No texto anterior, fez-se um apanhado geral do backlight de LED e como ele pode ser usado para evitar um artefato chamado de blur ou borrão ou arraste, que aparece em algumas telas LCD, dependendo da imagem exibida.

Os mecanismos de anti-blur e anti-judder trabalham de forma concatenada, e funcionam até mesmo com as LCDs de backlight CCFL. Mas ambos só são plenamente realizáveis quando o refresh rate da tela chega aos 120 Hz e a explicação está descrita mais abaixo. Com o uso de LEDs é possível modular a luz emitida, e com isso os níveis de atuação do controle são ainda mais eficientes.

Quando se trabalha com televisão analógica ou com telas digitais (LCD, plasma, DLP) a fonte de sinal pode ter origem diversa: filme, vídeo e filme no vídeo. Com o advento da câmera de cinema digital, essa coisa é dependente da maneira como o filme é feito, e em geral muitos diretores preferem usar a cadência de 24 quadros por segundo, padrão do cinema, quando se poderia trabalhar com 30 ou até 60 quadros diretamente.

De acordo com esta fonte, a natureza do processamento das placas de vídeo nas TVs muda muito. Vamos nos basear no filme (24 qps) e no vídeo NTSC (29.97 ou 30 qps), para dar uma idéia de como a eliminação dos artefatos de movimento funciona.

É preciso antes esclarecer que não estamos nos referindo ao blur de captura (motion blur), e sim da reprodução na tela de TV. O blur da tela foi explicado no texto anterior, e ele está diretamente correlacionado, no caso da tela LCD, com a maneira pela qual o cristal líquido trabalha. E antes de ir adiante, é preciso desmistificar logo esta estória de que todas as telas de LCD mostram borrão, irrespectivo da imagem, porque na verdade os borrões são, na sua grande maioria, originados na captura e não na reprodução.

No início…

A tela de televisão no padrão NTSC exibe uma imagem de 525 linhas a 60 Hz. N.B.: embora o Brasil tenha adotado o padrão PAL, a base monocromática anterior (sistema M) é a mesma do NTSC colorido. Por isso, o PAL-M acabou sendo uma adaptação do sistema PAL (625 linhas, 50 Hz) para 525 linhas, 60 Hz.

Essa base de varredura usada tem amparo na freqüência da rede: 60 Hz no Brasil e nos Estados Unidos e 50 Hz na Europa. Como a imagem de vídeo é gerada a 29.97 (30) quadros por segundo, esta freqüência é dobrada no momento da reprodução. Assim, se pode dizer que a imagem de vídeo como a conhecemos é exibida nas nossas telas a uma freqüência de varredura de 60 Hz. Note que a maioria das telas digitais (monitores de computador inclusive) trabalha com esta freqüência também, só que de forma progressiva.

A freqüência de 60 Hz seria, em princípio, perfeitamente adequada para impedir a visualização de artefatos de movimento (em teoria, 70 Hz seria o ideal). Na prática, entretanto, essa coisa não funciona tão bem assim. No âmbito do vídeo digital, a imagem, se analógica (varredura convencional entrelaçada), precisa ser convertida para uma imagem cujas linhas são varridas em seqüência (varredura progressiva). Isto destrói o conceito anterior de varredura, para criar um novo, onde cada imagem (quadro) é exibida completamente 60 vezes por segundo. Isto é o que define o chamado “refresh rate”, ou taxa de atualização da tela. 60 Hz, neste caso, é o mínimo valor que impede o efeito de centelhamento ou flicker (a imagem pisca e o olho humano percebe) na imagem analógica e dá estabilidade de percepção da visão na imagem progressiva.

O centelhamento é um problema dos antigos tubos de imagem. Nas telas LCD, este problema não existe. Nas LCDs, 60 Hz como taxa de renovação da imagem permitiria, em tese, movimentos uniformes de imagens ou quadros capturados a 24 ou 30 por segundo. Na verdade, a maioria das pessoas usa uma tela com 60 Hz e não consegue notar artefato de movimento algum.

Nas telas mais elaboradas, a freqüência de varredura é dobrada de forma engenhosa: cada quadro é agora repetido duas vezes, ou ainda dois quadros A e B, em seqüência, são reproduzidos de dois em dois (AA-BB), na unidade de tempo.

Nas telas com 120 Hz de varredura, este é o método usado para eliminar o flicker por completo. O método em si não é novo, mas ele alcança as telas LCD com base no sistema NTSC, multiplicando-se os 60 Hz nativos por dois.

Com 240 Hz, o mesmo processo é aperfeiçoado mais ainda, ao se exibir não dois, mas quatro quadros, na unidade de tempo. Como isto é feito de forma moderna, para não deixar artefatos, é explicado a seguir.

O algoritmo do processo Motion Estimation/Motion Compensation (ME/MC)

Sem querer entrar, até porque isto não me compete, no modelo matemático do algoritmo ME/MC, é suficiente dizer que a compensação do movimento é conseguida tomando-se como base a análise do conteúdo de um quadro em relação ao conteúdo do quadro seguinte. A diferença entre esses dois quadros, se existente, é criada por interpolação de pixels e exibida antes do segundo quadro.

A análise das imagens segue critérios estabelecidos: quando dois quadros sucessivos são idênticos (imagem estática), os quadros são simplesmente repetidos. E quando o segundo quadro mostra uma variação de movimento em relação ao primeiro, faz-se uma estimativa (Motion Estimation ou Estimativa do Movimento) da diferença dos pixels entre os dois. A seguir, constroem-se um ou mais quadros que seriam intermediários entre o primeiro e o segundo (Motion Compensation ou Compensação do Movimento) e interpolam-se os mesmos entre o primeiro e o segundo.

Para conseguir isso com 120 Hz de varredura, insere-se 1 quadro entre o primeiro e o segundo quadro: total de dois ou 1 + 1. E com 240 Hz, pode-se inserir 3 quadros entre o primeiro e o segundo: total de quatro, ou 1 + 3, conforme mostra a figura a seguir:

Desnecessário dizer que, como o modelo se baseia no cálculo de uma estimativa (do movimento) as chances de se conseguir interpolar mais informações entre os dois quadros é maior na varredura de 240 Hz. Ou seja, ao interpolar 3 quadros, em vez de 1, é possível acrescentar a diferença entre o primeiro e o segundo quadro de modo mais uniforme (ou “suave”), motivo pelo qual as telas de 240 Hz tem maior qualidade do que as de 120 Hz.

Além disso, nos casos da tela LCD, para se alcançar tamanha velocidade, torna-se mandatório diminuir o tempo de resposta do cristal líquido, e isso geralmente se alcança em torno de 2 ms. Em função disso, as telas LCD com 240 Hz de varredura deverão ser sempre superiores em performance (processamento, drivers, etc.), quando comparadas com as de 120 ou 60 Hz, mesmo que o usuário final não consiga notar a diferença!

Se a gente agora fizer uma pequena pausa para raciocinar sobre esses números, em relação ao que existia antes, vai notar que em 240 Hz, para cada quadro antes varrido a 60 Hz são varridos quatro quadros por segundo, ou seja, 4 x 60 = 240. E a mesma coisa se aplica para 120 Hz: para cada quadro de 60 Hz, são varridos dois, ou seja, 2 x 60 = 120.

Tudo isso que foi explicado até agora funciona muito bem com fontes de sinal de vídeo (30 quadros por segundo), e elimina completamente qualquer vestígio de blur (borrão) na imagem. E no caso específico das LCDs com backlight de LEDs acrescenta-se o fato de que os LEDs podem ser desligados completamente e religados, na mesma freqüência de varredura da tela (120 ou 240 Hz), eliminando-se assim qualquer possibilidade de visualização de arraste na imagem.

Mas, no caso das transcrições de filmes, que são gravados na cadência de 24 quadros por segundo, esta matemática muda um pouco de figura.

O método ME/MC para a reprodução de filmes

Na TV convencional, a imagem do filme (24 qps) é primeiro transformada em 30 qps (vídeo NTSC) e depois reproduzida a 60 Hz. Um dos métodos mais usados é o pulldown 2:3, que é feito duplicando-se o primeiro quadro e triplicando-se o segundo (AA-BBB), dando um total de 5 quadros. O processo é repetido 6 vezes na unidade de tempo, de tal forma que os originais 24 quadros se encaixam em 30 (6 x 5 = 30).

O outro método consiste em repetir o primeiro quadro 3 vezes e o segundo quadro 2 vezes. O processo é chamado de pulldown 3:2:

Este tipo de adaptação não se faz sem alguns problemas. Um dos motivos para a geração de artefatos é que a duplicação de quadros não se dá de maneira uniforme (ora 2 ora 3 ou vice-versa). Isso ocorre também porque os quadros são simplesmente repetidos, ao invés de diferenciados do original, como no método ME/MC. Idealmente, o processo em si deveria ser eliminado, de modo a não se dar margem para formar artefato algum.

A forma mais simples de resolver isso é aumentar a freqüência de varredura. No passado recente, as telas de plasma e assemelhadas multiplicaram a cadência de 24 quadros por segundo para 48 (2 x), 72 (3 x) e até 96 (4 x) kHz.

Mas nas telas de LCD, por causa do fato de se ter que terminar de vez com o arraste de tela, o que pode ser conseguido usando-se freqüências de 100 Hz e acima, o aumento da varredura, unindo o útil ao agradável, passou a ser de120 Hz, e mais recentemente, para 240 Hz.

Em princípio, a imagem na cadência de 24 qps passaria naturalmente a 120 (5 x) e 240 (10 x) quadros por segundo, respectivamente, exceto que o algoritmo usado pela estimativa e compensação do movimento (ME/MC) é o mesmo daquele usado para imagens de vídeo convencional, explicado anteriormente: 2 quadros ao invés de 1, para 120 Hz, e quatro quadros, ao invés de 1, para 240 Hz.

Note-se que, ao contrário do pulldown 3:2, não há mais necessidade de se quebrar a cadência de 3 para 2, porque os fatores de multiplicação, acima descritos, são números que dão a mesma cadência na unidade de tempo. E com isso acaba a necessidade de se adaptar um sinal de 24 qps para a cadência de 30 qps, na cadeia de reprodução.

As vantagens do Blu-Ray

Se o usuário tem à sua disposição um leitor de Blu-Ray, o sinal a 24 quadros, na resolução de 1080p, é obtido direto do telecine digital, e gravado exatamente desta maneira no disco. Este sinal passa então, ainda em ambiente digital (HDMI), para dentro de uma TV LCD com processador para 120 ou 240 Hz, onde a imagem é então analisada, processada e exibida.

Num passado bastante recente, alguns fabricantes introduziram o chamado “scanning backlight” (backlight em varredura), que já foi explicado no texto anterior, e que consiste em apagar e acender as fileiras de LEDs no backlight, uma a uma, até completar um quadro, nas freqüências de 120 Hz ou 240 Hz. Com isso, faz-se uma simulação visual das respectivas varreduras, motivo pelo qual o processo é chamado de “falso 120 Hz’ ou “falso 240 Hz”.

Entretanto, nas telas atuais, este método, o do scanning backlight, pode ser facilmente conjugado ao ME/MC, através de um driver, eliminando o arraste da tela (“blur”) e corrigindo a interpolação na cadencia, ao mesmo tempo!

Na prática, no design de qualquer dos métodos, os controles anti-blur e anti-judder nas televisões com backlight de LED são integrados. O primeiro (anti-blur) atua a partir de sinais de vídeo convencionais (30 qps, NTSC) e o segundo (anti-judder) atua a partir de sinais contendo filmes capturados a 24 qps.

Para que o processador de vídeo faça uma distinção de leitura entre os dois, dois cenários são possíveis: no primeiro, uma “flag” (sinalização dentro da programação) no bitstream digital indica se o valor da cadência é 24 ou 30 qps; no segundo, o processador interpreta a cadência, pela análise da diferença entre os quadros. Os melhores processadores de vídeo usam os dois processos: primeiro, detectam a flag e mudam o processamento, mas se a flag não for transmitida (erro de autoração da mídia, por exemplo), então o processador tenta determinar a cadência com seus próprios algoritmos para detecção de movimento.

Nos leitores de DVD mais antigos, a passagem do sinal de 480i era transmitida por vídeo componente ao televisor, na forma de 480p (varredura progressiva). A cadência da conversão era feita com base nas flags do disco e/ou na detecção de cadência da fonte, tal como descrevemos acima. Se o sinal passasse como 480i, os processadores da época não tinham outra alternativa a não ser tentar adivinhar a cadência do sinal de fonte, e os resultados nem sempre eram bons. É que a ligação de vídeo componente é analógica por natureza, ou seja, toda e qualquer flag do bitstream era bloqueada no momento da conversão MPEG-2 para vídeo analógico.

Por aí se vê como se evoluiu no campo da reprodução do sinal digital, quais são os benefícios de se manter o sinal de vídeo no domínio digital, até próximo do momento de reprodução.

A evolução da tecnologia e a dos conceitos

Verdade seja dita, o cinema como nós sempre o conhecemos é exibido com o uso de um filme (película cinematográfica) e um projetor para a bitola do mesmo (8, 16, 35 ou 70 mm).

Durante todos os anos em que eu me envolvi com isso, eu juro que eu nunca vi um sistema de projeção totalmente imune a artefatos de movimento. As pessoas hoje em dia falam muito sobre judder, mas a verdade é que, quando o filme passa pela janela do projetor, ele trepida com certa violência, e isso torna a projeção irregular, mesmo com o uso dos melhores projetores.

Em última análise é este caos na imagem projetada que nos fez amar o cinema como ele é, e ao longo do tempo a procura por um sistema de vídeo de referência, nas instalações para home theater, tomou como base a imagem mais próxima possível da imagem projetada na tela convencional do cinema. Anos atrás, e nem faz tanto tempo assim, esta referência era a da fabricação de uma tela de TV que desse uma imagem “film-like”. E, em conseqüência, todos os esforços, tanto do lado dos fabricantes de equipamentos de vídeo, quanto do hobbyista, eram para se atingir este objetivo.

No passado, lá pela década de 1980, quando o hobby ainda era incipiente, hobbyistas com mais recursos financeiros investiam em dobradores de linha (os precursores da varredura progressiva) e em projetores ou retroprojetores, à base de canhões CRT. Esses sistemas de canhões eram difíceis de calibrar e desalinhavam com imensa facilidade. Foi mais ou menos nesta época que apareceram os primeiros profissionais especializados na calibração desses equipamentos. E que, eventualmente, se tornaram uma profissão especializada, com cursos de formação em entidades como a Imaging Science Foundation (ISF). Um calibrador com diploma ISF poderia se dar ao luxo de cobrar uma nota e visitar o cliente, numa base periódica, digamos de seis em seis meses, ou menos! E tudo isso, porque era preciso tornar o sistema doméstico dotado de uma imagem “film-like”. E não foram poucos os títulos de filmes em videodisco, e depois em DVD, que eram considerados como uma espécie de referência para saber se o ajuste estava correto, sob o ponto de vista do cinema.

Na década de 1990, eu conheci o Stu Kobak, editor, scholar, crítico de cinema, e hobbyista criterioso em home theater, e que mantinha um site dedicado, que está no ar até hoje mantido pela família, depois que ele faleceu. Nós passamos anos trocando e-mails, a maioria das quais sobre as nossas opiniões sobre filmes, e eventualmente sobre home theater.

Um belo dia, eu recebo uma mensagem dele, me dizendo que havia estado numa sala de cinema em Nova York e que havia visto uma projeção digital, e que ele detestou! Eu já não lembro mais das palavras que ele usou, para explicar porque, mas sendo um homem ligado ao cinema tradicional, acho que ele sabia bem dos limites entre os home theaters e as salas de cinema propriamente ditas.

Nos seus últimos momentos de vida, Stu Kobak havia construído um home theater de referência, cujas fotos, diga-se de passagem, eu as perdi todas em algum servidor de e-mail do passado. Mas, algumas delas estão no site, e eu posso mostrar uma em que ele está próximo, fazendo ajustes, a dois projetores Runco, modelo 1200, com canhões de 9” cada, para RGB:

Eu fiquei esses dias por aqui, imaginando o que é que o Stu Kobak estaria dizendo de toda esta revolução técnica. Provavelmente, sentiria o mesmo que eu, a respeito do conceito da tal imagem “film-like”, que foi por água abaixo, com a introdução dos recentes processadores em 120 e 240 Hz.

Não há nada que resista ao tempo

Eu também tive depois a minha experiência com projeção digital em uma sala de cinema. A imagem estava “perfeita”, mas não era filme!

E hoje, com uma tela de varredura alta na minha frente, a primeira impressão que me passa é que, em algum momento do futuro, a gente vai precisar rever todos os nossos conceitos, sobre a maneira como se assiste a um filme.

Do lado dos cineastas, esta mudança já começou. Por motivos que envolvem economia, facilidade de recursos e outros fatores, as câmeras digitais de cinema começam a ser usadas cada vez mais. Não faz muito tempo que a gente ficou de boca aberta com a ousadia de George Lucas em filmar os três primeiros episódios de Star Wars com câmera digital. Note que o cinema já vem editando filmes em ambiente digital e os chamados digital intermediates são na verdade cópias que se prestam à editoração dos negativos e posteriormente preservação dos mesmos, antes que o filme em película chegue à sala de exibição. Em princípio, não há nada que impeça que o DI não possa ser usado para derivar uma cópia do filme em mídia, como o Blu-Ray.

A observação dos resultados

Até para deixar o leitor por dentro do assunto e por interesse próprio, eu fiquei por vários dias observando a reprodução de filmes e vídeos convencionais (HDTV e TV a cabo em HD), em uma tela com as seguintes características: 55 polegadas, recurso anti-blur e anti-judder com 240 Hz, 2 ms de tempo de resposta na camada LCD e backlight de LED RGB do tipo edge-lit. Como fonte de reprodução de referência, eu usei um Blu-Ray player com saída a 24 qps e um DVD player com upscaling a 1080p, ambos ligados por HDMI a um A/V receiver e deste para uma entrada HDMI na TV.

Os comentários a seguir são pessoais e subjetivos, exigindo cuidado por parte do leitor na interpretação dos resultados!

A reprodução de material de vídeo em telas LCD com refresh rate padrão de 60 Hz já é satisfatória, no que concerne aos arrastes de imagens na tela. Existem pessoas que são mais sensíveis a este tipo de artefato, mas em geral quase ninguém nota nada.

O ajuste anti-blur, por causa disso, poderia até ser dispensável, se não fosse por um detalhe muito importante: a imagem resultante do processamento e da filtragem, aliada aos efeitos do driver de vídeo dos LEDs, é notoriamente mais nítida, tem mais contraste e melhores cores, se bem que neste último quesito, uma parte da explicação vem da fonte de luz mais pura dos LEDs.

Tendo dito isso, a gente se pergunta se alguém em sã consciência abdicaria de um benefício desses, se tivesse o recurso à sua disposição? Imagino que a resposta seria um sonoro “não”!

Por outro lado, e a gente vai ver mais adiante porque, com o aumento da resolução na reprodução de uma imagem cuja fonte já é alta (720p ou 1080i) modifica sobremaneira a imagem reproduzida. Explico aqui que as câmeras de TV muitas vezes não têm velocidade suficiente para capturar imagens em movimento com a qualidade desejada. Ao disparar um filtro anti-blur, esta deficiência é plenamente compensada, a ponto de tornar a imagem inacreditavelmente estável.

Quando a fonte de captura é um filme, a diferença entre a imagem nativa e a processada fica ainda mais dramática! A tal ponto, que todo o problema de judder de câmera desaparece por completo e a imagem não mais é do tipo “film-like”, mas muito próxima de “video-like”. Na verdade, ninguém transformou filme em vídeo, como muita gente imagina, mas sim retirou do filme todas as vibrações e borrões que estavam presentes durante a captura.

Aqui é preciso fazer uma pequena pausa, para mencionar que muitas dessas fontes (filmes e vídeos) são tão limitadas em resolução, que os artefatos de movimento observados nas LCDs de 60 Hz não são da TV e sim da fonte.

Manipulando os ajustes

Os ajustes anti-blur (redução de arraste) e anti-judder (redução de vibração) à minha disposição eram de dois modos: ajustes pré-estabelecidos na fábrica (os chamados presets) e uma opção de ajustes do usuário, separadas. Nesta última, não me perguntem por que, a escala de ajuste vai de 1 a 10, ou seja, não tem zero! Isto leva a crer que é possível não haver desligamento completo do controle ajustado.

Em contrapartida, o controle de movimento pode ser totalmente desligado, mas neste caso os dois ajustes são anulados ao mesmo tempo. Idealmente, creio eu, teria sido melhor deixar o usuário desligá-los individualmente, já que um deles controla apenas a reprodução de filmes.

Nas opções dos presets, os modos são: Clear (Nítido), Standard (Padrão) e Smooth (Suave). Em modo Suave, a TV trabalha com 240 Hz, mas a fábrica não soube me esclarecer quais são os refresh rates cobertos nos valores abaixo deste ajuste. Desligado o controle, o valor da varredura cai para 60 Hz.

Eu testei várias fontes de sinal, a começar com discos Blu-Ray. O sinal da fonte, neste caso, é 24 qps nativo. Com isso, a eficiência dos ajustes é teoricamente máxima. Em todos os discos examinados, as opções Padrão e Suave deram, como era de se esperar, um resultado que demonstra cabalmente a anulação do aspecto de filme do conteúdo. Na verdade, a imagem é exageradamente perfeita, e isso, para quem gosta de cinema, pode ser uma coisa sequer tolerável. Descendo para nítido, o efeito é bem menos visível, porém definitivamente presente, para quem sabe o que está vendo. Serve, entretanto, para impressionar as visitas…

Se alguém gosta de filmes e ainda assim quer usufruir todos os benefícios desta tecnologia, eu creio que o melhor caminho é personalizar o ajuste. E neste ponto, fica mais ou menos óbvio que a redução de blur pode ficar pelo meio do caminho (ajuste para 5), enquanto que a redução de judder dá melhores resultados com ajustes mais baixos. E aí vai depender da percepção de cada um achar o melhor valor. No meu caso, este valor foi 2.

É lógico que, se alguém investe neste tipo de tecnologia, mas valoriza demais o conteúdo de filmes, é possível desligar por completo ambos os ajustes, especificamente para uma das entradas de vídeo, pois a TV guarda os ajustes na sua memória.

No caso de DTV e TV a cabo HD, os ajustes de preset resolveram a maioria dos problemas, no primeiro caso colocando-se em “standard” e no segundo em “nítido”. Ou então, anti-blur em 5 e anti-judder em 3, no ajuste personalizado.

A culpa dos efeitos nos filmes é também dos telecines

Quando os estúdios Disney enviaram A Bela Adormecida para restauração nos laboratórios Lowry Digital, o filme foi processado digitalmente e um sistema computadorizado limpou fotograma por fotograma, restaurando cores e retificando os efeitos de riscos e sujeira no filme. O resultado, editado em DVD na época, deixou todo mundo de queixo caído. A imagem era tão estável, que não parecia mais um filme, e as cores formavam um bloco sólido e uniforme, que desenho animado algum do estúdio poderia mostrar.

Nós hoje não temos mais idéia de quantos negativos são processados desta maneira. O que isso nos diz é que a fonte da imagem nem precisa ser processada, para ser vista sem as trepidações normais dos filmes nos projetores, mencionadas anteriormente.

Acontece que eu tenho uma cópia de A Bela Adormecida, logo que o filme saiu em Blu-Ray. Reproduzindo agora o disco, com uma restauração ainda mais fanática, pois foi feita em cima do negativo de câmera, a imagem não é mais tão diferente assim dos outros filmes processados com a ajuda dos processadores de correção de movimento da TV.

Na prática, isto significa que nós temos em casa uma maneira de nos aproximarmos dos estúdios de restauração, sem nunca ter colocado o pé em um! E provavelmente, quando as projeções digitais nos exibidores tomarem o necessário impulso, a gente não vai mais ver a diferença entre um filme em casa e no cinema, seja isso bom ou ruim! [Webinsider]

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