A história da humanidade está cheia de episódios onde se percebe uma repetição de fatos ou eventos, mas sem necessariamente significar um retrocesso. E com a tecnologia de áudio e vídeo não é diferente: todo audiófilo que já tenha colocado as mãos em um Lp de corte direto (“direct cut” ou “direct-to-disc“) sabe a qualidade que ele tem, e no entanto, quando se pensou em fazer a eliminação da fita magnética dentro de um estúdio, muita gente na época achou uma loucura voltar os métodos pré-fita magnética de edição de um disco.

As ciências da computação, particularmente no processamento de programas e rotinas de adaptadores de vídeo, foram quem mais contribuiu para o melhoramento da reprodução da imagem de vídeo, primeiro nos monitores usados nos computadores, e depois nos aparelhos de televisão domésticos.

Muitos dos conceitos anteriormente aplicados em torno de programas que necessitam alto grau de processamento de imagem retornam agora na forma de recursos importantes dos televisores de alta performance, como veremos na evolução da imagem de vídeo, a seguir.

A evolução da imagem nossa de cada dia

A imagem de vídeo tal como a conhecíamos é formada através de linhas de varredura. O sinal analógico convencional de televisão é formado por linhas entrelaçadas. Para formar uma imagem entrelaçada completa, primeiro são varridas as linhas ímpares:

E depois as linhas pares:

Cada conjunto de linhas é chamado de campo. Então, são precisos dois campos, para formar um quadro (imagem) completo.

No padrão NTSC, usado como base na televisão brasileira, cada conjunto de 240 linhas de varredura formam um campo, e 480 linhas para formar um quadro, daí o termo 480i (“i” vem do inglês “interlaced” ou entrelaçado). Neste padrão, o vídeo é gravado e reproduzido com 60 campos ou 30 quadros (60÷2) por segundo: 480i @60 Hz ou 480i 30.

Cadência

O número de quadros por segundo, no caso 30 qps, é chamado de “cadência“. Note que esta cadência se refere à imagem de vídeo puro, isto é, aquele capturado por uma câmera de televisão.

No caso de filmes, que são rodados em 24 quadros por segundo, a conversão para o sinal de vídeo NTSC (30 qps) é também conhecido por “3:2 pulldown”, por causa da repetição de quadros 3 vezes e 2 vezes, a cada seqüência de 2 quadros consecutivos. É uma forma engenhosa de transformar os 24 quadros do cinema em 30 quadros do sinal de vídeo.

A evolução para o vídeo progressivo

O problema maior na falta de clareza numa imagem entrelaçada é o fato de que esses dois campos de linhas são registrados e reproduzidos separadamente. Numa televisão mais moderna, mas ainda usando um tubo convencional (CRT), ao se reproduzir uma imagem em movimento (principalmente o movimento lateral) é possível notar a discrepância entre as linhas, dando à imagem um aspecto segmentado:

A solução é modificar a maneira como as linhas de varredura são exibidas na tela: ao invés de varrer linhas ímpares primeiro e pares depois, varre-se uma linha atrás da outra, em seqüência (1, 2, 3, etc.), até formar um quadro completo. Este método é, por isso mesmo, chamado de varredura progressiva ou “progressive scan“.

A vantagem mais óbvia da varredura progressiva é o resultado visual de uma imagem bem mais consistente, com transições entre quadros mais suaves e uniformes, sem apresentar aquela discrepância entre linhas acima referida.

O sinal de varredura progressiva, anteriormente usado somente na informática, ganhou impulso nos leitores de DVD, fazendo a imagem gravada passar de 480i para 480p (“p” se referindo ao inglês “progressive“). Com o advento das telas digitais (LCD, plasma, etc.) todo e qualquer sinal entrelaçado é imediatamente convertido para progressivo, antes de ser exibido. Este processo é chamado de “desentrelaçamento” (no inglês, “deinterlacing”).

O refresh rate e o seu significado nas telas atuais

Um outro conceito, largamente usado na informática, o Refresh rate (do inglês, taxa de atualização) é o número de vezes que um quadro novo é repetido na unidade de tempo. O refresh rate mais comum numa TV NTSC (ou PAL-M) é 60 Hz.

Na prática, isto significa que um sinal de vídeo NTSC, de 30 qps, será repetido duas vezes na unidade de tempo, em uma televisão com refresh rate de 60 Hz.

A idéia de que o mesmo quadro possa ser repetido várias vezes em um segundo traz consigo a noção de que, visualmente, a transição entre quadros diferentes e seqüenciais, ao longo do tempo, possa exibir uma imagem mais estável. Assim, os valores de refresh rates maiores terão a vantagem teórica de produzir uma imagem de melhor qualidade para o espectador, irrespectivo do tamanho da tela.

Note que a cadência do sinal de vídeo nada tem a ver com o refresh rate. Na realidade, se um sinal tem 30 qps, por exemplo, em cada segundo de um refresh rate de 60 Hz, o mesmo quadro é repetido duas vezes (60 ÷ 30), a cada 1/30 do segundo. Se a televisão tiver 120 Hz de refresh rate, esse mesmo quadro seria repetido quatro vezes (120 ÷ 30), a 1/30 do segundo.

O que, em última análise, impulsionou os fabricantes de televisão em adaptar as telas com um refresh rate maior foi o fato de que a captação moderna de filmes em vídeo digital se dá a 1080p e 24 qps, a cadência exata dos filmes de cinema.

Aplicando o raciocínio exposto acima, um sinal de 24 qps exibido em uma tela com 120 Hz de refresh rate teria cada quadro repetido cinco vezes (120 ÷ 24), a cada 1/24 do segundo.

A primeira tentativa neste sentido foi feita com um refresh rate de 72 Hz, e assim a cadência de 24 qps é exibida três vezes (72 ÷ 24), a cada 1/24 do segundo.

Por aí se vê como uma tela mais moderna, @ 120 Hz, pode melhorar significativamente a qualidade da imagem, sem que a fonte de sinal propriamente dita tenha de fato mudado!

Se uma imagem a 24 qps precisar ser exibida numa tela convencional com refresh rate de 60 Hz, é necessário que este sinal seja convertido para 30 qps primeiro, com o uso do método do”?3:2 pulldown”, como explicado anteriormente. Neste caso, entretanto, se a TV não aceitar a entrada direta do sinal a 24 qps, esta conversão terá que ser feita obrigatoriamente no equipamento de leitura. Isto é, aliás, o que acontece com todos os equipamentos para reproduzir Blu-Ray, e com isso o sinal chega à TV com 1080p 30 qps.

É possível ver a diferença?

Depende! Se o leitor já tem em sua casa um reprodutor de Blu-Ray, ligado a uma TV com refresh rate a 60 Hz, é bastante possível não ter notado nada de anormal na reprodução da imagem. Isto se deve à qualidade, tanto dos processadores internos dos leitores, quanto dos processadores internos da TV, que eliminam artefatos de movimento.

Porém, no sentido de se fazer um upgrade ou compra nova de equipamento, e considerando-se a situação atual do mercado, manda o bom senso que se indague do fabricante qual é o tipo de sinal aceito, antes de se investir numa TV nova. E principalmente, no caso, saber como este sinal é tratado, quando se leva em conta o refresh rate da tela. É possível que um dado modelo de TV até aceite o sinal de 24 qps, mas o converta internamente para 30 qps.

A eliminação do “film judder“

Um dos maiores benefícios da repetição de quadros pelo aumento do refresh rate é a atenuação do chamado “film judder“: a 24 qps o filme de cinema não tem velocidade suficiente para capturar corretamente objetos em movimento, exibindo borrões no lugar de contornos nesses objetos.

Transferindo-se o conteúdo de cinema para mídias em disco, com 24 qps, transferem-se também todos os artefatos de movimento derivados do film judder. A interpolação de quadros, associada ao refresh rate, poderá “interpretar” como uma imagem deveria ser, se o judder não tivesse ocorrido. Alguns fabricantes chamam este recurso de “ajuste de movimento”. Em muitos casos, este ajuste é feito pelos processadores internos da TV, independente da fonte ser um sinal de 24 qps, e o motivo para tal é que mesmo o “3:2 pulldown”, feito para transformar 24 qps em 30 qps, deixa artefatos de movimento bastante semelhantes!

Uma TV moderna e bem construída atenua ou até elimina artefatos como o “film judder”, mas sem deixar na tela a sensação visual de que não se está assistindo a um filme de cinema. Quando isto ocorre, a imagem resultante fica demasiadamente artificial, e, portanto, um pouco de “film judder”, no fim das contas, não vai fazer mal a ninguém! [Webinsider]

.

Paulo Roberto Elias

Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.