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TV DIGITAL – História da Eletrônica (TEL234)

Desde que a discussão sobre o padrão a ser adotado no Brasil para a TV digital começou já se passaram muitos meses (*). A ideia de se adotar um padrão nacional não foi bem aceita, principalmente pelos fabricantes e com isso nada de definitivo existe. No entanto, podemos desde já dar uma ideia ao leitor das vantagens que esta modalidade de transmissão digital traz e fazer algumas comparações entre os diversos padrões que hoje são adotados em diversas partes do mundo.

 

(*) O artigo é de 2003 quando ainda se discutia o padrão a ser adotado no Brasil. O artigo tem valor histórico.

 

A HDTV ou High Definition Television não é uma invenção nova.

A ideia de uma nova modalidade de TV tem sido analisada desde 1970.

Desde 1981 a proposta de um sistema de TV com formato diferente e maior definição de imagem tem sido analisada, como necessidade natural de se obter melhor qualidade para algo que permaneceu inalterado desde que esta mídia foi criada.

O sistema de HDTV original era analógico e com o tempo, a evolução das tecnologias de modulação digital mostrou que seria mais vantagem adotá-las, daí também termos o termo TV Digital para especificá-la.

As técnicas de modulação digital passaram por uma evolução muito grande nos últimos anos, possibilitando não só um maior aproveitamento do espectro como também a velocidade de transmissão de dados exigida para a transmissão de imagens em tempo real.

A chave que possibilitou a utilização das técnicas de modulação digital foi o aparecimento do padrão de compressão de vídeo MPEG-2 em 1994.

Com esta técnica era possível uma redução da faixa passante necessária para a transmissão de sinais de vídeo para 2% do valor original, tornando assim viável a transmissão de imagem em tempo real nos canais então disponíveis.

Os 216 Mbits/s necessários à transmissão de uma imagem de TV comum eram reduzidos para apenas 4 Mbits/s.

Esta modalidade de transmissão tem uma série de vantagens muito grandes em relação à TV analógica comum, as quais passamos a analisar em seguida.

Devemos distinguir, neste ponto a TV Digital Terrestre DTT) das outras modalidades, como por exemplo da TV Digital por Satélite.

A TV Digital Terrestre usa os sinais de rádio convencionais da sfaixas de TV já existentes, havendo atualmente 3 padrões internacionais que vamos discutir mais adiante neste mesmo artigo.

 

As Vantagens da TV Digital

Com a utilização das técnicas de modulação digital, muito mais informações podem ser enviadas pelo mesmo canal, o que possibilita o acréscimo de alguns recursos não disponíveis na transmissão dos mesmos sinais na forma analógica.

Dentre estas vantagens temos:

 

a) Alta Definição

A qualidade de uma imagem de TV depende do número e linhas que podem ser de resolução.

Assim, o termo principal que especifica esta qualidade é o número de linhas horizontais que na TV convencional é de 480 no modo entrelaçado.

O leitor não deve confundir o número de linhas de resolução com o número de linhas transmitidas, que no nosso padrão é 525.

O número de linhas “resolvidas” é o numero efetivo de linhas que aparecem na imagem de um televisor e que tem o valor máximo indicado de 480.

Na TV de alta definição temos duas opções de resolução dadas pelas taxas de transmissão.

Um primeiro formato tem 720 linhas no modo progressivo e o outro tem 1080 linhas entrelaçadas.

A qualidade da imagem também depende de quantos pontos de imagem podemos ter em cada linha.

Assim, em última análise uma imagem de TV pode ser “resolvida” em pontos de imagem ou pixels (picture elements).

Quanto maior for o número de pixels que tiver uma imagem, maior será sua qualidade, ou seja, sua resolução.

Nos televisores analógicos comuns as imagens têm pouco mais de 200 000 pixels de resolução.

Nos televisores de alta definição, esta resolução cresce para mais de 2 000 000 de pixels.

Lembramos que na varredura entrelaçada, cada campo é formado por metade das linhas transmitidas de um quadro.

Quando estes campos são combinados, as linhas são entrelaçadas, formando um quadro, como mostra a figura1.

 


 

 

 

Além de um número maior de linhas, na TV digital o formato da imagem é outro.

Na TV analógica convencional, o formato da imagem é 3:4 ou seja, a relação entre a altura e a largura da imagem é de 3 por 4.

Na TV Digital temos o formato usado nas telas de cinema, denomina Widescreen, em que a proporção entre a largura e altura da imagem é de 16:9, conforme mostra a figura 2.

 

 


 

 

 

Segundo se afirma, com este formato, temos uma melhor utilização da visão periférica o que traz mais realismos às cenas.

Neste ponto é importante ressaltar que, se bem que a qualidade de áudio (que discutiremos mais adiante) seja a de CD, a qualidade de vídeo não pode ser comparada a do DVD.

Os DVDs possuem limitações quanto a quantidade de pontos de imagens que podem ser armazenadas, assim, um filme em DVD não tem a mesma qualidade de imagem de um filme em 35 mm.

Os DVDs podem armazenar no máximo 4,7 GB de informação e para se obter uma imagem com qualidade de cinema seriam necessários pelo menos 2 TB.

 

b) Canais Multiplexados

A transmissão digital se caracteriza pela ocupação racional do canal, com a possibilidade da multiplexação.

Um canal de TV analógica comum ocupa sempre 6 MHz de largura de faixa, quer seja a imagem transmitida uma cena complexa de um filme de ação, quer seja uma tela totalmente negra.

Com a modulação digital, a ocupação da faixa é dependente da quantidade de informações que contém a imagem e ocupa um espaço muito menor do que o exigido pela mesma imagem na forma analógica.

Isso significa que no espectro alocado para um canal podemos enviar mais de um sinal de vídeo, além de outras informações paralelas.

Mais ainda, os canais de vídeo podem ter sua resolução programada de acordo com sua importância.

Existe então a possibilidade de se ter até quatro programas disponíveis no mesmo canal, ou ainda de se selecionar a visão a partir de quatro câmaras diferentes para o mesmo programa.

Na figura 3 mostramos como um mesmo canal pode ser compartilhado por até 4 sinais de vídeo simultâneos.

 


 

 

 

c) Som Digital

Os sinais de áudio não só terão a qualidade digital como também poderão usar o padrão Dolby Digital.

Transmissão de som digital significa não só imunidade aos ruídos como também a qualidade do CD.

Como no caso do DVD será possível ter mais de um canal de áudio para o mesmo programa.

 

d) TV Interativa

Com a TV Digital será possível interagir com os programas transmitidos.

Isso será feito através da Internet ou de um telefone comum, usando o controle remoto como teclado.

 

e) Transmissão de Dados (Datacasting)

Como explicamos, o melhor aproveitamento da banda do canal possibilita a transmissão de dados além da própria programação.

Isso abre um canal adicional de acesso a diversos tipos de informações e serviços tais como acesso a Internet, compras virtuais e até mesmo ao banco.

 

f) Recepção sem Fantasmas

Um dos maiores problemas da TV analógica convencional é o que ocorre pelos sinais refletidos, quer seja em obstáculos externos se sua propagação for pelo espaço, quer seja pela reflexão em cabos e outros elementos do circuito.

Trata-se do conhecido fantasma, causador de imagens duplas e múltiplas que tanto afetam a qualidade da recepção, conforme mostra a figura 4.

 


 

 

 

Com a TV digital existem algoritmos que testam a integridade dos pacotes dos sinais, se bem que alguns dos padrões sejam mais eficientes do que outros para fazer isto.

Não será possível a reprodução de uma imagem com a qualidade degradada por reflexões e outros problemas de transmissão.

Em especial o processo de modulação OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) oferece um grau elevado de proteção não só contra interferências como também contra sinais refletidos ou “ecos” que no sistema convencional de TV analógica são os responsáveis pelos fantasmas.

 

Análise dos Padrões

Atualmente existem dois padrões em operação e um em fase experimental.

O algoritmo para a compressão dos sinais de vídeo de todos os três padrões é o MPEG-2, que também é utilizado para a codificação de vídeo nos DVDs.

Analisemos cada um deles:

 

a) ATSC

Este é o padrão americano, desenvolvido pelo ATSC ou Advanced Television Systems Committee.

Além dos Estados Unidos, este sistema foi adotado em diversos outros países como o Canadá e Taiwan.

A taxa de transmissão do sinal de vídeo neste sistema é de 19,4 Mbps com uma faixa ocupada de 6 MHz de modo a possibilitar a utilização dos canais atualmente alocados nas faixas de TV analógica.

 

b) DVB-T

Digital Video Broadcasting é o nome do grupo que estudou e adotou este sistema na Europa e também em alguns países do oriente como a Australia e Nova Zelândia.

O sistema já funciona em diversos países pelo sistema em que se faz uso de set-top boxes fornecidos pelas estações.

A modulação usada neste sistema é a COFDM com uma taxa de transmissão que situada entre 4,98 a 31,67 Mbps.

Esta taxa é variável segundo a complexidade da cena que está sendo transmitida, o que depende da codificação feita após a amostragem.

 

c) ISDB-T

Se bem que ainda não tenha entrado em operação este sistema desenvolvido no Japão apresenta algumas semelhanças de características técnicas com o sistema adotado na Europa.

A codificação usada é a COFDM e a faixa ocupada pelos canais é de 6 MHz, eventualmente podendo ser ampliada para até 8 MHz.

A taxa de transmissão varia de 3,65 a 23,23 Mbps.

 

d) Outros sistemas

A china está tentando desenvolver a sua própria TV digital havendo cinco padrões atualmente em estudos, todos desenvolvidos por entidades diferentes.

Cada um usa um sistema diferente de modulação como a TDS-OFDM (Time Domain Synchronous-Orthogonal Frequency Division Multiplex) e a 64QAM.

 

Como Ficam os Milhões de Televisores Analógicos em Funcionamento?

Da mesma forma que os discos de vinil “morreram” com o advento da fita cassete e depois estas estão passando por um processo de desaparecimento com a difusão do CD, a TV também passa por um processo semelhante.

A tendência natural é que a TV analógica morra, mas isso não vai ser um processo rápido.

Existem dezenas de milhões de aparelhos de TV convencional que simplesmente não podem ser descartados de uma hora para outra.

O processo lento de troca dos televisores analógicos comuns pelos digitais vai inclui a utilização de conversores.

Estes conversores seriam pequenas “caixas”, semelhantes aos antigos conversores de UHF usados quando esta modalidade de transmissão começou em algumas regiões e os televisores não eram capazes de sintonizar os seus canais, intercalados entre o televisor e a fonte de sinal, conforme mostra a figura 5.

 


 

 

 

É claro que a utilização de tais aparelhos não levaria a um televisor comum a qualidade de imagem digital, que depende do seu circuito, mas tão somente a possibilidade de se ver um programa originalmente gerado e transmitido na forma digital.

O próprio formato da tela seria “adaptado” pelos conversores, podendo haver cortes na cena ou mesmo uma ocupação parcial da tela, conforme sugere a figura 6.

 

 


 

 

 

Os televisores com as opções digitais ainda são caros, principalmente levando-se em conta que ainda não se definiu o padrão a ser adotado no Brasil.

Muitos desses equipamentos, que já trabalham com sinais de DVDs no formato digital, possuem recursos que permitem o reconhecimento do tipo de sinal ou codificação, mas mesmo assim, devemos considerar a possibilidade de nosso país adotar um padrão próprio que não seja previsto em tais aparelhos.

 

 

Publicado originalmente em 2003

 

 

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