Não é de hoje que reina uma enorme confusão na cabeça do usuário final que dispõe de um aparelho de reprodução de mídia, no qual existe uma opção no setup para determinar que tipo de sinal se deva enviar a uma TV. E a situação piora consideravelmente, em se tratando de sinais de ultra alta resolução, o conhecido 4K.
Se o usuário não tem interesse em melhorar o que ele já considera bom, e se o aparelho reprodutor contiver uma opção do tipo “Auto”, então o assunto morre por ali mesmo. Caso contrário, às vezes nem os telefones de suporte dos fabricantes resolvem o que fazer e como o usuário deve proceder para modificar qualquer coisa.
Em primeiro lugar, é preciso sempre ter em mente que qualquer sinal transmitido por um aparelho de reprodução tem que ser aceito pela TV. Se o fabricante desta última não especifica em tabela que sinais são esses, o usuário vai começar um processo de tentativa e erro, correndo o risco de ficar com o aparelho reprodutor inoperante. Sendo assim, é prudente conhecer o procedimento de reset aos ajustes de fábrica, de modo a restaurar o sinal na fonte, na hora do aperto.
Idealmente, o usuário deveria ter uma noção que fosse de que ele está trabalhando com variáveis sobre as quais seria importante ter noção, antes de mudar qualquer ajuste. E como os glossários nem sempre estão à mão, eu pretendo passar alguns conceitos sobre transmissão de sinal, na esperança de poder ajudar ao leitor, na medida do possível.
O sinal 4K
“4K” é um termo meio enganoso. A primeira impressão que ele passa é a de que o sinal é 4 vezes mais resolvido do que 1080p, mas não é bem assim. Na realidade, se a gente contar o número de linhas ou pixels que compõem as resoluções horizontal e vertical do sinal de HDTV padrão (1080i/p), o resultado é 1920 na resolução horizontal e 1080 na vertical. Esta última é, por convenção, usada para definir a resolução nativa da tela. O sinal “4K” é na verdade 3840 x 2160, ou seja, 2 vezes os valores de resolução do sinal de 1080p.
Porque então se fala em “4K”? Porque se nós determinarmos o número total de pixels na tela, nós acharemos 1920 x 1080 = 2 073 600 pixels para o sinal 1080p, e 3840 x 2160 = 8 294 400 pixels, que é 4 vezes maior do que o valor anterior (8294400 / 2073600 = 4).
O formato é também conhecido como “4K2K”, em razão das dimensões formadas pelas resoluções horizontal (3840) e vertical (2160), em valores arredondados para 4 mil e 2 mil pixels, respectivamente.
A notação convencional ideal é, na verdade, 2160p, porque ela se refere à resolução vertical que caracteriza a qualidade do sinal, em varredura progressiva.
Nos cinemas, o sinal 4K tem dimensões um pouco maiores: 4096 x 2160 pixels. Esta mudança reflete o tipo de tela estabelecido pela Digital Cinema Initiatives (DCI), que é 19:10 (ou 1.9:1). A imagem doméstica segue o formato 16:9 (ou 1.78:1). Note que ambos os sinais tem idêntica resolução vertical, de 2160 linhas ou pixels e, portanto, com qualidade e resolução idênticas.
YCbCr e RGB
YCbCr é o sinal digital do espaço de cores em vídeo componente, usado para codificar as informações de croma nos diversos tipos de mídia. Ele foi usado originalmente no DVD e depois transportado para o Blu-Ray, dentro das mesmas características.
Y se refere à luminância, que é a soma das intensidades das cores primárias Vermelho, Verde e Azul (ou RGB). Cb e Cr se referem aos componentes de croma (ou cor) dos canais de Azul e Vermelho, respectivamente.
YCbCr é uma aproximação da informação RGB, cujo uso objetiva poder reduzir as informações de croma, às quais o olho humano é menos sensível. Ao fazer esta redução, é possível economizar memória de armazenamento na mídia e diminuir também a banda passante do sinal transmitido. Como todo sinal passa por circuitos, conectores e cabos diversos, a largura de banda (bandwidth) é essencial para que o sinal não se deteriore no seu trajeto, até chegar ao destino. Esta largura de banda se refere à quantidade de bits que podem trafegar na linha de transmissão. Quanto menor for a largura de banda necessária para transmitir um dado sinal menores serão as chances de que ele seja corrompido e produza erro. E a recíproca é verdadeira, motivo pelo qual toda e qualquer economia de banda passante será sempre bem vinda.
O sinal original YCbCr estará normalmente na proporção 4:4:4, que exige uma banda passante mais elevada. A solução para economizar memória e depois transmitir o sinal com segurança é convertê-lo a um formato capaz de atingir estes dois objetivos. Isto é feito pela redução da informação de croma, ou seja, a redução do número de bits usados pelos seus componentes Cb e Cr. De um total de 4 bits que poderiam ser usados, o sinal YCbCr típico é codificado na proporção 4:2:0, ou seja 4 bits para luminância, 2 bits para Cb e 0 para Cr. DVDs e Blu-Rays usam YCbCr 4:2:0. Note que sob nenhuma hipótese o valor de resolução de luminância deve ser reduzido, portanto Y terá sempre o valor de 4 bits.
O processo de redução acima mencionado se chama “sub-sampling” de croma. Pode parecer, em princípio, que a qualidade do sinal final será irremediavelmente afetada. Porém, no processo de reprodução o sinal YCbCr 4:2:0 será reconvertido, de forma a se conseguir a recuperação da informação original.
A recuperação do sinal é conseguida pela reversão da redução imposta ao mesmo. O processo é chamado de “color upsampling”. Este upsampling pode levar Cb e Cr para até 4 bits. Porém, o sinal original de vídeo componente (4:2:0) pode ser convertido para valores menores, para evitar incompatibilidade de sinal. Por exemplo, YCbCr 4:2:0 convertido para YCbCr 4:2:2. Se o aparelho que transmite o sinal o fizer em uma dada resolução, caberá ao receptor aceitar ou não este sinal. Nas conexões por HDMI, algumas variáveis da conexão influenciam neste processo de aceitação:
Primeiro, é preciso que os protocolos das diferentes versões de negociação HDMI (1.3, 1.4, 2.0, etc.) sejam compatíveis. O equipamento transmissor poderá estar uma versão abaixo do receptor, mas se for o contrário a negociação de sinal poderá não surtir efeito e a exibição da imagem ficará bloqueada.
Uma vez a negociação do sinal YCbCr tendo sucesso, o receptor (TV ou monitor) irá convertê-lo para RGB, para que a imagem seja corretamente reproduzida.
A conversão para RGB pode, entretanto, ser feita ainda no aparelho transmissor, se este tiver capacidade para tal no processador de vídeo utilizado e no chip de saída.
Em aparelhos que possuem a opção “Auto” no setup de vídeo, o tipo de sinal transmitido ficará por conta exclusivamente da negociação (“handshaking”) dos protocolos HDMI envolvidos.
Normalmente, o resultado dessa negociação resultará no sinal de melhor qualidade possível, diante das limitações dos equipamentos envolvidos. E no caso de equipamentos 4K, geralmente é nestas circunstâncias que as limitações de performance ou versatilidade entre diferentes TVs ficam bastante evidentes.
Implicações do upsampling
Os cabos HDMI não impõem, em princípio, restrições de largura de banda para a passagem de sinal na velocidade desejada. Porém, as limitações existem não só na versão do protocolo usado (1.3, 1.4, etc.) como no hardware dos equipamentos.
Se o equipamento transmissor permitir ajuste da saída de vídeo por HDMI, o usuário deve setar a saída em YCbCr, se for para exibições do conteúdo em uma tela de TV. Se for transmitida de um computador com adaptador adequado para um monitor, o sinal enviado deve ser de preferência RGB.
A gravação do sinal de fonte sem sub-sampling normalmente está no formato 4:4:4. Este sinal é posteriormente comprimido para 4:2:0, para uso em diversos tipos de mídia, entre elas DVD e Blu-Ray. O sinal pode ser convertido na saída do reprodutor para YCbCr 4:2:2 ou YCbCr 4:4:4, mas quando isto é feito a velocidade de transmissão em bits (bitrate) aumenta significativamente. Muita gente não consegue ver melhoria ou diferença na imagem entre 4:2:0 e suas contrapartidas obtidas pelo upsampling, o que na prática significa que para estes usuários o processo de conversão por upsampling é totalmente desnecessário.
Em contrapartida, o usuário avançado irá querer transmitir o sinal de reprodutor para a TV no máximo bitrate possível, o que implica em ajustar YCbCr para 4:4:4 na saída. Se o equipamento de destino não estiver preparado para tal, a imagem poderá não aparecer na tela, que ficará totalmente escura.
Um dos bons motivos para se evitar enviar sinais em formato RGB para um televisor está contido na faixa de cores que representam a informação de croma:
O sinal RGB varia entre 0 a 255 em cada um dos canais de cores. Estes valores representam o número de cores que são assumidos em um dado momento por cada componente colorido. Se eu quiser obter, por exemplo, vermelho puro, o seu valor será 255 e os demais verde e azul 0. A combinação (ou mistura) desses valores por componente de cor dará origem a todas as matizes capturadas e posteriormente reproduzidas.
Entretanto, uma vez o sinal RGB convertido a YCbCr haverá uma redução nesta mesma faixa, de 0 – 255 para 16 – 255. A maioria das TVs que aceitam sinal YCbCr estará capacitada a reproduzir integralmente esta faixa de cor, de maneira que não haverá perda alguma da informação de crominância. Se o sinal RGB (0 – 255) for enviado e a TV não estiver preparada para recebê-lo haverá corte na informação de croma. Este corte pode ser percebido na obtenção correta dos níveis de preto e de branco, gerando uma imagem colorida desbalanceada.
O caso dos ajustes 4K suplementares das telas Samsung
Alguns modelos da linha 4K 2014 da Samsung possuem um ajuste chamado HDMI UHD Color, aplicável a cada uma das entradas HDMI disponíveis. O comando, que é acessado nas opções de imagem, vem de fábrica desabilitado, com o objetivo de garantir que qualquer fonte 4K 4:2:0 (até 50 ou 60 Hz) seja reproduzida corretamente.
Trata-se, portanto, de um ajuste que só deverá ser usado com equipamentos capazes de enviar um sinal UHD 4:2:2 e UHD 4:4:4 de até 50 ou 60 Hz. O fabricante alerta para a falta de estabilidade na imagem ou até a sua completa ausência, se o sinal de fonte não for compatível. Se isto acontecer, o usuário deverá desligar novamente o ajuste.
A habilitação da entrada para sinais de bitrate elevado é feita manualmente. O usuário tem que retirar o cabo HDMI do conector que deseja modificar. Depois de acionar o comando, a TV desliga e a seguir reinicializa com a porta HDMI habilitada. Só então, o usuário poderá religar o conector HDMI nesta entrada e ligar o equipamento da fonte de sinal.
A melhoria na qualidade da imagem depende fundamentalmente do transmissor de sinal 4K. A modificação pode (e deve) ser usada com equipamentos capazes de fazer upscaling de sinal de resolução inferior, como por exemplo, Blu-Ray players com saída 4K. Vários dos atuais A/V receivers e pré-processadores de vídeo são dotados de chipset moderno na saída, e podem receber um sinal 720p/1080i/1080p e transforma-lo em 4K de alta qualidade. A conexão HDMI com a TV, se feita corretamente, irá ditar o máximo de resolução que o equipamento transmissor poderá enviar. O que o ajuste HDMI UHD color faz é garantir que o sinal seja aceito e reproduzido corretamente. Tecnicamente, ele obedece plenamente às normas Rec. 2020, pertinentes aos diversos parâmetros dos sinais UHD.
Comentários
Os modelos recentes de televisores 4K obedecem ao protocolo HDMI 2.0, para poderem cumprir as normas Rec. 2020 citadas acima. As TVs que possuem processadores a 10 bits são capazes em tese de aceitar futuros melhoramentos na qualidade da imagem. Se o nível de melhoria chegar a 12 bits, como preveem estas normas, não se sabe ainda se os atuais televisores serão capazes de reproduzir a imagem 4K sem deterioração do sinal.
O Blu-Ray 4K ainda está em estudo. A quantidade de memória exigirá um disco com capacidade bem maior do que os atuais 50 Gb de memória, e provavelmente exigirá a modificação do pick-up ótico do reprodutor.
Os detalhes deste avanço são pouco divulgados na mídia. Existem rumores de que codec escolhido para o sinal 4K é o H.265/HEVC, que supostamente possui uma compressão eficiente, sem perda de qualidade. O HEVC é previsto para sinais de até 8K de resolução. O codec permite uma compressão elevada, de maneira a manter os níveis de bitrate dentro de valores aceitáveis para os atuais padrões de transmissão de sinal.
O HEVC é usado pela locadora Netflix, e segundo o próprio suporte da empresa a demanda de velocidade de transmissão pela Internet é muito crítica, a tal ponto que eles recomendam a instalação de banda larga exclusivamente para o televisor. Se for assim, a conexão wi-fi, cuja largura de banda é limitada, não serve.
A impressão que me passa atualmente, salvo melhor juízo, é a de que existe um longo caminho a ser percorrido. E neste ponto, o nível de desinformação chega a ser preocupante. A tal ponto que alguns analistas vem recomendando aos usuários esperar para ver, ou seja, evitar investir (uma grana sentida) em uma tela 4K até que tudo se esclareça.
Neste ponto, e olhando para o que já está disponível, eu peço licença para discordar. Quando o objetivo do usuário é ver cinema, as melhorias conseguidas com o sinal padrão 4:2:0 1080p são excepcionais. Não que se espere uma transformação reveladora, mas sim a fidelidade da reprodução do sinal contido no disco. Discos bem autorados e com compressão baixa são os que dão os melhores resultados.
A tecnologia de tela, particularmente a da estrutura de pixels, tem levado os diversos fabricantes a oferecer opções competitivas e otimizadas para a tela 4K. Portanto, me arrisco a dizer que não é um investimento insensato. Tudo depende de que tipo de uso se pretende para este tipo de tela de TV.
[Webinsider]
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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.
6 respostas
Caro Danny,
No início da estereofonia doméstica, na forma de Lps (1957 para frente), muitas gravadoras norte-americanas faziam as mesmas gravações em mixagens diferentes, uma para mono e outra para estéreo. E até hoje eu me divirto com as informações de sites ou serviços contendo a catalografia, como o Gracenote, por exemplo, que mantém bancos de dados com a informação “stereo version” entre parêntese.
No caso da Verve, isto se aplica em abundância. Eu mesmo tive mais de uma mixagem do disco que você citou (Ella swings gently with Nelson Riddle) e outros como Our Shining Hour, com Count Basie e Sammy Davis, Jr., ou então Porgy & Bess, com Louis Armstrong e Ella Fitzgerald (Russel Garcia, reg.).
No do Count e Sammy Davis, eu cheguei a comprar uma das prensagens super puras feitas na França, e quando eu fui ouvir parecia outro disco!
Quando o Porgy & Bess foi lançado em Lp apareceram duas versões: uma resumida e outra, em álbum duplo, completa. Na primeira versão em CD, a resumida foi transcrita. Na época, eu escrevi uma carta para a Verve (dessas de correio mesmo) reclamando, e eles depois relançaram a completa. Não sei se eu fui o único a fazer isso, mas deu certo.
Os discos Verve da fase da Copacabana a maioria soava como você descreve. Uma vez eu fui a São Paulo, passei pela Brenno Rossi, que ficava no centro da cidade, e achei o álbum Monster (Jimmy Smith, com arranjos de Oliver Nelson) com corte assinado pelo Rudy Van Gelder. Uma raridade! Aliás, esta gravação nunca saiu em CD. O antigo forum da Verve morreu há anos, e nós todos ficamos órfãos e a mercê da UMG, que detém o catálogo e faz pouca coisa com ele.
Paulo,
Muito obrigado pelos esclarecimentos. Fico um pouco constrangido de “contaminar” os comentários de seu artigo com um assunto diferente do tratado, mas minha curiosidade está em alta.
Em geral os discos que na minha opinião de leigo tem um som mais “gostoso” são os de jazz prensados entre os anos 60 e inicio de 70, especialmente os da Verve Copacabana. Gosto muito também dos álbuns de rock desse período. Mas vou exemplificar com 2 artistas que tenho muitos discos e alguns em mais de uma prensagem.
Maria Bethânia – Adoro os discos gravados até o começo dos anos 80, entretanto, os álbuns do final dos anos 80 me parecem com um som “magro”.
Roberto Carlos – Adoros os discos até a metade de 70, mas depois dai acho que seguem pelo mesmo caminho dos da Bethânia ou até pior.
O rock nacional dos anos 80 também me parecem na maioria prensagens com muito agudo e sem um “corpo”.
A Ella Fitzgerald é outro exemplo. Tenho uma prensagem de “Ella Swings Gently with Nelson” da Verve Copacabana que adoro, outros discos acho boas prensagens também mas o Ella in London acho meio sem graça (tá certo que é ao vivo, etc).
Mas me parece um padrão.
Talvez seja só um ranço nostálgico de alguém de 40 anos. Sei Lá.
Mas agradeço muito pelos seus artigos. Não conhecia mas comecei a lê-los e adorei. Vou tentar ler todos nessas férias.
Obrigado
Olá, Danny.
Não há problema algum em deixar seu comentário aqui.
Em primeiro lugar, eu confesso estar surpreso com esta sua informação de que o vinil caiu de qualidade por volta de 83. Eu continuei comprando vinil ainda nesta época (o CD era muito caro) e não percebi diferença alguma.
Mas, de qualquer forma, vamos lá:
Quer os adeptos do vinil gostem ou não, o Lp é uma aproximação do som gravado, e eu fiz em passado recente uma análise sobre isso em um texto do Webinsider: http://br74.teste.website/~webins22/2009/11/28/alta-fidelidade/.
Na época que você citou houve o início de uma guerra surreal, que dura até hoje em alguns forums da Internet. E eu me lembro muito bem de gente que, naquele momento de transição entre o digital e o analógico, saiu defendendo que a master digital soava melhor no Lp do que no CD, exatamente o oposto que você me afirma!
Na minha experiência de vida, eu cheguei a um nível de consciência suficientemente profundo a respeito do áudio analógico, a tal ponto que eu então comecei a traçar limitações sobre o que é real e o que é fantasia.
A fita magnética analógica tinha (e ainda tem) uma alta capacidade de alta fidelidade, mas com limitações evidentes, particularmente no que diz respeito à dinâmica, flutter, e ao chamado noise floor.
Se você observar bem, o que ocorre na área comercial das transcrições analógico-digital é gente usando fitas de segunda ou terceira geração para fazer uma master de CD.
E, recentemente, a Analogue Productions, que se especializou em editar a remasterização de fontes analógicas de qualidade, andou fotografando as caixas de fitas master “alfa” (primeira geração), para provar a honestidade do trabalho deles.
O que prova, inclusive, que uma das queixas observadas nas edições em CD vem exatamente da qualidade dos elementos fonte usados para se fazer o disco.
Eu não duvidaria se o que você observou no passado remoto possa ter tido base neste mesmo problema, muito embora muitos dos Lps daquela época ainda eram feitos com vinil puro, corte a meia-velocidade, prensagem DMM, etc., e soavam bem, dentro das limitações que eu já citei.
E por favor não fique surpreso ao ouvir a ausência do que os fanáticos por vinil falam a respeito de som mais quente, adocicado e outras coisas do gênero, porque a fita magnética analógica de estúdio tem um som que está longe disso! E portanto, meu caro, para que o Lp fosse fidedigno, ele teria que soar tão “áspero” ou “agressivo” quanto as fitas das quais eles se originam.
Paulo,
Desculpe se estou usando o canal errado para fazer essa pergunta mas venho procurando a resposta há dois anos e até agora ninguém conseguiu me esclarecer com alguma certeza.
O caso é que percebo uma queda de qualidade nos vinis após o começo dos anos 80 (83/84). Imagino que as gravações ainda eram analógicas pelo menos até 1990, ou seja, o que mudou? Não sou defensor xiita do analógico mas gostaria de entender. Acho que as gravações digitais que foram transpostas para o vinil por volta de 1995 também não ficaram boas. Agradeço se puder me ajudar.
Obrigado.
Danny
Olá, Tresse,
Às vezes eu fico na dúvida se devo entrar ou não na seara alheia, pois afinal eu não sou engenheiro, técnico ou expert em eletrônica, e talvez nem deveria estar escrevendo aqui sobre assuntos desta natureza.
E o que, em muitos casos, me compele a fazê-lo é porque a informação técnica é frequentemente substituída por nomes de fantasia, que não esclarecem absolutamente nada a respeito do produto com o qual estamos lidando.
E é uma pena, porque atualmente a tecnologia de áudio e vídeo chegou a um ponto onde o usuário se aproxima cada vez mais do trabalho feito nos estúdios.
E para tornar o uso de um produto de alta performance alguma coisa real e sem transtornos só mesmo com as explicações que o usuário carece, seja lá em que nível for.
Em última análise, para se evitar cair nas armadilhas de design, quando você pensa que está fazendo um ajuste correto e de fato não está!
Aproveito para agradecer a você o incentivo e a colaboração em alguns textos aqui da coluna. Espero ser sempre merecedor da tua ajuda.
Parabéns Paulo por outro texto esclarecedor. Infelizmente a ganância do marketing distorce a realidade.