Tecnologias do cinema têm aplicações científicas

Telemedicina, microscopia e outras áreas trabalham com imagens em alta definição em redes ópticas de ultravelocidade. Avanços também ajudam a melhorar o desempenho da internet acadêmica

Por Elton Alisson

Agência FAPESP – No fim de agosto, um grupo de pesquisadores brasileiros transmitiu, ao vivo, uma versão com 15 minutos de duração do filme mudo São Paulo: sinfonia da metrópole, de 1929, em resolução 4K (com definição de imagem quatro vezes maior que os televisores Full HD) do teatro central da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FMUSP), na capital paulista, para a sala de concertos da New World Symphony, em Miami, nos Estados Unidos.

Simultaneamente, outro grupo de pesquisadores transmitiu, de Miami para São Paulo, também em tempo real, o mesmo filme projetado na sala de concertos da orquestra americana – mas com a trilha sonora, tocada ao vivo por um trio de instrumentistas, com qualidade de som surround (em 24 canais de áudio).

A demonstração, feita por meio de uma malha de 10 mil quilômetros de cabos de fibra óptica submarinos existentes entre São Paulo e Miami e a uma velocidade de conexão de 10 gigabits por segundo (Gbps), é uma das tecnologias de transmissão de imagens de alta definição em redes de ultravelocidade que vêm sendo pesquisadas nas áreas de Cinema e Mídias Digitais.

Além do emprego na indústria do entretenimento, a tecnologia tem sido aplicada em vários campos da Ciência e na divulgação científica e pode ajudar a solucionar problemas observados na internet acadêmica e comercial, apontaram pesquisadores participantes do CineGrid Brasil, congresso internacional realizado nos dias 28 e 29 de agosto no teatro da FMUSP.

“Acreditamos que a imagem em alta definição substituirá o filme em película de 35 milímetros usado até agora pelo cinema, em razão da própria qualidade e pela possibilidade de ser transmitida on-line e em tempo real”, disse Jane de Almeida, professora e pesquisadora do Laboratório de Artes Cinemáticas e Visualização (LabCine) da Universidade Presbiteriana Mackenzie e um dos coordenadores do evento, à Agência FAPESP.

“A perspectiva da imagem em alta definição é tornar possível o cinema ‘expandido’, que extrapola o espaço tradicional das salas de cinema convencionais e permite que imagens em movimento em alta resolução sejam exibidas em tempo real em espaços multiuso e tenham aplicações em áreas como a telemedicina, a astronomia e a microscopia”, avaliou a pesquisadora.

Já Laurin Herr, fundador do CineGrid, afirmou em palestra no evento que os setores de entretenimento, arte e cultura e ciência e tecnologia levam as mídias digitais adiante e compartilham as mesmas necessidades. “As três áreas precisam de mais velocidade e acesso mais fácil à internet, além de computadores e equipamentos mais robustos para armazenar, distribuir e visualizar grandes quantidades de dados”, avaliou. 

Evolução da tecnologia

De acordo com o especialista, as primeiras tentativas de se fazer cinema digital foram feitas pela Japan Broadcasting Corporation (NHK) no início da década de 1980.

Em uma conferência da área de engenharia de televisão e cinema, em 1981 em Los Angeles, os pesquisadores da emissora de radiodifusão pública japonesa exibiram um projetor de HDTV que despertou o interesse de cineastas como Francis Ford Coppola, diretor, entre outros, da trilogia O Poderoso Chefão. A tecnologia, contudo, levou mais de 20 anos para ser desenvolvida pela Nippon Telegraph and Telephone - uma empresa de telecomunicações japonesa -  que apresentou, em 2001, o primeiro sistema de cinema 4K digital do mundo.

A partir do início dos anos 2000, contudo, os grandes estúdios começaram a testar uma tecnologia de captação de imagens digitais chamada 2K, com resolução de 2.048 pixels na horizontal e 1.080 na vertical e levemente superior à da HDTV, que exibe imagens com definição de 1.920 pixels na horizontal e 1.080 na vertical.

Já a partir de 2006 os estúdios começaram a utilizar a tecnologia 4K, com definição de 4.096 pixels na horizontal e 2.160 na vertical, que se tornou o segundo formato de imagem digital adotado atualmente pelo setor, ao lado do 2K.

“O 4K hoje não é mais apenas uma teoria e está presente no cinema, na televisão, nos videogames, na ciência e na medicina”, afirmou Herr.

“A melhor resolução da tecnologia 4K possibilita imagens maiores, com mais detalhes e maior imersão. No cinema, isso permite aumentar o envolvimento do público com o filme. Já nas Ciências possibilita aos pesquisadores visualizar melhor um microrganismo ou um órgão humano, por exemplo, com maior definição”, avaliou.

No fim do evento, no dia 29, houve uma transmissão, ao vivo, de uma cirurgia de catarata realizada no Departamento de Oftalmologia da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) para o teatro da FMUSP a partir de duas câmeras 4K acopladas a microscópios e usando uma rede de 10 Gbps da Rede ANSP (Academic Network at São Paulo, um programa da FAPESP).

Além de mostrar o procedimento em altíssima resolução, a tecnologia de transmissão permite que um maior número de médicos em formação acompanhe com detalhes a cirurgia, disse Cícero Inácio da Silva, coordenador adjunto da Universidade Aberta do Brasil (UAB) da Unifesp.

“Geralmente, uma cirurgia como essa é acompanhada por, no máximo, um aluno ou um médico residente, o chamado carona”, disse Silva. “A transmissão do procedimento em 4K e em uma rede de alta velocidade permite que uma plateia de médicos em formação assista em um auditório, por exemplo.”

Em dezembro, os pesquisadores pretendem transmitir ao vivo outra cirurgia oftalmológica de São Paulo para Miami em resolução 4K – mas agora em 3D.

Desafios tecnológicos

O objetivo dos experimentos, além de demonstrar para a comunidade de pesquisa a viabilidade das transmissões de grandes volumes de imagens em alta definição, é testar a eficiência das redes ópticas.

Embora em países como Estados Unidos e Alemanha essas redes já alcancem 160 Gbps – equivalente a 160 mil vezes a velocidade média da internet banda larga no Brasil, de 2 Gbps –, ainda é difícil transmitir filmes em tempo real em razão de problemas como o delay (atraso do sinal).

“Hoje, há um delay de 130 milissegundos na transmissão de dados por rede óptica entre São Paulo e Miami e de meio segundo entre São Paulo e o Japão”, disse Luis Fernandez Lopez, coordenador geral da Rede ANSP. “Nesses dois casos, são problemas físicos, de velocidade da luz na fibra óptica, que é menor que a do vácuo e não dá para ser aumentada.”

O problema maior é que, para transmitir um filme em 4K por uma rede de alta velocidade como a que conecta São Paulo a Miami, é preciso comprimi-lo na transmissão em pacotes de dados de cerca de 500 megabits por segundo – uma vez que uma única imagem pode ter 8 megapixels (milhões de pixels) – e descomprimi-lo na chegada ao local de exibição.

O processo de compressão e descompressão aumenta o atraso e piora o problema de transmissão, segundo Lopez. “Se esses filmes em 4K puderem ser transmitidos sem compressão, esse problema do delay será reduzido. Por isso, os profissionais da área de mídias digitais gostariam de contar com uma rede de fibra óptica de 10 gigabits por segundo, para transmitir filmes nesse formato de imagem sem problemas de transmissão.”

De acordo com Lopez, essa mesma demanda por redes mais rápidas e eficientes é compartilhada por pesquisadores das áreas de Astronomia e Física de Partículas.

Ao estudar os problemas de controle da qualidade do sinal na transmissão de filmes digitais, é possível desenvolver soluções para melhorar o desempenho das redes acadêmicas.

“O auxílio à realização dessas demonstrações traz uma grande vantagem para nós, da Rede ANSP, porque exercitam e nos preparam para atender a demanda dos pesquisadores do Estado de São Paulo”, disse.

“Quando um físico de partículas nos procura pedindo um link de 10 gigabits por segundo com o Cern [Organização Europeia para Pesquisa Nuclear, na Suíça, que abriga o Grande Colisor de Hádrons (LHC)] para realizar um experimento que não pode ter falha de transmissão e perder dados, nos sentimos seguros porque já fizemos para o CineGrid”, disse.

Comunidade de pesquisa

Esta foi a segunda vez que o evento ocorreu no Brasil – a primeira foi em 2011, no Rio de Janeiro. Ele é organizado em diferentes países pela associação internacional sem fins lucrativos CineGrid.

Fundada em 2004 nos Estados Unidos, a associação teve como objetivo inicial constituir uma comunidade interdisciplinar focada em pesquisa, desenvolvimento e demonstração de ferramentas colaborativas em redes, para permitir a produção, o uso, a preservação e o intercâmbio de mídia digital de altíssima qualidade em redes ópticas de alta velocidade.

A associação começou a ser planejada no início dos anos 2000, quando começou a convergência de tecnologias digitais na indústria do cinema. Hoje, reúne cerca de 50 membros ao redor do mundo, incluindo universidades, instituições de pesquisa, estúdios de cinema, desenvolvedores de software e hardware e redes acadêmicas como a Rede ANSP.