migração da tv analógica para a tv digital

Capitulo 2

Migração da TV Analógica para TV Digital

2.1 Introdução

A televisão exerce um papel importante na sociedade. É por meio dela que grande parte da população tem acesso as informações, funcionando desta forma, como um importante instrumento de formação de opinião. É também um meio de entretenimento barato e, por conta disso, um dos mais utilizados no mundo inteiro e, como não poderia deixar de ser em Angola. Presente em quase todo o país, atinge desde as áreas urbanas até algumas regiões remotas do país, alcançando assim todas as classes sociais.

O advento da televisão representou um marco no desenvolvimento dos meios de comunicação e, desde então, grandes investimentos têm sido realizados na busca do aprimoramento do seu desempenho. Um dos principais marcos na evolução da televisão foi, sem dúvida, a realização da transmissão da imagem em cores, em substituição ao sistema de transmissão em preto-e-branco. Hoje a digitalização da televisão representa um marco evolutivo mais importante com maior impacto que a TV a cores [2].

Mas, é preciso que entendamos que a TV Digital, é algo novo, algo ainda a ser explorado, e só obterá sucesso através do desenvolvimento de novas aplicações, reorganização das cadeias de produção televisiva, geração de negócios e de transformações sociais no nosso imenso país. Porém, a transição da TV Analógica para a TV Digital se dará no curto, médio e longo prazo, porque não é razoável esperar que os usuários troquem seus aparelhos receptores analógicos por digitais quando o sistema digital se tornar disponível. Prevê-se um período de transição de cerca de 15 anos onde as difusoras deverão transmitir sua programação simultaneamente nas formas analógica e digital. Outra solução usada também para suavizar

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Cap. 2: Migração da TV Analógica para TV Digital

a transição é o uso de uma unidade conversora de sinais transportando vídeo digital (que serão recebidos da estação) para sinais com vídeo codificado na forma analógica, que é compatível com o sinal esperado pelos aparelhos receptores analógicos.

2.2 Breve Histórico da Televisão

O funcionamento das primeiras estações de televisão a preto e branco teve seu início em 1941, nos Estados Unidos da América. E só anos mais tarde, isto é, em 1954, foram realizadas as primeiras transmissões regulares de televisão colorida, também nos Estados Unidos da América. Mas o sistema analógico desenvolvido pelos americanos, o NTSC – National Television Sytem Committee, apresentava problemas de fidelidade das cores, motivo que levou os países europeus a desenvolverem seus próprios sistemas. Em consequência, a França criou o SECAM – Sequential Couleur Avec Mémoire, enquanto a Alemanha desenvolveu o PAL – Phase Alternation Line.

Em Angola, foi a partir de 18 de Outubro de 1975 que a televisão dá início às suas emissões regulares. Em 25 de Junho de 1976, a televisão é nacionalizada pelo Governo da República Popular de Angola, e passa a constituir uma entidade nova designada pela sigla TPA – Televisão Popular de Angola. Em 15 de Agosto de 2000 arranca, em regime experimental e apenas para a cidade de Luanda e arredores, o canal 2, que logo depois é oficializado como sendo à TPA 2 – Televisão Popular de Angola Canal 2. Em 14 de Dezembro de 2008, tiveram inicio às emissões experimentais de um novo canal televisivo, a TV Zimbo, a primeira estação privada de televisão de Angola, cujas emissões regulares à 15 de Maio de 2009.

O surgimento da TV digital se deu em função do desenvolvimento da TV de alta definição (HDTV) no Japão e na Europa, há mais de duas décadas. O Japão foi pioneiro em programas de alta definição, mas por via analógica.

Nos Estados Unidos, a movimentação em torno da TV de alta definição começou em 1987, com o reconhecimento por parte do governo e das emissoras da importância tecnológica e estratégica do serviço. Em 1991, o Federal Communications Commission (FCC) estabeleceu os princípios gerais a serem observados quanto ao emprego de tecnologia digital. Assim, em 1996 o FCC adoptou o padrão ATSC - Advanced Television Systems Committee, para a TV digital. Mas só no final de 1998, iniciaram-se nos E.U.A., as primeiras transmissões digitais.

Já na Europa, foi em Setembro de 1993 que se criou o DVB - Digital Video Broadcasting. O DVB tinha por objectivo desenvolver um sistema digital completo baseado num só padrão para vários países, cada um com

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características específicas, como sua geografia, por exemplo. No final de 1995 ocorreram as primeiras transmissões digitais na Europa.

No Japão, foi criado, em 1995, com o apoio do governo japonês, redes de TV e principais indústrias do sector, o Advanced Digital Television Broadcasting Laboratory (ADTV-LAB), com o objectivo de digitalizar as transmissões de TV no país. Mas, somente em 1999 foi criado o padrão japonês de TV digital, o ISDB – Integrated Services of Digital Broadcasting, e as transmissões usando este padrão começam em 2003 [3].

E assim, apareceram os três padrões de TV Digital existentes; aos outros países coube escolher um dos três ou desenvolver um novo padrão (como no caso da China).

2.3 Televisão Digital

A televisão digital surgiu como uma evolução natural da televisão analógica. Anteriormente, todas as etapas envolvidas na produção de um programa (gravação de cenas, edição, acabamento e armazenamento de vídeos), na transmissão (geração do vídeo composto, modulação, amplificação, radiodifusão) e na recepção (captação do sinal pela antena, demodulação pelo receptor do aparelho de televisão e apresentação da imagem e do áudio ao telespectador) do sinal pelo usuário eram analógicas, ou seja os sinais que representavam a imagem e o áudio gerado no estúdio eram analógicos, bem como os sinais transmitidos para os receptores de TV, também eram analógicos.

Actualmente, a informação é gerada digitalmente em estúdio. Esses sinais são convertidos em sinais analógicos e transmitidos para os receptores analógicos de televisão. Na TV digital, todos os processos passam a ser digitais; portanto, a imagem, o áudio, e demais informações são geradas, transmitidas e recebidas na forma de sinais digitais. Ela apresenta a melhor definição de imagem e de som: a imagem é mais larga que a actual (tela panorâmica), com maior grau de resolução (alta definição) e som estéreo [4].

Um sistema de TV digital é formado por um conjunto de padrões, conforme apresentado na Figura 2.1 que identifica seus componentes básicos: o vídeo e o áudio representam os serviços indispensáveis à transmissão de TV digital; e a interactividade e os novos serviços (comercio electrónico, acesso à internet) que são adicionadas ao sistema pelo middleware. Esses novos serviços, introduzidos pela televisão digital, são oriundos da transmissão de dados com o vídeo e o áudio. Eles podem ser empregados para oferecer novos conceitos na transmissão de programas para usuários, ou mesmo enviar dados para aplicações que não possuem

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Digitalização

Digitalização

Middleware

Transmissão


ligação directa com a programação televisiva [5].

Vídeo

ÁudioMux

Interactividade e novos serviços

Figura 2.1: Componentes básicos de um sistema de TV Digital [5]

Na televisão digital, os telespectadores passam a ser denominados usuários, pois eles participam activamente ao interagir com as emissoras e com as empresas/provedoras de serviços .

2.3.1 HDTV - Televisão de Alta definição

A TV de alta definição (HDTV) é um sistema de televisão digital que apresenta melhor qualidade de imagem, quando comparada aos sistemas tradicionais de televisão. A HDTV permite a transmissão de imagens com maior número de detalhes, maior largura do quadro (relação de aspecto 16:9) e com som estéreo de até 6 canais, o que proporciona ao telespectador maior sensação de movimento, fazendo com que a experiencia audiovisual do telespectador tenha mais realidade [6].

A Figura 2.2 apresenta a comparação entre televisores com razão de aspecto 4:3 e 16:9. A comparação mais adequada entre a televisão convencional e a HDTV, todavia, não se baseia na relação de aspecto, e sim no detalhe da imagem (a HDTV permite que a imagem seja observada por um ângulo muito maior).

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4 16

Figura 2.2: Comparação entre a razão de aspecto 4:3 e 16:9 [4]

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Actualmente, os sistemas de HDTV mais populares são:

Sistema com 750 linhas/quadro, 60 quadros/segundo, varredura progressiva de 60 campos/segundo (sem intercalamento) e 720 linhas activas por quadro. Sistema com 1.125 linhas/quadro, 30 quadros/segundo, varredura intercalada de 60 campos/segundo e 1.080 linhas activas por quadro.

Na varredura intercalada, apenas metade da figura está na tela em qualquer momento: enquanto um quadro mostra apenas as linhas impares (1, 3, 5, ...), o quadro seguinte apresenta apenas as linhas pares (2, 4, 6, ...). Esse fenómeno acontece tão rápido que o olho humano tem a sensação de que apenas uma imagem é vista. A varredura progressiva faz com que cada quadro seja mostrado completo a cada instante. Em vez de intercalar as linhas, cada quadro é apresentado como sendo composto pela linha 1, linha 2, linha 3 e assim por diante. O resultado final é uma imagem mais nítida.

Os sinais de HDTV são difundidos, conforme mencionado no formato de 720p ou 1.080i respectivamente: 720p significa que há 720 linhas horizontais que são varridas progressivamente, e 1.080i indica que existem 1.080 linhas horizontais que são varridas em forma de intercalamento. Apesar de haver uma diferença significativa entre o numero de linhas horizontais que são scaneadas, o resultado das imagens obtidas por meio do 720p e do 1.080i é muito semelhante.

Um canal de TV digital pode transmitir tanto a programação de HDTV quanto a de SDTV (Standard Definition Television), ou mesmo as duas simultaneamente. O número de programas transmitidos depende da largura de banda alocada disponível. Diversos países ainda transmitem a programação de televisão digital no formato SDTV. A SDTV é um sistema com uma resolução espacial de 480 linhas (com 640 pixel por linha) e uma resolução temporal de 60 quadros por segundo em modo entrelaçado. A qualidade de imagem da SDTV é superior à recebida pelas emissoras abertas de televisão analogia, não apresentando problemas como o de cores cruzadas ou chuviscos típicos que ocorrem na recepção doméstica de sinais analógicos.

Actualmente, a maioria das transmissões é realizada no formato 4:3, mesmo que haja uma tendência à migração para o formato 16:9 (widescreen). Comparativamente, a taxa de bits correspondente num programa de HDTV permite a transmissão de quatro programas de SDTV.

Além da HDTV e da SDTV, também há possibilidade de transmissão de:

Enhanced Definition Television (EDTV): a TV com definição melhorada é intermediária e, embora não apresente os valores de resolução

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de HDTV, apresenta uma qualidade de imagem melhor do que a SDTV. Tipicamente, têm-se uma tela larga (16:9) e resolução de 480 linhas, 720 pixel/linha e varredura em modo progressivo. O áudio é o estéreo. Low Definition Television (LDTV): a TV de baixa definição tem qualidade ou resolução inferior à SDTV. Um exemplo típico é o sistema com 240 linhas, 320 pixel por linha e varredura progressiva. Grande número de softwares e placas de capturas para microcomputadores, por exemplo, trabalham actualmente com imagens nessa ordem de resolução. Outro exemplo típico é o videocassete doméstico, que apresenta resolução de 480 linhas entrelaçadas e cerca de 330 pixel/linha (além de uma sensível degradação na resolução cromática, fato que não ocorre na LDTV) [7].

A Tabela 2.1 apresenta os dados referentes a cada configuração de imagem:

Tabela 2.1: Configurações da qualidade de imagem da TV DigitalConfigurações Número de

linhasNúmero de

pixéis por linhaFormato de tela

usadoVolume de bits gerados (Mbps)

HDTV 1080 1920 16:9 16,5720 1280 16:9 10,5

EDTV 480 720 16:9 3,9SDTV 480 640 16:9 ou 4:3 2,8LDTV 240 320 4:3 0,4

Vale salientar neste trabalho que, a implantação da televisão digital não implica, em transmissão em alta definição ou em um número maior de canais. O certo é que com a digitalização da informação o sinal de TV fica compactado, ocupando assim uma largura bem inferior à ocupada pelo sinal analógico. Sendo assim, cabe ao transmissor a escolha entre melhora da qualidade de vídeo e áudio ou a transmissão de mais canais.

2.4 Porque Digitalizar

Um dos maiores problemas encontrados na televisão analógica é a interferência que o sinal sofre desde a emissora até o receptor. Uma das modalidades de interferência é a decorrente do multipercurso, em que parte do sinal transmitido chega à antena receptora por um caminho directo, enquanto outra parte é reflectida por obstáculos encontrados e chegam ao receptor com atraso. Varias parcelas do sinal original chegam à casa do telespectador em tempos diferentes e o resultado disso é uma imagem de baixa qualidade, apresentando os chamados “fantasmas”. Esse problema é bastante atenuado em alguns sistemas de transmissão digital terrestre que utilizam a técnica de modulação COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing), que será explicado mais a frente.

Outra modalidade de interferência se dá quando o sinal transmitido pela

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emissora encontra diversos obstáculos até chegar ao receptor, fazendo com que ocorram modificações do seu conteúdo causadas por ruídos oriundos de diversas fontes. O problema se agrava a medida que a televisão encontra-se distante do transmissor, pois a intensidade do sinal que chega até a residência é menor, sendo mais susceptível aos efeitos do ruído.

A transmissão digital minimiza essas distorções, pois seu sinal é representado por valores discretos, o que proporciona maior imunidade ao ruído. Além disso, o sinal digital pode ser regenerado, evitando-se o acúmulo de erros e a perda da informação.

A transmissão digital apresenta técnicas de modulação digitais que possuem maior eficiência espectral, ou seja, um aproveitamento melhor da largura de banda. Seus equipamentos de emissão e recepção apresentam um consumo menor de energia e no processo de digitalização do sinal são utilizadas técnicas de segurança que proporcionam maior protecção e confiabilidade à informação.

No entanto, a transmissão digital apresenta algumas características negativas. Na digitalização do sinal, o processo de amostragem, seguido da quantização e codificação dos valores amostrados introduzem distorção. Como resultado, o sinal gerado após a conversão analógico-digital não é totalmente idêntico ao sinal original.

Enquanto em uma transmissão analógica existe uma degradação linear da qualidade de imagem e som quando a distância entre o receptor e transmissor aumenta, nas transmissões digitais o sinal é recebido com qualidade constante, enquanto o campo for suficientemente forte de maneira a existir decodificação quase sem erros. Se o campo do sinal se situar abaixo de um determinado limite mínimo, então ocorre um súbito aumento do número de erros de bit, perda de sincronismo e a consequente perda total de som e imagem. Para zonas em que existe uma boa cobertura de emissão este problema não é importante, no entanto, em zonas de fraca cobertura ou onde a geografia é adversa, a recepção torna-se impossível.

Esta situação pode ser evitada com a introdução de hierarquização de dados no codificador de fonte, atribuindo diferentes prioridades aos dados no código de fonte. Isto significa que se a intensidade do campo cair abaixo de um determinado nível, os dados com menor prioridade ficarão inutilizáveis e serão desprezados na decodificação, baixando a qualidade da imagem. Se a intensidade do campo cair novamente, os dados com a segunda ordem de prioridade mais baixa serão desprezados e a qualidade da imagem volta a baixar, e assim sucessivamente até ser impossível a

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decodificação. Deste modo, a imagem terá vários níveis de qualidade perceptíveis pelo utilizador, que serão indicadores das condições de recepção, fazendo com que a imagem não desapareça completamente.

Apesar destas características negativas, a televisão digital apresenta diversas características que a tornam mais vantajosa que os sistemas de televisão analógica.

2.4.1 Alta Qualidade de Vídeo e Áudio

A TV Digital possui grandes vantagens em relação em relação à qualidade da imagem e do som. Essa qualidade vem do desejo de proporcionar ao telespectador uma imagem semelhante à vista em cinemas e um áudio com características encontradas no CD. Associado a isso está o interesse de proporcionar uma maior quantidade de informação, como por exemplo, a transmissão de um jogo em vários ângulos.

A qualidade da imagem da televisão é definida pelo número de linhas e pelo número de pixéis que as formam. Actualmente, uma TV analógica se apresenta com 525 linhas e 600 pixéis por linha. Na televisão digital de alta definição, praticamente dobra para 1080 linhas e triplica para 1920 pixéis por linha, proporcionando um ganho de resolução de quase sete vezes.

A televisão iniciou suas transmissões com o som monofónico (um canal de áudio) e ao longo do tempo evoluiu para o estereofónico (dois canais de áudio – esquerdo e direito). A TV Digital apresenta seis canais de som, além dos dois canais de estéreos, as transmissões de alta definição serão acompanhadas por um canal para alto-falante central, mais dois traseiros (Surround) e um para baixas-frequências (Sub-woofer). Este padrão utilizado actualmente pelos mais avançados equipamentos de som e aparelhos de Home-Theater disponíveis no mercado. A Figura 2.3 mostra a disposição de um equipamento de som estéreo com seis canais.

Figura 2.3: Disposição de um equipamento de som estéreo com seis canais [7]

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2.4.2 Interactividade

Actualmente, a TV analógica esgotou suas possibilidades de melhoramento tecnológico; não há como expandi-la ou melhorá-la para atender as demandas que existem, e que surgirão. Para haver qualquer comunicação entre o transmissor e o telespectador é necessário um outro meio de comunicação, seja telefone ou internet. Com o passar do tempo, tornou-se imperativo unir essas ferramentas de comunicação à TV; tudo em nome da comodidade de quem transmite e de quem recebe.

A TV analógica sempre foi vista como um produto culturalmente importante, porém com qualidade de imagem limitada (se comparada com os padrões de TV Digital), de programação com conteúdo linear e de carácter unidireccional. As opções são limitadas e com um nível de personalização. Neste cenário, com o desenvolvimento de vários segmentos de mercado ou mesmo o surgimento de novos segmentos, a TV Analógica começou a ficar obsoleta, em sentido comercial, deixando de ser um veículo ainda maior de informação e negócios. Surge consequentemente, a necessidade do novo padrão de TV Digital suportar interactividade, pois o telespectador não vai mais ser um agente passivo do processo, e sim um agente activo. Desta forma muitas portas são abertas, permitindo que a televisão seja novamente um forte, se é que não podemos dizer o mais forte canal de comunicações disponível para os mais diferentes tipos de usuários [8].

Com a interactividade, o caminho da TV Digital passa necessariamente pela convergência com outras tecnologias, como por exemplo o telefone, e a internet, sendo decisiva alteração da forma e conteúdo da televisão actual.

O elemento chave para a interactividade nos padrões de TV Digital, é a capacidade dos receptores digitais possuírem a transceptores que permitem a interactividade, embora os aparelhos de televisão convencional estejam aptos a receber o conteúdo da TV Digital e fazer a interactividade através de um equipamento chamado Set Top Box, mostrado na Figura 2.4.

Figura 2.4: Set Top Box [9]

O Set Top Box é um decodificador que recebe o conteúdo da TV Digital e o converte no formato analógico, de modo que o usuário possa ter acesso à

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tecnologia digital. Através dele a navegação na Internet se torna uma realidade, usando um canal de retorno [9].

A Figura 2.5 apresenta o modelo de um sistema de TV Digital com interactividade. Esse modelo mostra a geração dos programas televisivos pelas emissoras, que distribuem sua programação por radiodifusão aos usuários espalhados pelo país. O usuário recebe a programação digital e o Set Top Box realiza a conversão, permitindo que se assista a TV Digital nos aparelhos analógicos. As informações provenientes da emissora/ provedor de serviço de radiodifusão são transmitidas através do canal de transmissão (broadcast), enquanto as informações interactivas podem ser transmitidas por meio do canal de interactividade ou mesmo pelo canal de radiodifusão. E as informações do usuário são transmitidas pelo canal de interactividade [10].

CANAL DE TRANSMISSÃO

SET-TOP-BOX

TV DO USUARIO

Figura 2.5: Modelo de sistema de TV Digital com interactividade [5]

2.4.2.1 Serviços Interactivos

Como dito anteriormente, a interactividade proporciona algumas novas funcionalidades à televisão. Podemos descrever algumas delas já disponíveis, ou que estarão disponíveis brevemente [11]:

Guia de Programação Eletrónica (EPG) - permite aos usuários acompanhar a programação de centenas de canais, facilitando a escolha do canal desejado. Pode ser comparado à revista com a grade de programação desejada com o próprio controle remoto, dispensando a busca por canais.

TV Avançada (Enhanced TV) - é uma evolução para programas de televisão que já utilizam interactividade: a diferença está na forma como o usuário interage com a emissora, que não é mais via Internet (pelo

EMISSORA

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computador) ou via telefone, mas pelo próprio recetor de televisão digital.

TV Individualizada (Individualized TV) - o usuário terá à disposição um nível de interactividade semelhante ao de um aparelho de DVD (poderá ser possível configurar opções de camera, som e legenda de acordo com a sua vontade; também permite a repetição de cenas perdidas, como, por exemplo, em transmissões de eventos desportivos).

Internet na TV - é o serviço que permite o acesso à Internet, e todas as suas funções, usando o aparelho televisor.

Vídeo sob Demanda (Video On Demand - VOD) - é uma aplicação que fornece ao usuário uma grade de programação, quer sejam filmes ou programas de TV, com exceção dos programas ao vivo, para serem assistidos a qualquer hora. O VOD difere do EPG por permitir a busca de um programa dentro de uma base de dados com milhares de atrações, indicando se aquela desejada pelo usuário está em exibição e em que canal. Esses serviços adicionais só são possíveis graças ao datacasting, ou transmissão de dados multiplexados com o sinal audiovisual. O datacasting permite a comunicação do transmissor com o telespectador através do envio de dados, geralmente em forma de texto.

Anúncios comerciais - propagandas comerciais em que o usuário entra em contacto directo com o vendedor, podendo inclusive adquirir o producto a partir da televisão.

2.4.2.2 Televisão Móvel

Algumas operadoras de telefonia móvel celular ao redor do mundo, já lançaram o celular com recepção de televisão digital. Este sistema apesar de ser de baixa resolução, pode se tornar mais um caso de sucesso de producto associado ao telefone portátil, como já o foram a transmissão de mensagens e a camera digital.

A mobilidade do aparelho é uma vantagem incontestável dos sistemas DVB e ISDB diante do ATSC americano. Hoje, os consumidores já se acostumaram com o telefone portátil e podem se interessar por um aparelho de TV que possa ser levado para os estádios, para rever jogadas polêmicas, equipar automóveis ou mesmo frotas de autocarros urbanos e interurbanos.

2.4.3 Canal de Retorno

O canal de retorno é o meio pelo qual as emissoras e os anunciantes da televisão chegam directamente aos telespectadores. É por ele que se estabelece uma ligação directa entre o usuário e o vendedor de um determinado producto ou entre a direcção da emissora. Por meio dele o usuário pode escolher uma programação diferente da que esta sendo exibida, ou mudar o angulo da camera programação exibida [5].

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Para seleccionar o meio pelo qual as informações dos usuários chegarão à central de programação, ou mesmo à internet, algumas alternativas são propostas, e apresentadas a seguir:

Receptores fixos: O canal de retorno para receptores de TV Digital fixa pode ser feito pelo próprio receptor, ou pelo Set Top Box. A maneira como são implementados é que diferencia os cenários. O primeiro deles é mais comum, e utiliza uma linha telefónica para interligar o usuário à emissora. Neste caso, a operadora telefónica deve ter um canal de dados dedicado para emissora para poder entregar as informações de todos os usuários. A Figura 2.6 a) ilustra este cenário:

Transmissão aérea

Acesso dedicado Linha Telefónica

.Figura 2.6: a) Cenário 1 para canal de retorno da interactividade para

receptores fixos [5]

Outro possível cenário é a utilização de um acesso dedicado à internet, para fazer o canal de retorno. Neste caso, o usuário deve ter qualquer tecnologia de acesso à Internet disponível, seja ela ADSL (Assincronos Digital Subscriber Line) ou Cable Modem. Este cenário é um pouco mais oneroso em função da tecnologia empregada no canal de retorno, e poderia até mesmo ser visto como um concorrente destes serviços. O diagrama deste cenário pode ser visto na Figura 2.6 b).

Transmissão aérea

Acesso dedicado

Acesso dedicado ao usuário

Figura 2.6: b) Cenário 2 para canal de retorno da interactividade para

receptores fixos [5]

Receptores móveis: Os receptores móveis são dotados da capacidade de comunicação bidireccional, o que habilita todos os serviços que o sistema de TV digital pode oferecer. Hoje em dia, apenas o DVB-T e o ISDB-T estão preparados para interactividade em seus receptores móveis, que é

Emissora

Geração do Sinal Transmissor

Receptor Fixo

Operadora Telefónica

Emissora

Geração do Sinal

Receptor Fixo

Provedor de Acesso

Transmissor

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feito através da rede móvel celular, pelo padrão UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service). Desta forma, a convergência entre dois padrões, um de telefonia celular e outro de TV Digital, criarão um novo produto/serviço, que é a televisão móvel com interactividade.

Transmissão aérea

Acesso dedicado

Via rede Celular

Figura 2.6 c) Cenário 1 para canal de retorno da interactividade para

receptores móveis [5]

O primeiro cenário de interactividade para receptores móveis é bem semelhante ao primeiro cenário de interactividade para receptores fixos, mudando apenas o operador de telefonia fixa por um operador de telefonia celular. Assim, a topologia fica como a descrita na Figura 2.6 c).

O segundo cenário para receptores móveis é bem diferente, e utiliza a rede celular para transmissão das informações nos dois sentidos da comunicação. Nesse caso deve haver um acordo comercial diferenciado entre as operadoras de telefonia móvel e a de TV Digital. Para o receptor e o usuário, não existem diferenças nos serviços disponíveis. O diagrama deste cenário é apresentado na figura 2.6 d).

Figura 2.6: d) Cenário 2 para canal de retorno da interactividade para

receptores móveis [5]

É interessante ressaltar que neste cenário, devido as características do padrão UMTS, que suporta a transmissão de dados em alta velocidade, o transmissor na rede celular pode ser padrão TV Digital ou padrão UMTS. Esta característica flexibiliza ainda mais a transmissão.

Emissora

Geração do Sinal Transmissor

Receptor FixoTransmissor

Rede Celular

Emissora

Geração do Sinal

Receptor Móvel

Operadora celular

Transmissor

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2.4.4 Canais

A transmissão digital permitirá a ocupação de canais contíguos, isto é, com faixas de frequência coladas uma na outra (2, 3, 4, 5, 6…) ao contrário da transmissão analógica que precisa de espaçamento entre os canais utilizados para evitar interferência (2, 4, 6, 8…). Além disso, o aumento dos números dos canais também será viabilizado pela utilização das faixas de frequências VHF e das frequências UHF. Isto significa que cada área de prestação de serviço terá 10 vezes mais canais do que existem hoje na TV por difusão ou aberta.

2.4.5 Optimização do Espectro de Frequências

Outra grande vantagem da TV digital é a optimização do espectro de frequências, que pode ocorrer de duas principais formas [8]:

Compactação do sinal: na transmissão analógica, os sinais não podem ser comprimidos ou compactados, tal como ocorre na transmissão digital. Cada pixel do sinal analógico precisa estar incluído no sinal. No entanto, a transmissão digital pode ser compactada, reduzindo a banda usada na transmissão. A compactação leva a uma menor taxa de transmissão, possibilitando que mais conteúdo seja introduzida nos mesmos canais. Com esta tecnologia de compactação é possível transmitir um canal de HDTV ou até quatro de SDTV, de uma vez só [7].

Eliminação de interferências: na transmissão analógica, seja UHF ou VHF, um canal interfere no outro se ambos forem alocados em frequências muito próximas. Para evitar isso, é preciso deixar uma certa faixa do espectro livre entre dois canais. O teste pode ser feito em casa mesmo. Vários canais sintonizam bem num certo número de canal, mas seu áudio ainda pode ser percebido um número acima ou abaixo, num canal livre, onde nada deveria ser sintonizado. Na transmissão digital isso não acontece mais, pois um canal não interfere no outro, dispensando desta forma o canal livre do sistema digital (Figura 2.7).

TV Analogica

TV Digital

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Figura 2.7: Optimização do espectro de frequências [9]

Todas essas vantagens só são possíveis graças à convergência de tecnologias, alardeada há pelo menos duas décadas. Do lado da produção, o computador já é amplamente usado na edição e codificação dos vídeos. Porém do lado do telespectador, o uso do PC para assistir TV ainda é praticamente desconhecido, com poucas excepções feitas por placas especiais capazes de decodificar os sinais das antenas analógicas. No caso da TV digital, tanto o Set Top Box, como o próprio aparelho de TV, são computadores bastante potentes. A interactividade e o provimento dos serviços apresentados acima seriam impossíveis sem o uso de computadores na recepção do sinal da TV.

2.5 Padrões de TV Digital

Existem três sistemas principais de TV Digital em operação no mundo: o sistema americano Advanced Television Systems Committe (ATSC), o sistema europeu Digital Video Broadcasting Terrestrial (DVB-T) e o sistema japonês Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial (ISDB-T). Os objectivos comuns a estes sistemas são: manter as faixas de frequências hoje usadas, aumentar as resoluções espaciais vertical e horizontal, melhorar a representação de cores, apresentar uma razão de aspecto de 16:9, para aproximar o formato ao da tela de cinema, som multicanal de alta fidelidade e transmissão de dados [12].

As especificações para transmissão terrestre dos sinais estão apresentados na Tabela 2.2. Farei nesta secção uma breve analise dos sistemas já estabelecidos.

Tabela 2.2: Especificações para transmissão em radiodifusão terrestre ATSC DVB-T ISDB-T

Digitalização de vídeo MPEG-2 MPEG-2 MPEG-2Digitalização de áudio DOLBY AC-3 MPEG-2 ACC MPEG-2 AAC

Multiplexação MPEG MPEG MPEGTransmissão dos sinais MODULAÇÃO

8VSBMODULAÇÃO

COFDMMODULAÇÃO

COFDMMiddleware DASE MHP ARIB

Em um padrão de TV Digital, a técnica de modulação utilizada para transmitir o sinal é a principal característica. Dois métodos são geralmente utilizados: o modelo de portadora única (Single Carrier Modulation – SCM) e o

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modelo de múltiplas portadoras (Multiple Carrier Modulation – MCM); cada modelo produz diferentes comportamentos no sinal de comunicações, e utiliza métodos de codificação distintos.

O sistema americano (ATSC) utiliza a técnica de portadora única, com os esquemas de modulação 8VSB (Vestigial Side Band com 8 niveis); já os sistemas europeu (DVB-T) e japonês (ISDB-T) usam a técnica de portadoras múltiplas e trabalham com o COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

A Figura 2.8 ilustra as opções de padrões para a TV Digital vistas na Tabela 2.2.

Aplicações ……….

Middleware

Codificação

Transporte

Transmissão

Figura 2.8: Opções de padrões para a TV Digital [16]

2.5. 1 DVB-T

O padrão europeu de TV Digital, o Digital Video Broadcasting (DVB), foi iniciado em Setembro de 1993 por um consórcio composto por de mais de 300 membros, entre fabricantes de equipamentos, operadoras de redes, desenvolvedores de softwares e órgãos de regulamentação de 35 países. Trata-se de um conjunto de documentos relacionados à transmissão, transporte, codificação e middleware. Este padrão foi adoptado na União Europeia, Austrália, Nova Zelândia, Malásia, Hong Kong, Singapura, Índia, África do Sul e outros 100 países. Este padrão privilegia a múltipla programação, a interactividade e novos serviços, [14] [17]. A Figura 2.9 mostra a arquitetura do padrão DVB.

Aplicações ……….

Middlaware

Aplicação 1 Aplicação N

MHP ARIB

MPEG2 BC

DASE

Dolby AC3MPEG2 AAC

SISTEMAS MPEG2

CODFM8VSB QAM PSK QPSK

MPEG2 BC Dolby AC3

MPEG2 SDTV

MPEG2 AAC

MPEG2 HDTV

Aplicação 1 Aplicação N

MHP ARIB

MPEG2 BC

DASE

Dolby AC3MPEG2 AAC

MPEG2 BC Dolby AC3

MPEG2 SDTV

MPEG2 AAC

MPEG2 HDTV

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Codificação

Transporte

Transmissão

Figura 2.9: Arquitectura do padrão DVB [16]

O DVB-T (padrão para radiodifusão terrestre) foi desenvolvido para atender às diversas necessidades de vários países e, por isso é um padrão flexível em relação a modos de configuração (um total de 126 possíveis configurações). O sistema de transmissão opera em canais de 6, 7 ou 8 MHz, com multiplexação COFDM, com 1.705 portadoras (sistema 2k) ou 6.817 (sistema 8k), e sua taxa de transmissão pode variar entre 5 e 31,7 Mbps. A transmissão SDTV no DVB-T permite a difusão de até seis programas simultaneamente usando a mesma largura de banda terrestre. A codificação de canal é realizada para diminuir os efeitos do canal sobre o sinal transmitido, diminuindo assim o número de erros.

Para a protecção contra erros, o padrão DVB usa o código Reed-Solomon, concatenado com um código convolucional puncionado (alguns bits são suprimidos). Utiliza intervalo de guarda entre os símbolos das várias portadoras para garantir maior robustez em relação à interferência intersimbólica.

Vídeo

Audio

SISTEMAS MPEG2


Camada de Multiplexação

Camada de Transmissão

Camada de Codificação de

fonte RADIODIFUSÃO COFDM

SATELITEQPSK

CABOQAM

Mux

SistemaMPEG

MPEG 2

DOLBY AC-3

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Dados

Figura 2.10: Esquema do padrão DVB [12]

Ainda com relação à modulação, o DVB-C (transmissão via cabo) adopta a modulação 64-QAM, com 6 bits de dados por símbolo; o DVB-S (transmissão via satélite) recomenda a modulação QPSK, como pode ser vista na Figura 2.10.

Nas camadas de transporte e codificação, o padrão DVB é um sistema fundamentalmente baseado no MPEG-2. Portanto, os padrões de transporte e codificação adoptados pelo DVB são baseados nas recomendações MPEG-2.

Na camada de codificação, o sinal de áudio é codificado usando a recomendação MPEG2-BC e o sinal de vídeo é codificado usando a recomendação MPEG-2 Vídeo com qualidade SDTV. Na camada de transporte, os fluxos elementares de áudio, vídeo e dados (aplicações) são multiplexados no produtor de conteúdo e demultiplexados nos set-top-boxes dos usuários usando a recomendação MPEG-2 Sistemas.

Multimedia Home Platform – MHP

O MHP é o sistema aberto de middleware europeu, que prioriza a segurança e interoperabilidade. Foi desenvolvido para suportar um grande número de serviços, entre elas o Web Browsing. Uma característica interessante do MHP é que, ele é de código aberto, isto é, o MHP suporta diversos tipos de serviços e é executado em diversas plataformas de hardware, podendo receber o sinal de várias operadoras de TV Digital [13].

Abaixo são apresentadas os perfis de transmissão suportados pelo middleware MHP:

Enhanced Broadcast: Combina transmissão de áudio e vídeo e serviços de download de aplicações, que permitem serviços de interacção local. Este tipo de configuração não suporta canal de retorno. Suporte a linguagem HTML pode ser incrementado a partir de plug-in.

Interactive Broadcast: Contém todas as funcionalidades do Enhanced e também permite diferentes formas de interacção, modo Global, com ou sem associação com serviços de transmissão. Esta configuração requer canal de retorno e suporta Internet Protocol (IP).

Internet Access: Possui todas as funcionalidades dos modos antecessores e permite acesso a serviços Internet. Interacção entre

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serviços transmitidos e serviços Internet são possíveis. Browser para e-mail e API Java para acesso à Internet também são comuns nesta configuração.

O MPH é dividido em três camadas:

Recursos: Hardware embutidos; Software: Aplicações; Interface das aplicações: Interoperabilidade.

Na camada de recursos estão incluídos os recursos de hardware embutidos na televisão ou set-top-box. Recursos disponíveis incluem hardware de decodificação MPEG, dispositivos de entrada e saída de dados, CPU, memória e sistemas de geração de imagem.

Já na camada de software, as aplicações não acessam directamente os recursos de hardware. Ela traz uma visão abstracta dos recursos disponíveis. Este isolamento entre hardware e software cria portabilidade. Esta camada também inclui um gerenciador de aplicações, que é responsável por controlar o ciclo de vida das aplicações.

Finalmente, na camada de Interface das Aplicações, é mantida a interoperabilidade das diversas aplicações MHP desenvolvidas, aplicações estas orientadas a objecto e baseadas na linguagem de programação Java.

2.5.2 ATSC

O padrão americano de TV Digital, o Advanced Television Systems Committe (ATSC), inclui a TV de alta definição (HDTV), a TV com definição padrão (SDTV), transmissão de dados, áudio com som multicanal e transmissão directa para residências via satélite (direct-to-home broadcasting).

Iniciado em 1982 e composto, actualmente, por cerca de 130 membros (fabricantes de equipamentos, operadoras de redes, desenvolvedores de softwares e orgaos de regulamentação), o ATSC está em funcionamento nos Estados Unido desde Novembro de 1998, e foi adoptado pelo Canadá, Coréia do Sul e México. É formado por um conjunto de documentos que definem os diversos padrões adoptados, incluindo aqueles relacionados à transmissão, transporte, codificação e middleware. Este padrão privilegia a transmissão em alta definição, mas não demonstra muita preocupação com a mobilidade e a interactividade. A Figura 2.11 mostra a arquitetura do padrão ATSC.

Aplicações ……….Aplicação 1 Aplicação N

MHP ARIBDASE

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Middlaware

Codificação

Transporte

Transmissão

Figura 2.11: Arquitetura do padrão ATSC [16]

Na radiodifusão terrestre, opera com canais de 6, 7 ou 8 MHz. A informação original, com taxa de 1 Gbits/s é comprimida para 19,3 Mbits/s e depois codificada, para protecção contra erros, com um codificador Reed-Solomon e outro de treliça. O sinal resultante é modulado em 8-VSB para transmissão em um canal de 6Mhz, utilizando um esquema de portadora única (Single Carrie Modulatin – SCM)

A técnica de modulação VSB é usada no PAL-M e NTSC por conta da economia de faixa em relação ao AM (para a transmissão de vídeo) e porque sua geração demandava equipamentos menos precisos e mais baratos que os necessários para o Single Side Band (SSB). No entanto, este sistema apresenta problemas na recepção por antenas internas e não permite a recepção móvel, que é a sua maior desvantagem. Já a TV a cabo utiliza modulação 64-QAM, e as transmissões via satélite fazem uso da modulação QPSK, como se pode ver na Figura 4.12.

O sistema ATSC utiliza o formato de 1.920 * 1.080 pixels, com varredura entrelaçada de 60 campos/s ou de 1.280 * 720 pixels, com varredura de 30 quadros/s. O vídeo usa codificação MPEG-2, e o áudio segue o padrão Dolby AC-3, padrão usado em equipamentos de som de alta qualidade.

Vídeo

MPEG2 BC Dolby AC3MPEG2 AAC

SISTEMAS MPEG2


MPEG2 BC Dolby AC3

MPEG2 SDTV

MPEG2 AAC

MPEG2 HDTV




fonte RADIODIFUSÃO

8-VSB

CABO64-QAM

Mux

SistemaMPEG

MPEG 2

DOLBY AC-3

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Audio

Dados

Figura 2.12: Esquema do padrão ATSC [12]

O sistema permite atingir varias qualidades de imagem com 18 formatos de vídeo diferentes (SDTV, HDTV ou qualidades intermediarias atingidas por diferentes taxas de quadro), além de permitir a transmissão de dados. Esse sistema foi desenvolvido para operar em canais com várias características de atenuação, desde o ruído branco, multipercursos, ruídos impulsivos e de fase. Também é reparado para operar em bandas densamente ocupadas, com óptima eficiência espectral, sem sofrer a interferência do sinal de TV NTSC.

DTV Application Software Environmnet – Dase

O DASE é uma camada de software que permite às aplicações (softwares em geral) e a programação a executarem em um receptor. Ele interage com os serviços da plataforma do receptor, de maneira a aceitar entradas da transmissão de transporte e do usuário final e gerar saídas de áudio e gráficos para os sistemas receptores. O DASE foi dividido em 3 partes:

Aplicação DASE: é a coleção de informações que expressa um conjunto específico de comportamentos observáveis.

Ambiente de Aplicações Declarativas: é basicamente o browser de documentos multimídia (User Agent). Entende-se por Aplicações Declarativas como o documento multimídia composto por regras de estilo, scripts, markups, gráficos, vídeo e áudio.

Ambiente de Declarações Procedurais: é a JAVA Virtual Machine e a implementação de suas APIs. As Aplicações Procedurais utilizam uma API desenvolvida pela Sun chamada de JavaTV, os aplicativos desenvolvidos através dessa API são chamados de Xlets, composto por código binário, compilado pela JVM, em conjunto com outros conteúdos como gráficos, vídeos e áudios.

O DASE também define as seguintes capacidades:

Capacidade de entrada para usuários: interacção com os usuários através de navegação (o mesmo quando você navega na Web).




fonte

SATELITEQPSK

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Capacidade de áudio: decodificação em tempo real e apresentação do conteúdo do fluxo de áudio.

Capacidade de vídeo: decodificação de vídeo em tempo real e apresentação do conteúdo do fluxo de vídeo.

Capacidade gráfica: decodificação e a apresentação de conteúdo visual, que não seja vídeo, de acordo com várias resoluções.

Modelo de Display: utiliza modelo baseado em planos de apresentação (display plan).

2.5.3 ISDB-T

O padrão japonês ISDB-T, Integrated Services Broadcasting for Terrestrial Television, foi concebido para executar a transmissão digital dos sinais de televisão, permitindo que o modele de TV de alta definição HDTV esteja acessível tanto para usuários que utilizam receptores com fio quanto para aqueles com receptores móveis e sem fio, com baixa definição de imagem.

Este padrão foi adoptado inicialmente pelo Japão, Brasil, Peru, Argentina, Filipinas, e mais alguns outros países da América Latina; ele reúne o maior conjunto de facilidades técnicas dentre os três principais padrões de TV digital: alta definição, transmissão de dados, recepção móvel e portátil.

O sistema ISDB-T pode transmitir som, dados ou uma combinação dos três, já que apresenta grande flexibilidade de configuração, devido a forma como foi concebido. O modo como sua banda é segmentada define seu modo de transmissão, conhecido como BST-OFDM (Band Segmented Transmission OFDM). Ele possui 13 segmentos distintos que podem ser configurados de 3 modos distintos: esses modos, denominados camadas do sistema, podem ser modulados de forma independente por meio de esquemas de modulação multiníveis, e transmitidos por um sistema MCM, que é o OFDM. Ele pode ser visto como uma melhoria do sistema europeu. A Figura 2.13 mostra a arquitetura do padrão ISDB.

Aplicações ……….Aplicação 1 Aplicação N

MHP ARIBDASE

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Middlaware

Codificação

Transporte

Transmissão

Figura 2.13: Arquitetura do padrão ISDB [16]

As principais características do ISDB-T são:

Transmissão de HDTV, SDTV, e LDTV; Transmissão de múltiplos programas; Serviços interactivos e multimédia de alta qualidade para receptores

móveis e fixos; Transmissão hierárquica, permitindo diferentes configurações para

diferentes receptores, inclusive para a recepção parcial.

O ISDB-T opera com canais de 6, 7 ou 8 MHz, utiliza a multiplexação COFDM, com variações e codificação da carga útil do sinal com MPEG-2, vista na Figura 2.14. A protecção contra os erros é provida por código Reed-Solomon concatenado com código convolucional; projectado para suportar sistemas hierárquicos com múltiplos níveis, o ISDB-T alcança uma taxa de transmissão que varia entre 3,65 e 23,23 Mbps.

Vídeo

Audio

Dados

Figura 2.14: Esquema do padrão ISDB [12]

Association of Radio Industries and Business – ARIB

MPEG2 BC Dolby AC3MPEG2 AAC

SISTEMAS MPEG2


MPEG2 BC Dolby AC3

MPEG2 SDTV

MPEG2 AAC

MPEG2 HDTV




fonte RADIODIFUSÃO COFDM

SATELITE8-PSK

Mux

SistemaMPEG

MPEG 2

MPEG 2 AAC

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O padrão ARIB define as regras de aplicação de um modelo de referência para o serviço de transmissão de dados, transportado como parte do serviço de transmissão digital, definido pelo padrão Japonês de transmissão digital. Neste sistema, áudio, vídeo e todos os serviços de dados são multiplexados e transmitidos via transmissão de rádio, em um fluxo empacotado (Transport Stream – TS), especificado pelo MPEG-2. Canais para a interactividade das comunicações são disponibilizados através dos canais interactivos da rede, tanto fixas quanto móveis.

Três tipos de sistemas de transmissão de dados são suportados pelo ARIB:

Transmissão de dados que utiliza o armazenamento dos pacotes como um fluxo de pacotes no PES (Packetized Elementary Stream);

Transmissão de dados que utiliza as sessões, utilizado para serviços de armazenagem de informação;

E o sistema onde os dados são armazenados directamente no payload do pacote TS.

Uma das grandes facilidades proporcionada pelo ARIB, é que ele permite adicionar EPG (Guia de Programação Electrónico), índice e funções de gravação automática para melhorar a selecção da programação. Facilitando assim a programação pessoal do usuário.

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migração da tv analógica para a tv digital

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