Estudo para a Segunda prova

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Estudo para a Segunda Prova de Tópicos II – 10/06/2011 – Samuel Abreu de Brito 
 
CCD – Dispositivos de Carga Acoplada 
 
Conceito: 
Sensor de captação de imagens formado por um circuito integrado que contém 
uma matriz de capacitores acoplados. Através de um controle (circuito) externo, cada 
capacitor pode transferir sua carga elétrica para um capacitor vizinho. 
 
Princípio de Funcionamento: 
Os CCD’s são constituídos de circuitos integrados (silício) constituídos de uma 
densa matriz de fotodiodos que operam através da conversão de energia luminosa 
(sob a forma de fótons) em uma carga elétrica. 
 Elétrons são gerados pela interação dos fótons com os átomos de silício, 
criando uma d.d.p. e transferindo esse pequeno sinal para a saída e registros para 
amplificação. 
 As cargas elétricas (elétrons) geradas através da interação dos fótons e dos 
fotodiodos são confinadas nas portas (Gates) gerando a d.d.p. que poderá ser 
transmitida ao longo da estrutura se forem aplicadas as tensões aos Gates em 
sequência adequada. Todas as cargas são acumuladas e transmitidas de forma 
individual e seqüencial. 
 O CCD possui uma tela gradeada, e cada furo da grade corresponde a um pixel. 
Um sistema é responsável por capturar A imagem se posicionará de frente a essa 
grade e cada ponto da imagem será posicionado em um furo. Assim a imagem se 
acumula e corresponde a um padrão de carga elétrica (uma vez que cada ponto da 
imagem tem uma intensidade de luz). Em cada pixel é lido um valor diferente de 
tensão (sinal analógico) e enviado através do registrador de série para o amplificador 
on-chip (sinal digital) por conexões elétricas (pastilhas de vínculo e fios de ouro, 
posicionados em torno da periferia do chip. 
 
Tipos de CCD: 
 Linear: Fileira com milhares de elementos fotossensíveis que varrem a área 
onde a imagem se forma na câmera. Captura a imagem por um conjunto de linhas. 
Possui alta resolução (para fotos estáticas. Não indicada para objetos em movimento). 
 Array: Matriz de milhares ou milhões de elementos fotossensíveis que 
capturam pontos da imagem na câmera de uma só vez. Produz imagens de pior 
qualidade. 
 
Dispositivos de captação de imagem no CCD: 
 Filtro de Bayer: Consiste em recobrir o CCD com uma máscara (Colour-Filter 
Array) de micro janelas (filtros) coloridas nas cores do sistema RGB, alternando-se as 
cores através da superfície do CCD. Estas janelas são pequenas lentes microscópicas 
que captam, concentram e direcionam a luz que incide sobre elas para os pixels do 
CCD. 
 A quantidade de janelas verdes (chamadas de sensíveis à luminescência) é o 
dobro (50% do total) das janelas vermelhas e azuis. Isso porque o olho humano capta 
as cores verdes duas vezes mais que as vermelhas e azuis (chamadas de sensíveis à 
crominância). 
 O circuito eletrônico analisa (utilizando interpolação) a intensidade luminosa 
lida nos pixels do CCD e faz a combinação das janelas para determinar a cor existente 
no local. 
 Porém, começam a aparecer alguns problemas em trechos da imagem que 
exigem maior precisão na reprodução de cores. Também, o processo de interpolação 
cria imagens onde falta nitidez na coloração – a mesma é sempre suavizada. Existe 
ainda o fator de color aliasing, que acarreta imprecisão na reprodução das cores de 
contorno contrastados. 
 3CCD’s (Beam Spitter ou Foveon X3): Processo mais sofisticado que utilize 3 
CCD’s, cada um para o registro independente de cada uma das três cores básicas. 
Utilizado em câmeras profissionais, emprega um bloco de três prismas (beam splitter). 
 A imagem projetada é separada em três novas imagens, cada uma contendo 
somente uma das cores do sistema RGB. 
• Necessitam de mais luz para a gravação de imagens 
 
CMOS x CCD: 
 CMOS: 
• Imagen inferior 
• Resistência à radiação cósmica (satélites) 
• CMOS de alta definição: miniaturização 
• Não necessita de circuito externo: a conversão e amplificação do sinal 
de saída é feito internamente (no próprio fotodetector) e os valores 
podem ser lidos independentemente 
• Captura de imagem, redução de ruídos e processamento do sinal feitos 
internamente no chip 
• Menor ruído na imagem (signal-to-noise) 
• Maior uso em decorrência do aumento no desempenho e qualidade 
(uso em grande escala diminui o preço) 
• Menor consumo de energia 
• Utiliza menos componentes eletrônicos – Chip mais compacto e 
confecção de câmeras menores 
 
CCD: 
• O sinal de saída precisa ser amplificado e tratado por um circuito 
externo, o que aumenta a complexidade do sistema. 
• Captura de imagem, redução de ruídos e processamento do sinal feitos 
externamente ao chip (outros chips) 
• Melhor desempenho em condições precárias de luz 
 
 
 
 
 
 
A construção e o funcionamento do tubo de raios catódicos 
 
Conceito: 
 Tubo onde ocorria a emissão de elétrons provenientes de um filamento 
aquecido em vácuo devido ao bombardeamento do catodo pela ação de íons positivos 
em um tubo de descarga com a finalidade de medição. Possui um catodo, um anodo e 
um diafragma para conformação angular do feixe eletrônico que incide sobre o 
anteparo de mica, cuja face é recoberta com uma substância mineral fosforecente que, 
ao sofrer o bombardeamento dos elétrons, projeta sobre a tela um ponto luminoso. O 
ponto pode ser defletido em qualquer direção, vertical ou horizontal, por meio de um 
campo magnético ou eletrostático. Assim surge o oscilógrafo de raios catódicos. 
 
Componentes: 
 Canhão eletrônico: Tem função de coletar os elétrons emitidos do catodo, 
reuni-los em um feixe e focalizar este em um ponto sobre a tela. É composto de: 
• Catodo emissor de elétron (Filamento térmico e catodo) 
� Filamento que quando aquecido promove a emissão de elétrons 
pelo efeito termiônico, formando-se um feixe 
� Para a formação do feixe, deve ser polarizado mais 
positivamente em relação à grade de controle (G1) 
� Quanto maior a d.d.p. entre a grade e o catodo, menor e mais 
brilhante é o feixe de elétrons. 
• Grade de controle (G1) – Primeiro anodo 
� Controla a carga e a quantidade de elétrons contidos no feixe 
emitido pelo catodo. 
� Polaridade negativa em relação ao catodo 
� Controla a intensidade luminosa. Quanto mais intenso o feixe, 
maior a radiação luminosa da camada de fósforo. 
• Grade de blindagem (G2) – Segundo anodo 
� Acontece a aceleração e direcionamento dos elétrons. 
• Grade de foco (G3) – Terceiro anodo 
� Concentra o feixe para que o mesmo atinja um ponto centrado. 
� Polaridade positiva em relação ao catodo. 
� Dividido entre 1º e 2º lente de elétrons: 
� 1º Lente: Produção do feixe estreito, formado por duas 
lentes de elétrons que forçam a convergência dos 
mesmos. 
� 2º Lente: Baixa tensão: o ajuste do foco é feito 
selecionando uma das tensões fixas disponíveis da fonte 
de baixa tensão. Alta tensão: o ajuste de foco é feito para 
se obter a máxima nitidez das linhas de varredura e 
pequenos detalhes da imagem. 
• Anodo de aceleração (G4) – Quarto anodo 
� Energizado e alimentado com alta tensão (MAT). 
� Elétrons são fortemente atraídos de maneira mais positiva em 
relação ao catodo. 
Bobinas de deflexão magnética: São enrolamentos de cobre, capazes de criar 
campos magnéticos dentro do tubo ao qual respondem os feixes de elétrons. 
Os dois pares de bobinas são montados externamente ao pescoço do tubo. 
• O par de bobinas de cima e de baixo do feixe produzem a deflexão 
horizontal (bobina defletora horizontal – BDH) e movimentam o feixe 
15750 vezes por segundo, da esquerda para a direita na tela (525 linhas 
x 30 quadros, de acordo com o padrão brasileiro) 
• O par de bobinas da direita e da esquerda produz a deflexão vertical 
(bobina de deflexão vertical – BDV) e movimentam o feixe a 60 vezes 
por segundo de cima para baixo na tela (30 quadros, porém cada 
quadro é varrido duasvezes). 
Anodo de Alta tensão: Alto potencial positivo em relação ao catodo a fim de 
que os elétrons sejam acelerados a uma grande velocidade, dificultando a 
divergência. 
Máscara de sombra: Fina tela de metal com cerca de 300 mil orifícios,localizada 
bem próxima ao revestimento de fósforo, que garante que cada ponto da tela 
será atingida somente pelo feixe da sua cor. 
Matriz de pontos RGB: É uma tela localizada dentro do tubo de vácuo e que é 
bombardeada pelo feixe de elétrons. Possui uma camada de fósforo que gera 
as cores básicas RGB. 
• Dot pitch: distância entre dois pontos de mesma cor. Quanto menor 
essa distância, melhor é a qualidade da imagem. 
Tubo de vácuo: Tubo de vidro de grande espessura devido à pressão 
atmosférica. Quanto mais plana e maior for a tela, mais espesso é o vidro. Seus 
componentes são: 
• Camada de alumínio: Fina camada de alumínio pulverizado ligada 
eletricamente ao anodo de alta tensão. Evita a reflexão de imagem 
dentro do tubo de imagem. 
• Camada de fósforo: Camada que reveste a tela de vidro composta de 
metais leves (zinco e cádmio) em forma de sulfetos e compostos 
fosfotados. Emite luz ao ser bombardeada pelo feixe de elétrons. 
• Aquadag: Pintura especial condutora a base de grafite no exterior do 
cinescópio (CRT). 
• Soft Flash: Camada vermelha que cobre internamente o cone de vidro 
até a região do pescoço. 
 
Construção do CRT: 
 Etapa 1 – Formação do invólucro de vidro: Seleção dos componentes de vidro a 
serem derretidos e misturados no forno. Para a TV a cores somente o tubo e o funil 
são unidos. Para as TV’s preto e branco 3 componentes são unidos e enviados ao 
fabricante. Estas junções são feitas em altíssima temperatura. 
 Etapa 2 – Aplicação da mascara de fósforo: Para os CRT’s monocromáticos o 
processo de deposição do fósforo é relativamente simples, pois uma solução líquida do 
material em suspensão é despejada no tubo e após 20 minutos é retirado o excesso. 
Para os CRT’s monocromáticos, o processo é um pouco mais complexo, pois são 
adicionados vários materiais à mascara de fósforo. 
 Etapa 3 – Montagem do canhão de elétrons: As peças do canhão são montadas 
com a máxima precisão. Em alguns casos são utilizadas bobinas defletoras de 
enrolamentos de cobre (deflexão magnética) e em outros casos peças metálicas 
(deflexão eletroestática). 
 Os componentes são montados manual ou automaticamente em ambientes 
livres de partículas em suspensão: 
 
Funcionamento: 
 É aplicada uma tensão ao filamento e pelo efeito Edison (aumento de fluxo de 
elétrons ejetados de um material metálico pelo aumento de temperatura) os elétrons 
do catodo ganham energia e ficam livres. 
 Uma vez que foram emitidos, esses elétrons são acelerados em direção a um 
foco entre um eletrodo (Grade de controle) e um anodo (Primeiro anodo). 
Depois são atraídos (acelerados) em direção a um potencial maior (Segundo 
anodo). 
Acelerados, os elétrons são manipulados eletronicamente no terceiro anodo 
(ajuste de foco). 
Após isso, os elétrons ainda são acelerados por um quarto anodo, recebendo o 
MAT do Fly-Back. 
• Fly-Back: Transformador de núcleo de ferrite que produz o MAT. 
Também produz outras tensões como: foco (7000V) com ajuste para 
controlar a nitidez, screen (400V) para controle do brilho, tensões para 
as fontes de fly-back e para acender o filamento do tubo (6V). 
Após passarem pelos anodos, os elétrons sofrem um desvio em suas trajetórias 
através das BDH e BDV a fim de se executar a varredura. 
Ao atingirem a tela, ocorre a luminescência pela interação com a camada de 
fósforo (mudança do estado energético dos átomos de fósforo). O brilho terá uma cor 
definida de acordo com o ponto da tela (cada ponto possui uma luminescência 
diferetne, vermelho, azul ou verde). Como a visão humana não distingue pontos muito 
próximos, os pontos coloridos justapostos aparecerão como uma imagem contínua, 
com uma cor resultante da combinação das três cores iniciais. Ao se ajustar a 
intensidade dos feixes pode-se alcançar as cores da paleta de cores visíveis. 
Ao se controlar a corrente que passa pela bobina, flexiona-se mais ou menos o 
feixe, caracterizando a varredura e sendo possível desenhar qualquer imagem. A 
imagem é dividida em 525 linhas que são varridas pelo feixe a uma taxa de 30 vezes 
por segundo. As linhas pares são varridas antes e depois as ímpares (varredura 
entrelaçada). A imagem completa é reescrita sobre a tela 30 vezes por segundo. 
 
CRT a cores: 
 Neste são utilizados três canhões de elétrons, um para cada cor básica. São 
possíveis três configurações: Configuração Delta, configuração em linha, configuração 
3 em 1 (lentes de elétrons de grande diâmetro). 
 
Vantagens e desvantagens: 
 Prós: Imagens com cores fortes, podem ser vistas de qualquer ângulo e 
qualquer iluminação, cinco anos de garantia, baratas. 
 Contras: Volumosas e pesadas, tamanho limitado até 40 polegadas. 
Display de cristal líquido - LCD 
 
Conceito: 
 Cristal líquido: Materiais que apresentam estado da matéria chamado líquido 
cristalino ou mesomórfico (compreendido entre os estados sólido e líquido). As 
moléculas desse material mantêm sua orientação mas também se movimentam em 
várias direções. São constituídos geralmente por moléculas orgânicas anisométricas. 
 São divididos em dois grandes grupos: os Termotrópicos (utilizados em 
eletrônica) e Liotrópicos. 
 LCD: Consiste de um líquido polarizador de luz, eletricamente controlado, que 
se encontra comprimido dentro de celas entre duas lâminas transparentes 
polarizadoras. Os eixos polarizadores das duas lâminas estão alinhados 
perpendicularmente entre si. Cada cela é provida de contatos elétricos que permitem 
que um campo elétrico possa ser aplicado ao líquido. Sua capacidade refletiva, 
constante dielétrica, viscosidade e condutividade variam conforme a direção dos eixos 
vertical e horizontal. 
 A maioria das moléculas reagem à mudanças de temperatura e às vezes de 
pressão. Um requisito para o LCD é a assimetria das moléculas. A grande maioria 
possui moléculas em forma de bastão (ou calamítico). 
 Uma importante propriedade é que conseguem transmitir e mudar a luz 
polarizada. 
 
Tipos de LCD: 
 Twisted Nematic (TN): Encontrado em monitores LCD mais baratos. As 
moléculas trabalham em ângulos de 90°. A exibição de imagens pode ser prejudicada 
em animações muito rápidas. 
 Super Twisted Nematic (STN): Evolução do TN, capaz de trabalhar com imagens 
que mudam de estado rapidamente. Suas moléculas tem movimentação melhorada, 
de forma que o usuário consiga ver bem a imagem em 160° ou mais. 
 Guest Host (GH): Espécie de pigmento contido no cristal líquido que absorve 
luz. Ocorre com o nível do campo elétrico aplicado. Assim é possível trabalhar com 
várias cores. 
 
Funcionamento: 
 Os materiais de cristal líquido não possuem luz própria e para seu 
funcionamento são divididos em dois grupos: 
 Funcionamento Reflexivo: A luz é refletida a partir de fontes luminosas externas 
(Ex.: Relógio, calculadora). Os LCD’s reflexivos possuem: 
• Polarizador 
• Placa de vidro 
• Cristal Líquido 
• Placa de vidro 
• Polarizador 
• Espelho 
Inicialmente, um feixe de luz não polarizada incide sobre o primeiro 
polarizador, que permite a passagem somente dos feixes de luz que oscilam no plano 
vertical. 
Os feixes de luz polarizados verticalmente passam por uma fina tela de vidro 
antes de chegar à camada de cristal líquido. 
Na camada de cristal líquido, as moléculas do líquido, de acordo com a sua 
orientação, alterarão o plano em que a luz oscila. Assim no fim do líquido os feixes de 
luz emergirão com polarização horizontal. 
Novamente os feixes encontrarão uma camada de vidro, mas chegando dessa 
vez com a polarização horizontal. 
Após, os feixes encontram um segundo polarizador, permitindo somente a 
passagemdos feixes polarizados horizontalmente. 
Por fim, os feixes atingem o espelho, que refletirá os feixes de volta ao 
polarizador horizontal (que permitirá a passagem dos feixes que estão polarizados 
horizontalmente), passando pelo cristal líquido (que fará a alteração do plano de 
polarização, colocando os feixes no plano vertical) e novamente pelo polarizador 
vertical, que permitirá o retorno dos feixes de onde viaram. 
Quando entre as duas placas de vidro é aplicada uma tensão originando um 
campo elétrico, o cristal líquido perde a sua capacidade de girar o plano de orientação 
dos feixes de luz. Assim, quando a luz entra no cristal e não consegue sair, um 
segmento escuro é visto pelo observador. 
 Funcionamento Transmissivo: A tela é acesa com tubos florescentes (Back 
Light) embutidos sobre ou ás vezes na lateral do LCD. Um painel branco atrás do LCD 
redireciona e distribui a luz de maneira homogênea para assegurar uma exibição 
uniforme. Formado de: 
• Placa luminosa 
• Filtro polarizador vertical 
• Eletrodos de energização e cristal líquido 
• Filtro de polarização horizontal 
 Geralmente são compostos de muitos pixels (maior resolução). A imagem será 
reproduzida em uma tela plana composta por cristal líquido e filtros coloridos. 
 Quando não há polarização dos eletrodos presentes no cristal líquido, a luz 
proveniente do Back Light é bloqueada pela inversão dos polarizadores. Quando há 
energização dos eletrodos, os cristais (moléculas) se retorcem e os feixes de luz podem 
passar pelo filtro polarizador horizontal (mais externo). 
 
LCD colorido: 
 Cada pixel é formado por três células de cristal líquido, cada uma barrada por 
filtros do sistem RGB. Ao passar pelos filtros a luz produz as cores vistas na tela. 
Para que seja possível de se formar todas as cores, um controle cuidadoso de 
variação de tensão aplicada varia a intensidade de luz em cada subpixel em 256 
tonalidades. A combinação dos subpixels possibilita a criação de uma paleta de 16,8 
milhões de cores. 
Cada tela de LCD utiliza uma grande quantidade de transistores. A falha em um 
desses transistores pode criar um dead pixel. Além do dead pixel, temos os problemas: 
• Todos os pixels não desligam 
• Todos os pixels não ligam 
• Um pixel não desliga 
Depois de cada filtro de cor há ainda uma lâmina de vidro e um filtro 
polarizador que direcionarão a luz em um só sentido, evitando a dispersão. 
Controle de brilho nas telas: 
Matriz passiva: Grade de fios horizontais e verticais. A intersecção dos fios 
define um pixel e a corrente enviada pelos fios controlará os pixels. A confecção dessa 
grade se dá utilizando duas placas de vidro (substratos), uma contendo as colunas e 
outra as linhas de um material condutor transparente (geralmente óxido de estanho-
índio). Estas são ligadas à CI’s que determinarão qual coluna conduzirá a corrente e 
qual linha será aterrada, criando a tensão necessária para alterar a configuração das 
moléculas do cristal líquido de cada pixel. O nível de brilho será determinado pela 
tensão aplicada em cada pixel e conseqüentemente a forma que as suas moléculas 
assumirão e alterarão a orientação da luz. 
• Desvantagens: 
� Tempo de resposta lento (persistência visual – fantasmas) 
� Controle de tensão impreciso (o que faz com que as imagens 
apareçam distorcidas e com baixo contraste) 
� Ângulo de visão restrito 
� Flicker (alternância rápida entre campos diferentes causando 
efeito vibratório/cintilante na imagem) 
� Crosstalk (Ativação de um pixel que influencia os pixels vizinhos 
em linha ou coluna) 
• Vantagens: 
� Baixo custo 
� Normalmente usada em displays monocromáticos 
Matriz Ativa: Usa transistores para alimentar cada pixel de forma separada. São 
ativados ou desativados de forma independente, eliminando o problema de flicker e 
crosstalk. Os transistores / capacitores são capazes de reter a carga até a próximo ciclo 
de atualização. Conhecidos como TFT (Thin-Film Transistor) 
• Desvantagens: 
� Complexidade no processo de fabricação 
� Atenção na fabricação para não se perder o substrato (único) 
• Vantagens: 
� Não tem crosstalk 
� Não tem efeito flicker 
� Telas de LCD maiores que 10 polegadas 
� Tecnologia TFT 
 
Fabricação de LCD com matriz ativa: 
A matriz de vidro é inserida na linha de montagem e é feita a sua limpeza. 
Deposição química do filme formando a camada de substrato (vidro) e aplicação do 
verniz fotossensível. O verniz é exposto à luz UV, formando o negativo do circuito e 
depois removido. 
Depois a matriz é enviada para o cozimento par a fixação do filme ao substrato. 
Depois é removido o substrato que não esta protegido pelo verniz com um processo 
químico (etching). Depois é removido o resquício de verniz fotossensível pelo processo 
de limpeza (stripping). 
Todo o processo é repetido até se formar a máscara. Em média são necessárias 
cinco máscaras para completar a matriz TFT. 
Depois é inserido o filme de polimida. Para os LCD’s em cores a camada de 
polimida possui pigmentação (filtro de cor) numa matriz separada (vidro), que será a 
parte frontal do LCD. 
• Recartilho: inserção de sulcos no filme de polimida para auxiliar na 
orientação das moléculas do cristal líquido. 
Depois é aplicada a borda (selante). Dentro desse limite da borda, é depositado 
o cristal líquido e montada a parte frontal (nos LCD’s coloridos também é colocado o 
filtro colorido). 
Os LCD’s são cortados da matriz e aplicados nos mesmos os filtros polarizadores 
frontal e traseiro. 
Por fim, são ligados os circuitos de controle e cabeamento, montadas a fonte 
de iluminação (back light) e moldura de acabamento. 
 
Comparativos, Vantagens e Desvantagens: 
 LCD x Tubo: LCD possui maior largura da tela, aproveitamento total da área de 
exibição e economiza espaço. 
 LCD x Plasma: O LCD é mais usado para dispositivos pequenos, pode ter rastros 
na tela e efeito fantasma em imagens rápidas e o brilho e contraste não é tão vibrante. 
O plasma possui ótima reprodução de cores, possui proporções para HDTV e rápida 
resposta para imagens rápidas. 
 Vantagens: Menor espessura, peso e consumo de energia, não cintilam (Matriz 
ativa), não geram radiações perigosas, contém correção de distorções, não tem erros 
de geometria. 
 Desvantagens: Limitação de resolução e largura da tela, pequena variação de 
contraste, longo tempo de resposta (efeito de arrasto na imagem), resolução não é 
constante (perda de até 50% em imagens de movimento), limitação do ângulo de 
visão, frágil e tem possibilidade de queima de pixels. 
Quando um campo elétrico é aplicado por muito tempo a um cristal líquido, os 
compostos iônicos do mesmos tendem a se depoisitar na superfície, diminuindo o 
desempenho. Isso é corrigido alterando a polaridade do campo (Ex.: corrente 
alternada). 
 
DLP – Digital Light Processing 
 
Conceito: 
 Tecnologia baseada no semicondutor óptico chamado DMD (Digital 
Micromirror Device) que utiliza de espelhos de alumínio para refletir a luz e formar a 
imagem. É basicamente um comutador digital rápido de luz. 
 Contém mais de 2 milhões de micro espelhos dispostos em um mosaico, cada 
um representando um pixel (a resolução corresponde ao n° de espelhos). Quando 
observado de perto, o mosaico apresenta várias figuras quadradas e ao afastar as 
imagens se misturam, formando só uma. O rápido reposicionamento dos espelhos 
(chamado de PWM binário) é que possibilitará ao DMD variar a intensidade da luz 
refletida através das lentes criando contrastes de cinza ao branco (posição “on”) e de 
preto (posição “off”. 
 
 
DMD: 
 Razão da tecnologia, tem o formato de um processador CPU e contém a matriz 
de micro espelhos . Contém 2 chips CMOS DDR SRAM (célula de memória) que 
determina que o espelho se incline eletrostaticamente para posição “on” ou “off” 
dependendo do valor lógico(“0” ou “1”). Uma janela óptica permite que a luz passe 
através da mesma e protege o espelho de partículas. Possui ainda um dissipador (heat-
sink) e suporta no máximo 1280 x 720 pixels. 
 
Jogo (Arquitetura) de espelhos: 
 Cada um corresponde a um pixel e medem 16 microns quadrados. 
Princípio óptico: Para a posição “ligado” (+12°) o espelho rotaciona e a luz 
proveniente da fonte é refletida diretamente na lente de projeção, fazendo com que o 
pixel brilhe na tela. Para a posição “desligado” (-12°) o espelho rotaciona e a luz 
proveniente da fonte é refletida para fora da lente de projeção e o pixel aparece 
escuro. 
Ficam presos a um sistema de hastes que permite que se movam para as 
posições ligado e desligado: 
• Torsion Hinge: Estrutura sob a qual o espelho e o Yoke irão girar para 
comutar a luz. 
• Yoke: Junto com o Torsion Hinge, serve de apoio para o espelho e fará o 
movimento de rotação juntamente com ele. 
• Mirror Addres Electrocode: Responsável pela atração eletrostática que 
faz o espelho girar. Está conectado a um endereço da SRAM na camada 
inferior. 
• Landing Tip: Parte do Yoke que irá se apoiar no Bias/Reset Bus para dar 
fim ao movimento de rotação precisamente em +12°. 
• Yoke Adress Electrocode: Responsável pela atração eletrostática que faz 
o espelho girar. Está conectado a um endereço da SRAM da camada 
inferior. 
• Landing Site: Parte do Bias/Reset Bus que servirá de apoio para o 
Landing Tip. 
• Bias/Reset Bus: Estrutura que percorre toda a superfície do chip e é 
responsável por polarizar a estrutura para controlar o torque e tensão 
necessários para fazer a rotação do espelho. Também faz o reset de 
todos os espelhos a cada tempo de bit. 
• Memória SRAM: Serve como suporte para a estrutura eletromagnética e 
como interface elétrica. 
 
Formação das imagens: 
 Antes que os espelhos mudem suas posições, o DMD executa as seguintes 
operações: decodificar o sinal de entrada, converter os dados entrelaçados para dados 
progressivos, ajusta o tamanho de imagem para a tela, faz ajustes necessários à 
imagem (brilho, nitidez e qualidade de cor), converte informações para o formato RGB, 
remove a correção de gama, ajusta a relação sinal-ruído e por fim retransmite 
digitalmente todas as informações para os espelhos. Todo esse processo demora 16us. 
 O PWM binário é utilizado para construir a escala de cinza de acordo com a 
sequência de bits inserida na SRAM. E consiste em dividir o tempo de furação do 
campo em valores relativos, fazendo com que o bit mais significativo ative o espelho 
por mais tempo que o bit menos significativo. 
 Quando o espelho é colocado mais vezes em “off” ele cria um pixel cinza claro. 
Quando é colocado mais vezes em “on” ele cria um pixel cinza escuro. Quando o DLP 
está desligado, todos os espelhos ficam paralelos. Os espelhos podem refletir em 1024 
tons de cinza. Para se adicionar a cor, a luz branca da lâmpada passa por uma roda 
gigante de cor que, sincronizada ao chip, filtra a luz em vermelho, verde e azul. Pode-
se assim criar 16,7 milhões de cores. 
 Cada pixel da tela é vermelho, azul ou verde. O olho humano que irá misturar 
essas cores (de 3 em 3 pixels) para formar as cores. 
 Comutação mecânica: Tempo entre a aplicação de um pulso de reset 
(aterramento dos espelhos) e possibilidade de estabelecimento de um novo nível pela 
SRAM. 
 Comutação óptica: Tempo da primeira entrada de luz na lente de projeção até 
o preenchimento total com a luz proveniente da rotação do espelho. 
 
Projetores de chip único: 
 As cores são produzidas colocando um disco de cores (disco de Newton) entre a 
lâmpada e o DMD, sendo refletido através do conjunto óptico. 
 O disco de cores geralmente é dividido em quatro setores: As cores primárias 
(RGB) e um setor vazio para controlar o brilho (como controla a saturação, pode ser 
desativado/desconsiderado, se desejável). 
 O DMD fica sincronizado com o disco de cores. Cada componente de cor é 
mostrada quando está na frente do disco, variando com a secção do mesmo. As 
imagens são exibidas em alta velocidade, de forma com que o observador enxergue a 
imagem colorida. Inicialmente era dada 1 volta do disco por frame. Hoje já é possível 3 
voltas. A exibição da imagem segue os procedimentos: 
• A fonte envia a luz para a lente condensadora 
• A lente condensadora aumenta a incidência de luz em um menor espaço 
e a encaminha para o filtro de cores. 
• A luz recebe as cores presentes no filtro (basicamente RGB). 
• Em seguida, a luz vai para a lente de modelação, responsável pela 
adaptação da luminosidade para ser recebida pelo chip DMD. 
• Os micro espelhos refletem a luz. 
• A luz segue para a lente de projeção para dimensionamento da imagem 
projetada ao exterior do equipamento. 
 
Projetores de 3 chips: 
 Utiliza um prisma para dividir a luz emitida pela lâmpada e cada cor primária é 
direcionada a um direcionada a seu próprio chip DMD. Após isso, as mesmas são 
combinadas para a geração das cores. 
 Com o reforço de mais 2 chips DLP’s o número de cores sobe de 16,7 milhões 
para 35 milhões. 
 
Vantagens e desvantagens: 
• Vantagens: 
� Qualidade da imagem independe do tamanho da tela 
� Sem efeito Phosphor Burn (Burn-in ou Screen Burn) 
� Sem efeito Motion-Blur (imagem arrastada no movimento) 
� Sem Efeito Screen Door: linhas que separam os pixels se tornam 
visíveis na imagem projetada. 
� Imagens suaves e estáveis 
� Geometria perfeita e excelente linearidade em escala de cinza 
� Ótimo contraste ANSI 
� Uso da lâmpada aumenta vida útil (pode ser trocada pelo 
usuário) 
� Alta qualidade de imagem 
• Desvantagens: 
� Efeito Arco-Íris: Cores individualizadas, imagem trêmula 
(presente somente em DLP com roda de cores, ausente no 
3DMD) 
� Não tem dimensões finas 
� Ruído do ventilador interno 
� Distorção pode ser visível (especialmente em áreas escuras)[ 
� Baixo controle de contraste 
� Tempo de resposta pode ser afetado ao se mudar a resolução 
� Renderização de cores pode ser desativada (se o brilho nas cores 
vermelha e amarela estiverem no máximo). 
 
Compressão de áudio MPEG Layer III (MP3) 
 
Conceito: 
 Algoritmo de compressão de áudio baseado essencialmente nos princípios da 
audição humana (psicoacústica). 
 
MPEG (Moving Pictures Expert Group): 
 Grupo de trabalho com objetivos de criar padrões para codificação de arquivos 
de áudio e vídeo digitais. 
 MPEG1: Codificadores para áudio mono e stereo com alta fidelidade, taxas de 
amostragem de 48, 44.1 e 32 kHz, bit rate de 32 a 448 kbps. Possui três versões: 
• Layer I: Utilizado em ambientes de áudio profissional. Compressão típica 
de 4:1. 
• Layer II (MP2): Usado em áudio-broadcasting. Compressão típica de 8:1. 
• Layer III (MP3): Melhor qualidade com taxas de bits menores. 
Compressão típica de 11:1. 
 
Características do MP3: 
 Taxas de compressão podem alcançar 90%. Possui qualidades de AM (32 kbps), 
FM (96 kbps), Standard (128-160 kbps) e aproximada a CD (224-320 kpbs). Podem ser 
codificados de três maneiras: 
• CBR – Constant Bit Rate: É a forma mais comum de codificação onde 
todos os bits são codificados com o mesmo bit rate. Possuem 
compatibilidade com qualquer player e é possível prever o tamanho do 
arquivo final. Porém sofre desperdício de espaço em momentos de 
silêncio e perda de informação acústica em momentos de muita 
intensidade. 
• ABR – Average Bit Rate: Algoritmo que decide se o frame pode ser 
codificado abaixo ou acima do bit rate definido como médio. Otimiza a 
utilização do espaço. Possui maior qualidade comparada ao CBR (porque 
alguns frames são melhorados em detrimento de outros). Alguns 
players antigos não o reproduzem. 
• VBR – Variable Bit Rate: Algoritmo que escolhe qual melhor bit rate para 
cada frame e não segue nenhuma obrigação de manter o bit rate médio. 
O tamanhofinal do arquivo é imprevisível até o término do processo de 
codificação. A taxa de bits será maior em momentos de maior 
intensidade sonora e reduzida em momentos de silêncio. Pode ser 
incompatível com alguns players. 
 
Princípio de funcionamento: 
 Consiste em retirar informações que, em decorrência das imperfeições ou 
limitações da audição humana, não serão ouvidas. Assim, no processo de codificação 
há a perda de informação, mas de forma aceitável, pois os dados filtrados não são 
perceptíveis à audição humana. 
 Faixa de freqüência audível: O ouvido humano é capaz de detectar sons na faixa 
de 20 Hz a 20 kHz. Assim, utiliza-se a taxa de amostragem de 44.1 kHz (leva-se em 
consideração 10% de tolerância) e funciona como um filtro passa-baixas. 
 Efeitos fisiológicos auditivos: 
• Limiar da audição: intensidade mínima de som para ser ouvido. 
Decresce fortemente ao longo da banda de sinal audível. 
• Limiar de sensação: intensidade de som que causa dor e eventualmente 
dano aos ouvidos. Normalmente o limiar de dor é de 120 a 140 dB. 
Mascaramento: Fenômeno que consiste no fato de que alguns sons se tornam 
inaudíveis na presença de outros, podendo ser eliminados na compressão. É um 
fenômeno não-linear e que depende de vários fatores. Algumas pessoas têm melhor 
percepção da perda de qualidade do MP3 por mascaramento que outras. Existem dois 
tipos de mascaramento: 
• Mascaramento em freqüência: ocorre quando um tom em uma dada 
freqüência elevada (mascarante) faz com que os sons adjacentes de 
freqüências menores sejam mascaradas pela presença do som 
mascarante. Pode ocorrer na faixa de 100 a 4 kHz. Não é um efeito 
simétrico. 
� Obs: a freqüência do sinal mascarante eleva o limiar de 
mascaramento. Por isso que as freqüências menores de sinais 
adjacentes próximos sejam “encobertas”. 
• Mascaramento no tempo: na presença de um som de intensidade forte, 
ocorre um mascaramento dos sinais de menor intensidade antes da 
ocorrência (pré-mascaramento de 20 a 50 ms antes do som forte) e 
depois da ocorrência (pós-mascaramento de 150 ms depois do som 
forte). 
 
 
Visão geral do padrão MP3: 
• PCM: é a modulação por códigos de pulsos e consiste em uma forma de 
se armazenar ou transmitir informação sem compressão digital. Há duas 
variáveis no PCM: a taxa de amostragem e a taxa de bits. 
• Freqüência de amostragem: Quanto maior é, maiores são os números 
de valores a serem armazenados, ampliando o espectro de freqüência 
trabalhado. São de 32, 44.1 e 48 kHz. 
• Liberdade de implementação: Fluxo contínuo de dados que devem ser 
codificados/decodificados e estruturados/interpretados. A saída do 
encoder (codificador) desenvolvido dentro desses parâmetros deve ser 
reconhecido por qualquer decodificador MP3 e vice-versa. 
• Liberdade de implentação (codificador): Como o padrão não define bem 
quais os passos de codificação, cabe ao desenvolvedor decidir como 
implementar certas partes do codificador. Aspectos importantes são a 
velocidade e a qualidade, que podem variar com o codificador. 
• Taxa de Bits: Taxa de dados de 8 kbps a 320 kbps (geralmente 128 kbps). 
Quanto maior a taxa de bits, melhor a qualidade do som. No arquivo 
stereo, a taxa de bits é dividida por 2. Existem dois tipos de taxa de bits, 
constante (mesmo tamanho independente do tipo do sinal) e variável 
(tamanho varia com a dinâmica do sinal). 
• Tipos de canal: Existem quatro tipos: 
� Canal único 
� Canal duplo (codificação independente) 
� Stereo 
� Joint stereo (stereo conjugado): leva em consideração a 
redundância dos canais esquerdo e direito para otimizar a 
compressão 
� Middle/Side Stereo: Útil quando os dois canais são 
correlatos e são transmitidos como soma (middle-médio, 
maior informação) e diferença (side-lateral, menor 
informação), caracterizando uma compressão melhor. 
� Intensity Stereo: Baseado na maior percepção do ouvido 
a altas freqüências, mescla as altas freqüências 
removendo as demais mascaradas em um único canal e 
as intensifica. O áudio apresenta perda e pode levar a 
percepção de sons indesejados. 
 
O formato do arquivo MP3: 
• O frame: possui 1152 amostras de áudio por frame dividido em duas 
partes de 576 amostras. Dura 26ms é transmitido a uma taxa de 38 
frames/seg. A taxa de bits determinará o tamanho da amostra. É 
constituído de 5 partes: 
� Cabeçalho: composto de 32 bits de sincronismo, ID, 
especificação de layer, verificação, taxa de bits, freqüência de 
amostragem, etc. 
� CRC: só irá existir se o bit de proteção do cabeçalho for ativado 
para dar inicio à verificação dos dados que possam conter erros 
de transmissão. Se esses valores estiverem incorretos, todo o 
frame é considerado corrompido e será silenciado ou substituído 
pelo frame anterior. 
� Informação: Parte composta de informações necessárias para 
decodificar os dados principais. Seu tamanho depende do modo 
de canal codificado (17 ou 32 bytes). 
� Dados principais: Composto pelos fatores de escala, bits do 
código Huffman e dados auxiliares. 
� Fatores de escala: Reduz o ruído de quantização. 
� Bits do código Huffman: Possui bits informando dados 
que atribuem as características pelos quais o áudio foi 
codificado, baseado na codificação Huffman. 
� Dados auxiliares: Informações opcionais. 
 
Codificação: 
 Consiste em elminar a informação que diz respeito às freqüências mascaradas. 
O resultado é bem similar ao original, aceitável ao ouvido humano. 
 Banco de filtros: Conjunto híbrido de filtros passa-banda que separam o sinal 
em 32 componentes (para o MP3), cada uma contendo uma sub-banda do sinal 
original. Permite isolar diferentes componentes da freqüência do sinal. 
 MDCT (Transformada do Cosseno Discreta Modificada): Aplicada às 32 sub-
bandas, propicia melhor resolução na freqüência, reduz o efeito de pré-eco por frames 
muito grandes e possui quantização não uniforme, onde o erro maior está nos 
coeficientes de maior amplitude e a sensibilidade aos erros é menor. 
 FFT (Transformada Rápida de Fourier): Transforma o sinal do domínio do tempo 
para a freqüência, propiciando maior resolução de freqüência e informação nas 
alterações espectrais ao longo do tempo. 
 Modelo Psico-acústico: Algorítimos que indicam os limiares da percepção 
sonora humana. Útil para decidir quais tipos de janela a MDCT deve aplicar. 
 Controle de Ruído e Quantização não uniforme: Visa utilizar intervalos de 
quantização maiores para os sinais de alta amplitude e pouca variação. Processo não 
normativo, cada codificador atua de uma maneira. 
 Codificação de Huffman: Método de compressão que usa a probabilidade de 
ocorrência de símbolos no conjunto de dados a ser comprimido para determinar 
códigos de tamanho variável para cada símbolo. Assim, atribui-se códigos binários de 
menor comprimento aos símbolos mais freqüentes e de maior comprimento aos 
símbolos menos freqüentes. 
 Codificação da parte de informação: Parâmetros necessários para permitir a 
decodificação do sinal de áudio. Esses parâmetros se encontram na parte de 
informações do frame. (Ex.: passo de quantização e tabela de Huffman). 
 Formatação do frame e criação do CRC (código de redundância cíclica): Frame é 
montado conforme padrão MP3 (frame representa 1152 amostras PCM). O cabeçalho, 
informações, CRC, código de Huffman, etc, são colocados juntos para formar o frame. 
 Decodificação da seqüência de bits: Sincroniza a seqüência de bits codificada e 
extra os coeficientes de freqüência quantificados e informações de cada frame. 
 Dequantização: Reconstrói os dados a partir dos coeficientes de freqüência 
gerados no bloco da MDCT durante a codificação. 
 Mapeamento da freqüência para Tempo: Conjunto de operações inversas da 
MDCT (IMDCT) que transforma os coeficientes da freqüência em sinais de sub-banda 
no domínio do tempo e análise do banco de filtros nodecodificador. Constrói o sinal 
de saída, PCM áudio a partir dos coeficientes dequantizados. 
 
Construção e funcionamento do display de plasma usado em 
monitores de TV e computadores 
 
Conceito: 
 O plasma é o denominado 4° estado da matéria. Corresponde a um gás 
ionizado constituído de elétrons livres e átomos ionizados em uma distribuição quase-
neutra (concentrações de íons positivos e negativos praticamente iguais). Para sua 
formação é necessário o fornecimento de energia suficiente para a dissociação dos 
átomos.Três principais fatores caracterizam a matéria no estado plasma: 
• Emissão de radiação eletromagnética 
• Blindagem do campo elétrico das cargas 
• Oscilações coletivas devido às forças elétricas 
Normalmente se encontra no estado neutro e emite luz sempre que entra em 
contato com alguma excitação elétrica e campos magnéticos. 
 
Componentes de um display de plasma: 
 Os gases utilizados em um display de plasma são de xenônio e neônio. Estes 
gases estão depositados em minúsculas células que serão excitadas. Estas células são 
revestidas internamente por uma camada de material fosfórico, que irá emitir fótons 
de luz. Cada grupo três células ou subpixels (cada uma revestida de fósforo na cor 
vermelha, azul e verde) forma um pixel. 
 Existem ainda dois arranjos de eletrodos que se estendem pela tela inteira. Os 
eletrodos emissores (ou locais) ficam na parte de trás das células ao longo da parte 
traseira de vidro na posição horizontal. Os emissores de exposição (ou do mostrador) 
se localizam na parte frontal, antes da placa de vidro dianteira na posição vertical e são 
revestidos por uma camada dielétrica e cobertos por uma camada protetora de óxido 
de magnésio. 
 Esse conjunto de células e matriz de eletrodos é revestida por duas camadas de 
dielétricas (frontal e traseira) e duas placas de vidro (frontal e traseira). 
 
Funcionamento: 
 O computador carrega os eletrodos posicionados de maneira cruzada (vertical x 
horizontal) precisamente em cima da célula que será excitada e o gás será ionizado. 
Assim uma corrente é aplicada e percorre o gás, criando um fluxo de átomos de gás 
(fótons de luz ultra violeta) que reagirão com a camada de fósforo depositada na 
superfície interna das células para a emissão de fótons de luz. No momento em que o 
fóton de luz ultra violeta colide com o átomo de fósforo, um dos elétrons do fósforo 
salta para um nível mais alto de energia e o átomo aquece. Quando o elétron volta 
para o seu nível normal, é liberado a energia em forma de fóton de luz visível. 
 Cada célula (subpixel) possui uma camada de fósforo de cores diferentes 
(verde, vermelho e azul) e a combinação de cada um destes três formarão os pixels nas 
mais diversas cores. 
 Para se variar a intensidade de luz de cada subpixel, o sistema pode variar a 
largura dos pulsos (PWM) de corrente que fluem pelas células. Assim é possível, pela 
combinação das três cores RGB e as suas intensidades, criar todas as cores. 
 
Vantagens, Desvantagens e Comparativos: 
 Vantagens: 
• Imagem mais brilhante e nítida 
• Melhor qualidade com ângulo de visão e pretos mais profundos 
• Telas maiores 
• Melhor desempenho com imagens em movimento 
• Cores mais vivas e contraste visivelmente maior 
• Eficaz emissão de cor 
• Bom tempo de resposta 
Desvantagens: 
• Mais volumosos e mais pesados 
• Maior consumo de energia 
• Não é eficiente em ambientes muito iluminados 
• Esquenta mais 
• Maior preço 
• Efeito Burn-In: Gravação de uma imagem na tela após uma longa 
exposição da tela a uma mesma imagem (pode ser corrigida) 
Plasma x LCD: 
• Plasma tem melhor visualização de quase todos ângulos. 
• LCD é bem mais leve 
• A durabilidade é equivalente, mas a LCD dura mais. 
• O Plasma consome mais do dobro de energia. 
 
Sistema de Transmissão Digital Padrão Americano - ATSC 
 
Conceito: 
 Padrão americano de sistema de TV digital. Não permite aplicações móveis por 
motivos de modulação, entrelaçamento temporal e inflexibilidade na configuração dos 
parâmetros de transmissão que causam uma baixa imunidade a multipercurso 
afetando a recepção em campo e interiores. 
 Foi desenvolvido para operar inicialmente com conteúdo audiovisual em alta 
definição (HDTV), mas também permitia a transmissão de SDTV. Garante a melhor 
resolução de imagem possível, porém restringe a capacidade de transmissão a um só 
programa por canal. 
 Atualmente só é utilizado com os canais de 6 MHz da TV analógica. Utiliza 
MPEG-2 para codificação de vídeo, codificação Dolby AC-3 para áudio, sistema de 
modulação 8-VSB para a camada de transporte, 64QAM para transmissão via cabo e 
QPSK para transmissão via satélite. 
 
DTV: 
 Possuem subsistemas auxiliares para proporcionar melhor desempenho: 
 Subsistema de codificação da fonte e compressão: Minimiza o número de bites 
necessários para representar o vídeo, áudio (compressão) e controle de dados 
(codificação). Dados auxiliares: Controle de dados, controle condicionado, dados de 
áudio e video (closed captioning), programa de serviços independentes, guias, etc. 
 Subsistema de Serviço de multiplexação: Baseado no padrão MPEG, é 
responsável pela dos vídeos, áudios e dados auxiliares, criando um fluxo único de 
informações compatível com o meio de transmissão. 
 Subsistema de RF/Transmissão: Responsável pela codificação do canal (insere 
dados adicionais para que o receptor possa reconstruir a informação original) e 
modulação (converte os dados digitais para um sinal transmissível). 
 
Camadas do sistema ATSC - Camada de Aplicações: 
 Camada de software que permite a programação de conteúdos e aplicações. 
Explora-se os componentes visuais e o tratamento de eventos do controle remoto. 
 
Camadas do sistema ATSC - Camada de Middleware: 
 O padrão norte americano adota o DASE (DTV Application Software 
Environment), um serviço padronizado às aplicações que dá suporte às facilidades 
básicas de codificação, transporte e modulação, além de permitir que vários códigos 
de aplicações funcionem em diferentes equipamentos (receptor comum) 
 O DASE adota modelos de aplicações baseados em linguagens procedural 
(suporta a execução de aplicações em Java TV) e declarativa (suporta a execução de 
aplicações desenvolvidas em uma versão extendida da linguagem HTML). 
 O DASE define ainda: 
• Capacidade de entrada para usuários: interação dos usuários através de 
navegação 
• Capacidade de áudio: decodificação em tempo real e apresentação do 
conteúdo do fluxo de áudio 
• Capacidade de vídeo: decodificação de vídeo em tempo real e 
apresentação do conteúdo do fluxo de vídeo. 
• Capacidade gráfica: decodificação e apresentação de conteúdo visual, 
que não seja vídeo, de acordo com as resoluções 
• Modelo de display: utiliza modelo baseado em planos de apresentação 
 
Camadas do sistema ATSC - Camada de Codificação: 
 Codificação de vídeo: Como uma digitalização converte cerca de 1 Gbps de 
vídeo de alta definição (HDTV) em um feixe digital de alta faixa de bits, esta velocidade 
é incompatível com a banda de 6 MHz. Assim foi necessário comprimir o feixe digital 
para cerca de 20 Mbps. Foi possível utilizando o algoritmo de compressão MPEG-2. 
• MPEG-2: Compressão de vídeo compatível com MPEG-1. 
� Apresenta imagem nas formas entrelaçada ou progressiva com 
diferentes resoluções de níveis de qualidade. 
� Vários modos de codificação de áudio (Alta qualidade, Stereo. 
Mono) 
� Multiplexagem: Junção de vários fluxos MPEG em um só 
bitstream 
� Suporta gama elevada de perfis e níveis 
� Cada nível corresponde a uma determinada resolução da 
imagem e gama de freqüências de refrescamento 
� Permite uma codificação em baixo débito binário de um sistema 
áudio multicanal (a norma codifica 5 canais de som na banda 
total, um 6° para freqüências baixas e podendo adicionarum 7° 
para codificação em outra língua.) 
� Reduz os bits 
� Preserva a qualidade e inteligibilidade necessárias à sua 
aplicação 
� Facilita a transmissão (por reduzir a largura de banda) 
� Melhor armazenamento 
� Redução da taxa de bits de 1 Gbps para 20 Mbps 
• MPEG-4: Nova norma AVC para compressão de vídeo. Substituiu o 
MPEG-2 na maioria das aplicações por ter uma eficiência maior que 
permite a transmissão de televisão de alta definição em débitos mais 
baixo e sem perda de qualidade. 
Codificação de vídeo: 
• Dolby AC-3: Sistema de compressão de áudio. 
� Permite a codificação de até 6 canais independentes de áudio 
� Utiliza quadros de comprimento fixo e um grande índice de 
compressão (qualidade de CD). É um algoritmo otimizado para a 
radiodifusão porém não suporta operações sucessivas de 
decodificação/recodificação no sinal, necessárias em estúdio. 
� É denominada como compressão perceptual 
� Elimina todas as partes do som original, codificado 
analogicamente, que não possam ser percebidas pelo ouvido 
humano. 
� Consegue a mesma informação ocupando um espaço físico 
muito menor 
� Pode-se acrescentar mais informação uma vez que a codificação 
já tenha sido realizada 
� Mais canais de áudio (Stereo tem só 2) 
� Informação para correção de erro 
 
Camadas do sistema ATSC - Camada de Transmissão/Transporte: 
 Possui como entrada digital o feixe serial síncrono MPEG-2 (Transport Stream) 
com taxa útil constante de 19,39 Mbps. Trabalha com pacotes de 188 bytes (187 bytes 
e 1 de sincronismo) compatíveis com o MPEG-2. 
 Sincronismo: Ao receber o sinal da fonte, é estabelecido o sincronismo entre os 
circuitos internos, antes do processo de codificação do sinal. Assim, os bytes de 
sincronismo dos pacotes MPEG-2 serão substituídos pelos segmentos de sincronismo 
ATSC. Depois o byte de sincronismo é retirado e os demais 187 bytes são 
encaminhados para as etapas de aleatorização e codificação. 
 Dispersão de Energia e Aleatorização de dados: Evita que seqüência repetitivas 
de bits causem uma má distribuição espectral de energia no sinal a ser transmitido. 
Emprega uma seqüência pseudo-aleatória. Cada bit tem seu valor alterado de acordo 
com a seqüência PRSB gerada. O processo é revertido no receptor para recuperar os 
dados transmitidos. 
 Codificação Externa: Emprega código de bloco RS (Reed-Solomon): 
• Reed-Solomon: Tem função principal de permitir ao receptor detectar e 
corrigir erros (10 bytes errados recebidos em cada DSU) que apareçam 
no sinal demodulado e regenerado. 
• Para cada 187 bytes são acrescentados 20 bytes de redundância (o 
conjunto é chamado de Data Segment Usefull – DSU). 
Entrelaçamento: onde ocorre o processo de embaralhamento pelo Interleaver. 
Se no percurso entre o transmissor e o receptor houver uma interferência 
concentrada, ao se fazer o embaralhamento no receptor os erros ficam distribuídos. 
Existem dois tipos de entrelaçadores: Convolucional e de Blocos. O Trellis Encoder é 
um FEC convolucional. A cada 2 bits é acrescentado 1, com a finalidade de corrigir 
possíveis erros no receptor. Assim o “code rate” (taxa de código ou (CR)C) é 2/3. 
Codificação Interna: Emprega o código convolucional ou treliça e trata as 
seqüências de forma contínua. 
Inserção de sincronismo: Após o embaralhamento a informação é quebrada e 
distribuída por todos os pacotes de saída do entrelaçador. Nesse processo são 
inseridos os símbolos de sincronismo de campo e de segmento. 
Modulação 8-VSB: (Sistema de portadora única com banda lateral vestigial). 
Função de modular uma portadora senoidal na freqüência intermediária (FI) com os 
oito possíveis estados de amplitude, mais o componente DC do piloto do sinal de 
entrada (Saída do bloco multiplexador). É uma modulação em amplitude com dupla 
banda lateral e portadora suprimida (AM-DSB-SC). 
Existem 8 níveis bem definidos (4 positivos e 4 negativos). Esses níveis são tais 
que cada conjunto de 3 bis consecutivos do sinal irá corresponder a um nível. A taxa de 
bits fica divida por 3 e assim a freqüência do sinal modulador resultante torna0se 
compatível cmo a banda de 6 MHz (visto que a modulação é VSB). 
• Inserção do Tom Piloto: o sinal digital é convertido em oito níveis 
nominais de tensão. Um pequeno sinal DC (+1,25) é acrescentado a 
cada símbolo (na borda inferior do espectro) de modo que na 
modulação 8-VSB este sinal gere um piloto em fase e na mesma 
freqüência da portadora suprimida pelo modulador. 
• Transforma cada símbolo da sequencia de saída do codificador 
convolucional em pulsos de RF. Esses pulsos recebem um formato 
“cosseno levantado” para minimizar a interferência intersimbólica. 
• No domínio do tempo os pulsos são decompostos em duas 
componentes ortogonais 
• Baixo desempenho em canais com múltiplos recursos. 
• Modulador VSB: Lóbulos laterais são simples cópias escalonadas do 
espectro central. As bandas inferiores são imagens das bandas 
superiores (AM-DSB). 
• O sinal piloto pode ser visto como uma imagem da portadora para o 
sincronismo de receptores. 
Modulação QAM: Os símbolos são mapeados em um diagrama de fase e 
quadratura. As informações são inseridas nos parâmetros de amplitude e quadratura 
da onda portadora. 
Modulação QPSK: Modulação derivada do PSK que utiliza parâmetros de fase e 
quadratura da onda portadora para modular o sinal de informação. 
 
O sistema de TV digital europeu - DVB 
 
Conceito: 
DVB ou Digital Broadcasting é o sistema adotado atualmente na Europa e em 
algumas outras partes do mundo, como a Austrália. É um projeto dos anos 80 
desenvolvido por um consórcio que atualmente conta com 250 integrantes de 15 
países. 
Contempla três configurações de qualidade de imagem HDTV (1080 linhas), 
EDTV (480 linhas) e SDTV (480 linhas). As duas últimas permitem a otimização do 
espectro de freqüência, pois podem transmitir 4 canais analógicos na faixa onde se 
transmitia 1. 
SDTV (Standard-Definition Television): Resolução que alcance certos padrões 
mas que não sejam considerados EDTV (definição aprimorada) ou HDTV (alta 
definição). Pode ser transmitido sob 704 x 480 linhas com proporção de 4:3. 
EDTV (Enhanced Definition Television): Televisão de definição aprimorada, 
segue em proporção à TV digital, ou seja, 16:9. Opera em resolução 854 x 480 WVGA 
(Wide Vídeo Graphics Array). É um modo de resolução de tela que surgiu para resolver 
as carências do SDTV. Trabalha de forma entrelaçada para montagem da imagem (i) e 
pode trabalhar no modo progressivo (p). 
HDTV (High-Definition Television): Resolução significativamente maior que os 
outros formatos (NTSC, SECAM, PAL) que possuem número inferior de linhas. É 
transmitido digitalmente (implementado com a TV digital). Seus padrões foram 
definidos pelo ITU-T BT.709 como 1080i (interlaced), 1080p (progressive) ou 720p 
usando a proporção de tela de 16:9. 
 
Tipos de serviços DVB: 
• DVB-T (Terrestrial): Usada em transmissões terrestres (TV aberta em 
VHF ou UHF convencional. 
o Modulação das portadoras em COFDM, Q-PSK, 16-QAM e 64-
QAM 
o Compressão de áudio em e vídeo em padrão MPEG-2 utilizando 
modulação COFDM 
o Largura de faixa de 6, 7 ou 8 MHz 
o Formatos compatíveis: SDTV, EDTV e HDTV 
o Taxa de transmissão entre 5 e 31,7 Mbps 
• DVB-T2 (Terrestrial Second Generation): Maior capacidade de 
transmissão com uma oferta melhor de taxa de bits. 
o Melhores métodos de correção de erros 
o Modulação também em 256QAM 
o Maiores valores de Intervalos de Guarda 
o Maiores tamanhos da transformada discreta de Fourier 
o Melhor método de compressão: MPEG-4 
• DVB-S (Satellite): Transmissão via satélite. 
o Largura de banda relativamente elevada. 
o Potência de emissão limitada (transmissões suscetíveis a ruídos e 
erros de transmissão). 
o Mecanismo de correção de erros robusto: codificação do tipoReed-Solomon somada a codificação convolucional. 
� Reed-Solomon permite a correção de erros de até 8 bytes 
por bloco. Codificação convolucional complenta o RS na 
correção de erros. 
o Modulações QPSK, 8PSK, 16PSK e 32PSK (exigem boa qualidade e 
grande imunidade a ruído). 
• DVB-S2 (Satellite Second Generation): Segunda geração. É a mais 
avançada tecnologia de distribuição por satélite. 
o Mais flexibilidade e melhor desempenho comparado ao DVB-S 
o Mais eficiente em largura de banda para oferecer mais canais e 
serviços HDTV 
o Possui dispositivos de correção de erros e modulação 
aprimorados, permitindo ganho de até 30% na banda de 
transmissão, permitindo transmissão de dados comprimidos em 
MPEG-2 e MPEG-4. 
o Recepção mais robusta e com mesma eficiência de espectro. 
o Muito adequado para operações DTH (Direct to Home). 
• DVB-C (Cable): Difusão de TV digital a cabo. 
o Melhor relação sinal/ruído, não necessitando de mecanismos de 
correção de erros muito elaborados e reduzindo a redundância. 
o Canais RF com largura de banda menor, necessitando de 
mecanismos de modulação mais eficientes. 
o Modulação 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, e 256-QAM. 
o Larguras de banda de 2, 4, 6, 8 e 10 MHz. 
• DVB-C2 (Cable Second Generation): Segunda geração do padrão DVB 
via cabo. Traz uma série de novas tecnologias a fim de permitir um 
ganho na capacidade de transmissão do sinal. 
o Novas técnicas de codificação proporcional um acréscimo de 
30% na taxa de bits chegando a 60% com equipamentos 
modernos na rede. 
o Modulações QAM variando de 16-QAM até 4096-QAM. 
o AQAM: Adaptive QAM - alcança taxas de transferência maiores. 
o Melhores métodos de correção de erros. 
o Aplicação de intervalos de guarda (não aplicado no DVB-C). 
o Maiores tamanhos da transformada discreta de Fourier 
o Melhores métodos de compressão: MPEG-4 
• DVB-H (Handheld): TV móvel. Especificação técnica para interposição 
de serviços de radiodifusão para aparelhos celulares e PDA’s (Personal 
Digital Assistant). 
o Desenvolvido para coexistir com DVB-T. 
o Recursos adicionais para atender às necessidades específicas de 
portáteis (bateria, receptores). 
o Necessita de qualidade aceitável, ambiente de usuário típico, 
cobertura geográfica eficiente (como rádio móvel) e acesso ao 
serviço em movimento (veículo em alta velocidade). 
o Baixo investimento de rede. 
o Tempo de troca de canal é de 1 a 2 segundos. 
o Maior gestão da largura de banda com ajuste estatístico de 
multiplexação da taxa de bits de canais conforme a necessidade. 
o Baseado em IP para integração no mundo GSM. 
o Eficiência espectral dimensionável a 16-QAM e 64-QAM. 
o Time Slicing: Economiza a bateria do dispositivo de mão. Como 
os dados são transmitidos em fatias de tempo e em ordem, o 
receptor utiliza um “sleep mode” até quando for informado da 
transmissão de um dado, ao invés de ficar no “always on”. 
• DVB-SH: Serviço de satélite para terminais móveis. 
• DVB-NGH (Next Generation Handheld): Evolução do DVB-H. 
• DVB-IPDC: Serviços de radiodifusao de televisão móvel baseados em 
Protocolo Internet (IP). 
• DVB-mhp (Multimedia Home Plataform): Padrão aberto 
especificado pelo projeto DVB para televisão digital interativa. 
Permite através do middleware a recepção e execução de aplicações 
interativas baseadas em Java e HTML. Estas aplicações podem ser 
entregues através do canal de broadcast com os streams de áudio e 
vídeo. 
 
Middleware: 
 Programa de computador que faz a mediação entre software e demais 
aplicações. 
 
Arquitetura: 
 Definida pelas normas DVB é constituída por codificadores de áudio e vídeo, 
multiplexadores e transmissor digital de dados multiplexados. O fluxo de dados é 
chamado de Transport Stream (TP). 
 
Etapas de Trasmissão: 
• Captura de vídeo, áudio e dados 
• Codificação e compressão dos sinais 
• Multiplexação dos dados comprimidos em um fluxo de transporte 
(camada de transporte) 
• Adequação desse fluxo (modulação) ao meio de transmissão (camada 
de modulação) 
 
MPEG-2 
• Codificação espacial: ao perceber que toda uma área contém uma 
mesma informação, o sistema informa sobre toda a área ao invés de 
transmiti-la toda. 
• Codificação temporal: O sistema envia informação somente do que 
altera na tela. Elimina a redundância entre vários frames 
Esquema de um transmissor: 
• Dispersão de energia: Distribuir a energia do sinal de entrada em toda a 
largura de faixa disponível. Os dados de entrada do sistemas (pacotes de 
MPEG-2) são aleatorizados. O processo elimina longas seqüência de 
zeros e uns. Garante assim melhor sincronização com o receptor. 
• Codificação externa: É um FEC (forward error corrector). Introduz 
redundâncias que permitem ao receptor corrigir erros introduzidos no 
canal. É realizada sobre cada pacote MPEG-2. Os codificadores 
adicionam bytes de paridade em cada pacote para aumentar a 
redundância para corrigir erros no sinal que chegar ao receptor. 
• Entrelaçador: Aumentar a eficiência da correção de erros do codificador, 
espalhando no tempo os bytes de cada pacote TS em vez de transmitir 
seqüencialmente. Se ocorrer um erro que afete mais de 8 bytes 
consecutivos, o receptor poderá recuperar dados corretos, pois os 
dados corrompidos não pertencem todos ao mesmo pacote. 
• Codificação Interna: FEC convolucional usado como complemento do 
codificador de codificação externa. A cada 1-7 bits acrescenta 1 bit para 
corrigir erros no receptor. 
• Modulador: Na saída do modulador OFDM surgem blocos estáticos de 
portadoras simultâneas moduladas em QPSK, 16QAM e 64QAM. 
 
Modualação COFDM 
• OFDM: Sistema de modulação em freqüência que utiliza várias subportadoras. 
Nela o fluxo de dados é quebrado em várias partes, gerando um fluxo com 
taxas menores. A modulação das subportadoras é QAM ou QPSK. Existem um 
espaçamento ortogonal entre as subportadoras. 
• COFDM: Técnicas de codificação para aperfeiçoar o OFDM. Utilizada correção 
de erro, entrelaçamento e etc. 
o Vantagens: 
� Melhor desempenho em situações de multipercurso (densidade 
de pessoas) e em movimento 
� Economia espectral 
� Mais robusto quanto à interferência co-canal. 
 
Modulação QPSK 
 Modulação de chaveamento por quadratura em fase. Um trem de bits varia a 
fase da portadora em quatro posições (fases), distanciadas de 90°. Cada estado 
(símbolo) é formado por dois bits: 00, 01, 10 e 11. 
 
Modulação QAM 
 Modulação por quadratura em amplitude. O sinal modulante varia de fase e 
amplitude da portadora. Quanto maior o nível, maior a eficiência e quantidade de 
informação transmitida. 
 
 
BOA SORTE!