ESPAÇO TÉCNICO

TÉCNICAS DE MEDIDA DE VÍDEO



DISTORÇÃO DE LONGA DURAÇÃO (BOUNCE)

É a medida da variação do nível de apagamento do sinal vídeo, de acordo com a variação dinâmica do nível de luminância (APL - Average Picture Level).

Utiliza-se nesta medida o sinal de teste Flat Field Bounce. Este sinal simula um sinal de nível dinâmico, cujo valor instantâneo varia continuamente entre 10 e 90 IRE. Ao longo desta variação verifica-se o deslocamento do nível de apagamento.

O deslocamento do nível de apagamento não pode exceder 5 IRE para uma excursão de APL de 10 a 90%.



FATOR K

   O fator K, também chamado fator K de pulso, foi criado para que se tenha uma forma efetiva e fácil de correlacionar uma medida feita através de um sinal de teste com as imperfeições reais observadas quando o sistema está em tráfego com vídeo dinâmico.
   A medida do fator K é feita utilizando o sinal de teste Pulso e Barra e, dentro deste sinal, será a análise do pulso Sen2 2T que nos fornecerá o valor do fator K.
   O valor de T é 0,125µseg sendo este valor utilizado para geração do pulso. O valor 2T (0,250µseg), corresponde ao ponto de meia amplitude do pulso também conhecido como HAD (Half Amplitude Duration). Veja a figura abaixo.

   Quando um sistema de vídeo é excitado com o sinal Sen2 2T, é gerado um overshoot cuja amplitude decresce com o tempo. Este overshoot é gerado pela falta de linearidade de fase ao longo da faixa de frequências de vídeo, e se apresentam na imagem como fantasmas que surgem nas transições da imagem.

   Veja a figura abaixo:

Pulso Sen2 2T com overshoot causado por erro de fase no sistema em teste.


   Observando a figura vemos que, num tempo correspondente a 8T (1µseg), o overshoot existe com amplitude B. Suponhamos que a amplitude B valha 4% da amplitude do pulso. Observe, ainda, que o pulso tem uma distorção muito maior próxima à sua transição, com amplitude A. Contudo, o efeito de A, quando julgado por um observador médio, é somente o mesmo que o efeito causado pela amplitude do overshoot no ponto B.
   Portanto, do ponto de vista prático, a tolerância de um overshoot próximo ao pulso é muito grande e vai reduzindo à medida que aumenta sua duração.
   Suponha um sistema que gere um overshoot com amplitude de 5% localizado a 8T do pulso Sen2 2T. Se for aplicado um vídeo programa a este sistema, os efeitos de fantasma nas transições de vídeo já serão notados por um observador médio.
   Para se levar em conta todos estes aspectos, foi criada uma máscara que, quando utilizada em um monitor de forma de onda, nos fornece uma forma conveniente de determinação do fator K.
   A seguir, será mostrada a máscara básica para medida do fator K e depois esta máscara colocada num monitor de forma de onda, tal como é utilizada na prática.

Máscara Básica utilizada para medir o fator K.
Observe o ajuste da base de tempo do Monitor de Forma de Onda.

   Retícula utilizada na prática para medir o fator K. A máscara desenhada em linha cheia corresponde a um fator Kp de 4%, enquanto a máscara pontilhada corresponde a um fator K de 2%.
   O pulso Sen2 2T deverá ser inserido no interior da máscara e nenhum lóbulo do overshoot gerado deverá cortar o limite da máscara de 2% para que tenhamos um fator K melhor que 2%.



FATOR Kpb

É a relação entre a amplitude da Barra e do Pulso Sen2 2T. Esta medida é feita aplicando-se o sinal Pulso Sen2 2T e Barra em um monitor de forma de onda equipado com a mesma máscara de medida de fator K.
Veja a figura abaixo.





GANHO DIFERENCIAL

É a medida da variação do ganho da croma com a alteração do nível de luminância, isto é com o APL do vídeo.
   O sinal de teste utilizado é o Mod Stairstep (Escada modulada).
   Veja a figura abaixo.

Sinal de teste Stairstep Modulado.

   Note que este sinal possui 10 amostras de 3,58MHz estando, cada uma delas, em um nível de luminância (APL) diferente.

   A medida consiste em determinar a amplitude de cada uma das amostra de croma (3.58MHz). A maior diferença percentual dos níveis medidos corresponde ao ganho diferencial.

   Esta medida pode ser efetuada com um osciloscópio mas uma precisão muito maior é obtida com um Vectorscope.

   A figura abaixo mostra a tela de um vectorscope medindo o ganho diferencial.

Tela do vectorscope medindo ganho diferencial.

   Observe a escala da direita graduada em %. O sinal que está sendo medido apresenta um ganho diferencial de 3%. O vectorscope constitui-se na forma mais conveniente de se medir ganho diferencial (e também fase diferencial).

  1. Aplicar stairstep ao sistema que se deseja medir.
  2. Retornar o vídeo a um vetorsope.
  3. Configurar o instrumento para medir nível de luminância.
  4. Calibrar a escala vertical do instrumento para que mostre 140IRE no último degrau do sinal de teste.
  5. Configurar o instrumento para medida de ganho diferencial.
    O vectorscope mostrará uma forma de onda como aquela mostrada na figura acima.
  6. Leia o ganho difererencial diretamente na escala da direita.

Obs: O ganho diferencial pode também ser medido utilizando um monitor de forma de onda, contudo as leituras são somente aproximadas.

Os sistemas de vídeo devem apresentar ganho diferencial menor que 4%.



FASE DIFERENCIAL

   É a medida da variação de fase da croma com a alteração do nível de luminância, isto é com o APL do vídeo.
   O sinal de teste utilizado também é o Mod Stairstep, forma de onda já mostrada anteriormente.
   A medida consiste em determinar a fase de cada uma das amostra de croma (3,58 MHz). A maior diferença percentual entre as fases medidas corresponde à fase diferencial.
   Esta medida pode ser efetuada com o monitor de forma de onda mas, como no caso da medida do ganho diferencial, uma precisão muito maior é obtida com um Vectorscope.

A figura, abaixo, mostra a tela de um vectorscope medindo o fase diferencial.

 

Tela do vectorscope medindo fase diferencial:
   A curva mostrada corresponde à fase de cada um dos steps do Mod Stairstep.


  1. Aplicar o sinal (Stairstep) que se quer analisar ao Vectorscope.
  2. Colocar o Vectorscope na posição Vector e ajustar o vetor correspondente ao 3.58MHz para 100%.
  3. Selecionar o mode de medida "Diferencial Phase".
  4. Aparecerá na tela do instrumento uma curva como a mostrada na figura acima.
  5. A partir daí, aplicar os procedimentos básicos de medida de fase diferencial do Vectorscope.
  6. A fase diferencial pode também ser medida utilizando o Color Bar e posicionando os seus vetores na tela de um Vectorscope que não tenha a opção de medir fase diferencial.
  7. A figura abaixo, corresponde à tela de um Vectorscope com as posições dos vetores correspondentes às cores do Color Bar.

   Aplicando-se o Color Bar à entrada do Vectorscope, os vetores de cor são mostrados e a fase diferencial pode ser avaliada (não medida) pela dispersão das extremidades dos vetores nos quadrados correspondentes. Assim, se todos os vetores estiverem centrados, teremos uma fase diferencial nula.
   Caso as extremidades dos vetores estejam dentro do retângulo cheio, a fase diferencial será menor que ±2,5°.
   Caso as extremidades de algum dos vetores estejam entre o retângulo cheio e o retângulo pontilhado, a fase diferencial será maior que ±2,5° e menor que ±10°.
   Observe que este processo nos fornece uma indicação qualitativa da fase diferencial e não, propriamente, uma medida. Veja a figura abaixo.

Tela de um Vectorscope e os vetores correspondentes a um Color Bar. Note os pequenos retângulos cheios, que correspondem ao limite de fase diferencial de ±2.5° e os retângulos maiores pontilhados, que correspondem ao limite de ±10°.


   A fase diferencial não deve ser maior que 4° graus.



RELAÇÃO SINAL-RUÍDO ALEATÓRIO PONDERADO

É a relação, expressa em dB, entre o nível RMS do ruído presente no ponto de medida e o nível pico-a-pico do sinal de vídeo neste mesmo ponto.
Como estamos definindo a relação sinal ruído ponderada, o nível de ruído deve ser medido através de uma rede de ponderação videométrica.

A medida é feita com o setup mostrado na figura abaixo:

  1. Aplicar vídeo no sistema em teste e medir seu nível pico-a-pico no ponto de teste (Vpp).
  2. Desligar o gerador de vídeo e aplicar na entrada do sistema em teste uma terminação, que normalmente vale 75 Ohms.
  3. Através de um medidor de nível tipo "True RMS", medir o nível de ruído, em volts, no ponto de teste (NRMS ).
  4. A relação sinal ruído ponderado (S/N)p será:

(S /N)p = 20 x log(Vp-p/NRMSp).

   Existe uma forma alternativa de se estimar a relação sinal ruído ponderada de vídeo, que substitue o medidor de nível "True RMS" algumas vezes não disponível, por um osciloscópio. Este processo será descrito a seguir.

  1. Aplicar vídeo no sistema em teste e medir seu nível pico-a-pico no ponto de teste (Vpp).
  2. Desligar o gerador de vídeo e aplicar na entrada do sistema em teste uma terminação, que normalmente vale 75 Ohms.
  3. Através de um osciloscópio, medir o nível de ruído, em volts pico-a-pico, no ponto de teste (Npp ).
  4. A relação sinal ruído ponderada (S/N)p será:

(S /N)p = 20dB + 20 x log(Vpp/Npp).


A relação sinal-ruído ponderada não deverá ser menor que 55dB.



RETARDO DE GRUPO CROMA-LUMINÂNCIA

É a diferença da fase ou retardo de grupo (atraso ou avanço) entre o sinal de croma e o de luminância.
Normalmente, esta medida é expressa em tempo (nanosegundos).

O sinal de teste utilizado é o Pulso Sen2 12T Modulado e Barra, A medida consiste em analisar as distorções sofridas pela linha de base do Pulso Sen2 12T Modulado.
As possibilidades de distorção da linha base são mostradas nas figuras a seguir:

RCL=(1 - p) x 100% se p<1
RCL=(p - 1) x 100% se p>1

- Se d1 e d2 não tiverem a mesma amplitude, teríamos uma distorção não linear que é o Ganho Diferencial.

   A distorção mostrada acima, caracteriza um erro de retardo de grupo entre os sinais de luminância e o de crominância.
   O formato senoidal da distorção mostrada, define o parâmetro d, que seria o "valor pico-a-pico" da distorção. Quanto maior o valor de d, maior seria o valor do retardo de grupo do sinal de vídeo que está sendo avaliado.
   Na figura da esquerda, teríamos o sinal de cor atrasado da luminância e, na figura da direita, o croma estaria adiantado em relação à luminância.
   Se chamarmos Y1 e Y2, respectivamente, os semi-ciclos positivos e negativos da senóide mostrada na linha de base do Pulso Sen2 12T Modulado, tal que Y1+Y2=d, o valor do retardo de grupo, em nanosegundos, pode ser calculado pela seguinte expressão:

td (ns) = 20x sqrp (Y1 x Y2)

onde:

   Existe, ainda, a possibilidade de encontrarmos as duas distorções descritas acima ao mesmo tempo.
   Esta distorção é mostrada na figura abaixo.




GANHO DE INSERÇÃO

É a diferença, em unidades IRE, entre a amplitude de um sinal de teste no ponto de recepção e o sinal original que foi injetado no ponto de transmissão, normalmente 1Vp-p medido numa impedância de 75W.

Usa-se o pulso 2T com uma amplitude de 100 unidades IRE. A diferença entre o sinal no receptor e o sinal injetado no ponto de transmissão é o ganho de inserção.

O ganho de inserção não deve ultrapassar ± 3 unidades IRE.



DISTORÇÃO DE CAMPO



DISTORÇÃO DE LINHA

   

DISTORÇÃO LINEAR DE CURTA DURAÇÃO

1- A amplitude do overshoot não deve ser maior que 10 IRE.
2- A amplitude do Pulso Sen22T deve ter 100 IRE com tolerância de +/- 6 IRE.

Na figura acima temos:

OBS: Por simplicidade não é mostrada na figura acima o Pulso Sen22T.

Uma vista do sinal Pulso e Barra completo é mostrado abaixo:



DESIGUALDADE DE GANHO CROMA-LUMINÂNCIA

É a diferença de ganho entre os níveis de Luminância e de Crominância.

   A figura, acima, mostra o sinal de teste Pulso Sen2 12T Modulado e Barra para execução da medida de desigualdade de ganho croma-luminância. Esta medida é, algumas vezes, expressa em valores percentuais tomando o nome de RCL (Relative Croma Level) e seu valor máximo devendo ser ±6%.



RESPOSTA EM FREQUÊNCIA

É utilizado o sinal de teste Multiburst. Este sinal é formado por amostras de frequências cobrindo a faixa de vídeo.

O valor de cada amostra de frequência é: 500KHz, 1,5 MHz, 2,0 MHz, 3,0 MHz, 3,6 MHz e 4,2 MHz.

A figura abaixo mostra um sinal de Multiburst.

A máxima variação tolerada para cada burst (amostra de frequência) é no máximo +3 IRE e -5 IRE.
A amplitude nominal do burst (salva de côr) é 40 IRE com uma variação de ± 4 IRE.