostra a figura 5.
Como cada quadro e cada campo duram muito mais do que as linhas, o tempo de retorno do ponto em cada campo é maior. Este retorno demora o equivalente ao tempo de 20 linhas de varredura horizontal que então são perdidas, conforme mostra a figura 6.
Assim, na reprodução do campo de linhas pares, por exemplo, na verdade são perdidas no retorno as linhas de 488 a 524. Este fato já é previsto na transmissão, não se levando informações alguma neste tempo, e não se "colocando” estas linhas na tela do televisor. Elas são naturalmente cortadas, conforme mostra a figura 7.
Da mesma forma que temos um oscilador que determina a produção dos pulsos de retorno ou sincronismo horizontal, também temos um circuito para mudanças de campo, ou seja, para a volta do ponto ao início de cada campo. Este oscilador opera numa frequência muito mais baixa, no caso 60 Hz, e isso corresponde a um período de 16,67 milissegundos.
b) O SINAL DE VÍDEO.
Em função do que vimos, podemos tentar representar um sinal de vídeo, ou seja, um sinal que traz não só a imagem em si, mas as informações adicionais que correspondem aos pulsos e que mantém a imagem estável em correspondência com a obtida originalmente. Na figura 8 temos então o que se chama de "sinal de vídeo composto", pois além das informações correspondentes a cena em si, ele contém os elementos necessários ao sincronismo tanto vertical como horizontal, ou seja, os pulsos.
Partimos então do ponto (a) onde começa um campo. Veja então que o sinal varia de amplitude entre zero e um nível máximo, que vamos chamar de 100%. Antes de começar a imagem temos um trem de pulsos de equalização que corresponde a 9 vezes o tempo de varredura horizontal, ou seja 9H, Entre eles, temos o pulso de sincronismo
Começam então em (b) os pulsos de sincronismo horizontal que vão determinar os retornos do ponto luminoso ao início seguinte, após completar cada linha. Estes pulsos, assim como os de equalização e sincronismo vertical, devem ter intensidade 'que corresponde a 100% da tensão de saída do transmissor.
Entre dois pulsos de sincronismo horizontal vem a informação sobre o conteúdo de cada linha da imagem a ser reproduzidas. (c) A Modulação dos sinais de vídeo é negativa, o que quer dizer que a medida que a modulação se aprofunda e a intensidade do sinal diminui, a imagem torna-se clara.
Assim, para uma sequência de pontos mais claros e mais escuros, entre os pulsos de sincronismo, teríamos um sinal mais ou menos como mostrado na figura 9. Veja ainda que entre o preto total e o branco, o sinal não varia 100% de intensidade.
O nível de preto corresponde a 75% da amplitude do sinal. Os sinais que ultrapassam esta amplitude são considerados "mais pretos que o preto"
Na verdade, este tipo de modulação é interessante no sentido de se evitar uma influência maior dos sinais interferentes. Se um pulso de interferência aparecer, ele será reproduzido como tanto mais preto quanto mais forte for, o que causa menor perturbação na imagem se ele fosse branco.
Terminada a sequência de pulsos de sincronismo horizontal e entre eles a informação sobre a imagem, temos então os pulsos em forma de "trem" que fazem o retorno vertical e um novo campo tem início.
Na TV em cores, além destas informações que vimos, temos ainda uma adicionai que estudaremos mais adiante e que corresponde à cor que cada ponto da imagem deve ter. Conforme o leitor deve ter percebido, para que entre os intervalos dos pulsos horizontais possamos transmitir uma grande quantidade de informações sobre a imagem, é preciso ter um sistema muito rápido, ou seja, que opere numa frequência muito elevada.
Assim, se num intervalo de 63,5 microssegundos, que corresponde à varredura horizontal, desejarmos transmitir 500 pontos de imagem (um valor que permite obter boa nitidez), isso vai corresponder a uma frequência de 500 x 15 750 = 7,875 MHz.
Isso significa que os circuitos de TV destinados a reproduzir uma imagem com uma nitidez desta ordem, devem ser capazes de responder a esta frequência, e um sinal que tenha esta nitidez vai ocupar esta largura na faixa de transmissão do espectro. Isso é bem mais do que um canal de áudio.
Para AM, por exemplo, como desejamos transmitir sons que tenham frequências tipicamente entre 15 Hz e 10 kHz, só precisamos de 10 kHz do espectro para fazer isso, conforme ilustra a figura 10. Para a TV, como a frequência em que desejamos transmitir as imagens atinge valores muito maiores, precisamos de um "canal" muito mais largo, que estudaremos a seguir.
c) A LARGURA DO CANAL DE VÍDEO.
Utilizando alguns artifícios, podemos obter uma boa qualidade de imagem com a ocupação de uma faixa menor que os 7,8 MHz, que demos como exemplo acima.
Assim, no nosso sistema de TV, cada canal ocupa uma faixa de 6 MHz, ficando 4,5 MHz para o sinal de vídeo e o restante como margem de segurança, para que um canal não interfira no outro e para a transmissão do som (além de algumas outras informações, conforme veremos futuramente). Tudo isso está representado na figura 11.
Analisemos então como os sinais ocupam este "canal" em função do que estudamos até agora.
Quando modulamos um sinal de alta frequência, por exemplo de 1 MHz, com um sinal de áudio de 10 kHz, mesmo que esta modulação seja em amplitude, o sinal de alta frequência "se desloca" no espectro, 10 kHz para cima e 10 kHz para baixo, ocupando uma certa faixa, conforme mostra a figura 12.
É por este motivo que um canal tende a ser tanto mais largo quanto maior for a frequência que o modula. Uma maneira de fazer com que um sinal "ocupe menos espaço" no espectro, consiste em suprimir uma das faixas para a qual ocorre o deslocamento. Assim, se o sinal tem uma portadora que fica na frequência central de duas "bandas laterais" (sidebands), podemos suprimir uma delas e a própria portadora.
Este sistema é usado em rádio, permitindo assim que maior potência seja concentrada numa faixa lateral única e com isso tenhamos uma melhor ocupação do espectro e até maior alcance. O sistema, como seria de se esperar, é denominado SSB ou Single Side Band ou traduzindo Banda Lateral Única ou Faixa Lateral, conforme mostra a figura 13.
Para receber estes sinais, o receptor precisa recompor a portadora, gerando-a no próximo circuito, por isso é que rádios comuns captam estes sinais e os reproduzem "embaralhado”. Injetando um sinal na frequência de FI, por exemplo, de 455 kHz, com um oscilador externo, a portadora é recomposta e o receptor consegue fazer a detecção "desembaralhando" o sinal.
Para aproveitar melhor a faixa de TV, já que temos de transmitir o máximo de informações, usamos uma técnica adaptada do SSB.
O que fazemos, como mostra a figura 14, consiste em modular a portadora ou sinal de alta frequência que vai transportar a informação com uma frequência máxima de vídeo de 4 MHz, e "separando" o sinal de som em 4,5 MHz, de modo que o espectro ocupado "se espalharia" 4,5 MHz para cima e 4,5 MHz para baixo da frequência da portadora.
No entanto, de modo a ocupar o espectro menor, "cortamos" por meio de filtros especiais no transmissor, parte da faixa lateral inferior, conforme mostra a figura 15.
Desta forma, temos uma portadora de imagens centralizada num certo valor que será 1,25 MHz acima do começo da faixa destinada ao canal, a modulação de vídeo desloca a frequência deste canal 0,75 MHz para baixo e 4,2 MHz para cima deste valor. Depois, 4,5 MHz acima desta frequência da portadora temos a portadora de som.
O restante do canal é deixado como margem de segurança de modo a evitar que um canal interfira no outro. Os.4 MHz deixados para o canal de vídeo são suficientes para se garantir uma imagem com boa definição, como podemos atestar pela simples observação na prática.
Na região de VHF temos então 12 canais de TV disponíveis, que ocupam duas faixas. A primeira vai de 54 a 88 MHz e corresponde aos canais de 2 a 6, enquanto que a segunda vai de 174 a 216 MHz e corresponde aos canais de 7 a 13.
Veja então que, para o canal 2 temos uma portadora de vídeo em 55,25 MHz. A faixa de frequências ocupada vai de 54 a 60 MHz e a portadora de áudio, deslocada de 4,5 MHz da portadora de vídeo está em 59,75 MHz.
Também é importante observar que enquanto os sinais de vídeo são modulados em amplitude, conforme estudamos nesta lição, os sinais de áudio são modulados em frequência.
Na tabela I temos então as frequências ocupadas pelos canais de VHF.
Um número maior de canais é conseguido com a utilização de parte do espectro de UHF. A faixa de UHF vai de 300 MHz a 3 000 MHz, mas para a TV somente são usadas as frequências de 470 MHz a 890 MHz, abrigando os canais de 14 a 83, todos com 6 MHz de largura.
Na tabela II temos as frequências ocupadas pelos canais de UHF.
d) TELEVISORES & MONITORES.
Um televisor comum, que capte, por exemplo, a faixa de VHF e sintonize os canais de 2 a 13, trabalha com sinais de 54 a 216 MHz, que são processados por circuitos especiais e de onde são separados os sinais de vídeo composto e áudio para se obter a imagem e som.
Nesse processamento, em que os sinais de áudio e vídeo modulam a portadora de alta frequência para transmissão e depois tem de ser demodulados para se obter sinais separados e com isso haver a recomposição da imagem e som, muito da "informação" original pode ser perdida. O resultado é urna deterioração da qualidade da imagem, conforme sugere a figura 16.
Os circuitos dos televisores devem, portanto, ser de boa qualidade para introduzirem o mínimo de perdas nestes sinais processados, obtendo-se assim uma qualidade de imagem satisfatória.
Se os sinais pudessem ser introduzidos depois dos circuitos demoduladores, não passando pelas etapas de altas frequências, onde parte das perdas ocorrem a qualidade de imagem certamente seria melhor assim como o próprio som.
Os aparelhos de videocassete normalmente operam com sinais de alta frequências que são modulados pelo áudio e vídeo e jogados nos canais 2 ou 3. Com este procedimento, na modulação e posterior demodulação, temos perdas que resultam uma imagem não tão perfeita.
Com o desenvolvimento das técnicas de vídeo surgiu então uma nova geração de aparelhos de reprodução de imagem, que não são simples televisores, mas sim Monitores de Vídeo. Tais aparelhos possuem entradas que "pulam' as etapas de altas frequências e permite que eles recebam diretamente um sinal de vídeo composto e um sinal de áudio, conforme mostra a figura 17.
TABELA I
TABELA II
Desta forma, câmaras de vídeo e aparelhos de videocassete podem trabalhar não só com o sinal modulado capaz de ser recebido num televisor comum, mas também com um sinal mais puro que não passa por este processo de modulação, e que pode ser entregue diretamente a um Monitor de Vídeo.
Temos então nas câmaras e nos aparelhos de videocassete saídas de áudio e vídeo, conforme mostra a figura 18.
Os sinais de vídeo obtidos nesta saída são de 4,0 MHz e podem ser processados diretamente pelos Monitores.
Os sinais de áudio podem ser aplicados diretamente ao Monitor ou a um amplificador de áudio externo. Conforme estudaremos em lições futuras, os sinais de TV gravados em fita cassete não são na frequência do canal, mas sim na frequência mais baixa, de vídeo, portanto.
