CAP 03 a SISTEMAS HARDWARE

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1 
INTERFACE GRÁFICA, IMAGENS E HARDWARE 
 
Objetivo: Apresentar os principais conceitos sobre imagem e cor sob a ótica do controle 
computacional para armazenamento e reprodução nos dispositivos controlados pelo Sistema 
Operacional. 
 
 
O que são Mapa de Bits? 
 
É um tipo de mosaico. É o reticulado ou grade de uma imagens, contudo é formado de bits, sendo 
que a associação direta com os bits dá-se com os valores ou “1” (ativo) ou “0” (não ativo), 
representando a cor branca para o máximo (1) ou preto para o valor mínimo (0). A partir deste dois 
valores é possível criar qualquer cor do espectro luminoso. 
 
 
 
 
Cada unidade, ou elementos individuais são chamados de “pixel”, que combinados formam a 
imagem total. Para cores monocromáticas, podemos associar um pixel como a menor unidade de 
uma imagem. Porém se a imagem é colorida, o pixel é ainda não é a menor unidade individual da 
imagem, pois cada pixel é formado por outros 3 pontos designados de “pitch”, ou seja, cada pitch é 
um elemento de uma cor do sistema de cores adotado. 
 
Existem diferenças de tratamento da imagem e seus pontos individuais para: 
 Imagens gráficas dos arquivos em disco. 
 Pontos das imagens de vídeo. 
 Pontos das imagens das impressoras e fotocompositoras. 
 A quantidade necessária de pontos para definir uma imagem identifica o ‘tamanho” da imagem, isto 
é, quantidade de linhas e colunas, por exemplo 800 linhas por 600 colunas resulta em 
800x600=480.000 pixels, ou 480.000 bits com valore 1 ou 0, para sistema monocromático, porém 
não podemos afirmar que o tamanho real do arquivo será de 480.000bits. 
 
Em sistemas computacionais diferentes, cada imagem apresentará dimensões diferentes de pixels e 
tamanho de arquivos diferentes, assim, uma mesma imagem poderá apresentar distorções na 
largura e na altura em diferentes sistemas operacionais.. 
 
 
 
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2 
Para criar cores diferentes do preto/branco, o sistema operacional utiliza mais bits de informação. A 
quantidade de cores ou tons de cinza disponíveis será igual a dois elevado à potencia do número de 
bits, ou seja n
2
, onde “n= quantidade de bits”. 
 
 
 
Se para cada pixel existirem dois bits de infromação, então teremos 22=4 combinações possíveis de 
tons, ou seja [(00), (01), (1,0), (11)] possibilidades de cores, ou quatro níveis de cinza para cada 
pixel. 
 
Consequentemente se usarmos 8 bits, então teremos 28=256 níveis de cinza. E no caso de 24 bits, 
224=16777216 níveis de cinza. O valor 224 pode ser substituído por (28)3 ou seja, podemos subdividir 
em três grupos diferentes de tons de cinza, ou seja [(28). (28). (28)]=[2563 ]=16777216. Cada grupo 
pode ser identificado por uma cor independente com 256 níveis cada uma, designadas na teoria das 
cores por “cores verdadeiras”. Esta quantidade de mais de 16 milhões de tons é muito alta para ser 
identificada e separada pelo olho humano, constituído por cones e bastonetes, devido estarem 
distribuídas de forma muito próxima uma da outra. Mas um sistema operacional computacional 
consegue discernir cada tom de cinza separadamente. 
 
 
 
Profundidade da cor, é a quantidade de bits necessária para formar a cor em cada ponto (pixel). 
 
 
Organização dos mapas de bits. 
 
As dimensões da imagem e o posicionamento de cada pixel são os elementos principais de um 
arquivo de imagem. Os eixos da imagem são a largura e a altura da imagem. O pixel é registrado na 
memória do sistema computacional, e a relação entre os eixos não corresponde a uma medida real. 
Para fazer o realcionamernto entre os eixos, ou quantidade de pixels na horizontal e na vertical, com 
as escala reais da iamgem, ou da figura, é necessário usar artifícios de resolução e calibração 
através de módulos algorítmicos especiais que exigem modelagem geométrica e matemática. 
 
Resolução é o número ou quantidade de pixels por unidade de área. A medida é dada por pontos 
por polegada, ppi (point per inch), mas a medida não é exatamente linear, na verdade, é pontos por 
polegada quadrada, e deveria ser designada por “ppis” (point per inch square). 
 
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Se as dimensões das linhas forem iguais as das colunas podemos afirmar que a rsolução é de 
72x72 pixels por polegada quadrada, mas na prática indica-se por 72 pixels por polegada.. 
Caso a resolução seja 72 pixels para cada 2 polegada, então na verdade a resolução será de 36 
pontos por polegada, ou seja, 36ppi que é uma resolução mais baixa, e assim por diante. 
 
Existem resoluções diferentes para : 
Vídeo: pixels por polegada (ppi). 
Impressora: linhas por polegada (lpi ou dpi ou pontos de dot pitch por polegada) 
Escaner: dot pitch por polegada (dpi) 
 
Resolução da profundidade de bits 
É o mesmo que resolução da cor da iamgem, ou número de bits por pixel. 
 
Os valores mais comuns são: 
2 bits, 4 bits, 8 bits, 24 bits (RGB), 32 bits (CYMK), e os modelos de 36, 48 e 64 bits todos usados 
somente para gráficos profissionais em sistemas computacionais dedicados à computação gráfica. 
As quantidades de cores que podem ser exibidas é portanto uma função da placa adaptadora de 
vídeo, e obedecerá a quantidade de “bytes” (1 byte=8 bits) disponibilizados para formar as cores, por 
exemplo: 
Cores de um byte (8 bits) equivale a 28=256 cores, e é chamada de pseudo cor, dois bytes (16 bits) 
equivale a 216=65.536 cores e é chamada de cor superior., e três bytes (24 bits) equivale a 
224=16.777.216 cores, e são chamadas de cores verdadeiras. 
 
Os dados coloridos são convertidos em 3 sinais (analógicos) que são enviados ao sistema de vídeo 
para acionar os pontos da tela, seja um CRT ou um LED, LCD ou plasma, cada um com suas 
peculiaridades técnicas, distintas mas mantém similaridades na formação das imagens com pixels 
(RGB). O dispositivo que converte os dados digitais em sinais RGB (analógicos) é chamado de DAC 
(Conversor Digital Analógico), e fica no adaptador de vídeo. 
 
Largura de Banda. 
 
A transformação de um valor de 8 bits para um valor de 24 bits e vice versa é feita por um dispositivo 
de conversão de paletas de cores, integrado ao adaptador de vídeo, ou monitor. O desempenho da 
memória do vídeo é medido em bytes de dados que podem ser acessados a cada segundo. 
(bytes/s). A velocidade de acesso é chamada de largura de banda da memória, e é medida em 
milhões de bytes por segundo. 
 
Transcodificador 
 
Para modificar os sinais das imagens e do áudio produzidos em um sistema “X” para outro sistema 
“Y”, por exemplo de PAL-M para NTSC e vice versa, é necessário modificar as freqüências de 
cromaticidade e de cadencia. É típico utilizar operadores matemáticos, por exemplo matrizes de 
transformação. Estas modificações são realizadas por equipamentos apropriados, designados de 
transcodificador. 
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A resolução de um arquivo de imagens é calculada considerando a quantidade de pixels por 
polegada (ppi). Se o arquivo de imagens não especificar quantos pixels por polegada o sistema 
dever criar, o dispositivo criará um “default” ou a menor unidade para cada pixel. As impressoras 
laser utilizam pontos individuais ppi, e os vídeos usam as unidades básicas dos pixels, que são 
formados por 3 pitchs cada. Os monitores possuem um número máximo de pontos por polegada nas 
linhas (horizontal) e nas colunas (vertical), por exemplo 640x480 1024x768, etc. Também depende 
dos dispositivos de hardware e de sua tecnologia da placa frame grabber (placa de vídeo), contudo 
existe a dependência da freqüência de apresentação das imagens. 
 
Compactadores 
 
Depois de armazenadas as dimensões da imagem, o software armazena os pixels um a um na 
memória, como um bloco de dados. Existem métodos avançados de rastreio e armazenamento de 
tais blocos, bem como a compactação.Um mecanismo simples de explicar a compactação é o 
seguinte: O algoritmo faz uma contagem dos pixels de tons similares, ou de valores muito próximos 
entre si, armazena a quantidade e estabelece um fator de multiplicação da repetibilidade de tais 
pixels no mapa de bits. Isto permite reduzir a quantidade de informações sobre a imagem original, 
conforme a figura a seguir: 
 
 
 
 
O algoritmo relaciona a quantidade de pontos com os tons de cinza que são exatamente iguais por 
(verossimilhança) ou por similares dentro de uma faixa de erro 
 
Exemplos de formatos de arquivos e tamanhos de equivalência de um mesmo arquivo: 
BMP (Bit Map do MS Windows) 570 kbytes 
TIFF (Taggged Image File Format) 133 kbytes (não compactado) 
TIFF (Taggged Image File Format) 38 kbytes (compactado) 
EPS (Encapsulade Post Script) 550 kbytes 
PCX (PC Extended Paintbrush) 41 kbytes 
EPS (Encapsulated PostScript) 132 kbytes 
JPEG (Joint Photographic Experts Group) 9 kbytes 
 
Quanto melhor o compactador e descompactador, menos chance de ocorrerem divergências entre 
as imagens e de serem percebidas pelo olho humano. 
 
A quantidade de memória ocupada por uma imagem de mapa de bits depende principal mete de 3 
fatores básicos: 
As dimensões da imagem em estado real e seu relacionamento com os eixos de coordenadas.. 
A profundidade de bits dos pixels, ou seja a quantidade de bitis necessários para cada cor) 
O formato do arquivo da imagem, ou seja, o algoritmo para reconstruir a imagem no vídeo a 
partir das informações contidas na memória do sistema onde está armazenada as informações 
sobre a imagem. Esta informação depende do tipo de compactador e descompactação que é 
requerida para a montagem e desmontagem da imagem ou figura. 
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Os formatos das imagens dependem dos modelos de análises de imagens e suas cores, e são 
padronizações internacionais, por exemplo, algoritmos compactadores e otimizadores de imagens 
gráficas dos estilos “tiff, pcx, bmp, eps, dwg, 3ds, jpg, etc.. 
 
A quantidade de pixels deve ser adequada para apresentar uma imagem nítida, natural e inteligível, 
sem excessos de cores ou aumentos desnecessários na resolução, pois tudo tem um custo 
operacional que pode sobrecarregar os dispositivos para a saída, por exemplo a placa de vídeo. OIs 
mapas de bits consomem muita memória “RAM”, e a situação se complica quando tem-se iamgens 
dinâmicas em tempo real, por exemplo filmes ou vídeos que simulam a realidade virtual. 
A simulação em 3 dimensões só é possível com estações gráficas apropiradas, e na verdade a 
geração de alguns tipos de imagens em 3D depende muito da percepção humaana, pois os sistema 
computacionais atuais e mais comuns possuem dispositivos de saída somente em 2 dimensões, 
cabendo ao observsador filtrar as imagens e tentar avalia-las em 3 dimensões a partir da acuidade 
visual de profundidade e das cores que simulam diferenças de distâncias entre os objetos em 
cenários gráficos, inclusive para efeitos de paralaxes em jogos. 
 
O pixel é apenas uma parte do conteúdo da memória do sistema computacional que mantém um 
acompanhamento da cor, e a realção entre eixos da iamgem não corresponde a qualquer medida 
real da natureza. Por exemplo, saber que uma imagem é 435x327 pixels nada informa do tamanho 
real da iamgem, e para saber da verdadeira escala é necessário o uso de calibradores. Depois de 
armazenadas as dimensões da imagem, os pixels são gravados um a um como um grande bloco de 
dados. As informações sobre a distribuição dos pixels no arquivo ficam gravadas no cabeçalho do 
arquivo, e o algoritmo do programa é quem “desvenda” os mistérios sobre a imagem. O computador 
não registra a posição de cada pixel na imagem real, apenas recria uma grade e preenche pixel a 
pixel segundo o bloco ou “string” de dados. 
 
 
 
 
 
Filtros Gráficos 
Tanto na importação como na exportação de imagens gráficas, seja qual for o procedimento e a 
aplicação, o software emprega algoritmos que traduzem os formatos da imagem em outros padrões 
matemáticos, e são chamados de “filtros”. 
 
Os friltros permitem ao processador numérico interpretar o arquivo e exibir a imagem gráfica usando 
o buffer de memória da página que está sendo apresentada naquele instante. O programa só pode 
interpretar arquivos para os quais tenha “filtros” em sua lista de rotinas. Existem dezenas de tipos de 
filtros, e cada empresa utiliza a metodologia e a otimização dos recursos que melhor lhe convém, e 
tais métodos podem ser padronizados e livres para uso, ou patenteados e proprietários da 
tecnologia. Os filtros podem executar operações lógicas e matemáticas e realizarem os seguintes 
tratamentos nas imagens: 
 
Alterações e adaptações dos níveis de cinza. 
Modificação de níveis de cinza para sistema de cores RGB, e vice versa. 
Diminuir ou aumentar as imagens. 
Detectar e controlar bordas e fronteiras das imagens. 
Segmentar uma imagem, identificando núcleos e/ou periferias. 
Distorcer conjuntos de pixels, alterando a imagem. 
Provocar efeitos de “morphing” (modificação da estrutura da distribuição dos pixels) 
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Trocar cores de tons e brilhos diferentes. 
Aplicar limiares (threshold) nos histogramas das cores das imagens. 
Calcular e perfazer erosão e/ou dilatação das imagens. 
Realizar rotações, translações, espelhamento, construir mosaicos. 
Suavizar, realçar conjuntos de pixels, polarizar, localizar pixels específicos. 
Quaisquer transformações algébricas e/ou lógicas sobre os mapas de pontos da imagem. 
 
 
Operações lógicas e matemáticas entre imagens. 
 
As imagens são matrizes de pontos, ou até mesmo, vetores de pontos, se assim quisermos definir. 
Desta forma podemos imaginar operações lógicas de “união”, “intersecção” e de “negação” (conjunto 
complementear), além da “+” soma e “-“ subtração entre imagens. Também é possível executar 
operações especiais, tais como rotação, translação, espelhamento e escala. Mas estas alterações 
são de estudos da Computação Gráfica, portanto uma área de especialização. 
Por exemplo, dadas as iamgens identificadas por “A, B e C”, podemos executar operações do tipo: 
a) 
BA
 
b) 
BA
 
c) 
A~
, que é equivalente a C
A
 (complementar de A) ou seja 
U
AC
 
d) 
)CB(A 
 
e) 
)CBA 
 
f) 
BA 
 e outras operações. 
 
Exemplos de transformações numéricas de um sistema de cores em outro são dados a seguir: 
1) [R,G,B] para [X,Y,Z] 
































B
G
R
9900,00106,02000,0
0100,08124,03100,0
0000,01769,04900,0
Z
Y
X
 
 
2) [R,G,B] para [Y, R-Y, B-Y] 
 



































B
G
R
999,0587,0299,0
114,0587,0711,0
114,0587,0299,0
YB
YR
Y
, sendo que 








GRY
BRM
GBC
 ou ainda: 








B1Y
G1M
R1C
 
 
3) [R,G,B] para [Y, I, Q], (transmissão de TV, para exibir imagens ao olho humano) 
 

































B
G
R
312,0523,0211,0
322,0274,0596,0
114,0587,0299,0
Q
I
L
, onde L=luminancia da cor, I=intensidade da cor, Q=quantificador 
da cor 
 
4) [R,G,B] para [L, Q ou H, I ou S, K], onde , H (Hue) é a tonalidade, S é a saturação, e K= 
intensidade de preto adicionado à cor. 






































B
G
R
0,10,10,1
0,16,03,01,06,07,0
1,06,03,0
K
I
Q
L
 ou 






































B
G
R
0,10,10,1
0,16,03,0
1,06,07,0
1,06,03,0
K
S
H
L
 
 
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7 
 
Matiz de uma cor é um atributo associado com o comprimento de onda dominante em uma mistura 
de onda de luz. Assim a matiz reprtesenta a cor dominante como percebida por um observador 
quando chamamos um objeto de vermelho, laranja, etc. estamos especificando sua “matiz’. 
Obs. Os comprimentos de ondas referentes a [RGB] são as seguintes matizes. 
1=700m =vermelho. 
2=7546m =verde. 
3=435,8m =azul. 
As misturas de tons brancos ou pretos nas cores, modificam a matiz da cor, dando origem ao termo 
de saturação. Quando juntamos os aspectos “matiz e saturação”, obtemos a cromaticidade da cor, 
ou seja, podemos controlar o brilho e a cromaticidade de cada cor numericamente. 
 
Operações lógicas entre imagens 
 
Basicamente as operações lógicas são executas a partir dos valores lógicos dos bits (ou 1 ou 0) e 
aplicando as tabelas lógicas para os conectivos “

”, “

”, “~” . Para as operações aritméticas serão 
necessários operadores de adição e subtração e em algumas situações o uso de cortes ou de 
limiares (threshold) para as execuções, por exemplo: “ se bit(A)=180 e bit(B)=200, a soma A+B 
resulta em 380”, e este tom de 380 não existe, portanto assumiria o valor máximo 255, ou o valor 
completar 380-255=125, e isto dependerá das características do algoritmo de modificação dos 
valores dos pixels. Estas operações são chamadas de filtros. 
 
Exemplo de operação lógica usando imagens monocromáticas. 













1110
0011
1101
1001
A 













0001
1011
0111
1100
B 













0000
0011
0101
1000
BA 
 
 
 
Para imagens em tons de cromaticidade [RGB}, as operações lógicas também podem ser 
realizadas, desde que definidos limiares para tais cores, e perfazendo separadamente os cálculos 
para cada tom de cor. 
 
Gráficos vetoriais 
 
Ao invés de utilizar mapas de bits com uma quantidade extensa de pontos individuais num mosaico, 
a opção de apresentar imagens de boa qualidade são através dos gráficos vetoriais. Basicamente é 
o uso da álgebra e da geometria para construir e formar imagens. As imagens são formadas por 
primitivas gráficas, por exemplo “pontos, retas, círculos, elipses, curvas, esferas, etc.”. Tais objetos 
possuem suas características matemáticas e suas funções algébricas, que podem ser manipuladas 
pelo software. 
Quando uma imagem é complexa, naturalmente ela poderá ser formada de vários objetos, tantos 
quanto forem necessa´rios para definir os contornos, portanto uma imagem ou uma figura nada mais 
´é que uma função geométrica complexa, compostas de vários subconjuntos de funções de 
primitivas básicas. Uma face pode ser modelada desta forma usando o algoritmo do 3D Studio da 
empresa Auto Desk, ou ainda pelo Solidworks, Inventor, etc. 
 
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Para efeitos de sombreamentos, hachuras, refinações da linha, cores, tracejados, etc, existem 
diferentes funções que transformam as primitivas nestes modelos de iamgens. Uma linha comum é 
traçada em uma escala suficiente para a interpretação geométrica, mas ao solicitar um “zoom”, as 
dimensões da linha (espessura e cor) não se alteram, pois trata-se de uma entidade geométrica 
controlada pelo sistema operacional e pelo software gráfico. 
 
O s arquivos vetoriais são formados por: 1) conjuntos de comandos vetoriais para a criação da 
imagem, 2) tabela de informações de cores para a imagem, 3) dados relativos a fontes e tipos que 
podem ser incluídfos na iamgem gráfica. Por estes parâmetros é possível alterar as dimensões do 
gráfico vetorial sem perder a qualidade da imagem. Portanto o zum pode ser expandido ou contraído 
quantas vezes se desejar, sem perda das características vetoriais, portanto, da imagem. Um 
exemplo simples de dimensionamento é a construção de um circulo, no caso é dimensionado por 
coordenadas de centro (XC, YC) e seu Raio R e sua cor (RGB), e então uma primeira imagem 
poderá ser (XC=30, YC=55) e R=20 (R=24, B=42, B=96), e outra imagem de outro círculo (XC=30, 
YC=55) e R=70 (R=24, B=42, B=96), com mudança apenas no raio. Nestes exemplos, o dispositivo 
cria os objetos com R=20 e R=100 utilizando o ma´ximo de pontos, ou seja, com os gráficos vetoriais 
quanto mais pontos na saída significa maior qualidade da imagem, diferente do mapa de bits quando 
aproximamos demasiadamente a imagem através do zum. Outra vantagem é que os gráficos 
vetorias ocupam muito menos espaço de memória RAM, mas requerem muita habilidade 
matem[atica e te´cnica em software e hardware. 
 
Portanto, os gráficos vetoriais criam as imagens a partir das combinações de diferentes objetos. 
Uma característica interessante destes tipos de imagens é a possibilidade de averiguar detalhes 
precisos das imagens ou figuras, as quais sendo originadas a partir de funções matemáticas, 
permitem aumentos ou diminuições de escalas praticamente de ordem infinita. Com isso é possível 
observar uma imagem sem que apresente traços ou imperfeições do mapa de bits, por exemplo os 
efeitos indesejados do “alias” ou serrilhamento, ou mesmo deformações das curvas devido ao 
problema das dimensões dos pixels. 
 
 
A vantagem dos gráficos vetoriais sobre os bitmaps é o uso de pouca memória, mas em 
contrapartida requerem sistemas computacionais especiais e capazes de executar as rotinas 
requeridas pelos algoritmos de construção de imagens. 
 
O principal uso destes tipos de gráficos vetoriais são para projetos de arquitetura e engenharia, e 
também para modelagem de elementos finitos, tais como próteses, faces, membros articulados e 
flexíveis, sistemas elásticos e sujeitos a variações de dimensões, humanóides, veículos e seus 
acessórios, e outros. O software 3D Studio facilita o intercambio entre o bitmap comum com os 
gráficos vetoriais, possibilitando as modelagens de desenhos animados, personagens e cenários, a 
desvantagem é que requer uma certa especialização na área de geometria e álgebra linear, por este 
motivo é um software dedicado e difícil de manusear para os principiantes. O sistema integrado da 
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AutoDesk pode incorporar modelagens em funções geométricas e modelos de personagens do 3D 
studio., inclusive com geração de vídeos de realidade virtual, o que torna muito útil para simular 
efeitos de choques, acidentes, quedas, arremessos de objetos, rotação, translação, e outras 
variedades de movimentos virtuais, flexíveis ou não. 
 
 
Impressoras 
 
As impressoras recebem as informações dos sinais que o sistema operacional do computador 
distribuiu para o buffer de impressão. As impressoreas trabalham com o sistema de cores 
subtrativas CYMK de 32 bits. Portanto existe a necessidade de transformar o sistema RGB que é 
apresetnado no vídeo e que está armazenado no buffer de memória do sub sistema de vídeo, para o 
sub sistema de impressão, no caso, impressora colorida. As impressoras possuem suas 
características sobre a qualidade da imagem a ser impressa, por exemplo, 300 dpi, isto é, 300 dot 
pitchs por polegada “linear”. 
 
Uma impressora jato de tinta necessita de um número muito maior de pontos por polegada para 
imprimir, com qualidade semelhante a uma imagem mostrada no monitor de vídeo que tenha um 
determinado número de pixels por polegada. A impressora trabalha com pontos formados por até 
quatro canais de cores (padrão CMKY), cada um deles com apenas uma opção de intensidade 
(quantidadefixa de tinta por canal), enquanto um monitor de vídeo forma um pixel utilizando três 
canais de cores (RGB), mas cada um deles com 256 níveis de luminosidade diferentes. O número 
de cores que podem ser gerados pela impressora em um ponto é 16 (24), enquanto um monitor de 
vídeo pode gerar 16.777.216 (256³) cores diferentes em um pixel. Algumas impressoras têm a 
capacidade de variar a quantidade de tinta de cada canal de cor ou ter canais de cores adicionais, 
mas, ainda assim, haverá muito menos opções que as disponíveis em um monitor. A cor cinza é 
simulada através de um artifício de impressão usando a distribuição de pequenos e diversos pontos 
pretos. 
 
 
Portanto, uma imagem com 10×10 pixels, por exemplo, no monitor de vídeo precisa de uma 
densidade de impressão bem maior em uma impressora jato de tinta, para obter-se qualidade 
semelhante. A maioria das impressoras resolve essa limitação utilizando recursos de meio-tom (ou 
dithering) para simular cores adicionais, necessitando de vários pontos de impressão para obter o 
mesmo efeito de um único pixel na imagem do monitor. Impressoras que funcionam no sistema laser 
podem trabalhar com resolução de 600, 1200 a 2400 dpi. 
 
 
Hardware para imagens 
 
Para utilizar qualquer modelo de processamento computacional de imagens, será necessário 
especificar os dispositivos de entrada e saída adequadamente. 
CAP 03 a SISTEMAS HARDWARE.doc.doc 
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Subsistema de vídeo 
O vídeo é a parte mais importante entre o usuário e o computador, e logicamente entre o software e 
o usuário, dando portanto as principais características da “Interface Homem Máquina” ou Homem 
computador. Os aplicativos direcionam o usuário e informam os resultados através do sub sistema 
de vídeo. Sem um bom sub sistema de vídeo os sistemas operacionais funcionam com dificuldades. 
Placa de vídeo 
A placa aceleradora, ou mesmo um dispositivo de captura de frames (vídeos), frame grabber, ou 
mesmo a GPU (Graphics Processing Unit) são dispositivos que permitem aumentar a velocidade dos 
processamentos gráficos. 
 
Buffer de vídeo 
Todos os sistemas de vídeos são mapeados pela memória em blocos dedicados de tempos em 
tempos pelo buffer de vídeo. Este dispositivo é um microprocessador (chip) de memória de alta 
velocidade e é capaz de armazenar grandes volumes de informação das imagens gráficas ou 
mesmo de texto. 
 
 
 
 
O buffer envia as imagens ao vídeo de modo intermitente, fazendo uma espécie de atualizações de 
imagens, e se estiver bem sincronizada, é imperceptível a olho nu a observação de tais 
atualizações. 
 
 
 
A memória buffer conectada ao vídeo deve ter capacidade adequada ao processamento do 
programa desejado, por exemplo se as aplicações são comuns e conhecidas pelo sistema 
operacional , a memória RAM dedicada ao sub sistema de vídeo controla adequadamente todas as 
atividades de endereçamento lógico das imagens. Mas se aplicação requerer alto custo de 
processamento lógico matemático, além de tratamento numérico de cores, então será prudente a 
instalação de uma interface gráfica de maior capacidade de cálculos, processamento, controle e 
endereçamento. 
 
CAP 03 a SISTEMAS HARDWARE.doc.doc 
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O resultado final é medido considerando o número de vezes que o computador consegue 
redesenhar uma cena, seja estática ou dinâmica, esta taxa é designada por “f.p.s” (frames por 
segundo) 
 
 
 
 
 
 
Com uma placa de captura de vídeo, tipo frame grabber, a performance aumenta dezenas de vezes, 
e tais placas aceleram o processamento bidimensional e tridimensional, e podem ter um 
processador próprio para executar os cálculos que são exigidos em processamentos gráficos. 
Existem várias tecnologias, por exemplo a união de duas placas de vídeo para trabalharem em 
paralelo, ou “crossfire”, e isto requer sistemas especiais e também consomem mais energia elétrica, 
além de métodos de refrigeração. 
 
Sinal de varredura. 
 
O sinal de varredura ocorre nos sistemas de tela tipo CRT, LCD, eletroluminescência e a gás. O 
ponto da tela, ou pixel, (picture element) é composto por 3 pitchs (RGB), e é a menor unidade do 
mosaico da imagem. A tela é uma matriz definida perfeitamente e esquadrejada de modo a conter 
milhares e até milhões de pontos próximos entre si. 
 
 
 
Exemplos de resolução mais comuns: 
VGA: 640X480 
SVGA: 800x600 
XGA: 1024x768 
HDV 720: 1280x720 
PAL: 768x576 
SXGA: 1280x1024 
UXGA: 1600x1200 
HDV 1080: 1920x1080, etc. 
 
 
CAP 03 a SISTEMAS HARDWARE.doc.doc 
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O processamento de cada um dos pontos é totalmente matemático e lógico, possuindo (posição, 
cor, tempo_exposição). 
 
O sinal de varredura é a atualização da imagem em um intervalo de tempo, e é um ciclo 
praticamante infinito, enquanto o sistema estiver energizado. Este sinal de varredura também é 
chamado de retraçagem, e é padronizado por norma técnicas internacionais. O ciclo inicia-se no 
canto superior esquerdo e termina no canto inferior direito. Em um segundo podemos ter uma 
mesma imagem sendo formada ou reconstruída no mínimo 50 vezes, sendo então uma freqüência 
de apresentação (50 Hz). 
 
 
 
 
 
 
As cores são formadas pelos 3 dot pitchs que são medidos em décimos de milímetros, na média 
possuem 0,28mm. Quanto menor o tamanho do dot pitch, mais alta será a resolução, e mais 
demorado o processamento, devido a uma maior quantidade de cálculos, e também mais caro os 
sistemas para manter a velocidade das imagens estabilizadas. 
 
Por isso a varredura deve refazer a imagem rapidamente, não permitindo a percepção das trocas 
das telas, que são recalculadas em tempos e tempos, da ordem de mili segundos. As leituras e 
cálculos dos registros e endereçamentos são feitos dentro deste espaço de tempo pela CPU, ou 
pela GPU, e repassadas ao buffer de vídeo, o qual possui sua própria velocidade de apresentação 
dos dados que nele chegam. 
 
Nos sistemas de televisores as imagens possuem freqüência de 25 quadros por segundo (qps) para 
o sistema PAL-M e de 30 qps nos sistemas NTSC, já para os cinemas analógicos, foi estabelecido a 
freqüência de 24 qps. 
 
Entrelaçamento 
Existe ainda um outro fator importante na geração de imagens gráficas, o entrelaçamento. O 
entrelaçamento é a formação das imagens em dois conjuntos separados e perfeitamente distintos 
entre si. A imagem é formada por linhas impares e linhas pares, e é neste sentido que funciona o 
entrelaçamento. O controlador de imagens faz a construção primeiro de todas as linhas impares, 
desde o inicio no canto superior esquerdo, até encerrar a ultima linha impar. Quando todas as 
impares estiverem construídas, então o controlador começa a construir as linhas pares, desde a 
parte superior esquerda até a parte inferior direita. Em um segundo, o controlador forma 30 vezes 
todas as linhas impares e 30 vezes todas as linhas pares, e o total resulta em 60 construções, ou 60 
Hz. Portanto primeiro forma-se metade da imagem (linhas impares) depois a outra metade da 
imagem (linhas pares). Este controle de cruzamento entre linhas é chamado de entrelaçamento (ou 
CAP 03 a SISTEMAS HARDWARE.doc.doc 
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interlaced), e serve para melhorar a qualidade da imagem formada diante do sistema visual humano, 
além das necessidades técnicas pertinente à tecnologia do hardware. 
 
 
 
 
Cada imagem apresentada em vídeo não é total, é apresentada uma primeira metade impar e 
depois a outra metade par. O entrelaçamento há necessidade de duas retraçagens para formar a 
imagem, ou seja, 60i=30i+30i (i interlaced). 
 
Existem sistemas especiais designados de “progressivos”, onde as iamgens são formadas de uma 
única passada, impares e pares simultaneamente. 
 
Cadência 
É uma medida (quantidade) do número de imagens (quadros ou frames) individuais que um 
dispositivo ótico ou eletrônico consegue processar (calcular) e exibir por unidade de tempo.No cinema foi definido como “fotogramas por segundo” fps estilo “p” (progressivo) , ou quadros por 
segundos qps. Para sistemas de vídeo e televisores a deseignação é dada em frames por segundo 
fps. Na computação gráfica exige-se sistemas de captura (ou aquisição) de iamgens em movimento 
(motion capture), e é comum utilizar freqüência em “Hertz” (1Hz= 1/s), e significa “oscilações por 
segundo” da eletrônica que envia ou recebe os sinais das imagens. Com isso podemos admitir que 
“imagem é um sinal matemático”. 
 
As velocidades de varredura adotadas para perfazer imagens em painéis ou dispositivos eletrônicos, 
adota pela CIE em 1929 foram as seguintes: Cinema: mínimo de 24 qps, para ser exato: 23.976 fps 
ou seja, 24×1000÷1001, sendo que no cinema mudo a taxa era de 16 até 20 quadros por segundo, e 
atualmente também existem taxas de 48 qps utilizadas na industria cinematográfica. A partir do valor 
de 50, a montagem passa a ser do tipo entrelaçado. Existem taxas progressivas em teste de 72, 120 
(para dispositivos UHDTV) e de 300 fps. 
 
 
 
Nos sistemas de transmissão de imagens por televisores e vídeos utilizando sistema PAL-M (Phase 
Alternating Line M=30qps) ou NTSC (National Television System Commitee), SECAM (Séquentiel 
couleur avec mémoire), etc... a taxa de apresentação de imagens varia de 25 a 30 qps, sendo que o 
NTSC é de 29,97 qps. Todos estes sistemas trabalham com entrelaçamento “i” (interlaced) , formado 
por imagtens “impares” e imagens “pares”. Para diferenciar as diferentes cadencias, os sitemas PAL-
M e SECAM utilizam 50i (2x25) ou 2 vezes imagens impares e pares, e o sistema NTSC utiliza o 60i 
(2x30x1000÷1001). Existe uma diferença entre padrões “i” (interlaced) e “p” (progressivo) adotado 
CAP 03 a SISTEMAS HARDWARE.doc.doc 
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pelo cinema de 24 qps, isto é, as imagens são apresentadas de forma progressiva, pois são 
fotogramas ou fotografias, apesar que hoje em dia utilizarmos imagens digitalizadas e compactadas. 
 
 
Padronização Internacional 
 
A cadência de 60i é a apresentação dos campos ou imagens por segundo nos sitemas mais comuns 
de Televisores, VHS ou DVD, que utilizam a norma IEEE 1952. O valor 60 na verdade é 
arredondado, pois na realidade é a soma de 29,97 imagens impares mais 29,97 imagens pares, 
totalizando 59,94 campos, existindo uma redução de 0,1% sobre o valor de 60. Esta reduação é uma 
técnica que auxilia na separação das ondas de vídeo e de áudio, isto é, separa as ondas de 
cromaticidade (cores) das de som (áudio), pois ambas são sinais matemáticos!. No cinema antigo, 
nas imagens progressivas existia duas trilhas de gravação para o audio dos “filmes”, similar aos 
sistemas de fita magnética dos gravadores de fita. 
 
Uma “cadencia” pode ser transformada em outra através de dispositivos que envolvem: Software 
(programa e álgebra) e Hardware (aquisição e envio de sinais), preferencialmente sem perdas de 
sinais nas transformações numéricas. 
 
A câmera lenta, ou “slow motion” é uma diminuição de cadencia, ou quantidade de quadros 
apresentados por segundo. Por exemplo, uma película que tenha 48 fps pode ser exibida na 
velocidade padrão de 24 fps, proporcionando o efeito de 50% mais lento que os movimentos 
originais. Enquanto que o inverso também é possível e válido, por exemplo uma filmagem realizada 
em 12 fps gerará uma imagem em, velocidade “acelerada” duas vezes maior quando exibida no 
padrão de 24 fps. Em ambos os casos será necessário o uso de operadores algébricos otimizados 
para manter as características das imagens. Portanto o software e o hardware gráficos devem ser 
capazes de transformar os sinais de imagens matematicamente para diferentes cadencias ou 
velocidades. 
 
 
Cursor 
 
O cursor ou ponteiro é um espectro dimensional definido pelo sistema operacional em uso, e terá 
tamanho e formato definido por uma área mínima de pixels. 
O sistema computacional rastreia permanentemente a sua localização e informa à CPU as 
coordenadas para efetuar as interrupções ou tarefas necessárias. A quantidade de pixels capazes 
de rastrear e enviar informações à CPU depende do tamanho e formato que estiver em uso pelo 
sistema operacional.