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Retro15K - Resoluções de TVs de Tubo


Nome: Cleber Santos

Discord: Zephi#2098

Sobre: Tecnólogo em Redes de Computadores, Técnico em Informática e Eletrônica, sempre apaixonado por tecnologias eletrônicas principalmente as que envolvem games viu no site uma opertunidade de juntar pessoas que compartilham dessa paixão ou que simplesmente desejam saber mais como funciona esse universo vasto e que nos diverte a tanto tempo.

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Publicado em 30/08/2018 por Zephi

Normalmente quando nos referimos ao termo resoluções utilizamos a expressão 800x600 ou 1920x1080 onde o primeiro termo se refere ao numero de colunas e o segundo ao numero de linhas, isso é padrão em monitores CRT/LCD de computadores, no entanto em televisores e monitores CRT que trabalham em definição padrão (SD) ou definição aprimorada (ED) é comum utilizar o termo do formato de transmissão como 480p ou 480i ou mesmo 240p, mas como elas funcionam e qual a diferença entre elas?



Tipo de formato de transmissão mais comuns em CRTs:

SD: 240p / 480i / 576i
ED: 240p / 480i / 576i / 480p
HD: 480i / 480p / 576i / 720p / 1080i


Praticamente todos os televisores de tubo trabalham em SD com exceção de alguns ED/HD e que foram fabricados e custavam uma fortuna na época e monitores de computador, portanto vamos nos ater aos televisores SD que normalmente é o tipo que vc tem encostado em algum canto ai na sua casa e é o tipo pensado para ser utilizado em equipamentos de áudio e vídeo da época.

Como televisores de tubo (CRT) eram fabricados para assistir transmissão analógica de TV eles normalmente trabalham utilizando os seguintes sinais de vídeo:

NTSC: Padrão americano que utiliza 60 quadros por segundo em uma definição de 480 linhas.
PAL: Padrão europeu que utiliza 50 quadros em uma definição de 576 linhas.
PAL-M: Padrão brasileiro que utiliza 60 quadros por segundo mas usa o sistema de cores PAL em uma definição de 480 linhas.

(Linhas se referem as linhas que o canhão de elétrons do tubo pode percorrer durante a criação da imagem na tela).

Consoles antigos em geral trabalham em definições de 240p e 480i/576i, em alguns casos é possível encontrar consoles e jogos que utilizam 480p ou mesmo 1080i, mas são bem incomuns portanto vamos focar nas resoluções 240p, 480i/576i e 480p, mas antes de tudo precisamos entender o que esses termos significam.

O primeiro termo se refere ao numero de linhas chamadas linhas úteis, ou seja quantas linhas serão usadas do formato para a exibição da imagem em si, portanto em 480 será utilizado 480 linhas para exibir o vídeo, o segundo é a letra p ou i se refere ao tipo de entrelaçamento utilizado, onde i significa entrelaçado (interlaced) e o p significa progressivo (progressive), para entendermos melhor esse conceito veja a figura abaixo:

SM_inter.png
Super Mario em 480p
Fonte: o autor



Nela é possível ver um Mario em 480p ocupando 28 linhas no primeiro quadro, como ela é progressiva ou seja ela é desenhada linha a linha a imagem é exibida de forma completa, no entanto devemos lembrar que televisores e monitores baseados no padrão NTSC ou PAL-M trabalham atualizando a imagem 60 vezes por segundo (no formato PAL em 50 por segundo) isso se deve a taxa de atualização da rede elétrica da região mas fica para um próximo artigo maiores detalhes, o fato é que para que eu exiba esse Mario 60 vezes por segundo preciso de 28 linhas por frame ou seja só para uma imagem completa com cenário e outros personagens do jogo vou precisar de 480 linhas por frame, no entanto em TVs de tubo como funcionam de maneira analógica na verdade preciso de 525, pois as outras linhas servem para enquadramento e outras informações, por isso anteriormente me referi a 480 como linhas úteis.

525 linhas a cada 60 vezes por segundo, realizando uma multiplicação rápida da um valor de 31.500 linhas por segundo, se pararmos para lembrar como funciona um tubo de CRT para cada linha desenhada o canhão de elétrons tem que correr o tubo inteiro e voltar para iniciar a próxima linha, nesse caso para uma imagem de 480p ele terá que trabalhar em uma frequência de 31khz em média, no entanto há um problema, televisores SD só conseguem trabalhar em 15khz, isso significa que para exibir essa imagem ele teria que desenhar somente a metade das linhas, para resolver esse problema é utilizado o modo entrelaçado, com isso a cada frame ao invés de se desenhar a imagem completa, se desenha apenas as linhas ímpares, e posteriormente a linhas pares, nesse caso nosso Mario terá apenas 14 linhas por frame, ou seja uma imagem completa ocupará 240 linhas úteis por frame e um frame completo terá 262 linhas, portanto multiplicando pelos 60 quadros por segundo novamente teremos um valor de 15khz, ou seja será exibida em televisores SD, no entanto como perda teremos na pratica uma fluidez na animação do vídeo de 30 quadros por segundo na prática, pois gastamos 2 frames para uma imagem completa, o resultado fica algo como a imagem abaixo:

SM_480i.gif
Super Mario em 480i
Fonte: o autor



Obviamente a velocidade do gif está mais lenta para ter uma ideia melhor de como funciona, no entanto mesmo em velocidade normal, aparece um efeito chamado flickering ou em português cintilação, isso acontece devido a baixa taxa de atualização na prática, 30 quadros por segundo é claramente visível e quanto maior a tela mais forte esse efeito aparece, por essa razão a maioria dos gamers que levam a sério tentar obter a melhor resolução preferem imagem progressiva, menos cintilação (cansa menos a vista) e uma maior fluidez na animação.

Por sorte a maioria dos videogames clássicos tem uma saída baseada em 240p, ou seja são 240 linhas úteis num total de 262 linhas por quadro obtemos por 60 um total de 15khz que funciona perfeitamente em qualquer televisor SD, no entanto muito depende da forma que o vídeo será enviado para a nossa televisão, pois dependendo do formato mesmo uma imagem em 240p deverá ter que ser transformada em 480i/576i antes de ser enviada para a televisão devido a compatibilidade de saída, vejamos a seguir os modos mais comuns de saída de vídeo:

RF (Rádio-Frequencia): Utiliza um conector tipo garfo ou coaxial, transforma o sinal de vídeo do videogame em um sinal de televisão analógica, logo utiliza a resolução de 480i para NTSC ou PAL-M ou 576i para PAL, normalmente usa o canal 2 ou 3 VHF.

Video Composto: Utiliza um conector do tipo RCA da cor amarela para o transporte de video, utiliza resolução de 480i para NTSC ou PAL-M ou 576i para PAL.

S-video: Utiliza um conector de 4 pinos para o transporte de vídeo, sua unica diferença para o video composto é que a informação de brilho e a cor viajam em vias separadas (o melhora em muito sua qualidade), utiliza resolução de 480i para NTSC ou PAL-M ou 576i para PAL.

Vídeo Componente: Utiliza tres conectores separados para o transporte de vídeo (conhecido como YPbPr), sua qualidade se aproxima em muito do RGB, e apartir desse conector é possivel utilizar resoluções diferentes dos padrões de vídeo da TV analógica, como o 240p ou 720p/1080i.

TV_leg.jpg
Conexões de vídeo
Fonte: o autor



RGB: A melhor forma de se conectar seu videogame em uma tela de tubo, porém foi bem pouco utilizado no Brasil sendo quase impossível achar em preço acessível, permite praticamente qualquer resolução (desde que a tv suporte claro) e tem uma qualidade que beira a perfeição, costuma utilizar conectores DB-15 ou D-SUB, SCART ou ainda BNC.

RGB.jpg
Conexão em RGB
Fonte: o autor



Em nosso pais é bem mais fácil achar uma TV com entrada de vídeo componente do que RGB e com certeza se torna a porta de entrada para qualquer gamer que queira uma qualidade mais aceitável, ao se ligar um videogame que utiliza 240p via composto ou RGB e pelo fato de que a tela normalmente é feita para se trabalhar em 480i/576i (ou seja tem pelo menos umas 400 linhas no tubo no caso das maiores de 21 polegadas, as menores as vezes tem por volta de 250 linhas e esse efeito não é notado), acaba por sobrar linhas que não são utilizadas na tela, para evitar que a imagem ocupe somente metade da tela, o CRT acaba por esticar a imagem e com isso gerando o efeito chamado scanlines, ou linhas de scan, como pode ser visto na imagem abaixo:

SM_240p.png
Super Mario em 240p (com scanlines)
Fonte: o autor



Nesse caso o imagem rodará em 240p utilizando uma atualização de 60hz, ou seja nada de cintilação, há quem goste e há quem não goste, normalmente esse efeito é considerado o máximo de qualidade possivel, pois não passou por nenhuma conversão de formato, esse efeito também é muito comum de ser observado em arcades (fliperamas) que utilizam tubo de 15khz de frequência horizontal.

Cabos de vídeo componente são fáceis de se achar online e custam relativamente pouco pela qualidade de imagem obtida, e são uma ótima opção de quem quer ter um console clássico com uma qualidade ótima de vídeo.

Televisores com entrada RGB já são um problema um pouco maior de se achar, que utilizam SCART são praticamente impossíveis pois são mais utilizadas na Europa, o mais comum é achar monitores profissionais como o Sony PVM ou BVM que fornecem entrada RGB via conector BNC.

PVM.jpg
Rockman X em 240p via RGB em um Sony PVM
Fonte: o autor



Posteriormente farei um artigo sobre esses monitores que são uma maravilha da eletrônica e podem ser considerados os melhores CRTs do mundo, espero não ter me alongado muito pois há muita coisa a se falar sobre esse assunto e espero que tinha ficado claro o porque dos formatos existentes e o quão importante é escolher o formato certo para ligar seu console, obrigado a todos e até a próxima.