Perif

1
Periféricos e Interfaces
2

• Dispositivos de Multimídia
• gravação CD, DVD e BLUE-RAY.
• visualização CRT e LCD

3
Multimídia

• Multimídia é a combinação, controlada por
  computador, de pelo menos um tipo de mídia
  estático (texto, fotografia, gráfico), com pelo
  menos um tipo de mídia dinâmico (vídeo, áudio,
  animação)( Chapman Chapman 2000 e Fluckiger
  1995).
• Mais de um sentido humano está envolvido no
  processo, fato que pode exigir a utilização de
  meios de comunicação que, até há pouco tempo,
  raramente eram empregados de maneira coordenada,
  a saber
• Som (voz humana, música, efeitos especiais)
• Fotografia (imagem estática)
• Vídeo (imagens em pleno movimento )
• Animação (desenho animado)
• Gráficos
• Textos (incluindo números, tabelas, etc.)

4
CDs

• A primeira geração de discos ópticos foi
  inventada pela Philips, para filmes e tinha 30 cm
  de diâmetro.
• Em 1980, a Philips junto com a Sony desenvolveu o
  CD (Compact Disc), que substituiu os discos de
  vinil de 33 1/3 rpm de música.
• Os dados técnicos dos CDs foram publicados no
  Padrão Internacional IS10149, popularmente
  conhecido como Red Book.
• Todos os CDs tem 120 mm de diâmetro e 1,2 mm de
  espessura, com um orifício de 15 mm no centro.

5

• Um CD é preparado com a utilização de um laser
  infravermelho de alta potência para queimar
  orifícios de 0,8 micron de diâmetro em um disco
  mestre revestido de vidro.
• Com base no disco mestre é fabricado um molde,
  com saliências onde estavam os orifícios de
  laser.
• Então, injeta-se policarbonato fundido nesse
  molde para formar um CD com o mesmo padrão de
  orifícios do disco como no disco mestre revestido
  de vidro.
• Em seguida é depositada uma fina camada de
  alumínio refletivo sobre o policarbonato, coberta
  por um verniz de proteção e finalmente pela
  etiqueta.
• As marcas no substrato de policarbonato são
  denominadas depressões (pits) e as áreas entre
  elas são denominadas planos (lands).

6

• Quando um disco é tocado, um diodo a laser de
  baixa potência emite luz infravermelha de
  comprimento de onda 0,78 micron sobre as
  depressões e planos.
• O laser está do lado do policarbonato, portanto
  as depressões estão invertidas na direção do
  laser e aparecem como saliências sobre a
  superfície.
• Como as saliências têm uma altura de um quarto do
  comprimento de onda l da luz do laser, a luz que
  reflete das saliências tem uma defasagem de meio
  comprimento de onda em relação à luz que se
  reflete das superfícies que a circundam.
• O resultado é que as duas partes interferem uma
  com a outra de modo destrutivo e as saliências
  devolvem menos luz ao fotodetector do que a luz
  que se reflete do plano.

7

• As depressões e planos são escritos numa única
  espiral que começa perto do orifício central e
  continua por uma distância de 32 mm em direção à
  borda. A espiral faz 22.188 revoluções ao redor
  do disco.
• Se fosse desenrolada, teria 5,6 km de comprimento.

8

• Para fazer com que a música seja tocada a uma
  taxa uniforme, é preciso que as depressões e os
  planos passem sob a luz a uma velocidade linear
  constante.
• Por conseqüência a taxa de rotação do CD deve ser
  continuamente reduzida à medida que o cabeçote de
  leitura se move da parte interna para a parte
  externa do CD.
• Na parte interna, a taxa é de 530 rpm para
  conseguir a taxa de reprodução de 120 cm/s.
• Na parte mais externa, deve cair para 200 rpm
  para dar a mesma taxa de reprodução.
• Um drive de velocidade linear constante é
  diferente de um drive de disco magnético, que
  funciona a uma velocidade de rotação constante.

DISCO MAGNÉTICO ROTAÇÃO CONSTANTE 15.000 rpm
CD
ROTAÇÃO VARIÁVEL
9
CD-ROMs

• Em 1984 a Philips e a Sony definiram o padrão
  para os CD-ROMs, e publicaram o Yellow Book com a
  sua descrição.
• Os CD-ROMs podem armazenar qualquer tipo de
  conteúdo, desde dados genéricos, video e áudio,
  ou mesmo conteúdo misto. Os leitores de áudio
  normais, só podem interpretar um CD-ROM, caso
  este contenha áudio.
• Os CD-ROMs eram do mesmo tamanho dos CDs de áudio
  e compatíveis na mecânica e óptica, e produzidos
  usando as mesmas máquinas de moldagem por
  injeção.
• O Yellow Book definiu a formatação dos dados. O
  formato básico de um CD-ROM consiste em codificar
  cada byte em um símbolo de 14 bits.
• Como visto antes, 14 bits são suficientes para
  codificar com Hamming um byte de 8 bits e ainda
  sobram 2.
• É usado então um sistema de codificação mais
  poderoso, sendo feito o mapeamento, de 14 para 8,
  por consulta de tabela.

10
Número de bits de redundância para um código de
correção de um erro simples
11

• Um grupo de 42 símbolos consecutivos forma um
  quadro de 588 bits. Cada quadro contem 192 bits
  de dados (24 bytes). Os restantes 396 bits são
  usados para correção e controle de erro.
• Cada setor do CD-ROM começa com um preâmbulo de
  16 bytes, sendo os 12 primeiros
  00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00 (hexadecimal), os 3
  bytes seguintes contêm o número do setor. O
  último byte é o modo.

12

SETOR
Nota-se correção de erro nos três níveis SETOR,
QUADRO e SIMBOLO
13

• O Yellow Book define dois modos
• O modo 1 usa o lay-out , com o preâmbulo de 16
  bytes, 2048 bytes de dados e um código de
  correção de erro de 288 bytes ( um código de
  correção de erros múltiplos denominado
  Reed-Solomon).
• O modo 2 combina os dados e os campos ECC em um
  campo de dados de 2336 bytes para aplicações que
  não precisam de correção de erro como áudio e
  vídeo.
• Nota-se que são usados 3 esquemas de correção de
  erros dentro de um símbolo, dentro de um quadro
  e dentro de um setor de CD-ROM.
• O preço pago pela confiabilidade é de 98 quadros
  de 588 bits (7203 bytes) para transportar uma
  carga útil de 2048 bytes, com eficiência de
  apenas 28.

14

• Drives de CD-ROM de velocidade 1x operam a 75
  setores/s, dando uma taxa de dados de 153.600
  bytes/s no modo 1 e 175.200 bytes/s no modo 2.
• Drives de velocidade 2x são duas vezes mais
  rápidos e assim por diante.
• Um CD de áudio tem espaço para 74 minutos de
  música que, se usado para dados do modo 1, dá uma
  capacidade de 681.984.000 bytes. Esse número
  costuma ser informado como 650 MB.
• Nota-se que um drive de CD-ROM 32x (4.915.200
  bytes/s) não é páreo para o drive de disco
  magnético Fast SCSI-2 a 10 MB/s.
• O tempo de busca de um CD-ROM é muitas vezes de
  várias centenas de milisegundos, enquanto que
  para discos magnéticos é da ordem de alguns
  milisegundos.

15
(No Transcript)
16

• Em 1986 a Philips lançou o Green Book
  acrescentando recursos gráficos e a capacidade de
  se intercalar áudio, vídeo e dados no mesmo
  setor, uma característica essencial para CD-ROMs
  multimídia.
• A última peça do quebra-cabeças do CD-ROM é o
  sistema de arquivos. Para possibilitar o uso do
  mesmo CD-ROM em diferentes computadores, os
  fabricantes de computadores se reuniram em Lake
  Tahoe nas High Sierras da fronteira da
  Califórnia-Nevada e propuseram um sistema de
  arquivos denominado High Sierra (padrão IS 9660).

17
Sistema de arquivos High Sierra

• Sistema de arquivos High Sierra tem 3 níveis
• O nível 1 usa nomes de arquivo de até 8
  caracteres seguidos ou não de uma extensão de até
  3 caracteres.
• Nomes de arquivos só podem conter letras
  maiúsculas, dígitos e o grifo.
• Diretórios podem ser aninhados até 8, mas nomes
  de diretórios não podem conter extensões.
• O nível 1 requer que todos os arquivos sejam
  contíguos, o que não é problema para um meio que
  é escrito apenas uma vez.
• Qualquer CD-ROM que obedeça o IS 9660 nível 1
  pode ser lido por qualquer computador.
• O IS 9660 nível 2 permite nomes de até 32
  caracteres e o nível 3 arquivos não contíguos.
  Mas, os CD-ROMs que não obedecem ao nível 1 não
  podem ser lidos em todos os computadores.

18
CD-Rs (Recordables)

• Os CD-ROMs são diferentes dos discos magnéticos
  pois, uma vez gravados, não podem ser apagados.
• Quanto ao aspecto físico, os CD-Rs começaram com
  discos em branco de policarbonato de 120 mm de
  diâmetro que são como CD-ROMs, exceto por
  conterem um sulco de 0,6 mm de largura para guiar
  o laser durante a escrita.
• O sulco tem um desvio senoidal de 0,3 mm a uma
  freqüência de 22,05 KHz para prover
  realimentação contínua de modo que a rotação
  possa ser monitorada e ajustada com precisão.

19

• Os primeiros CD-Rs tinham a superfície superior
  dourada ao invés de prateada. A cor dourada vinha
  do uso de ouro em vez de alumínio na camada
  refletiva.
• Diferente dos CDs prateados que continham
  depressões físicas, nos CD-Rs as diferentes
  refletividades das depressões e planos têm de ser
  simuladas. Isso é feito adicionando uma camada de
  corante entre o policarbonato e a superfície
  refletiva.

20

• Os corantes podem ser cianina, verde e
  ftalocianina, amarelo.
• Esses corantes são semelhantes aos usados em
  fotografia, o que explica por que a Kodak e a
  Fuji são grandes fabricantes de CD-Rs.
• Com o tempo, a camada refletiva dourada foi
  substituída por uma camada de alumínio.
• Em seu estágio inicial, a camada de corante é
  transparente e permite que a luz do laser que a
  atravessa seja refletida pela camada refletiva.

21
Processo de gravação de CD-Rs

• Para gravar, o laser CD-R é ligado em alta
  potência (8 a 16 mW). Quando o feixe atinge uma
  porção do corante ele o aquece e rompe a ligação
  química. Essa alteração da estrutura molecular
  cria um ponto escuro.
• Quando o CD-R é lido (a 0,5 mW), o fotodetector
  vê a diferença entre os pontos escuros onde o
  corante foi atingido e as áreas transparentes
  onde o disco está intacto. Essa diferença é
  interpretada como a diferença entre depressões e
  planos.
• O Orange Book, publicado em 1989, define um CD-R
  e também um novo formato, o CD-ROM XA, que
  permite que os CD-Rs sejam gravados por
  incrementos, alguns setores hoje, outros amanhã.
• Um grupo de setores consecutivos escritos de uma
  só vez é denominado trilha de CD-ROM.

22

• A gravação incremental cria um problema!
• Antes do Orange Book todos os CD-ROMs tinham uma
  única VTOC (Volume Table of Contents tabela de
  conteúdo do volume).
• Esse esquema não funciona com as escritas
  incrementais.
• A solução dada pelo Orange Book é dar, a cada
  trilha, a sua própria VTOC.
• Os arquivos listados na VTOC incluem os arquivos
  de trilhas anteriores. Após a inserção do CD-R no
  drive, o sistema operacional faz uma busca em
  todas as trilhas do CD-ROM para localizar a VTOC
  mais recente, que dá o estado atual do disco.
• O VTOC corrente pode também incluir alguns, mas
  não todos os arquivos de trilhas anteriores,
  agrupando as trilhas em sessões, resultando em
  CD-ROMs multissessões.
• Reprodutores de CD normais não podem manipular
  CDs multissessões, uma vez que esperam uma única
  VTOC no início.

23
CDs regraváveis (CD-RW)

• Ao invés de corantes cianina ou ftalocianina, o
  CD-RW usa uma liga de prata, índio, antimônio e
  telúrio para a camada de gravação. Essa liga tem
  dois estados estáveis cristalino e amorfo., com
  diferentes refletividades.
• Os drives de CD-RW usam lasers com 3 potências
• Em alta potência o laser funde a liga fazendo-a
  passar do estado cristalino de alta refletividade
  para o estado amorfo de baixa refletividade para
  representar a depressão.
• Em potência média a liga se funde e volta
  novamente ao seu estado natural cristalino para
  se tornar novamente um plano.
• Em baixa potência, o estado do material é sondado
  para leitura, mas não ocorre nenhuma transição de
  fase.
• Uma das razões que o CD-RW não substitui
  completamente o CD-R é que os CD-RW em branco
  custam mais que os CD-R.
• Existem também aplicações, como de back-up, em
  que o fato do CD não poder ser apagado
  acidentalmente é uma vantagem.

24
DVD

• A busca de discos ópticos com capacidade mais
  alta que os CD/CD-ROMs a vontade da Hollywood de
  substituir as fitas magnéticas de video e a
  procura pelas empresas de eletrônica de consumo
  por novos produtos multimídia, resultou no DVD
  (Digital Versatile Disk).
• Os DVDs usam o mesmo desenho dos CDs, com discos
  de policarbonato de 120 mm moldados por injeção
  que contêm depressões e planos que são iluminados
  por um diodo laser e lidos por um fotodetector. A
  novidade é o uso de
• Depressões menores ( 0,4 micron em vez de 0,8
  micron em CDs)
• Uma espiral mais apertada (0,74 micron entre
  trilhas contra 1,6 micron em CDs)
• Um laser vermelho (0,65 micron versus 0,78 micron
  para CDs)
• Juntas essas melhorias aumentam 7 vezes a
  capacidade, passando para 4,7 GB. Um drive de DVD
  1x funciona a 1,4 MB/s (versus 150 KB/s para
  CDs).

25
DVD

• Com a capacidade de 4,7 GB, usando compressão,
  pode conter 133 minutos de vídeo de tela cheia
  com imagens em movimento em resolução de 720x480,
  trilhas sonoras em até 8 idiomas e legendas em
  mais 32.
• Não obstante, algumas aplicações, como jogos
  multimídia podem precisar de maior capacidade,
  portanto foram definidos
• Uma face, uma camada (4,7 GB)
• Uma face, duas camadas (8,5 GB)
• Duas faces, uma camada (9,4 GB)
• Duas faces, duas camadas (17 GB)

26

• A tecnologia de camada dupla tem uma camada
  refletiva embaixo, coberta por uma camada
  semi-refletiva.
• Dependendo de onde o laser é focalizado, ele se
  reflete de uma camada ou outra.
• A camada inferior precisa de depressões e planos
  um pouco maiores, para leitura confiável,
  portanto sua capacidade é um pouco menor do que a
  da camada superior.

27
DVD de dupla face e dupla camada

• Discos de dupla face são fabricados colando dois
  discos de uma face de 0,6 mm.
• A estrutura do disco de dupla face, dupla camada
  é ilustrada abaixo

28

• O DVD foi arquitetado por um consórcio de 10
  fabricantes de eletrônicos de consumo, sete deles
  japoneses, em estreita colaboração com os
  principais estúdios da Hollywood.
• As empresas de computadores e telecomunicações
  não foram convidadas e o foco resultante foi
  utilizar o DVD para locação de filmes e
  apresentações de vendas.
• Assim, entre as características padrão está a
  capacidade de saltar cenas impróprias em tempo
  real, seis canais de som e suporte para
  pan-and-scan (converter filmes 169 para 43).
• Um outro item é a incompatibilidade intencional
  entre discos destinados aos Estados Unidos e
  discos destinados à Europa. Assim, filmes novos
  lançados nos USA são despachados para a Europa
  quando os mesmos começam a sair do circuito
  comercial nos USA. A idéia é evitar a redução de
  receita de filmes novos nos cinemas da Europa.

29
BLU-RAY

• O sucessor de DVD é o Blu-Ray (raio azul), que
  usa um laser azul, ao invés de vermelho como em
  DVDs.
• Um laser azul tem comprimento de onda mais curto
  do que o laser vermelho, o que permite um foco
  mais preciso e, portanto, depressões e planos
  menores.
• Discos Blu-Ray de uma face contêm cerca de 25 GB
  de dados os de dupla face, o dobro.
• A taxa de dados é aproximadamente 4,5 MB/s, o que
  é bom para um disco ótico, mas insignificante em
  comparação com os discos magnéticos.
• Espera-se que com o tempo o Blu-Ray substitua
  CD-ROMs e DVDs.

CD-ROM 650 MB, DVD 4,7 GB, BLUE-RAY 25 GB
30
Padrão para Multimídia - MPEG

• Na década de 1980 ficou claro a necessidade de se
  aliar imagem com tecnologia digital. Em 1988 a
  ISO esquematizou o MPEG (Moving Picture Experts
  Group), para desenvolver padrões para o vídeo
  digital. Foram definidos três itens a serem
  desenvolvidos
• Video e audio associados a uma taxa de 1.5 Mbps
  (mais tarde chamado de MPEG-1)
• Imagens em movimento e audio associados a uma
  taxa de 10 Mbps (mais tarde chamado de MPEG-2)
• Imagens em movimento e audio associados a uma
  taxa de 60 Mbps (mais tarde reduzido para 40 Mbps
  e então cancelado).

31
Padrão MP3

• O MP3 (MPEG-1/2 Audio Layer 3) foi um dos
  primeiros tipos de compressão de áudio com perdas
  quase imperceptíveis ao ouvido humano.
• A taxa de compressão é medida em Kb/s (kilobits
  por segundo), sendo 128 Kb/s a qualidade padrão,
  na qual a redução do tamanho do arquivo é de
  cerca de 90, ou seja, uma razão de 101.
• Essa taxa de compressão atualmente pode chegar
  até 320 Kb/s, a qualidade máxima, na qual a
  redução do tamanho do arquivo é de cerca de 25,
  ou seja, uma razão de 41, passando antes por 192
  Kb/s, 256 Kb/s, ou seja, o máximo de qualidade
  que pode ser tirado em MP3.

32
MPEG-4

• MPEG-4 é um padrão usado principalmente para
  comprimir dados digitais de áudio e vídeo (AV).
• Introduzido em 1998, os usos do padrão MPEG-4
  são web ( streaming media), distribuição de CD,
  conversação (videofone) e transmissão de TV,
  todos eles beneficiando-se da compressão de AV.
• MPEG-4 absorve muitos fatores do MPEG-1 e MPEG-2
  e outros padrões relacionados, adicionando novos
  fatores como suporte VRML para rendering 3D,
  arquivos orientados a objetos (objetos áudio,
  vídeo e VRML) e suporte para vários tipos de
  interatividade especificados externamente.
• MPEG-4 é um padrão ainda em desenvolvimento.

33
Multiprocessadores heterogêneos num chip

• Usado em sistemas embutidos, em especial em
  equipamentos eletrônicos audiovisuais de consumo,
  como aparelhos de TV, reprodutores de DVD,
  camcorders, consoles de jogos e telefones
  celulares.
• Ex. um aparelho de DVD deve manipular as
  seguintes funções
• Controle de um servomecanismo, para
  posicionamento do cabeçote
• Conversão analógico para digital
• Correção de erros
• Decriptação e gerenciamento de direitos autorais
• Descompressão de vídeo MPEG-2
• Descompressão de áudio
• Codificação da saída para aparelhos de televisão
  NTSC, PAL ou SECAM.

34

• O cabeçote de leitura deve percorrer a espiral
  com precisão à medida que o disco gira.
• O sinal que sai do cabeçote é um sinal analógico
  que deve ser convertido em sinal digital.
• Após digitalização, é preciso uma extensa
  correção de erros por software.
• O vídeo é comprimido usando o padrão MPEG-2, que
  requer cálculos complexos para descompressão.
• O áudio é comprimido usando um modelo
  psicoacústico que também requer cálculos
  sofisticados.
• Por fim, áudio e vídeo devem ser entregues para
  reprodução em aparelhos de televisão NTSC, PAL ou
  SECAM, dependendo do país.

35

• Nesse caso necessita-se de um multiprocessador
  heterogêneo que contenha múltiplos núcleos, cada
  um especializado para uma tarefa particular.
• O vídeo DVD é comprimido usando o esquema MPEG-2
  (Motion Picture Experts Group).
• O sistema consiste em dividir cada quadro em
  blocos de pixels e fazer uma complexa
  transformação em cada um.
• Um quadro pode consistir inteiramente em blocos
  transformados ou pode especificar que um certo
  bloco é igual a um outro já encontrado no quadro
  anterior, exceto por um par de pixels que foram
  alterados, porém localizado com um afastamento de
  (delta x, delta y).
• Fazer esse cálculo em software é lento, mas é
  possível construir uma máquina de decodificação
  que possa efetuar esse cálculo rapidamente por
  hardware.

36
Processador heterogêneo num chip
37

• Semelhantemente, a decodificação de áudio e a
  recodificação de sinal de áudio-vídeo composto
  compatibilizado com os padrões mundiais de
  televisão podem ser executadas por processadores
  dedicados em hardware.
• Essas necessidades geraram chips
  multiprocessadores, heterogêneos que contêm
  múltiplos núcleos projetados especificamente para
  aplicações audiovisuais.
• Contudo, como o processador de controle é uma CPU
  programável de uso geral, o chip multiprocessador
  pode ser usado para outras aplicações como
  gravador de DVD.

38

• OUTRAS APLICAÇÕES DE MULTIPROCESSADORES
  HETEROGÊNEOS
• Um outro dispositivo que requer um
  multiprocessador heterogêneo é a máquina interna
  ao telefone celular avançado.
• Os atuais têm máquinas fotográficas,
  videocâmeras, máquinas de jogos, browsers Web,
  leitores de e-mail e receptores de rádio por
  satélite, que usam a tecnologia de telefonia
  celular (CDMA ou GSM) ou Internet sem fio (IEEE
  802.11, também chamada WiFi).
• À medida que os dispositivos adquirem cada vez
  mais funcionalidade, como relógios que se
  transformam em mapas baseados em GPS e óculos que
  se transforma em rádios, a necessidade de
  multiprocessadores heterogêneos cresce.

39
Monitores de CRT

• O CRT (Cathode Ray Tube) contem um canhão que
  pode emitir um feixe de elétrons contra uma tela
  fosforescente na parte frontal.

A grade serve para repelir o feixe de elétrons,
ao ser aplicada uma tensão negativa, e para
acelerá-lo ao ser aplicada uma tensão positiva e
fazer brilhar um ponto na tela, por um curto
espaço de tempo.
40
CRTs com deflexão eletrostática

• - Usa campo elétrico para a deflexão do feixe de
  elétrons. A varredura
• pode ser em qualquer direção.
• Útil em aplicações que necessitam de
  velocidade no traçado gráfico,
• porém que não precise preencher toda a tela,
  como em osciloscópios,
• aparelhos de eletrocardiograma e terminais
  gráficos vetoriais.

41
Terminal de vídeo gráfico vetorial
Um comando contido no refresh buffer é usado para
movimentar o feixe de elétrons conforme o
gráfico a ser traçado. No exemplo, MOVE desloca
o feixe para a posição (10,15) sem fazer o
traçado, e LINE traça uma linha até a posição
(400,300), a partir da posição (10,15).
42
CRTs com deflexão magnética

• Usado em TVs e na maioria dos monitores
  atualmente.
• Usa o campo magnético para as deflexões
  horizontais e verticais.
• Durante a varredura horizontal o feixe varre a
  tela da esquerda para a direita em
  aproximadamente 50 ms, traçando uma linha quase
  horizontal, seguida de uma varredura de retorno
  até a extremidade esquerda, para iniciar uma nova
  varredura.
• Após completar todas as linhas horizontais de
  cima para baixo, o feixe de elétrons faz um
  retorno para o canto esquerdo superior da tela (
  retorno vertical).
• Um dispositivo com essa forma de produção de
  imagem linha por linha, é denominado de
  dispositivo de varredura por rastreamento (raster
  scan).

43
Varredura entrelaçada
No modo entrelaçado, uma varredura completa é
composta de campo par e campo ímpar. O campo par
é composto de linhas pares e o campo ímpar, de
linhas ímpares.
44
Varredura não-entrelaçada
No modo de varredura não-entrelaçada, as linhas
são desenhadas seqüencialmente.
45

• A definição de características dos terminais
  gráficos deve ser baseada nas propriedades do
  olho humano, dado que ele é o dispositivo que irá
  transmitir uma imagem para o cérebro, onde será
  interpretada.
• A retina do olho humano, que é uma membrana que
  reveste a parte interna do olho é o local de
  formação da imagem. Ela é formada basicamente por
  2 classes de receptores de imagens
• cones - 6 a 7 milhões - muito sensíveis a
• níveis altos de luminosidade e a cores
• 
  
• 
  
• 
  2 ) bastonetes - 75 a 150 milhões -
  sensíveis a
• 
  baixos níveis de luminosidade

46
Olho humano
3 bastonetes excitando duas células
horizontais e uma bípolar, que por sua vez
excita uma célula ganglionar.
47

• A fóvea é a parte central da retina. Ela é
  formada principalmente de cones e é responsável
  pela distinção de detalhes finos de uma imagem.
• O olho humano distingue melhor cores em ambientes
  bem iluminados que são adequados a ação dos
  cones.
• Ao contrário, em ambientes de pouca luz, onde os
  bastonetes atuam, o nível de distinção de cores é
  menor.
• Em termos da resolução de uma imagem, os olhos
  também ditam os parâmetros adequados. Por
  exemplo, a resolução de uma imagem de TV é de 512
  x 512, que é um valor relativamente baixo e
  origina imagens de qualidade média.
• A resolução dos terminais gráficos da ordem de
  1280 x 1024, o que permite a exibição de imagens
  com boa qualidade e, por isto, é adotada como
  resolução das TVs digitais.
• Resoluções maiores do que esta esbarram no limite
  da capacidade do olho humano em distinguir
  detalhes, ou seja, o efeito visual de resoluções
  muito maiores do que 1280 x 1024 podem ser
  imperceptíveis para o olho humano.

48

• As características dos olhos também influenciam
  em termos de níveis de cores.
• Por exemplo, na exibição de uma faixa de degradê
  de tons de cinza variando do branco até o preto,
  quantos tons são necessários para que se observe
  a faixa com uma transição suave de tons, ou seja,
  sem a distinção das linhas de mudança de tons? A
  resposta é um valor de no mínimo 100 tons.
• Em função de dados deste tipo, bem como do número
  mínimo de cores necessárias para se compor uma
  imagem de boa qualidade, os terminais modernos
  permitem a exibição simultânea de 128 ou 256
  cores.

49

• A visão humana é capaz de detectar mudanças na
  tela na freqüência em torno de 24 Hz, ou seja,
  para a visualização de animação com continuidade
  de movimento, na tela de TV, a freqüência de
  varredura completa deve ser no mínimo de 24 Hz.
  Isso explica a freqüência de quadros em filmes de
  24 Hz.
• Um outro aspecto é que apesar da continuidade de
  movimento, a freqüência de 24 Hz não é suficiente
  para a eliminação do efeito de vibração ou
  tremulação da luz (flicker).
• Para resolver esse efeito de flicker, nos filmes,
  cada quadro recebe dois flashes de luz, dando um
  efeito de varredura na freqüência de 48 Hz.

50

• Nas TVs brasileiras, e na maioria de outros
  países, a freqüência de varredura completa é de
  30 Hz, porém, como é usado o entrelaçamento, a
  varredura de um campo (par ou impar) ocorre a 60
  Hz, satisfazendo os problemas de animação e
  tremulação.
• Nas TVs européias a varredura completa é feita na
  freqüência de 25 Hz, e a varredura de campo a 50
  Hz.

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LCD (Liquid Crystal Display)

• Cristais líquidos são moléculas orgânicas
  viscosas que fluem como líquido, mas têm
  estrutura espacial como um cristal.
• Foram descobertos por um botânico austríaco
  (Rheinitzer) em 1888 e aplicados pela primeira
  vez em visores (por exemplo, calculadoras e
  relógios) na década de 1960.
• Quando todas as moléculas estão alinhadas na
  mesma direção, as propriedades ópticas do cristal
  dependem da direção e polarização da luz
  incidente.
• Usando um campo elétrico, o alinhamento molecular
  e, por conseguinte, as propriedades ópticas podem
  ser mudadas.
• Em particular, fazendo passar luz através de um
  cristal líquido, a intensidade da luz que sai
  dele pode ser controlada por meios elétricos.
• Essa propriedade pode ser explorada para
  construir visores de tela plana.

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• Uma tela de monitor de LCD consiste de duas
  placas de vidro paralelas entre as quais há um
  volume selado que contem um cristal líquido.
• Eletrodos transparentes são ligados a ambas as
  placas.
• Uma luz atrás da placa traseira, natural ou
  artificial, ilumina a tela por trás.
• Os eletrodos transparentes ligados a cada placa
  são usados para criar campos elétricos no cristal
  líquido.
• Diferentes partes da tela recebem tensões
  elétricas diferentes para controlar a imagem
  apresentada.
• Existem polaróides colados às partes frontal e
  traseira da tela pois a tecnologia exige luz
  polarizada.

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Notebook com tela de LCD
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• Embora existam muitos tipos de visores de LCD,
  considera-se aqui o TN (Twisted Nematic).
• Nesse visor, a placa traseira contem minúsculos
  sulcos horizontais , e a placa frontal,
  minúsculos sulcos verticais.
• Na ausência de um campo elétrico, as moléculas
  de LCD tendem a se alinhar com os sulcos.
• Uma vez que os alinhamentos frontal e traseiro
  estão a 90 graus de diferença, a estrutura
  cristalina fica torcida.
• Na parte de trás do visor há um polaróide
  horizontal que permite somente a passagem de luz
  polarizada horizontalmente. Na parte da frente do
  visor há um polaróide vertical que permite
  somente a passagem de luz polarizada
  verticalmente.
• Se não existisse nenhum líquido entre as placas,
  a luz polarizada horizontalmente que atravessa o
  polaróide traseiro seria bloqueada pelo polaróide
  frontal produzindo uma tela uniformemente escura.

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Polarização vertical e horizontal
vertical
horizontal
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• Contudo, a estrutura cristalina torcida das
  moléculas do LCD guia a luz na passagem e gira a
  sua polarização fazendo com que ela saia da
  vertical.
• Portanto, na ausência de um campo elétrico, a
  tela LCD é uniformemente brilhante.
• Aplicando a tensão elétrica em partes
  selecionadas da placa, a estrutura torcida pode
  ser destruída, bloqueando a luz nessas posições.

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Efeitos de polaróides cruzados e a presença do
cristal líquido
Polaróide cruzado (não transmite luz)
Efeito do cristal líquido
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• Há dois esquemas que podem ser usados para se
  aplicar a tensão elétrica.
• Em um monitor de matriz passiva, ambos os
  eletrodos contêm fios paralelos. Em um visor de
  640x480, o eletrodo traseiro poderia ter 640 fios
  verticais e o frontal 480 fios horizontais.
• Aplicando uma tensão elétrica a um dos fios
  verticais e então fazendo pulsar um dos
  horizontais, a tensão em uma posição de pixel
  selecionada pode ser mudada, fazendo com que o
  pixel escureça por um curto espaço de tempo.
• Repetindo esse pulso para o próximo pixel e então
  para o seguinte, pode-se pintar uma linha escura
  de varredura, análogo a um CRT.
• Normalmente a tela inteira é pintada 60 vezes por
  segundo.

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• Outro esquema de ampla utilização é o monitor de
  matriz ativa.
• É mais caro, mas produz melhor imagem.
• Em vez de ter apenas dois conjuntos de fios
  perpendiculares, ele tem um minúsculo elemento
  comutador em cada posição de pixel em um dos
  eletrodos.
• Desligando e ligando esses elementos pode-se
  criar um padrão de tensão elétrica arbitrário na
  tela, o que permite um padrão de bits também
  arbitrário.
• Os elementos comutadores são chamados
  transistores de película fina (TFT Thin film
  transistors) e os monitores de tela plana que os
  utilizam costumam ser chamados monitores TFT.
• A maioria dos notebooks e monitores de LCD usam a
  tecnologia TFT.

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Monitores coloridos

• Os monitores coloridos usam os mesmos princípios
  gerais dos monocromáticos, porém manipulando 3
  cores vermelha, verde e azul em cada posição de
  pixel.

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RAM de vídeo

• Ambos os monitores, CRTs e TFTs são renovados de
  60 a 100 vezes por segundo por uma memória
  especial denominada RAM de vídeo.
• Essa memória tem um ou mais mapas de bits que
  representam a tela.
• Em uma tela, p. ex., com 1600x1200 elementos de
  imagem (pixels) uma RAM de vídeo teria 1600x1200
  valores, um em cada pixel.
• Na verdade, pode conter muitos desses mapas de
  bits para permitir a passagem rápida de uma
  imagem de tela para outra.
• Geralmente em um monitor tem em cada pixel três
  bytes, um para cada intensidade dos componentes
  vermelho, verde e azul da cor do pixel.

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• Uma RAM de vídeo de 1600x1200 pixels a 3
  bytes/pixel requer quase 5,5 MB para armazenar a
  imagem e uma boa quantidade de tempo de CPU para
  fazer qualquer processamento.
• Por essa razão, alguns computadores adotam uma
  solução de conciliação usando um número de 8 bits
  para indicar a cor desejada.
• Então esse número é usado como um índice para uma
  tabela denominada paleta de cores, que contem 256
  entradas, cada uma com um valor de 24 bits.
• Esse esquema permite reduzir o tamanho da
  memória, porém permite somente 256 cores na tela
  num determinado instante.