Vários parâmetros de tratamento e conversão de sinal de vídeo são importantes para se conseguir uma imagem de boa qualidade, até mesmo nos displays modernos.

Hoje em dia, com os avanços significativos que têm sido incorporados nos diversos displays, o melhoramento obtido no tratamento da imagem nos tem feito esquecer até mesmo aqueles ajustes mais simples, como brilho, contraste, cor, etc.

Não faz tanto tempo assim que os primeiros reprodutores de mesa para DVD começaram a disponibilizar saídas em vídeo componente com varredura progressiva. Foi assim que a imagem do DVD, gravada em 480i (sinal entrelaçado) passou a ser exibida em 480p, bem antes do processamento digital da imagem chegar a um ponto mais avançado.

Uma das coisas que marcou esta época para mim, foi quando eu estava tentando comprar um aparelho desses e, dentro de uma loja especializada, o promotor da fábrica me perguntou qual era a diferença entre o sinal entrelaçado convertido no leitor ou na TV. Passados todos esses anos, a pergunta ainda se aplica a um monte de outras conversões e é sobre isso que eu pretendo falar a seguir.

Existem, de fato, processadores de imagem diferentes dentro dos leitores e dentro da TVs. Na maioria das vezes, um dos dois é superior ao outro, mas com o aprimoramento dos processadores embutidos nos últimos modelos de TV, a diferença, quando existe, pode ser mínima. E mais importante do que isso, um tratamento de imagem no leitor não impede que seja feito outro, dentro da TV e com resultados ainda melhores.

Eu já li várias vezes sites de especialistas em vídeo aconselharem seus leitores a não se preocuparem em demasia com ajustes nas TVs. O discurso bate de frente com o preceito de que nenhuma TV sai de fábrica corretamente ajustada, mas ele faz sentido em casos onde, das duas uma: a TV incorpora ajustes precisos ou o usuário não tem interesse em filigrana!

Para quem quer fazer ajustes existem discos de calibração, no mercado desde a época do videodisco. E a oferta aumentou depois que o vídeo de alta definição virou lugar comum nas lojas e nas residências dos usuários.

Na minha vida toda neste hobby, eu passei longe dos discos mais conhecidos de calibração e perto dos ajustes com o uso de padrões mais corriqueiros de imagem, ao mesmo tempo em que vi amigos serem apologistas de ajustes finos. Confesso que a diferença de abordagem nessas coisas nunca chegou ao ponto de prejudicar o que eu vi em casa, mas, de qualquer forma, nunca tiraria a razão de quem quis fazer ajustes mais demorados.

Anos atrás, os displays, principalmente os de retroprojeção, exigiam alinhamento fanático, mas não é o caso hoje em dia. E não é também por mera coincidência que os técnicos com credenciamento da Image Science Foundation, que são pessoas que vivem deste tipo de trabalho, vêm afirmando que os usuários podem perfeitamente fazer uso de discos de calibração com confiança. Os discos podem (e devem) ter melhorado, mas as TVs também. E se o usuário tem uma TV com acesso ao desligamento das cores verde e vermelho, ele nem vai precisar daqueles óculos com filtro, usado na calibração das cores.

Uma coisa que traz prejuízo no uso de discos é a falta de instrumentos de medição ótica ou a ausência maior de explicações capazes de levar o usuário que não é engenheiro ou técnico conseguir chegar a fazer um ajuste correto de todos os parâmetros.

Neste ponto, quem advoga que o usuário não técnico pode abdicar do uso do disco de calibração não está totalmente errado, e na verdade, com o aprimoramento de imagem que as TVs atuais conseguem, eles nem precisam de disco ou podem se safar com uma quantidade mínima de ajustes.

Por outro lado, um pouco de cultura no assunto sempre ajuda a quem quer uma boa qualidade de imagem. Muita gente não gosta de mergulhar em manuais complicados e incompletos. Mas, entendendo principalmente as limitações do equipamento já é possível se chegar a um aprimoramento de imagem, sem quebrar demais a cabeça para tirar leite de pedra ou até mesmo de mudar para um equipamento melhor.

A cadeia de reprodução de cor

Depois que os leitores de DVD começaram a passar sinal digital por HDMI, alguns fabricantes incluíram ajustes de vídeo na saída, sem dar maiores explicações sobre o que eles afetam ou até porque eles estão ali. Diante disso, o usuário fica sem noção de que ajuste escolher, e nessas horas nem sempre a leitura do manual ou o suporte do fabricante resolve.

É o caso do processamento de cores. O vídeo comercial, entregue nas mídias digitais do tipo DVD e Blu-Ray, usa um formato de cores chamado de vídeo componente. O tema já foi parcialmente abordado aqui. O leitor deve se lembrar que o vídeo componente entrega o sinal de luminância (Y), junto com os sinais diferenciais de Azul (Cb) e Vermelho (Cr), em ambiente digital.

O objetivo do uso de vídeo componente é a economia do espaço de memória. O disco de vídeo que a gente tem em casa contém as informações YCbCr na proporção de bits 4:2:0, aumentando mais ainda a economia de memória. Somente as gravações de vídeo profissional usam YCbCr 4:4:4.

A conversão da cor da imagem nativa 4:4:4 (integral) para 4:2:0 é um processo chamado de subsampling. A prática em si é possível porque o olho humano é mais sensível às variações de luminância do que às variações de cor. E o método de codificação de cor por vídeo componente é, portanto, por definição, perceptivo por natureza!

Mas os displays exibem RGB, que não tem este tipo de compressão de sinal, o que na prática significa dizer que o sinal de vídeo componente precisaria ser 4:4:4, e não 4:2:0, antes de chegar a RGB.

Para o sinal ser convertido para RGB, ele sofre conversões, que o transforma, por upsampling, de 4:2:0 para 4:4:4. No final, a cadeia de conversão de sinal de cor fica assim:

YCbCr 4:2:0 → YCbCr 4:2:2 → YCbCr 4:4:4 → RGB

O algoritmo de passagem de uma etapa para outra varia de acordo com o tipo de processador. No caso do alinhamento de cores, por exemplo, ele pode ser uma interpolação de dados do tipo bicúbica, bilinear ou por aproximação. A eficiência de cada um desses métodos não é absoluta, mas os dois primeiros, presentes em processadores mais caros, são mais precisos e não apresentam o serrilhado nas cores reproduzidas.

A interpolação de dados não é o único fator que está em jogo. Por isso, os discos de calibração irão apresentar padrões diferentes para os demais parâmetros, que devem ser testados individualmente, de acordo com o upsampling do leitor escolhido.

Qualquer uma dessas etapas pode ser feita antes do sinal de vídeo ser enviado ao display, ou então dentro deste último. Quando as opções de ajuste existem no leitor de DVD ou Blu-Ray, elas podem incluir todas as etapas separadamente, ou até mesmo opções separadas para YCbCr e RGB.

Note que se a ligação de vídeo é feita por HDMI e na cadeia de reprodução está incluído algum tipo de processador intermediário entre o leitor e a TV (A/V receiver, por exemplo), é preciso levar em conta o efeito deste na passagem do sinal e o seu resultado.

Se todos os ajustes de upsampling existirem na saída HDMI do reprodutor de disco, é possível enviar o sinal YCbCr na proporção de 4:2:2, e neste caso a conversão para YCbCr 4:4:4 e RGB serão feitas na TV. Se for usada uma saída YCbCr 4:4:4 no reprodutor, então a TV só precisará convertê-lo para RGB. Se, finalmente, o sinal enviado pelo reprodutor já for RGB, existem algumas possibilidades a se considerar:

Se um ou mais processadores da TV estiverem programados para aceitar somente YCbCr 4:2:2 ou YCbCr 4:4:4, ele provavelmente irá converter o sinal RGB recebido na TV de volta para estes formatos e de volta novamente a RGB para reprodução, efeito este que pode ser pior do que entrar com o sinal nativo diretamente.

O problema é que a maior parte dos fabricantes não dá maiores informações sobre o nível de subsampling aceito no sinal de entrada, e isso, por si só, justifica o uso de imagens de calibração, na base da observação de causa e efeito. Na dúvida, o usuário pode até deixar a saída digital do seu reprodutor no menor valor possível, por exemplo, YCbCr 4:2:2, ou sem upsampling nenhum (YCbCr 4:2:0), e deixar a TV fazer o resto.

Controle de nitidez e ajustes assemelhados

O ajuste de nitidez influencia a maneira como os detalhes e as linhas aparecem nas imagens. Baixo demais, e os contornos ficam sem relevo definido, a imagem difusa, como se estivessem fora de foco. Se excessivo, o controle começa a introduzir um halo indesejável em todos os contornos. O efeito é melhor percebido em áreas de branco e preto ou na transição entre cores diferentes.

A percepção da nitidez é afetada pelo ajuste de contraste da TV. O contraste ajusta a relação entre as zonas claras e escuras, que é na verdade o nível de branco da imagem. Se excessivo, os contornos podem ser perdidos nas áreas da imagem com luz intermediária. Por causa disso, é sempre bom fazer o ajuste de contraste antes do de nitidez.

Os efeitos descritos acima são facilmente percebidos pelo olho humano, e podem perfeitamente dispensar a imagem de referência padrão do disco de calibração. Em muitas TVs o controle de nitidez trabalha corretamente no meio da escala. Em outros casos, o meio de escala já é um valor excessivo, e assim o usuário deve zerar o ajuste e subir paulatinamente até que os halos citados acima apareçam. Quanto isto acontecer, é suficiente retroceder um ponto de escala. Inicialmente, poderá parecer que a imagem ficou sem detalhes, mas deve-se esperar que a vista se acostume antes de mexer novamente no ajuste.

Note que o controle de nitidez nada tem a ver com a resolução nativa da imagem. Esta é conseguida pelo número de pixels na tela exclusivamente. Aumentar a nitidez achando-se que a imagem ficará mais resolvida é pura perda de tempo, e na verdade acaba liquidando o potencial de qualidade da mesma.

Um melhoramento de imagem constantemente condenado pelos experts em vídeo, e que está associado à nitidez e presente em todas as TVs modernas, é o chamado “Edge enhancement” ou aperfeiçoamento de bordas. Este filtro opera tentando melhorar a acutância da imagem, que é a velocidade de transição de imagens na região das bordas e contornos. Quando a acutância é alta os detalhes em bordas se tornam mais definidos e as respectivas transições mais nítidas.

Nas imagens em DVD tratadas com o filtro de aperfeiçoamento de bordas é bastante visível o artefato de oscilação das regiões de transição, conhecido como ringing, e um halo estranho em torno de objetos ou pessoas é mostrado na imagem.

Por outro lado, o uso deste melhoramento em nada muda a nitidez da imagem exibida na tela da TV, embora dê às vezes a impressão do contrário. Na verdade, na maioria das vezes os detalhes são perdidos em vez de acentuados, levando analistas a não recomendar o seu uso.

O filtro contra redução de ruído, chamado nas TVs de Dynamic Noise Reduction, em alusão ao respectivo algoritmo, tem o objetivo de retirar da imagem os pixels não convertidos em informação da mesma.

Tentando explicar um pouco melhor: quando a imagem é formada nas câmeras, uma parte da energia que incide sobre o elemento captador (CCD, CMOS, etc.) não é energia luminosa e sim a energia procedente de elétrons de outro tipo de onda, como por exemplo os resultantes do aquecimento da temperatura ambiente. Este em particular é chamado pelos fotógrafos de ruído térmico.

Um outro fenômeno associado aos circuitos de captura é a ausência de transformação da energia luminosa em imagem, que é passada adiante na forma de pontos sem luz ou com luz diferente da real. Na visualização deste tipo de imagem, esta informação passa ser percebida como ruído também.

A relação entre sinal e ruído é constantemente medida em circuitos elétricos e no caso, em fotografia digital.

Teoricamente, a introdução de um filtro dinâmico de redução de ruído poderia melhorar a imagem pela redução da sua visualização, exceto que esta redução não tem correlação com as limitações do elemento captador original e então ele só pode funcionar por aproximação.

Em fotografia digital de precisão, toda e qualquer falha no elemento de captura ou no processamento da imagem que gere ruído pode ser compensada por métodos diversos, que levam em conta as características de captação e peculiaridades físicas deste elemento.

No filtro implantado nas TVs, a aproximação citada acima pode levar e geralmente leva à eliminação de detalhes que não são na realidade ruído, mas parte integrante das informações reais de captura. O resultado é que a imagem fica sem definição, por causa da eliminação destes detalhes.

Em se tratando de imagens com definição alta, a introdução deste tipo de filtro poderá arruinar o resultado final observado, e isso nos leva a concluir que um pouco de ruído na imagem é, na realidade, benéfico no sentido de melhorar a nitidez da mesma! E em função deste benefício, o usuário de uma TV de alta definição e que usa fontes de sinal de alta qualidade, deverá notar que a imagem sempre fica melhor com o filtro de redução de ruídos desligado!

As flags de relação de aspecto da imagem

A flag (bandeira) é um recurso de programação que está presente no bitstream de vídeo digital, e o seu objetivo é sinalizar a presença ou não de vários recursos. Ela é um byte associado a uma variável, dentro do código de programação.

O seu uso é multifacetado. Quando o programador seta este byte, o microprocessador a ele associado desencadeia uma rotina que executa a função do qual ele representa. Isto pode ser o sinal para decodificar alguma coisa como, por exemplo, um codec de áudio ou de vídeo. No passado remoto, um erro na flag do Dolby Digital EX impediu a sua decodificação automática desse codec, em todos os processadores, e obrigou usuários a ativar esta decodificação manualmente.

A TV convencional, pré-widescreen, é, por definição 4:3. Antes mesmo que este padrão mudasse para 16:9 havia previsões de introdução de reprodutores widescreen com este formato.

Quando o DVD foi lançado, circa 1995, a maioria dos displays em uso e o conteúdo de vídeo profissional ou doméstico ainda eram predominantemente 4:3. No bitstream do DVD foi previsto que seria implementada uma flag que sinalizaria a relação de aspecto do conteúdo, 4:3 ou 16:9.

Os aparelhos mais antigos de DVD ignoravam estas flags de relação de aspecto, de tal forma que se o usuário ajuste a saída de vídeo em 16:9, a imagem 4:3 ficaria distorcida (esticada) para as laterais do display.

Como qualquer DVD pode conter sinais de 4:3 e 16:9 misturados, os leitores mais modernos foram modificados para respeitar estas flags quando o display é 16:9 nativo. Com isso, a imagem 4:3 é reproduzida em 4:3 na tela 16:9, ou seja, sem distorção lateral alguma.

Como muita gente ainda prefere ver distorção do que barra preta na tela, os fabricantes adicionaram uma opção chamada de “16:9 wide”, que ignora a flag, tal como os aparelhos antigos.

A diferença entre 16:9 anamórfico e 4:3 letterbox

Ainda no início da era do DVD, muito do material de vídeo gravado estava no formato 4:3. Para ver a imagem integral do fotograma do cinema, filmes em widescreen eram gravados junto com barras pretas, que compensavam a diferença da relação de aspecto do fotograma do filme (1.66:1 até 2.75:1) para a TV 4:3 (1.33:1, aproximadamente). Este processo é chamado de 4:3 letterbox.

Por causa da necessidade de se introduzir as barras pretas dentro da área de imagem há uma perda de resolução na ordem de 33%. Para eliminá-la, a solução foi comprimir a imagem e gravá-la no formato anamórfico! Ao fazer isso, o conteúdo do fotograma original é codificado não mais em 4:3 letterbox, mas em 16:9 anamórfico.

Tal solução, porém, não atende aos usuários de telas 4:3 completamente. Ao reproduzir um vídeo 16:9 anamórfico em 4:3 é preciso usar um filtro de compensação, que é automaticamente ativado quando o conteúdo 16:9 é detectado. Este filtro deteriora a qualidade da imagem inexoravelmente, mesmo nos mais modernos processadores incorporados nos aparelhos leitores mais modernos.

O filtro tem por objetivo reintroduzir as tão temidas barras pretas de volta no lugar, na tela 4:3. Em não o fazendo, a imagem continua comprimida anamorficamente e, portanto, com deformações geométricas visíveis.

Tudo isso nos faz concluir que a solução que contempla o melhor dos dois mundos é o uso de telas em 16:9 ou acima, e a reprodução por aparelhos capazes de respeitar as flags de relação de aspecto acima mencionadas.

Considerações gerais

Existem ainda por aí DVDs em 4:3 letterbox e com flag 16:9. Nos leitores que respeitam as flags a imagem é automaticamente esticada para a proporção correta na tela 16:9. Em pelo menos um caso que eu já vi, o do Philips BDP8000, o resultado é o melhor possível. O que este aparelho consegue é a conversão por re-escalonamento da imagem original letterbox, para a tela 16:9. Este recurso só era possível anteriormente em programas de computador capazes de fazer scaling (ajuste de escala) de material de vídeo com competência.

E no aparelho da Philips, mesmo o 4:3 letterbox sem flag 16:9 ainda é possível se usar o recurso de zoom com os mesmos resultados e com pouca perda de definição. A Philips não informa como o zoom consegue fazer isso, mas é possível que a relação de aspecto seja computada antes da imagem sofrer ampliação. É claro que nos discos autorados incorretamente, não há recurso de zoom que dê jeito!

As miríades de ajustes presentes nas TVs modernas podem não ser de interesse algum para um grande número de usuários. Aqui é bom lembrar que alguns dos ajustes primários de qualquer display continuam a ser tão importantes e vitais quanto os ajustes mais finos.

Coisas como ajustes de contraste (nível de branco), brilho (nível de preto), crominância (saturação de cor) e nitidez são os melhores candidatos para uma reprodução de grande qualidade, sem necessidade de maiores ajustes.

E na verdade é sempre interessante que o usuário saiba a melhor maneira de fazê-los, sem necessariamente precisar lançar mão de qualquer disco de calibração.

Mas, no final, o que mais importa é que quem usa monitores ou televisores tem que se sentir confortável e satisfeito com a imagem que ele ou ela ache que é melhor para si. Se este objetivo for atingido, já é metade do caminho andado. [Webinsider]

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