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Medindo o desempenho de sistemas de tela larga – Parte 2

SMPTE
APRESENTAÇÃO DE MÉTODOS SIMPLIFICADOS DE MEDIDA DE DESEMPENHO DE TELAS LARGAS, BEM COMO A DESCRIÇÃO DO CÁLCULO DE LUMEN E A UTILIZAÇÃO DA REGRA DE SIMPSON PARA MELHORAR A PRECISÃO DESSES CÁLCULOS.
Por DAVID RICHARDS

Medindo o desempenho de sistemas de tela larga – Parte 2

IMPACTO DA RELAÇÃO DE ASPECTO
São poucos os assuntos relativos a telas largas descritos nos métodos existentes.
O primeiro fator das telas modernas é o seu tamanho absoluto. Os procedimentos de medidas existentes foram desenvolvidos quando as telas eram os CRTs (Cathode Ray Tube) de visão direta e diagonal com poucas polegadas. As telas de projeção não eram muito maiores. Pela falta de espaço, não há muitos pontos discretos que possam ser medidos em tela pequena, considerando o tamanho do sensor ou ponta de prova, em relação ao tamanho da tela. Uma grade de medida 3×3, ou 4×4 faz sentido razoável nesta situação. Contudo, como a luz de saída dos projetores eletrônicos aumentou, o tamanho das telas teve de acompanhar. Com dispositivos modernos de telas largas, pode-se admitir que não é somente uma forma mais retangular do que antes, mas sim um aumento substancial na largura absoluta, em relação aos modelos de décadas atrás.
Exemplos comuns de telas largas são as de cinema. Nesta aplicação, as menores estão na faixa de 6 metros de largura. As maiores atingem 25 metros ou mais. Portanto, em relação ao tamanho da tela, o sensor fotométrico tem diminuído muito. Por esta razão, podem ser acrescentados muitos outros pontos de medida nas telas, se desejado. Naturalmente, se um novo procedimento de medida vai ser criado para uso em aplicações diferentes do cinema, pode não ser desejável esse aumento de pontos.
O segundo fator da tela larga é que a decaída da luz nas laterais e cantos é provavelmente mais severa do que nas telas com formato mais quadrado. A saída de um projetor típico de iluminação, corretamente alinhado, é simétrica, exibindo um padrão circular de distribuição da luz. A Figura 4 ilustra resultados típicos para um sistema ótico simples constituído de uma fonte de luz, refletor, abertura quadrada e lente, semelhante ao que pode ser usado em um projetor de slide ou filme. Os círculos tracejados indicam isolinhas (de igual iluminação), semelhantes às linhas de contorno em mapas geográficos. Pode ser visto na Figura 4, que com imagem quadrada, ou quase, o nível de luz permanece acima de 70% do valor central para a maior parte da tela.
Em relação a um sistema de tela larga, há dois caminhos para a imagem ser criada. O elemento de imagem produzido pode ser quase quadrado e ter usado lente anamórfica na frente (como nos filmes em CinemaScope), ou pode ter uma relação de aspecto larga (“nativamente” larga). No primeiro caso, ainda que a iluminação atingindo a abertura modulante possa aparecer bem próxima da Figura 4, o nível de luz na tela cairá substancialmente nos cantos, devido ao seu espalhamento no eixo horizontal. Isso é mostrado na Figura 5(a) (Os pontos de medida estão sobrepostos para referência).
O segundo caminho descrito acima para criar imagens largas é mostrado na Figura 5(b). Ele corresponde aos formatos de filmes 35mm com tela plana e larga, aos filmes de 70mm, bem como aos modernos projetores eletrônicos de tela larga. (Estes são somente exemplos típicos. Os valores exatos e a forma do contorno podem variar para cada dispositivo). A decaída nos cantos pode ser pior para alguns dispositivos de tela larga.
Tem havido várias tentativas para “espalhar” a iluminação de uma fonte de luz que seja o mais próximo possível da forma final da largura desejada; em alguns projetores para filme de duplo formato (35/70mm) um espalhador cilíndrico de feixe é inserido no caminho da luz para o formato mais largo de 70mm. Outros sistemas usaram refletores assimétricos para fazer a mesma coisa. Contudo, se há uma ótica assimétrica no caminho da luz, antes ou depois do elemento de imagem, o efeito do espalhamento maior da iluminação na direção horizontal tem o mesmo efeito total na uniformidade, em qualquer caso (como nas Figuras 5(a) ou 5(b)).
Como os dispositivos de telas eletrônicas têm evoluído, seus sistemas óticos e de iluminação tornaram-se mais complexos. Freqüentemente há mais elementos nos modernos sistemas de iluminação, do que os supostos nos exemplos acima, inclusive dispositivos de integração da luz antes daqueles de modulação. O efeito prático desta complexidade é que um dispositivo pode ter melhor uniformidade total da luz, mas pode não mostrar o tradicional e único “hot spot” (marca de iluminação que é usada para conferir a iluminação de toda a tela) central, com decaídas simétricas em torno dele. Pode ter dois, três, quatro ou mais hot spots e o padrão pode não ser simétrico. A grade 3×3 para medidas poderia, possivelmente, dar resultados errados ou desorientadores com esse dispositivo. São necessários mais pontos de medidas para esses modernos tipos de dispositivos de telas eletrônicas.
No grupo de trabalho DC28.3 Digital Cinema Projection, suportado pelo SMPTE DC28 Digital Cinema Technology Committee, tem-se discutido novos e melhores métodos de medidas para os emergentes projetores eletrônicos. O restante deste artigo discutirá e apresentará novas técnicas de medidas para atingir esse objetivo, com os correspondentes padrões de testes.CÁLCULOS DO LUMEN
Para o exemplo da Figura 5(b) foi adicionada uma coluna de cada lado da grade, resultando em uma matriz 5×3. Isso implica em 15 pontos de medidas, um número ainda factível. Ele também aumenta de certa forma a relação de aspecto. Se a grade for de quadrados a relação de aspecto será 1.67:1, mas certamente eles poderiam ser retangulares para a relação de aspecto desejada. Esses 15 pontos não contemplam todos os pontos levantados. Esta talvez ainda não seja a última grade de medida, mas ela será usada para as próximas e poucas figuras. Uma grade mais ideal de amostragem será apresentada na próxima sessão. Como mostrado na Figura 1, nove pontos de amostragem, provavelmente, não representam a solução adequada para predizer precisamente a luz total de saída com um moderno sistema de tela larga. Do ponto de vista da compreensão da saída total de luminânçia e da sua uniformidade é conveniente visualizar a luz de saída como um volume sólido de três dimensões, como mostrado na Figura 6. As três dimensões do volume são: largura e altura da tela e nível de luminância. Isso permite uma visualização mais clara da hot zone típica do centro da tela e das decaídas que ocorrem nos lados e cantos. A saída total de luminância do sistema sob teste é igual ao volume da Figura 6. A uniformidade, ou variação através do campo de iluminação é, naturalmente, a diferença entre os pontos mais alto e mais baixo da superfície.
Certamente, quando as nove zonas são medidas para completar a luminância de saída, as superfícies arredondadas da distribuição da luz não são consideradas. Um matemático descreveria a técnica atual como média “trapezoidal”, enquanto os engenheiros prefeririam um termo mais intuitivo e familiar como “aproximação por degraus de escada”. Mesmo que se colocassem mais colunas nas laterais para medidas, como nas Figuras 5(b) e 6, não haveria muita precisão para esses cálculos. O volume 3D resultante, eficazmente representado com essa computação, é mostrado na Figura 7. Testes com dados simulados sugerem um erro potencial da ordem de 5% com este método atual. Idéias para melhoria na área dos cálculos serão apresentadas em sessão posterior.
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Fig. 3 – Tabuleiro ANSI, 4:3, tipo
“grandes áreas de contraste”.
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Fig. 4 – Decaída típica da luminância
em tela quadrada.
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Fig. 5(a) – Decaída da luz, dispositivos anamórficos.
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Fig. 5(b) – Decaída da luz, dispositivos nativamente largos.
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Fig. 6 – Iluminação de saída de um dispositivo largo, mostrado como um sólido.
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Fig. 7 – Volume da figura 6 representado pelo método usual de grade amostrada.

O Autor – DAVID RICHARDS é co-fundador e o principal executivo do MIT (Moving Image Technologies). Antes de criar o MIT, Richards coordenava Engenharia e Administração na CHRISTIE DIGITAL SYSTEMS. Ele trabalha em diversos comitês DC28 da SMPTE, assim como nos de F2 FILM e PROJECTION TECHNOLOGY.
Ele já foi presidente da Seção de Hollywood da SMPTE e o Diretor do Programa para as duas primeiras SMPTE FILM CONFERENCES em 1997 e 1998. É autor de vários trabalhos e artigos para publicações de negócios.

Referências – (5) Mark Regel, “Automatic Luminance Tuning for High Intensity Xenon Lamp Consoles in Motion Picture Film Projection, “SMPTE J., 109:118, Feb. 2000.
(6) Francis S. Kinney, Skenne’s Elements of Yacht Design, Dodd, Mead & Company: New Yoek, 1992.

Continua na edição nº 96