Quando ouvimos falar de Graham Bell logo associamos seu nome ao velho e conhecido telefone. Imaginamos então aquelas caixas de madeira penduradas nas paredes, das quais saía um fio conectando um pequeno alto-falante que deveria ser colocado sobre a orelha - ninguém ainda havia pensado em unir o microfone, preso na caixa de madeira, ao alto-falante em uma única peça. E, muito menos ainda que tudo aquilo poderia encolher de tamanho décadas mais tarde a ponto de caber com folga dentro de um estojo de óculos. Mas Bell não inventou só o telefone, muitas outras pesquisas foram feitas em seu laboratório.

Desde o início do século passado a possibilidade de se transmitir imagens à distância, assim como já era feito com o telégrafo, era um assunto muito pesquisado, inclusive pela grande empresa originada no pequeno laboratório de Bell, a Bell Laboratories nos EUA. E na época em que a segunda guerra mundial chegava a seu fim, tendo essas e outras pesquisas em diversos lugares mostrado que a transmissão de imagens a longa distância era viável, formou-se um comitê para propor um padrão para essas transmissões.

As imagens seriam propagadas através de ondas de rádio, tendo a US Federal Communications Commission dividido já em 1945 um trecho do espectro de ondas VHF (Very High Frequency) em 13 canais, determinando com isso um tamanho máximo de faixa de transmissão (banda) para cada um desses canais.

Assim, nascia no início dos anos 50 nos EUA o National Television Standards Commitee (NTSC). Seus engenheiros tiveram então de criar especificações que fizessem com que a quantidade de informação transmitida coubesse no espaço destinado a cada canal. Foi estabelecido que a frequência de troca dos quadros nas imagens seria de 60 quadros por segundo (60qps), igual aos 60 Hz (ciclos/seg) utilizados na corrente elétrica nos EUA, porque isso facilitava o controle do sincronismo dessas imagens no aparelho receptor - a eletricidade que alimentava o televisor ajudava a realizar assim essa tarefa, em uma época onde a eletrônica ainda dava seus primeiros passos.

A imagem seria desenhada através de linhas, uma abaixo da outra (característica que se mantém até hoje), em um total de 525 por quadro. Destas, 480 conteriam a porção efetivamente visível e as demais conteriam códigos para orientar o tubo de imagem em sua frenética tarefa de desenhar uma linha, voltar para trás e desenhar a linha de baixo, depois outra e mais outra e no final de tudo retornar ao início para o desenho do próximo quadro. Aliás neste aspecto, um detalhe significativo: na realidade as linhas não poderiam nessa época serem desenhadas na sequência, uma abaixo da outra. Como a largura de banda disponível não era suficiente para transmitir uma imagem completa, com todas as linhas, 60 vezes por segundo, optou-se por dividi-la em 2 partes, uma com as linhas pares e outra com as ímpares, mostradas alternadamente, a cada 1/60 seg - nascia assim o conceito de interlace de imagem.

Neste sistema, cada "metade" da imagem (linhas pares ou linhas ímpares) recebe o nome de campo, e a frequência com que são desenhados na tela não é perceptível para o espectador. Outro motivo para o uso da técnica de interlace eram os próprios tubos de imagem da época, incapazes de reter durante muito tempo em sua camada interna de fósforo a luminosidade: quando as últimas linhas estivessem sendo desenhadas, o começo do quadro teria já se apagado. Finalmente o áudio era também codificado no mesmo sinal, sendo transmitido na forma monoaural.

O padrão NTSC era e continua sendo somente um padrão de transmissão de imagens: ele nunca especificou como essas imagens deveriam ser armazenadas. Tem-se assim hoje vários formatos diferentes de armazenamento de imagens, em fita, disco ou HDs, não importando de que forma as informações fiquem ali registradas. Somente quando o sinal é reproduzido por um determinado aparelho é que deve estar de acordo com o padrão estabelecido.

O NTSC colorido

No início da década de 60 o padrão NTSC foi implementado, tendo sido acrescentadas as especificações para imagens coloridas. Como não havia espaço para aumentar a banda disponível para acrescentar as informações de cor, os engenheiros do comitê criaram um segundo sinal específico para cor (sinal de cromitância), misturado de forma codificada ao primeiro já existente, destinado à luminosidade (sinal de luminância), criando assim um sinal composto.

O requisito básico era que o sinal de luminância deveria permanecer inalterado com esta modificação, para permitir que antigos televisores em preto e branco continuassem a captar a mesma imagem de antes. Para conseguir a proeza os engenheiros tiveram que efetuar uma pequena adaptação na cadência das imagens, que deixou de ser exatos 30qps para ser 29,97qps (e que levaria anos mais tarde aos conceitos de drop e non-drop timecode, mas isso já é outra história...).

A forma como os sinais foram misturados acabou apresentando alguns defeitos eventuais nas cores, como enfraquecimento em determinados pontos, mistura com partes de outra cor e supersaturação de algumas cores, principalmente vermelho. A ausência de indicação de referência absoluta no sinal de cor deixava os aparelhos livres para reproduzir as cores conforme seus ajustes individuais (receptores colocados lado a lado mostravam a mesma cor com tons diferentes).

Como melhoria deste padrão, foi proposto o padrão PAL, no final dos anos 60, para países que ainda não possuíam TV colorida - seria impraticável a essa altura alterar drasticamente o pioneiro NTSC. Mas, ainda assim, no decorrer dos anos seguintes foi possível efetuar alterações e correções menores no sistema, que fizeram, em seu conjunto, desaparecer muitos dos problemas evidentes do sistema nessa época. Juntamente com essas modificações surgiu também o NTSC com som estéreo, legendas para deficientes embutidas no sinal e o áudio multi-língue SAP.

PAL: corrigindo problemas do NTSC

No final dos anos 60 surgia na Alemanha o padrão PAL, sigla para Phase Alternate Lines, propondo-se a corrigir vários problemas existentes no NTSC referentes à reprodução de cor. O que os engenheiros fizeram foi inverter a fase do sinal de cor para linhas alternadas na tela, daí o nome dado ao padrão. A reprodução de cores resultou mais precisa do que no padrão NTSC e o sistema foi adotado em vários países, exceto os já comprometidos com investimentos no sistema NTSC.

Neste países a corrente elétrica alternada era gerada em 50 ciclos/seg (ao invés de 60, como nos EUA), por isso a frequência de mudança dos campos foi especificada como 50 e não 60, sendo as imagens transmitidas a 25qps ao invés de a 30/seg. Esta redução na cadência de mudança das imagens fez com que essas mudanças ficassem um pouco mais 'visíveis' do que no padrão NTSC - no PAL a imagem 'pisca' mais.

Isso no entanto não ocorre em uma variação do padrão PAL denominada PAL-M (soou familiar?), porque a corrente utilizada é de 60 ciclos/seg - e portanto as imagens são transmitidas com frequência de 30 quadros/seg.

Nos sistemas PAL de 50 ciclos, para compensar a perda na qualidade visual ao mostrar-se 25 quadros/seg a quantidade de linhas na tela foi ampliada: estes sistemas mostram 625 linhas ao invés das 525 do sistema NTSC e do sistema PAL-M - a imagem aparenta-se mais nítida e definida. Há outros fatores também no sinal PAL que o tornam superior ao NTSC: maior contraste obtido nas imagens (a parte do sinal que controla esta característica é mais abrangente) e maior detalhamento geral, por sobrar mais espaço de banda para a luminância uma vez que o sinal de cor ocupa menos espaço por utilizar frequência maior do que no NTSC.

A alternância de fase no sinal de cor exige mais campos para completar-se o ciclo completo de cor, limitando ligeiramente a precisão dos equipamentos de edição neste sistema em relação ao NTSC. Também em relação ao NTSC os sistemas PAL de 625 linhas ficam mais sujeitos a interferências em transmissões de um equipamento a outro, devido a requerer maior banda. Ainda outro problema frequente é a saturação das cores, muitas vezes fugindo do original.

O padrão PAL não é exatamente idêntico nos diversos países onde é adotado: ligeiras variações em suas características básicas diferenciam um padrão de outro e para identificá-los são adotados sufixos conforme o subtipo de PAL: PAL-M, PAL-N, PAL-D, PAL-I, PAL-G, PAL-B e PAL-H. O PAL-B por exemplo utiliza 5,0 Mhz de largura de banda, enquanto o PAL-D utiliza 6,0 Mhz e o PAL-I utiliza 5,5 Mhz.

SECAM: a alternativa

Quase ao mesmo tempo em que o PAL era desenvolvido na Alemanha, surgia na França um padrão semelhante em alguns aspectos ao PAL e também destinado a suprir as deficiências do NTSC. Abreviação de Systeme Electronique Couleur Avec Memoire, o SECAM funciona na maioria dos países em 25qps, pois estes utilizam 50 ciclos/seg em sua corrente elétrica - Colômbia e Jamaica são os dois únicos que possuem o sistema em 60 ciclos - 30 quadros/seg.

As diferenças entre PAL e SECAM são tão pequenas que a conversão entre os mesmos pode ser feita por um simples decodificador e a maioria dos receptores PAL é capaz de exibir imagens (porém em preto e branco) transmitidas em SECAM. Alguns videocassetes e gravadores de DVD no formato SECAM chegam a traduzir o sinal SECAM para PAL, gravá-lo desta forma e retraduzí-lo para SECAM na reprodução. É impossível sincronizar dois sinais SECAM a fim de mixá-los, devido a suas características. Para contornar este problema, a maioria dos estúdios em emissoras de países que utilizam este sistema costuma gerar os programas em PAL, editá-los deste modo e só então convertê-los para SECAM no momento da transmissão. A quantidade de linhas no sistema SECAM é sempre 625.

Os sistemas SECAM que utilizam 25 quadros/seg sofrem com a redução na cadência de mudança das imagens: isto faz com que as mesmas sejam um pouco mais 'visíveis' do que no padrão NTSC - também aqui a imagem 'pisca' mais. Em relação ao NTSC são desvantagens: menor resolução e brilho excessivo em desenhos compostos por linhas muito próximas entre si. Por outro lado a saturação de cores é bem mais estável do que no padrão NTSC.

Assim como o PAL, também o SECAM não é exatamente idêntico nos diversos países onde é adotado: ligeiras variações em suas características básicas diferenciam um padrão de outro e para identificá-los são adotados sufixos conforme o subtipo de SECAM: SECAM-B, SECAM-G, SECAM-H, SECAM-D, SECAM-K, SECAMK1 e SECAM-L.

Mundo afora

O NTSC é utilizado nos EUA e em quase 30 outros países. Mais de 60 países pelo mundo utilizam alguma das variações do sistema PAL e quase 40 países adotam também alguma das variações do SECAM. Em alguns poucos países há mais de um padrão em uso (NTSC / PAL / SECAM), geralmente um oficial e outro introduzido por novos serviços de TV a cabo ou utilizado para recepção de sinal proveniente de países vizinhos, em locais próximos às fronteiras. Ainda em outros países existe diferença de padrão quando a transmissão / recepção é feita em VHF ou UHF. Em relação a este último item, no Brasil em ambos sistemas (VHF / UHF) o padrão é o mesmo.

A história, dizem, se repete, e vemos agora a escolha e implantação dos sistemas de tv de alta definição. Os conceitos tornaram-se mais complexos e juntamente com a tv de alta definição tem-se a possibilidade de migrar de um sistema analógico para um digital. A tv de alta definição já foi testada no passado em sistemas analógicos, mas os sistemas digitais trazem inúmeros benefícios.

Os padrões são no sistema de tv digital apenas parte do sistema todo: I-SDB (o padrão japonês), DVB (europeu) e ATSC (americano) são possíveis escolhas do componente de modulação do sinal. Mas, junto com eles, temos também o componente de codificação (MPEG2, MPEG4), o middleware (que pode ser pensado como o "sistema operacional" da tv digital) e o padrão de retorno, através do qual o público irá interagir com as emissoras fazendo escolhas durante a exibição de determinados programas.

Algo com que Graham Bell jamais poderia sonhar, ainda mais pensando-se na possibilidade de ver essas imagens em uma minúscula tela embutida dentro da miniatura em que se transformou sua caixa de madeira com fone de ouvido separado do microfone...