Padrões de Middleware para TV Digital Alexsandro Paes, Renato Antoniazzi UFF Universidade Federal Fluminense Centro Tecnológico Departamento de Engenharia de Telecomunicações Mestrado em Telecomunicações Fundamentos de Sistemas Multimídia 1
Resumo Este artigo apresenta uma introdução à TV Digital, ao conceito de middleware e também aos padrões de middleware para TV Digital compatíveis e suportados pelos principais sistemas de transmissão atuais. São descritos os padrões americano, europeu e japonês. No final do artigo é feita uma comparação entre as principais características de cada padrão. 2
Sumário TV Digital Middleware Padrões de Middleware Comparação entre os padrões Conclusões 3
TV Digital LDTV - Low Definition Television SDTV - Standard Definition Television EDTV - Enhanced Definition Television HDTV - High Definition Television 4
TV Digital - Características A digitalização dos sinais de áudio e vídeo possibilita melhor qualidade de imagem com maior imunidade a ruído e distorção; Melhor qualidade de som, com o tratamento do áudio, permite reforçar graves e agudos; Melhor aproveitamento do espectro radioelétrico proporcionando maior robustez frente a interferências viabilizando recepção com menores valores de intensidade de campo, maior quantidade de informação transmitida na mesma faixa de freqüência; Flexibilidade na manipulação e enriquecimento do tratamento e edição dos sinais; Capacidade de transporte conjunto de múltiplos programas com vídeo, diversos áudios, texto e dados; Oferecimento de serviços interativos. 5
TV Digital - Arquitetura 6
TV Digital - Arquitetura Subsistema Função no ambiente das emissoras Função no ambiente dos usuários Transmissão e Recepção Transmissão do sinal de TV Digital Sintonia do sinal de TV Modulação e Demodulação Adequação (modulação) ao meio de transmissão Demodulação do sinal em fluxo de transporte codificado. Codificação e Decodificação Transporte Codificação do fluxo de transporte. Multiplexação de vários programas em fluxo de transporte Decodificação do fluxo de transporte codificado. Demultiplexação do programa selecionado pelo usuário do fluxo de transporte Compressão e Descompressão Compressão de um programa Descompressão de um programa Middleware Injeção de dados no fluxo de transporte Extração de dados do fluxo e processamento 7
TV Digital Padrão ATSC 8
TV Digital Padrão DVB 9
TV Digital Padrão ISDB 10
Middleware Termo utilizado para um código de software que atua como um aglutinador (mediador) entre 2 programas independentes. Aplicações são independentes do sistema de transmissão. Possibilita o funcionamento de um código de software para diferentes tipos de plataformas de recepção. Necessário para resolver o paradigma da TV Digital: SDTV (TV Tradicional) X Interatividade, textos e imagens 11
Middleware - Arquitetura 12
Middleware Modelo Funcional CONTENT SERVICES APPLICATIONS TV EPG PPV VOD Application Server HTML Browser Mail GAME Application Download Remote Control Settings Teletext Service & Programme Management Purchase & Billing Management Communication & Interaction Navigation & Selection HMTL Interpreter & Transcoder HMTL Browser Application Management Layer Interactive Application Loader Interactive Application Command & Control GRAPHICS TEXT RENDERING TUNER SOUND Filesystem & Download Management Memory Management I/O Management Software Decoder (MEGP4, WM9, Real Time 10,..) Porting Layer CAS / DRM Subsystem User Interface Management Network Management (SNMP, NTP, Logging) Presentation Control Kernel Security Network Layer RTP RTCP RSTP UDP IP TCP 13
Middleware Padrão MHP 14
Middleware Padrão DASE APLICAÇÃO DASE (XHTML, CSS, ECMA Script, JavaTV etc) DASE System Ambiente de Aplicações Declarativas Ambiente de Aplicações Procedurais Interpretador de Interpretador Interpretador estilo de folha XHTML ECMA Script ou cascata Interpretador de código JAVA Byte (Máquina virtual JAVA) Implementação de API de modelos de documentos e ambientes de objetos pjava, JMF, JavaTV, HAVI, W3C Implementação de API Decodificação de conteúdo comum (PNG, JPEG, ZIP, Portable Font Resource etc) FRAMEWORK DE SEGURANÇA 15
Middleware Padrão ARIB TV, audio service Multimedia Services PSI/SI ~ program index Section Video, audio Subtitle, superimpose Data Stream PES MPEG 2 TS (TS packet) Multimedia coding Mono-media coding Carrousel Each transmission Communication format Protocol Section Two-way network (fixed / mobile) PSI Program Specific Information PES Packetized Elementary Stream SI Service Information TS Transport Stream 16
Comparação entre os padrões CARACTERÍSTICA MHP DASE ARIB Segurança SIM SIM Não disponível Decodificação de conteúdo comum (PNG, JPEG, ZIP etc) SIM SIM SIM Tipos de aplicativos HTML e JavaTV XHTML,CSS,ECMA Script, JavaTV Não disponível Distinção entre aplicações declarativas e procedurais SIM SIM Não disponível Interação com usuário SIM SIM (teclado, mouse) SIM Capacidade de Áudio MPEG BC Capacidade de Vídeo MPEG 2 Capacidade Gráfica Display LDTV: 320 X 240 SDTV: 640 X 480 EDTV: 720 X 480 HDTV: 1920 X 1080 Não disponível Non-streaming: (audio/basic) Streaming: (Dolby AC-3) Non-streaming: (Multiple Network Graphics) Streaming: (MPEG 2) 1920 X 1080 1280 X 720 960 X 540 640 X 480 Multiplano: Background, vídeo, gráfico e ponteiro/cursor (8 bit pseudo color; RGBA 4444; RGBA 5551; RGBA 6666; RGBA 8880 e RGBA 8888) SIM MPEG 2 Alta definição: 1920 X 1080; 1280 X 720 e 960 X 540. Definição Normal: 620 X 480. Multiplano: vídeo, figura, controle, gráfico e texto e legendas: (Y, Cr, Cb/4:2:2/8bits;Y, Cr, Cb/4:4:4/8bits/ composição do canal α em 256 valores;1920 X 1080 X 1-1 bit de controle; 8 bit para endereçamento de mapa de cores) Correção de erros sem percepção do usuário. Metadados SIM SIM SIM Receptor (STB) Receptores Comuns de baixo custo Receptores Comuns Receptores Comuns de baixo custo Extenções/Expansões SIM Não disponível SIM Serviços HDTV, SDTV, outros serviços de telecomunicações e de dados. HDTV, SDTV, outros serviços de telecomunicações e de dados. Interatividade SIM SIM Controlabilidade Vantagens Funções de controle do usuário; Canais de emergência. Baixo preço do Set Up Box; Maior aceitabilidade mundial. COMPARAÇÃO DOS PADRÕES DE MIDDLEWARE Controle do usuário Possibilidade de contrapartidas comerciais nos EUA. HDTV, SDTV, outros serviços de telecomunicações e de dados. SIM, via digital broadcasting, SDTV (terrestre), Satélite, redes de pacotes e redes de telecomunicações. Funções de controle do usuário; canais de emergência. Melhor para aplicações móveis; Proximidade funcional com DVB. 17
Conclusões TV Digital já provoca nos provedores de serviços e conteúdo a convergência do negócio para o terminal do usuário. Padrões possuem diferenças, mas o conteúdo deverá atingir todos os usuários. Os middlewares atuais já convergem em várias características. ARIB prevê atualizações neste sentido. Quando a TV Digital substituir a analógica, os middlewares serão completamente convergentes entre si. Middleware fará papel de interface entre o padrão de transmissão e o conteúdo. O middleware assumirá a função de uma camada de aglutinação dentro do modelo da TV Digital. 18