TV Digital: Recepção no Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD-T)

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1 TV Digital: Recepção no Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD-T) O conteúdo deste tutorial foi obtido do artigo de autoria do Érico Barbosa Teixeira, do Filipe Sousa Bragança Ferreira de Almeida e do Luiz Alberto da Silva Júnior para a etapa de classificação do II Concurso Teleco de Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) Este tutorial apresenta uma breve descrição do Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD-T) e os equipamentos envolvidos na recepção de TV digital. Érico Barbosa Teixeira Filipe Sousa Bragança Ferreira de Almeida Luiz Alberto da Silva Júnior É Engenheiro Eletricista, com Ênfase em Telecomunicações, pela Universidade Vale do Rio Doce (Governador Valadares, MG 2006), e Técnico em Processamento de Dados pela Escola Clóvis Salgado (Governador Valadares, MG 2002). Atuou como Administrador do CPD na Escola Clóvis Salgado, executando atividades de manutenção de rede de computadores e de treinamento em Windows, Word, Excel, Power Point e Corel Draw, como Instrutor e Técnico em Informática na Emay, executando atividades de manutenção de rede de computadores e de treinamento em Windows XP, Microsoft Office XP nível avançado, Internet, Access e Corel Draw. Atuou também como Estagiário na Fundação Rádio TV Educativa Rio Doce, executando atividades de manutenção preventiva de equipamentos de transmissão de TV e de informática. silva.luizjunior@gmail.com Categoria: TV e Rádio Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 15 minutos Publicado em: 05/11/2007 1

2 TV Digital e SBTVD-T: Introdução A idéia inicial da Televisão Digital foi desenvolvida na década de 70 e o objetivo era criar um sistema capaz de reproduzir qualidades de som e imagem equivalentes às do cinema. Somente na década de 90, com o advento de técnicas mais avançadas de codificação do sinal, que passou a ser possível chegar aos moldes atuais. Foram desenvolvidos três grandes padrões mundiais, o ATSC (Advanced Television Systems Committee), o DVB (Digital Video Broadcasting) e o ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). O Brasil optou pelo desenvolvimento de um padrão próprio com base no padrão ISDB. Visto que este era mais adequado para a transmissão aberta. Pesquisas feitas em todo o país procuram adaptar o padrão japonês às características territoriais, econômicas e sociais brasileiras. Resultados de estudos mostraram que a melhor opção para o Sistema Brasileiro de Televisão Digital Terrestre seria a utilização do padrão MPEG-4 para a compressão e o mesmo padrão de modulação utilizado no sistema japonês, o COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex). Para recepção dos sinais de televisão digital são necessários alguns equipamentos básicos como a antena e o set-top-box tanto na utilização de televisores analógicos como em televisores digitais. O uso de um set-top-box mais avançado permitirá ao usuário benefícios além da qualidade de imagem e som digitais, a interatividade. TV Digital e TV Analógica A principal mudança proporcionada pela televisão digital é a tecnologia empregada para envio do sinal. O sistema digital faz uma transposição do sinal de TV para um código binário, emitido por satélite, cabo ou terrestre, sendo posteriormente decodificado em cada receptor através de um conversor. Comparada com a transmissão analógica, a transmissão digital apresenta as seguintes vantagens: Liberação do espectro radioelétrico, pois permitirá o envio de um volume maior de informações na mesma banda (6 MHz) utilizada atualmente pelas emissoras de TV com transmissão analógica. Onde hoje trafegam 4 Mbit/s de informação, teremos até 19 Mbit/s, ganhos com a melhor utilização do sinal e com tecnologias de compressão utilizadas. Na televisão digital cada canal (freqüência) pode comportar até quatro canais com definição standard (SDTV), equivalente às existentes atualmente. Outra possibilidade é o uso da melhor compressão para transmitir imagens com alta definição HDTV, caso em que só caberia um canal por banda. Qualidade do sinal recebido, que é total (idêntica ao sinal de origem) ou nula (se o sinal não for recebido). Pelo fato de o sinal de vídeo estar em formato digital, os ruídos e interferências podem impedir que o sinal chegue ao destino, porém, se chegar, será com a mesma qualidade com que foi produzido. A transmissão digital comporta o envio de outros sinais, além dos de vídeo e áudio, o que possibilita o desenvolvimento e oferta de novos serviços por meio do aparelho de televisão. A convergência tecnológica criou o ambiente e as condições para a integração de mídias e conteúdos. Com o domínio da tecnologia digital essa integração passou a se dar em ritmo acelerado. Ao conseguir transferir para a linguagem digital toda a espécie de dados, não importando a forma original em que foi produzido, o homem derrubou todas as barreiras que impediam a difusão e produção de conteúdos entre mídias distintas. A informação gerada em forma de imagem, informação visual, pode ser codificada em bits e decodificada em qualquer formato. O televisor poderá oferecer funções similares às que se utiliza hoje 2

3 no computador, como, por exemplo, objetos clicáveis. Para que o usuário possa receber o sinal digital e fazer uso de novos serviços, é necessário adquirir um decodificador (set-top-box) ou um aparelho receptor já adaptado à transmissão digital. Com o decodificador, mesmo que ainda mantenha seu aparelho de TV antigo, o usuário poderá receber a programação com qualidade digital, ter recursos de interatividade e multiprogramação (vários programas em um mesmo canal), caso os dois últimos venham a ser oferecidos. O aparelho receptor digital (ou analógico com set-top box) conta com um circuito de memória associado a um processador. No caso da recepção analógica, as informações são processadas à medida que o televisor as recebe da emissora. Já no caso digital, a memória é utilizada para armazenar informações e instruções, que são processadas de acordo com a conveniência do usuário. A capacidade de armazenamento e o processamento digital do som e da imagem formam o esboço fundamental dos novos recursos da televisão. Tais recursos exigirão o desenvolvimento de tecnologias complementares, a exemplo de equipamentos e software de transmissão, recepção e comércio eletrônico, abrindo assim oportunidades de negócios para empresários inovadores. A digitalização da televisão representa muito mais que uma melhoria de imagem, a alta definição. Ela representa um novo meio de comunicação de massa, uma tecnologia que permite a convergência da TV com outras mídias. 3

4 TV Digital e SBTVD-T: Características Padrão ISDB O ISDB, sistema japonês de TV Digital foi criado em 1999 pelo consórcio Dibeg, que tem a emissora NHK como principal sustentáculo. Inicialmente, o ISDB substituiu o antigo MUSE, um sistema analógico de televisão de alta definição, cujo modo de transmissão era via satélite. Já em 2003, os primeiros receptores para televisão digital terrestre começaram a ser comercializados, expandindo assim a TV digital no território japonês. Desta forma, o Japão, que havia começado as primeiras pesquisas sobre televisão de alta definição em meados dos anos setenta, tinha agora um padrão completamente digital que também englobava o conceito de televisão de alta definição. O padrão ISDB é formado por um conjunto de documentos que definem as medidas adotadas em relação ao meio de transmissão, transporte, codificação e middleware, camada de comunicação entre o software e hardware. Do ponto de vista de tecnologia e desempenho, o padrão japonês pode ser considerado o mais avançado, pois teve a mobilidade e flexibilidade como principal pré-requisito durante o seu desenvolvimento, sendo assim adequado para recepção portátil de dados e imagens. Além deste fato, este padrão tem uma intensa convergência e suporta modulação digital de alta qualidade. Enfim, o ISDB utilizou as qualidades do já existente DVB e incrementou novos e poderosos conceitos que tornaram este padrão o mais robusto da atualidade. Muitas das técnicas digitais empregadas no ISDB-T foram desenvolvidas nas décadas de 70 e 80. Durante os anos 90 houve um grande avanço das comunicações digitais e técnicas de transmissão mais eficientes foram criadas. A proposta do Sistema Brasileiro de TV Digital é justamente incorporar essas inovações, a fim de obter um novo padrão mais eficiente. O Sistema de TV Digital Terrestre Brasileiro está sendo definido, com base no padrão ISDB-T japonês e terá as seguintes características: Tabela 1: Características do SBTVD-T. Transmissão Padrão brasileiro com base no ISDB-T Áudio Resolução de Vídeo Compressão de Vídeo MPEG-2, equivalente aos melhores filmes em DVD. HDTV: 1080i (linhas entrelaçadas) e 720p (linhas progressivas) para qualidade de alta definição. SDTV: 480p (linhas progressivas) para qualidade padrão, equivalentes aos DVD's atuais. O padrão japonês adotou o MPEG-2, mas o padrão brasileiro pretende adotar o MPEG 4, que permite transmitir no mesmo canal um programa com qualidade de alta definição (HDTV), informações de interatividade e programas adicionais com qualidade de definição padrão (SDTV). Resolução 4

5 Todos os sistemas reprodutores de imagem possuem limitações. O menor detalhe capaz de ser reproduzido por um determinado sistema é denominado elemento de imagem, ou pixel (picture element). A resolução de um sistema é especificada pelo número de pixels que ele reproduz. Por exemplo, o antigo cinema de 16 mm, do qual se originou a TV em preto-e-branco, possui uma resolução de 125 mil pixels. A resolução envolve dois importantes componentes. O primeiro é a resolução espacial, que é definida pelo número de pontos de imagem (pixels) ou, de forma equivalente, pelo número de linhas e colunas (pixels/linha). Quanto maior o número de linhas, melhor a resolução. Associado a isso, existe a questão do formato de tela, que pode ser no atual formato 4:3 (quatro unidades de medida de largura por três de altura, ou 1,33:1) ou no novo formato de tela larga 16:9 (dezesseis unidades de largura por nove de altura, ou 1,78:1). O segundo componente é a resolução temporal. Pode-se ter (no caso brasileiro) 30 quadros por segundo em modo progressivo ou 60 campos em modo entrelaçado. No modo progressivo, o monitor pinta uma imagem completa a cada 1/30 avos de segundo, uma linha de cada vez. Isto significa que, em um sistema de 480 linhas em modo progressivo, cada linha da imagem é criada em 1/ avos de segundo (30x480). Os monitores de microcomputadores utilizam esta técnica. Já no modo entrelaçado, utilizado nos atuais sistemas de televisão analógica, cada quadro de imagem é uma composição de dois campos. Um dos campos contém as linhas pares e o outro as linhas ímpares. A cada 1/60 avos de segundo, o monitor cria um dos campos, de forma alternada. No exemplo de 480 linhas em modo alternado, em cada semi-ciclo são pintadas 240 linhas (pares ou ímpares). Com isso, levam-se os mesmos 1/ avos de segundo (60x240) para criar uma nova linha de imagem. Entretanto, o efeito final dessas alternativas para o telespectador é diferente. Uma imagem de, por exemplo, 1000 linhas em modo entrelaçado, apresenta uma qualidade de imagem subjetivamente similar a uma imagem com 700 linhas em modo progressivo. Não obstante, para o telespectador, esses sistemas apresentam diferentes resultados. Em cenas mais estáticas, um sistema entrelaçado com um maior número de linhas (1000 entrelaçadas no exemplo acima) apresenta uma melhor qualidade de imagem, dado que possui maior resolução (espacial). Já em cenas com bastante movimento, um sistema progressivo (de 700 linhas, no exemplo) apresenta uma qualidade de imagem melhor, pois evita os artefatos que seriam causados em uma imagem entrelaçada. Digitalização dos Sinais de HDTV A TV analógica tradicional se baseou no antigo cinema de 16 mm. Entretanto, o cinema evoluiu: a resolução melhorou e as imagens ficaram mais largas, aumentando o campo de visão. Desde 1980 foram feitas várias experiências de transmissão de TV de alta definição, tais como o sistema japonês da NHK (Nihon Hosou Kyoku) e o sistema europeu Eureka. Entretanto, a transmissão de HDTV através dos canais aéreos de TV só foi possível após a implantação da TV Digital. O áudio utilizado é o estéreo surround 5/1, ou seja, com três alto-falantes frontais (direito, central e esquerdo), dois laterais (surround direito e esquerdo) e um para freqüências hiper-baixas. Este último gera vibrações de baixa freqüência que, embora fiquem abaixo do limiar de audição, são captados pelo corpo humano em forma de sensações, reproduzindo as cenas de maneira mais realista. 5

6 A transmissão em HDTV é caracterizada pelo envio de um único programa televisivo. Podem ser transmitidos, além disso, o guia eletrônico de programação (EPG) e dados vinculados ao programa, além de programas secundários como boletins informativos, até o limite em que os mesmos não prejudiquem a qualidade do vídeo/áudio do programa principal. Este modelo é fundamentado na oferta de uma excelente qualidade de imagem e som. Tem como vantagem o fato de ser um modelo simples. Como desvantagens, o custo dos equipamentos é maior (tanto para o telespectador quanto para as emissoras), e a imagem de alta definição somente é desfrutada em sua totalidade em monitores com tal grau de resolução. Desta forma, para os usuários que utilizem um televisor analógico acoplado a um set-top-box, embora seja possível perceber uma melhoria na qualidade da imagem, esta será idêntica à que seria obtida com a transmissão em SDTV. A relação de aspecto empregada nos padrões de HDTV é 16:9. Existem dois formatos para HDTV: 1125 linhas por quadro e 725 linhas por quadro. O sistema de 1125 linhas/quadro tem varredura intercalada e 30 quadros/s. Este sistema possui 1080 linhas ativas por quadro, ou seja, possui 1080 pixels na vertical. Logo: Número de pixels na horizontal = 1080 x (16/9) = 1920 pixels; Número de pixels por quadro = 1080 x 1920 = 2,07 Mpixel/quadro; Número de pixels por segundo = 2,07Mpixel/quadro x 30quadros/s = 62,1 Mpixel/s. Lembrando que o olho humano possui menor sensibilidade para as cores, pode-se fazer amostragem total para Y e amostrar os sinais diferença de cor a cada dois pixels. Assim, supondo um sistema de 10 bits, para este sistema conclui-se que: Taxa mínima de bits = [62,1 x 10 + (62,1/2) x 10 + (62,1/2) x 10] Mbit/s = 1,24 Gbit/s O sistema de 750 linhas/quadro tem varredura progressiva e 60 quadros/s. Este sistema possui 720 linhas ativas por quadro, ou seja, possui 720 pixels na vertical. Logo: Número de pixels na horizontal = 720x(16/9) = 1280 pixels; Número de pixels por quadro = 720 x 1280 pixel/quadro = pixel/quadro; Número de pixels por segundo = pixel/quadro x 60quadros/s = 55,3 Mpixel/s. Como no caso anterior, já que o olho humano possui menor sensibilidade para as cores, pode-se fazer amostragem total para Y e amostrar os sinais diferença de cor a cada dois pixels. Assim, supondo um sistema de 10 bits, para este sistema conclui-se que: Taxa mínima de bits = [55,3 x 10 + (55,3/2) x 10 + (55,3/2) x 10] Mbit/s = 1,1 Gbit/s Considerações Adicionais Os seguintes aspectos devem ser levados em consideração para o padrão de TV Digital: a. A norma SMPTE 260M padronizou, para o tratamento dos sinais de HDTV, o formato 6

7 22:11:11. Assim sendo, para o sistema de 10 bits, conclui-se que: Taxa de bits = [(22x3, x3, x3,375) Megaamostras/s] x 1 Bit/amostra = 1,485 Gbit/s b. Com o advento da TV Digital e da HDTV, foi padronizado também um sistema de SDTV (Televisão de definição normal ou Standard Deffinition Television ). Esse sistema é semelhante ao sistema tradicional de TV analógica, com 525 linhas e varredura intercalada de 30 quadros por segundo, porém com relação de aspecto 16:9. A digitalização dos sinais desse sistema resulta em uma taxa de bits igual a 248Mbit/s. c. O sistema de TV digital ISDB-T emprega processo de modulação capaz de transmitir um sinal com taxa de bits de 19 Mbit/s através da banda de 6 MHz dos tradicionais canais já existentes para a TV analógica. d. Note-se que o valor da taxa de bits da HDTV é 4 vezes superior ao valor da taxa de bits da SDTV. Assim sendo, no lugar de uma programação de HDTV é possível transmitir quatro programações de SDTV. 7

8 TV Digital e SBTVD-T: Recepção Equipamento da Recepção de TV Digital Os equipamentos envolvidos na recepção de TV Digital do SBTVD-T são apresentados a seguir: Antenas A antena é um sistema que irradia energia eletromagnética, podemos conhecê-la a partir do processamento da irradiação, da eficiência e da distribuição da energia irradiada através do campo, dentro do espectro conhecido ou arbitrado. É o dispositivo cuja função é transformar energia eletromagnética guiada pela linha de transmissão em energia eletromagnética irradiada, pode-se também dizer que esta lei serve também no sentido inverso, isto é, transformar energia eletromagnética irradiada em energia eletromagnética guiada para a linha de transmissão. Portanto, sua função é primordial em qualquer comunicação onde exista radiofreqüência. As antenas mais comuns que fazem parte da recepção tanto no sistema analógico quanto no sistema digital são as antenas de VHF (TV analógica) e UHF (TV analógica e digital). Entre elas estão as antenas Yagi e Log-periodica. Set-Top-Box O Set-Top-Box tem como principal função a conversão de sinais digital (de áudio e vídeo) em sinais analógicos e também oferece serviços interativos adicionais como: consultar guias de programação eletrônicos, vídeo-on-demand e pay-per-view, enviar e receber s, efetuar compras e ate realizar transações financeiras. O desenvolvimento da norma MPEG-2 (padrão de codificação de áudio e vídeo) impulsionou a TV digital. Com isso, os set-top-boxes são agora necessários para decodificar as transmissões digitais. À medida que começou a expandir as suas funcionalidades, vários nomes foram atribuídos ao set-top-box, tais como URD (Unidade Receptora Decodificadora), IRD (Integrated Receiver Decoder) e Navigation Device. Na era do entretenimento digital, surgem novos equipamentos audiovisuais como o vídeo, o computador e o DVD, e com eles a necessidade de preparar uma interface de ligação destes como o set-top-box. Embora cada operador de rede tenha diferentes tipos de set-top-box, no geral, as arquiteturas desses aparelhos têm as mesmas características e os mesmo princípios de funcionamento. Abaixo será descrito os componentes mais comuns encontrados nos set-top-box. Arquitetura de Hardware do Set-top-box Os set-top-boxes possuem interfaces de rede e decodificadores para capturar e processar os fluxos (vídeo, áudio ou dados) que, para economia de banda passante, são comprimidos. Também devem possuir buffers para garantir continuidade de exibição dos fluxos, em casos de atrasos da rede, e mecanismos de sincronização de exibição de áudio e vídeo. Além disso, a existência de barramentos, memórias, CPUs, unidades de armazenamento, processadores 8

9 gráficos e dispositivos de entrada e saída, tornam a arquitetura de um set-top-box muito parecida com a arquitetura de computador pessoal. Os principais componentes de hardware são ligados entre si e passam todas as informações referentes à televisão digital. Estas informações digitais chegam na forma de bits e bytes e são partilhadas pelos diversos componentes, usando os barramentos (o barramento de endereço informa o endereço para onde os dados devem ir e o barramento de dados é usado para encaminhar os dados de televisão digital). Fazem parte da arquitetura de um set-top-box básico os seguintes módulos principais, usualmente implementados em hardware, representados na figura 25. Sintonizador Figura 1: Principais módulos de um set-top-box. No caso do set-top-box para recepção de radiodifusão terrestre, o sintonizador seleciona um canal de VHF ou UHF (de 6 MHz, no caso do Brasil) onde existe informação de áudio e vídeo. Para transmissão via satélite o canal é tipicamente de 30 MHz. No caso de transmissão a cabo o canal usualmente é de 8 MHz. O sintonizador converte o sinal de radiofreqüência para sinal banda base codificado, que pode ser mais facilmente manipulado pelos componentes adjacentes. Modulador e Demodulador A função do demodulador é amostrar o sinal sintonizado e convertê-lo em feixes de bits denominados Transport Stream, que contém vídeo, áudio e dados codificados. Uma vez que o stream é recuperado, é feita uma checagem de erros para então encaminhar o stream ao demultiplexador. O modulador inverte as ações do demodulador e é usado pelo aparelho Set-Top-Box para entregar o sinal ao sintonizador do canal de retorno. Acesso Condicional No caso de receptores de TV aberta terrestre o módulo de acesso condicional não é obrigatório. É baseado em algoritmos complexos que previnem que usuários não autorizados acessem programas ou serviços, 9

10 bloqueando tanto o stream de dados como um todo (coleção de canais) ou streams de dados de um tipo particular (um canal ou um programa específico). Uma opção de implementação desse componente é pela utilização de smartcards (cartões programáveis), que são inseridos no decodificador e armazenam a chave para descriptografia de um usuário específico, entre outras informações. Esse módulo é interessante para uma emissora que deseja controlar o acesso a uma programação por região geográfica ou mesmo pagamento por evento (pay-per-view). Demultiplexador e Decifrador A norma MPEG-2 consiste num numero único de pacotes de dados identificados por um sistema chamado Packed ID (PID), que identifica os pacotes como contendo um formato de dados particular: áudio, vídeo ou serviços interativos. Operadores japoneses, por exemplo, têm 32 PID únicos para identificar vários tipos de dados. O demultiplexador é um circuito integrado de aplicação especifica que examina cada PID, seleciona um pacote particular, decifra e envia para um decodificador. Por exemplo, todos os pacotes com identificador de vídeo serão encaminhados para o decodificador de vídeo. O mesmo ocorre para áudio e dados. Decodificadores Normalmente um Set-Top-Box contem três decodificadores separados para converter os bits num formato analógico que pode ser ouvido e visto pelo usuário, a saber: Decodificador de Vídeo: um decodificador de vídeo transforma os pacotes de vídeo em seqüência de imagens a serem exibidas no monitor de TV, formatando em diferentes resoluções de tela. Na saída de um codificador de vídeo existe um microprocessador gráfico, cuja função é renderizar (desenhar) arquivos gráficos de aplicações interativas ou mesmo páginas da Internet; Decodificador de Áudio: o stream de áudio comprimido é enviado para o decodificador de áudio para descompressão. A saída pode ser um áudio em formato analógico (estéreo/mono) ou digital; Decodificador de Dados: é usado para interpretar as informações armazenados pelo MPEG-2 em formato de tabela. Uma vez que os dados foram interpretados são enviados para o aparelho externo ou para o processador do Set-Top-Box. Processador de Gráficos É capaz de tratar um conjunto de arquivos de internet e arquivos controlados pela Televisão Interativa. Depois de tratado pelo aplicativo de gráficos, o documento é usado para cobrir o display de vídeo padrão no seu televisor. Isto permite que exista uma grande diferença entre a televisão analógica e as aplicações de televisão digital como jogos 3D. Processamento de Dados Para processar os dados de um programa interativo ou aplicação, o set-top-box possui elementos similares a um computador pessoal, com processador, memórias, dispositivos de armazenamento, e etc. Esses elementos são descritos a seguir. 10

11 Processador O processador, ou CPU, é o cérebro do set-top box. Suas funções são basicamente: Inicializar os vários componentes de hardware do decodificador; Monitorar e gerenciar hardware; Carregar dados e instruções da memória; Executar programas. Os processadores contêm uma unidade lógico-aritmética para cálculos e operações lógicas, uma unidade de controle para processar dados de entrada e processar instruções e um clock, cuja função é sincronizar todas as partes do set-top box. A freqüência do clock determina a velocidade do processador em MHz. As ações do usuário, bem como instruções dos programas em execução, são interpretadas e executadas pelo processador. Exemplo de ação do usuário executada: solicitação de mudança de canal pelo controle remoto. Memória A maior parte dos elementos dentro do Set-Top-Box precisa de uma capacidade razoável de memória para armazenar e manipular instruções introduzidas pelo usuário. Por exemplo, o decodificador de vídeo e o descrambler. Utiliza-se memória RAM e ROM. Aplicações com manipulação de imagens e gráficos requerem mais RAM. A maior parte das Set-Top-Box contém EEPROM s e flash ROM. A Set-Top-Box tem uma pequena quantidade de EEPROM com taxas de acesso mais lentas que das RAM. Estas memórias têm um grande percentual sobre o preço final do aparelho. Dispositivos de Armazenamento O uso de discos rígidos em um set-top box o transforma em um PVR (Personal Vídeo Recorder), que permite que o usuário tenha controle sobre a programação recebida, podendo-a gravar, copiar e reproduzir quando necessário. Interfaces Físicas Existem cada vez mais interfaces que podem ser ligadas ao Set-Top-Box. Dentre estas, classificam-se as seguintes categorias: Modem Faz a comunicação entre computadores e facilita implementação de serviços interativos de duas vias. Na TV Digital é usado para prover serviços de interatividade ao usuário, através da constituição do canal de retorno, conectando o set-top-box à uma emissora ou provedor de serviço. Normalmente, os modems são acoplados ao Set-Top-Box na fabricação, porém, é possível instalar um modem externo. O canal de retorno disponibilizado pelo modem pode ser utilizado para enviar pedidos aos servidores de Internet. Os usuários têm a possibilidade de fazer upload de arquivos e enviar . As opções disponíveis aos clientes são: o STM, que é modem de telefone padrão para comunicação terrestre, por satélite e em ambientes MMDS e o Cable Modem, para comunicação através de cabo padrão. 11

12 Interfaces Multimídia de Alta Velocidade Permitem aos Set-Top-Box comunicar em tempo real com aparelhos como: câmeras de vídeo, DVD e leitores de CD. Para isso então temos a disposição vários tipos de interfaces como: IEEE-1284 (Porta Paralela): provê ao set-top-box uma comunicação em alta-velocidade, bidirecional, com uma impressora ou outros dispositivos. Essa interface é capaz de enviar dados ao dispositivo a uma velocidade de 500 kbit/s a 2 Mbit/s; USB (Universal Serial Bus): é um padrão de barramento externo originalmente especificado pela Intel para repor padrões de barramento mais antigos. Suporta tecnologia plug-and-play, de forma que mouses, joysticks e discos rígidos possam ser automaticamente configurados assim que fisicamente conectados ao set-top-box; IEE-1394 (Firewire bus interface standard): é um padrão de rede projetado para conectar dispositivos eletrônicos de consumo de alta largura de banda como, por exemplo, câmeras digitais. Assim como USB, também é plug-and-play; 10Base-T: Interface usada para conectar o set-top box a uma rede, na intenção de compartilhar recursos e dados; Interface série RS-232: a porta RS 232 é usada para comunicação serial. Normalmente, essa interface vem de fábrica. Usam um conector com 9 pinos que permite conectividade a impressoras seriais, computadores e modems telefônicos. Controle Remoto O Controle remoto é o dispositivo pelo qual o usuário interage com as funcionalidades da TV, como aumentar volume, mudar de canal etc. Na TV Digital Interativa, ele também é usado para navegação pelas aplicações, pelas setas direcionais e/ou por botões coloridos com função programável pela aplicação. Os comandos são enviados do controle remoto ao set-top box por sinais infravermelho, atualmente transmitindo em taxas de 4 Mbit/s. Uma vez que um comando é recebido pelo set-top box, esse comando é enviado ao microprocessador, que o executa e exibe o resultado na tela da TV. Existem controles remotos com teclado embutido, a fim de facilitar a inserção de textos em aplicações interativas, como , por exemplo. 12

13 TV Digital e SBTVD-T: Tipos de Set-Top-Box É notório que as características sociais, econômicas e culturais da população brasileira são extremamente diversificadas. Por isso, um modelo exageradamente rígido de Sistema de Televisão Digital cujos elementos constituintes (Terminais de Acesso, Middleware, Aplicações, etc.) sejam muito engessados, não é adequado para o país. Considerando, por exemplo, um terminal de acesso que é extremamente adequado para um dado segmento da população, com menor poder aquisitivo. Esse terminal pode ser utilizado para se alcançar uma série de objetivos de governo, como a inclusão social, a alfabetização digital, etc. No entanto, esse mesmo terminal pode não ser adequado para outro segmento da sociedade, com maior poder aquisitivo e com interesses divergentes daqueles apresentados pelo segmento mais carente. Esse segundo segmento pode não estar interessado em aplicações de acesso a internet, pelo simples fato de já possuírem computadores em suas casas que desempenham esse tipo de atividade. Esse segmento de maior poder aquisitivo pode ter outros interesses como: alta definição, som multidimensional, tipos específicos de aplicações, etc. Considerando o exposto, recomendamos que seja definida uma família de tipos de terminais de acesso e que cada tipo de terminal possa ser utilizado com propósitos específicos. Nas seções que seguem é apresentada uma avaliação da necessidade e das funcionalidades presentes nas diversas configurações de middleware que deverão ser instaladas por tipo de terminal. Tipo 1: Terminal Zapper Esse tipo de terminal não apresenta nenhum tipo de interatividade (nem mesmo aplicações residentes), possibilitando apenas a seleção e exibição de opções de áudio, vídeo e legendas para os telespectadores. A arquitetura interna desse tipo de terminal é bastante simplificada e o custo de produção associado é bastante reduzido. As funções disponíveis nesse terminal são equivalentes a versões básicas dos componentes: sintonizador, processador de SI, demultiplexador, controladores de processamento de mídia, controladores de apresentação de mídia, gerenciador de middleware e gerenciador de eventos de usuário. Nesse tipo de terminal as funções são implementadas usualmente em hardware ou microcódigo. Tipo 2: Terminal com Aplicações Residentes Esse tipo de terminal apresenta um nível simplificado de interação que é disponibilizado por algumas aplicações residentes, tais como: EPG, Gerenciador de Preferências de Usuários, etc. Apesar de não possuírem canal de interação, algumas aplicações tais como: Navegador WEB, Correio Eletrônico, dentre outras, podem ser instaladas nesse tipo de terminal. Nesse caso, o conteúdo a ser utilizado por tais aplicações (páginas Web e mensagens eletrônicas) não seria transmitido pelo canal de interação, mas sim pelo canal de difusão, por iniciativa da própria estação de TV. É importante ressaltar que nos grandes centros urbanos do país a utilização do espectro de rádio difusão é quase de 100%. Mesmo com os ganhos provenientes da digitalização e compressão dos sinais de TV, a banda passante disponível não seria suficiente para o fornecimento de serviços como a transmissão de mensagens individuais para os telespectadores. 13

14 A própria definição do serviço de difusão é a transmissão de conteúdo em massa e não individualizado. Outros serviços, como a Internet ou a telefonia podem ser utilizados para a transmissão de conteúdo individual. Entretanto, a presença de aplicações tipicamente de Internet nos Terminais de Acesso brasileiros sem canal de interação pode ser justificada pelos seguintes pontos: Algumas mensagens, como mensagens do governo para toda a população, por exemplo, não podem ser transmitidas de forma eficiente pelos meios de comunicação individual como a Internet, por exemplo. A rádio difusão seria um caminho mais natural para o encaminhamento de tais mensagens. Em algumas comunidades carentes do Brasil, a população não tem recursos financeiros para dispor de canais de interação. Por outro lado, o espectro de radio difusão de tais comunidades é muitas vezes subutilizado. Nesse caso, a banda passante não utilizada do espectro de radiodifusão poderia ser utilizada para o encaminhamento de mensagens, até mesmo individualizadas, para os telespectadores. Tais aplicações podem ser utilizadas em programas de governo voltados para a alfabetização digital, despertando na população o interesse pelas aplicações de Internet. Além disso, programas de TV podem ser elaborados para dar treinamento no uso desse tipo de aplicação para a população, capacitando-a para a obtenção de melhores empregos, por exemplo. Conteúdo declarativo, tais como páginas WEB podem ser transmitidas pela emissora de Televisão para ser exibido nos Terminais de Acesso. Tal conteúdo pode inclusive estar correlacionado com o programa de TV em exibição. Por exemplo, um ícone que deve ser exibido em alguma posição da tela em algum momento específico. As funções disponibilizadas neste tipo de terminal dependem do conjunto de aplicações instalado. Porém incluem no mínimo versões básicas dos seguintes componentes: sintonizador, processador de SI, demultiplexador, controladores de processamento de mídia, controladores de apresentação de mídia, gerenciador de middleware, processador de elementos gráficos, gerenciador de perfis, persistência e gerenciador de eventos de usuário. Caso seja acrescentado o suporte ao processamento de aplicações declarativas é necessário incluir implementações dos componentes: controlador de processamento e apresentação de documentos, gerenciador de aplicações e processador de fluxo de dados. Tipo 3: Terminal com Suporte a Carga de Aplicações Transmitidas por Broadcast Esse tipo de terminal já consegue dar suporte a carga e execução de aplicações transmitidas pelo canal de broadcast juntamente com fluxos de áudio, vídeo e dados. Nesse caso, se faz necessário o acesso por parte das aplicações às APIs do middleware no terminal de acesso com o intuito de abstrair para as aplicações as características do hardware e do sistema operacional do Terminal de Acesso. Por não possuir canal de interação, apenas as aplicações com interação local, ou seja, aplicações que não necessitem enviar dados do Terminal de Acesso para a emissora, podem ser executadas nesse tipo de terminal. Este terminal deve possuir implementações básicas dos componentes: sintonizador, processador de SI, demultiplexador, controladores de processamento de mídia, controladores de apresentação de mídia, 14

15 gerenciador de middleware, processador de elementos gráficos, gerenciador de perfis, persistência, gerenciador de eventos de usuário, gerenciador de aplicações e processador de fluxo de dados. Tipo 4: Terminal com Canal de Interatividade Além das funcionalidades apresentadas pelos terminais do Tipo 3, esse tipo de Terminal de Acesso possibilita que aplicações se comuniquem com outras aplicações remotas mediante um canal de interação. É através do middleware que as aplicações poderão fazer uso do canal de interação, usufruindo de todas as suas funcionalidades. Para este terminal é preciso instalar todos os componentes do terminal Tipo3 e acrescentar o componente Canal de Interação. Tipo 5: Terminal com Suporte a Funcionalidades Avançadas Esse tipo de Terminal de acesso traz, além das funcionalidades apresentadas pelos terminais do Tipo 4, algumas funcionalidades avançadas, tais como: Função de PVR, possibilitando que o Terminal de Acesso grave partes do conteúdo transmitido; Comunicação com dispositivos móveis, possibilitando a comunicação do Terminal de Acesso com outros dispositivos, tais como: telefone celular, computadores, PDA, etc.; Integração com dispositivos para auxilio a deficientes físicos; Captura de áudio, viabilizando a implementação de aplicações com interação por voz, voltadas, por exemplo, para a educação, entretenimento, etc. Nesse tipo de Terminal acrescentam-se aos instalados no terminal Tipo 4, os componentes: comunicação entre aplicações e acesso condicional. Cabe comentar que nesse terminal estão presentes as versões avançadas de todos os componentes do middleware. Referências MONTEZ, Carlos; BECKER, Valdecir. TV Digital Interativa, conceitos, desafios e perspectivas para o Brasil. 2.ed.. Florianópolis: UFSC, PESSOA, Antonio Cláudio França; TOME, Takashi; RIOS, José Manuel Martin, et al. Relatório Integrador dos Aspectos Técnicos e Mercadológicos da Televisão Digital Versão ANATEL, Março

16 TV Digital e SBTVD-T: Teste seu Entendimento 1. O Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD-T) foi definido com base no seguinte sistema: ATSC (Advanced Television Systems Committee). ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). DVB (Digital Video Broadcasting). Nenhuma das anteriores. 2. Qual das alternativas abaixo representa uma das vantagens da transmissão digital de TV? Liberação do espectro radioelétrico, pois permitirá o envio de um volume maior de informações na mesma banda (6 MHz) utilizada atualmente pelas emissoras de TV com transmissão analógica. Qualidade do sinal recebido, que é total (idêntica ao sinal de origem) ou nula (se o sinal não for recebido). A transmissão digital comporta o envio de outros sinais, além dos de vídeo e áudio, o que possibilita o desenvolvimento e oferta de novos serviços por meio do aparelho de televisão. Todas as anteriores. 3. Quais são as resoluções de Vídeo (imagem) definidas para a TV digital? Alta definição (HDTV) com 1080p (linhas progressivas) e 720i (linhas entrelaçadas), e definição padrão (SDTV) com 480p (linhas progressivas). Alta definição (HDTV) com 1080i (linhas entrelaçadas) e 720p (linhas progressivas), e definição padrão (SDTV) com 480p (linhas progressivas). Alta definição (HDTV) com 1080i (linhas entrelaçadas) e 720p (linhas progressivas), e definição padrão (SDTV) com 480i (linhas entrelaçadas). Alta definição (HDTV) com 768i (linhas entrelaçadas) e 720p (linhas progressivas), e definição padrão (SDTV) com 480p (linhas progressivas). 16