Os principais modos de SSTV
Os modos atuais de transmissão em SSTV a cores podem ser divididos em duas categorias :
- modos RGB : como Martin, Scottie, Wraase, P e AVT .
Correspondem a uma transmissão
conhecida em inglês por Vídeo Component, pois são
transmitidos os componentes básicos: as três cores
fundamentais R, G e B. Equivale a obter uma imagem com a máxima
qualidade, como no formato BMP, ou seja sem perdas.
O preço da qualidade se paga com o maior tamanho do arquivo,
ou maior banda ocupada em TV, ou maior tempo de transmissão
em SSTV.
- modos YC : como Robot, PD e HQ .
Correspondem a uma transmissão
em vídeo composto (não confundir com componente),
na qual são transmitidos no lugar dos componentes RGB, sinais derivados
destes : a Luminância Y e a Crominância R-Y e B-Y
ou Cr e Cb. É o método usado em TV convencional analógica
e digital com compressão MPEG, e em imagens digitais comprimidas
com
perdas como o JPG. Se baseiam no fato de que numa imagem "normal" certos
detalhes, principalmente de cor, podem ser omitidos sem grande prejuízo
para a qualidade final, principalmente quando o observador não vê
o original e portanto não consegue detectar a maioria dos erros.
A redução da qualidade é compensada por arquivos
de tamanho menor, ou menor banda ocupada em TV ou menor tempo de transmissão
em SSTV.
Na moderna TV digital, este método, junto com a compressão
MPEG, permite grandes redução na taxa de transmissão,
por ex. de 200 Mbits/s para 8 Mbits/s, o que é muito significativo
e compensa a pequena perda de qualidade. Mas em SSTV, não há
muito ganho no tempo de transmissão.
Modos RGB.
Como já vimos na analise do modo Martin
1, toda imagem colorida de computador é armazenada usando o
formato RGB, ou seja, para cada pixel da imagem, são armazenados
os valores das três cores primárias que o compõem :
R = vermelho, G = verde e B = azul.
Portanto, para transmitir uma imagem colorida, basta enviar os três
componentes R G B de cada pixel. É assim que funcionam os modos
chamados RGB. E é assim que funcionam as câmeras coloridas
e os tubos de raios catódicos ou de cristal liquido de monitores
de TV.
Os modos RGB são simples, eficientes, não introduzem
erros de arredondamento de cálculos, não provocam
erros
de cor quando há erro de sintonia e não geram
cores estranhas como os modos YC. Também
não geram
erro de registro de cor, porque tem o mesmo tempo para cada componente.
(exceto Wraase SC2 30 a 120).
Tem só a desvantagem de gastar um pouco mais de tempo
para a transmissão.
Tecnicamente, são todos muito parecidos, apenas mudando a seqüência
que pode ser RGB ou GBR e evidentemente os
formatos de imagens e temporização. Veja por ex.
o Martin 1 e o Wraase.
E tem a mesma resolução para cores e luminância (exceto
os Wraase SC2 30,60 e 120), portanto geram as imagem
com maior resolução geral.
Modos YC.
Já os modos YC são baseados no processo usado para
transmissão
a cores de televisão convencional. O modo YC foi inventado
pelo NTSC nos anos 40, para ser um padrão de transmissão
de TV a cores COMPATÍVEL com o sistema preto e branco (P&B)
então em uso, para permitir que toda transmissão a cores
pudesse ser recebida (em preto e branco, é claro!), pelo milhares
de receptores P&B então em uso, e que demorariam muitos anos
para serem substituídos pelos coloridos, na época ainda caríssimos.
É importante notar que tal fato (compatibilidade e quantidade
!) não ocorreu em SSTV !...
A vantagem desse modo é um tempo de transmissão ligeiramente
menor, as custas de pontos negativos : cálculos suplementares e
que causam erros de arredondamento, e erros de cor causados por erros de
sintonia, e geração de cores estranhas
(artefatos) na transição de duas cores diferentes, nos
sistemas que fazem a média de duas linhas adjacentes, como
Robot36 e PD, como pode ser vista na figura seguinte em RX, onde aparecem
cores estranhas entre as faixas de cores R, G e B :
Como funciona o modo YC, de forma bem simplificada :
O sinal de vídeo de um sistema P&B contem apenas a informação
chamada de Luminância ou Y, ou seja, informa sobre
a luminosidade (claro/escuro) dos pixeis da imagem, tal como é captada
pelo tubo da câmera P&B..
Estudos mostram que o sinal Y pode ser obtido a partir de uma
imagem colorida, onde são medidos separadamente os níveis
de cada cor primária R, G e B, pela seguinte formula :
Y = 0,3 R + 0,59 G + 0,11 B. Estes coeficientes são devidos
a resposta do tubo da câmera P&B a cada uma das cores, e corresponde
mais ou menos a resposta do olho humano.
Portanto, para satisfazer o problema da COMPATIBILIDADE, o sinal
a cores deve conter como sinal principal, um sinal em P&B, que é
o sinal Y. E este sinal será o único reconhecido pelos
televisores P&B.
Como este sinal Y já contem a informação da soma
das três cores fundamentais, basta transmitir apenas mais duas cores
separadamente, o que permitirá através de cálculos
no receptor, reconstituir as três cores, que serão enviadas
aos três canhões do tubo de raios catódicos do receptor
a cores.
Foram escolhidas R e B por diversas razões, como por ex. seus
baixos coeficientes.
Portanto, transmitimos Y , R e B. O receptor a cores fará o
calculo:
G = ( Y- 0,3 R - 0,11 B ) / 0,59 . Como já tinha os valores
de R e B, agora também tem o valor de G, podendo descartar o Y.
Temos então as três cores necessárias para restituir
a imagem colorida : R, G e B.
Para melhor compatibilidade ainda, em vez de transmitirmos Y, R e B,
transmitimos Y , R-Y e B-Y, ou seja, R-Y no lugar de R e B-Y no
lugar de B, pois assim, se a imagem filmada pela câmera a cores for
P&B (um filme P&B por ex.), então estes sinais R-Y e B-Y
serão nulos, e o sinal composto resultante de Y, R-Y e B-Y será
igual a um sinal gerado em P&B, ou seja, só contem o sinal Y,
igual a um verdadeiro sinal de TV P&B !. Veja exemplo de sinais Y,
R-Y e B-Y para uma imagem padrão
de barras coloridas.
Estes sinais R-Y e B-Y foram obviamente chamados de sinais de diferença de cor ou ainda de sinais de Crominância ou C ou CrCb. Par transmissão em TV a cores, estes dois sinais tiveram que ser "encaixados" (para COMPATIBILIDADE) na mesma banda ocupada pelo sinal Y ou P&B (no caso 6 MHz), e sem interferir nele, para que receptores P&B pudessem ver somente o sinal Y. Para conseguir esse "encaixe", são usados vários artifícios, entre eles a redução da banda ocupada pelo sinal de Crominância (que resulta numa menor resolução no sentido horizontal), e o calculo da média de duas linhas adjacentes (em PAL e SECAM) baseado no fato que numa imagem "normal", muitas linhas adjacentes são parecidas, e o que resulta numa redução da resolução no sentido vertical. Esta dupla redução é tolerada pelo fato de que a resolução (acuidade) do olho humano ser menor para cores do que para detalhes acromáticos. Portanto, em TV a cores, as cores são transmitidas voluntariamente com resolução menor que o sinal P&B, ou simplificando, as cores não contem tantos detalhes como o sinal P&B. A resolução em P&B (ou luminância) de uma imagem de TV colorida é da ordem de 640 por 480 pixeis, e da ordem de um quarto deste valor para as cores. E convém notar que o sistema YC do NTSC para TV a cores é uma obra prima.
Para gerar os sinais coloridos SSTV nos modos YC, que são
: Robot, PD e HQ, devemos portanto fazer uma serie de cálculos
na transmissão e refaze-los ao contrário na recepção,
pois o PC só consegue salvar imagens baseadas nos valores de R,
G e B : inevitavelmente ocorrem erros de arredondamento que se traduzem
em erros na reprodução das cores. E ainda ocorrem
erros de cor se houver erro de sintonia !.
Dirão os defensores desses modos, que eles permitem fazer como
em TV, ou seja, transmitir as cores com a metade (a maioria) ou
um quarto (Robot36) da resolução das cores,
o que obviamente piora a qualidade da imagem, mas permite um pequeno
ganho
na velocidade de transmissão. Certo ! Mas só compensa mesmo
e muito em TV digital, e não em SSTV : para ganhar 50% no
tempo de transmissão, perde-se 75% na resolução
das cores ...Qual é a vantagem ? (dados reais para Robot36, que
permite o maior ganho de tempo). E há uma forma
mais elegante de fazer isso em SSTV...
Veja a seguir alguns exemplos de modos YC :
O modo Robot 36 é o único que reduz e a resolução
de cores pela metade, tanto na vertical com na horizontal, o que alias
é o mais lógico mas também o mais complicado :
- na vertical : fazendo a media dos sinais de crominância
de duas linhas adjacentes,
- na horizontal : atribuindo um tempo para a crominância
igual a metade do tempo para a luminância:
O modo Robot 72 somente reduz a resolução de cores na horizontal, e portanto sofre também do problema de registro de cor :
Veja como é transmitida uma imagem nos modos Robot 24 e 72, MR e ML :
Os modos PD 50 a 290 reduzem a resolução de cores somente na vertical, e portanto não tem o problema de registro de cor, pois os tempos para luminância e crominância são iguais :
Os modos HQ reduzem a resolução de cores somente na horizontal :
Para facilitar a observação e o reconhecimento dos diversos sinais, todos os espectrogramas desta página foram feitos com uma imagem padrão de barras coloridas.
Há uma maneira muito mais simples de reduzir a resolução
de cores em relação a luminância, do que a usada em
YC : um exemplo são os modos Wraase SC2 30, 60 e 120, que
usam um principio semelhante ao usado para imagens coloridas em 16 bits
: 5 bits para o R, 5 para o B e 6 bits para
o G. Como a luminância Y depende 59 % de G, usamos 1 bit a mais
para esta cor (verde), o que dá o dobro de valores.
E nos modos Wraase citados, que são
RGB, simplesmente o tempo para G é o dobro do tempo para R e
B ! O que corresponde a uma redução na horizontal para R
e B. Simples e inteligente..., sem cálculos e outros erros visíveis
(há um pequeno problema de registro de cor que ocorre somente em
condições extremas). Veja na figura seguinte :
Observação final : Qual é o melhor modo ? Depende ... Veja um exemplo:
Podemos concluir comparando dois modos que fornecem resultados bastante
semelhantes :
- o Martin 1 (RGB) e o PD 90 (YC).
O PD90 leva a vantagem de ser 20% mais rápido (90s contra 114s)
e ter uma resolução para a luminância ligeiramente
superior (16%), pois tem um tempo de pixel
de
532 micro segundos contra 458 do M1. O efeito deste pequeno aumento
de resolução é apenas ligeiramente visível
nas faixas verticais da figura seguinte do PD90, comparando com o Martin
1.
Em compensação o PD90 tem resolução de
cores 50% menor no sentido horizontal e os outros inconvenientes já
citados, e o efeito disso é bastante visível na fig. seguinte,
principalmente no terço central da faixa horizontal inferior:
Portanto, para transmitir uma imagem rica em detalhes coloridos e muitas
mudanças de cores, é melhor o M1 (ou qualquer RGB), por ser
mais fiel. Para imagens com poucos detalhes de cor e poucas mudanças
de cor, é melhor o PD90 (ou qualquer YC), por ser mais rápido.
Para tempos iguais, os modos RGB fornecem a mesma qualidade : por ex.
Martin1 e Scottie1.
Concluindo : se você está com pressa : YC. Se você quer qualidade : RGB.
Se o leitor for bastante curioso e resolver fazer o teste acima nos
modos YC do MMSSTV, poderá ter uma surpresa :
Mais uma vez : PARABÉNS para o nosso colega Mako JE3HHT por essa idéia simples, eficiente em SSTV e brilhante! (Dos três erros introduzidos em YC, o Mako eliminou um)
Pois se numa imagem "normal" as linhas adjacentes são parecidas,
para que fazer a média ?... (Em TV, no sistema PAL, a média
é feita porque permite cancelar erros de fase introduzidos pelo
meio de transmissão, o que NÃO se aplica em SSTV).
Todos os softs que testei : JVComm, Chromapix, WinPix, MScan e SSTV32
fazem a média nos modos PD e Robot 36, seguindo o padrão.
Na versão MMSSTV 1.06, Mako criou 13 novos modos YC :
- MP73, 115, 140 e 175, que são tecnicamente idênticos ao PD, (mas sem fazer a média também). Segundo Mako, oferecem melhor imunidade a distorções geradas por propagação em multiplos caminhos (multi-path) e com tremor de fase (jitter).
- MR73, 90, 115, 140, 175, e ML180, 240, 280 e 320, tecnicamente
idênticos ao Robot72.
Oferecem boa resolução quando as condições
de propagação são boas.
Se o leitor quiser fazer os testes por conta própria, é
importante pegar a imagem de teste original, que nesta
página está em GIF (porque no caso particular desta imagem,
não introduz erros na compressão), e convertê-la
pra BMP, e não JPG que introduz artefatos.
É uma boa experiência convertê-la para JPG só
para observar os erros introduzidos!
Veja também uma tabela dos modos de SSTV, com as características principais, e os modos suportados por alguns programas mais usados atualmente.