Da próxima vez que você colocar um DVD no seu aparelho e relaxar em frente à sua nova HDTV 1080p para assistir a um filme cristalino, reserve um momento para considerar a manipulação de vídeo digital que está acontecendo.

Afinal de contas, seu DVD é codificado em uma resolução e sua HDTV é outra, e não um múltiplo exato. Como ele exibe um vídeo claro com artefatos mínimos de imagem?

A televisão nos velhos tempos parecia bastante simples: era analógica, existia no ar à nossa volta e usava tubos de raios catódicos (CRTs). Isso foi realmente sobre isso, do ponto de vista do espectador.

Por trás de tudo isso, houve algumas coisas muito inteligentes acontecendo - para o tempo. Primeiro, a taxa de quadros foi ajustada para a frequência da energia CA que alimentou a televisão.

Na Inglaterra e no resto da Europa, que usa o sistema de codificação PAL, a frequência de CA era de 50Hz e, portanto, a taxa de quadros era de 25Hz - o suficiente para enganar os olhos e interpretar uma rápida sucessão de quadros como movimento contínuo. (O sistema SECAM é semelhante ao PAL, pelo menos no que diz respeito a este artigo).

Nos Estados Unidos, que usa o sistema NTSC (as pessoas brincaram que NTSC significava "nunca duas vezes a mesma cor"), a frequência de CA é de 60Hz e, portanto, a taxa de quadros era definida para 30Hz (29,97Hz para ser precisa).

Isso é simplificar demais a situação. Um televisor CRT exibe o sinal como uma série de linhas da esquerda para a direita - um processo conhecido como varredura - pulando para a esquerda antes de digitalizar a próxima linha. A digitalização prossegue não processando as linhas por ordem, mas pulando linhas.

O CRT varre todas as linhas pares, salta de volta para o canto superior esquerdo e, em seguida, verifica as linhas ímpares, conforme mostrado abaixo. Isso é conhecido como entrelaçamento.

A exibição de todas as linhas pares (ou todas as linhas ímpares) é conhecida como um campo, com dois campos por quadro. Isto significa que a taxa de exibição de campo é igual à freqüência de CA (50Hz na Europa e 60Hz nos EUA).

Para o sistema PAL, existem 625 linhas por quadro (apenas 576 linhas são visíveis, o restante contém outras informações) e para NTSC existem 525 (das quais 486 são visíveis).

O vídeo entrelaçado reduz a largura de banda do sinal de televisão pela metade e ajuda a suavizar o movimento (pelo menos em uma TV entrelaçada).

O campo ímpar é exibido em 1/25 de segundo e permanece na tela (os fósforos na tela mantêm a imagem por mais 1/25 de segundo à medida que decaem) à medida que o campo par é exibido. Isso permanece na tela por 1/25 de segundo que leva para o próximo campo ímpar ser exibido, e assim por diante..

Os campos são separados 1/50 de segundo. Em outras palavras, um único quadro não é dividido em quadros ímpares e pares; os quadros são gravados separadamente.

Conversão de framerates

Como o filme é gravado a 24 quadros por segundo, ele deve ser convertido em outra taxa de quadros para exibição na TV - um processo chamado telecine.

Para a Europa, a solução foi acelerar o filme em 4% e converter os quadros do filme em campos (geralmente duplicando quadros). O áudio teve que ser corrigido para garantir que não fosse muito alto. Isso significava que filmes rodavam mais rápido na televisão (um filme de 90 minutos é de 129.600 quadros, o que levaria 86,24 minutos para ser exibido na TV), mas isso não era perceptível..

Para os EUA, o problema era mais agudo: o framerate tinha que ser aumentado de 24 para 30 quadros por segundo. Uma maneira simples seria duplicar um quadro em quatro. No entanto, isso produziria movimento espasmódico e, portanto, nunca foi usado.

Na verdade, o processo de telecine dos EUA (conhecido como pulldown 3: 2) funciona adicionando campos duplicados extras. Essencialmente, quatro quadros (ou oito campos) foram convertidos em cinco quadros (10 campos) duplicando dois dos campos. Isso garantiu um movimento muito mais suave no vídeo. A imagem abaixo mostra o processo.

Cada um dos campos para cada quadro é mostrado em diferentes matizes da mesma cor, com o campo anterior como o matiz mais claro. Como você pode ver, o quadro três do vídeo é formado a partir do campo anterior do quadro de filme dois, juntamente com o campo posterior do quadro de filme três; quadro quatro é formado a partir do campo anterior do quadro de filme três, juntamente com o campo posterior do quadro de filme quatro.

A era do computador

Isso tudo foi bom até que os monitores de computador vieram junto com a capacidade de exibir vídeo, especialmente a partir de DVDs. O maior problema com monitores de computador é que eles não usam um sistema de varredura entrelaçada - eles usam varredura progressiva.

A exibição ainda é composta de linhas, mas o monitor as escaneia em sequência estrita para criar um quadro completo, não como um campo ímpar seguido por um campo par. Um monitor de PC também é baseado em pixels - o sinal exibido é digital.

A questão principal, em seguida, com a exibição de vídeo em um monitor de computador é que o sinal, que é entrelaçado, precisa ser convertido em uma varredura progressiva. Isso é chamado de desentrelaçamento.

Cada quadro deve ser recriado de dois quadros, um ímpar e outro par. Como cada um dos quadros de um par é tirado em dois momentos ligeiramente diferentes (1/50 de segundo), se fossem simplesmente combinados em um único quadro, o movimento dos objetos sendo fotografados seria discernível como defeitos visíveis..

Esses defeitos são comumente conhecidos como pentear, porque as varreduras de campos pares e ímpares não combinariam e seriam visíveis como linhas curtas. A imagem abaixo mostra o efeito com uma caixa movendo da direita para a esquerda.

A parte superior mostra a versão entrelaçada tocando em um dispositivo de varredura entrelaçada; a parte inferior mostra que o simples desentrelaçamento e a reprodução em um dispositivo de varredura progressiva produz um padrão semelhante a um pente.