TV Digital 3. A Caminho do Digital Comprimido. TV Digital 2006/7 1

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1 TV Digital 3 A Caminho do Digital Comprimido TV Digital 2006/7 1

2 COST 211- liderança Europeia Actividade de codificação digital de vídeo iniciou-se na Europa, aplicada à videoconferência. Resultados obtidos na década de 80 são tão promissores que se abre caminho para a possibilidade de codificar TV. Actividade de normalização acelera evidenciando interesses envolvidos TV Digital 2006/7 2

3 H videoconferência a 2Mbit/s COST 211 promoveu e aprovou primeira norma ITU-T para videoconferência a 2Mbit/s (H.120). Algoritmo pouco elaborado permitia qualidade aceitável para o efeito mas significativamente abaixo da TV. Tecnologia entretanto surgida (DSPs, D/A, memórias, PCs, etc.) permitia pensar em algoritmos mais sofisticados. TV Digital 2006/7 3

4 H videoconferência a 2Mbit/s H.120 só processava dentro de uma imagem, eliminando redundância entre pixels vizinhos em linhas próximas, mas a redundância maior estava obviamente entre imagens. Por exemplo os fundos em videoconferência não mudam e são transmitidos continuamente constituindo informação redundante. Nova actividade foi iniciada após H.120 que veio a dar origem à norma H.261 TV Digital 2006/7 4

5 H.261 A H.261 é a norma actualmente mais utilizada para videoconferência a px64kbit/s (p inteiro de 1 a 30). Usam-se já as técnicas de compressão entre imagens ainda hoje dominantes em todos os algoritmos de vídeo, e a qualidade foi tão boa que o nível de qualidade inferior, a 64kbit/s, é boa para terminais com pequenos visores. TV Digital 2006/7 5

6 Normas de telecomunicações e do entretenimento Aqui surge uma grande diversão no caminho da normalização. Funcionamento da ITU (fechado aos operadores com plenários de 4 em 4 anos). Mercado de vídeo-telefones nos anos 80 é puramente empresarial, pois ainda não há RDIS e os privados não tem acesso digital. Resultados obtidos são tão bons que será pena não chegarem ao consumidor. TV Digital 2006/7 6

7 Normas de telecomunicações e do entretenimento Dois caminhos surgem: ITU inicia desenvolvimento de extensão da norma para telefones analógicos com modem (modems dial-up melhoram e com pouco mais pode colocar-se áudio e vídeo com qualidade aceitável para uso dos particulares). ISO/IEC inicia actividade para desenvolver normas para equipamento no sector do entretenimento TV Digital 2006/7 7

8 H.263 e MPEG1 ITU desenvolve up-grade da norma anterior para aumentar a sua eficiência. ISO/IEC inicia MPEG1 que tem por objectivo colocar áudio e vídeo nos CD s usados para áudio, com qualidade VHS, requerendo por isso que áudio e vídeo no total não ocupem mais que 1.5Mbit/s. TV Digital 2006/7 8

9 As vantagens da ISO/IEC ITU com I&D financiado pelas operadores monopolistas, avançam com segurança mas devagar. Normas aprovadas em plenário de 4 em 4 anos. Indústria fica fora do processo. ISO/IEC participam todos os países através de Comissões técnicas abertas e democráticas, onde todos podem intervir: universidades, indústrias, operadores, utilizadores,...mas normas tem que conquistar indústria e utilizadores... TV Digital 2006/7 9

10 As vantagens da ISO/IEC ISO/IEC orientada para o mercado em geral, define normas que os países devem adoptar. Indústrias querem normas que não se desactualizem. Nova forma de trabalhar, acelera substancialmente o progresso. Objectivo normalização é avançado fase competitiva fase colaborativa norma provisória TV Digital 2006/7 10

11 As vantagens da ISO/IEC Mercado para MPEG1 é muito superior ao do vídeo-telefone da época. Aceleração MPEG é enorme. No fim do MPEG1 resultados são tão bons que se antecipa logo possibilidade de fazer norma para TV e HDTV, que veio a ser MPEG2. Esta é tão boa que o MPEG1 acabou por ter pouco interesse. ITU acaba colaborando no MPEG havendo muitas normas conjuntas. TV Digital 2006/7 11

12 Impacto no áudio Impacto no áudio foi enorme. O algoritmo mp3 (MPEG1 áudio Layer 3) foi um sucesso que os profissionais de áudio não puderam ignorar apesar de a indústria ter resistido a usar compressão no estúdio, e a usar mp3 na distribuição, neste último caso por causa dos direitos. A situação actual não é contudo a mesma. TV Digital 2006/7 12

13 Bases do MPEG1 No processo competitivo de desenvolvimento do MPEG1 Vídeo o COST 211 apresentou uma evolução do algoritmo H.261, da vídeo-conferência, que viria a ser o campeão. Havia diferenças necessárias para resolver situações novas tais como: acesso aleatório múltiplo áudio, vídeo e dados, pause, fast forward e fast reverse Muitos melhoramentos vieram contudo da fase colaborativa (ex: previsão bidireccional...) TV Digital 2006/7 13

14 MPEG2 Desenvolvimento em paralelo com H.262 para TV digital, acomoda todos os formatos desde baixa definição até HDTV Qualidade é excelente. Conseguem-se compressões superiores a ~10/1 em áudio e ~100/1 em vídeo. Qualidade superior a broadcast analógico com boa recepção a 5Mbit/s (hoje ainda é melhor). TV Digital 2006/7 14

15 MPEG4 Progresso continua. Novos paradigmas deixam de ser exclusivamente orientados ao pixel - object coding. Objectivos muito alargados incluem modos de compressão para cinema, estúdio, redes sem fios, etc. TV Digital 2006/7 15

16 MPEG7 e 21 Novos problemas que tem a ver com as aplicações em rede tornadas possíveis pela codificação anterior: normas de descrição de conteúdos (metadata) e normas para transações de conteúdos, protecção, marcação e gestão de direitos. Estes aspectos são vitais. TV Digital 2006/7 16

17 DVB e ATSC Organismos de TV adoptaram MPEG2 com o objectivo de baixarem custos (FCC para o áudio não quis MPEG!!!). Chips para TV, DVD, etc. são comuns. No entanto faltam muitas normas para regular transmissão, set-top boxes, etc Entretanto surge DVD com grande sucesso Nos estúdios resiste-se fortemente à compressão. Mas HDTV vai fazer a diferença ao exigir 1,2Gbit/s por canal!. Estudaremos esta questão com detalhe mais tarde TV Digital 2006/7 17

18 H.26L Presentemente decorre trabalho de colaboração entre ITU e MPEG para o desenvolvimento de uma nova norma que permite melhorar a qualidade do vídeo em aplicações de baixo débito. Sairá no MPEG como mais um perfil de extensão do MPEG4. Vamos seguidamente e antes de descrevermos as normas, dar uma ideia das técnicas que se utilizam para retirar redundância ao sinal de vídeo. TV Digital 2006/7 18

19 Futuro Grande pressão vem agora do mundo IP. A Internet não tem ainda largura de banda suficiente mas a evolução recente faz acreditar que a conjugação da melhoria dos débitos na Internet com as dos novos paradigmas da codificação tornará possível até termos HDTV na Internet. Exemplo: projecto Metavision: câmara que vê 3D e segmenta objectos... TV Digital 2006/7 19

20 Futuro Talvez o arrefecimento verificado na euforia dos.com e das TVs seja favorável por dar mais tempo para que se equacionem os problemas de migração e as melhores soluções para explorar as tecnologias já existentes. Mudança tecnológica já verificada faz muito mais que melhorar a qualidade das imagens ou a sua eficiência espectral. Altera completamente os diversos modelos de negócio (áudio com mp3, TV com set top box inteligente, ). Este está a ser o problema mais difícil. TV Digital 2006/7 20

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22 Futuro Mas existem problemas com o IPR. O processo de inclusão e negociação de patentes nas normas não está a funcionar como esperado. Normas são abertas mas podem incluir patentes que obrigatoriamente devem ser disponibilizadas em termos razoáveis e sem discriminações. Só que... TV Digital 2006/7 22

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