TV_Digital_Interativa_conceitos_e_tecnologias

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TV Digital Interativa: conceitos e tecnologias
Article · January 2004
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Battery Models for Wireless Sensor Network View project
Audience analysis player in Audiovisual Design View project
Valdecir Becker
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Carlos Montez
Federal University of Santa Catarina
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TV Digital Interativa:
Conceitos e Tecnologias
Valdecir Becker
Depto Jornalismo - UFSC
Carlos Montez
Depto Automação e Sistemas - UFSC
WebMídia & LA-Web 2004
Outubro de 2004
Ribeirão Preto, Brasil
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Objetivos do minicurso
Complementar a formação acadêmica
– Oferecer uma visão geral sobre os conceitos de TV digital e interativa, 
além de abordar as tecnologias envolvidas
o que é TV digital e interativa, a evolução da tecnologia, que propicia 
mais essa evolução tecnológica e o conseqüente surgimento de uma 
nova mídia
os principais componentes de um sistema de TV digital terrestre
aspectos importantes da pesquisa no país
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Tópicos cobertos
A tecnologia a serviço da sociedade
Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade
Tecnologias analógicas e digitais
Codificação e compressão de áudio e vídeo e modulação do 
sinal digital
Padronizações MPEG
Componentes da TV digital interativa
Características dos principais sistemas de TV digital
Comentários finais
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PARTE I: Agenda
Tecnologia e Sociedade
Vantagens da TV digital
Interatividade
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A tecnologia a serviço da sociedade
O que é exclusão digital
– Exclusão tecnológica sempre existiu
– Evolução tecnológica
Tripé da inclusão: Computador, linha e provedor
– Por que ficou tão importante?
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A tecnologia a serviço da sociedade cont.
Sociedade da Informação
– Informação como mercadoria
Origem:
o Gutenberg
o Computadores pessoais
o Internet
o Digitalização do mundo
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Convergência tecnológica
Fonte: Straubhaar e Larose, 2004.
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Três estágios básicos
desenvolvimento econômico
Fonte: Straubhaar e Larose, 2004.
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Transição entre
as sociedades
Fonte: Straubhaar e Larose, 2004.
Surgimento de um gap entre
quem acompanha a evolução
e quem fica à margem dela
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A tecnologia a serviço da sociedade
Relação da SI com a TV
– Direta, fornecendo informação
“informação é o termo que designa o conteúdo daquilo que 
permutamos com o mundo exterior ao ajustar-nos a ele, que faz 
com que nosso ajustamento seja nele percebido”
Wiener, 1968
– Indireta, levando à exclusão tecnológica
TVD pode piorar o quadro de exclusão social
Teledensidade 2003
– Telefone fixo: 29
– Telefone móvel: 27
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A tecnologia a serviço da sociedade cont.
Aposta do governo
– Fechar o ciclo TVD e SI
– Informação + tecnologia + educação CONHECIMENTO
– Conhecimento = inclusão social
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A tecnologia a serviço da sociedade cont.
TVDI
As pessoas querem?
O quê?
Por quê?
Como?
O SUCESSO DA TVDI BRASILEIRA VAI DEPENDER DOS SERVIÇOS 
OFERECIDOS,DO PREÇO DESSES SERVIÇOS, DO NÍVEL DE 
INTERATIVIDADE PROPORCIONADO, E PRINCIPALMENTE, DA 
EDUCAEDUCAÇÇÃO ÃO QUE DEVE ACOMPANHAR TODO PROCESSO.
É PRECISO EDUCAR O TELESPECTADOR. SEM ISSO, TVDI = FRACASSO!
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A tecnologia a serviço da sociedade cont.
Novas linguagens
Radiodifusão
Unidirecional
Telespectador inerte
Um para muitos
Telecom
Bidirecional
Usuário ativo
Um para um
TVDI
Unidirecional e bidirecional
Iexpectador ativo/passivo
Um para muitos/ muitos para muitos
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A tecnologia a serviço da sociedade cont.
Que linguagens / formatos / programas / aplicativos / 
ferramentas vão atender a esses requisitos?
Algumas características
– Internet
– TV
Reativa, interativa
História brasileira
– BD
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A tecnologia a serviço da sociedade cont.
Base
– TV atual
As pessoas entendem
Introdução gradual de novidades
Agregar os demais recursos
É um processo LENTO e GRADUAL
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Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade
Conjunto de procedimentos
Radio tower
Dados 
Requisitados
pelo Usuário
Adaptador
Interativo
de Rede
Video
Canal de Retorno
Terrestre do Usuário
para o Broadcaster
TelevisãoSet-Top-
Box
E
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Eth
Computador
ITV
Broadcaster 
Core Network
Programas e Dados
para o Usuário
Programas e Dados
para o Usuário
Serviço 
Interativo 
Provedor
Mensagens dos 
Usuários para os 
Broadcasters
Dados 
para o 
Usuário
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Vantagens da TV digital e o conceito de 
interatividade cont.
História da TV
– Rádio, 
Brasil
– cinema, 
EUA e Europa
– aumento de canais, 
– videoteipe, 
– controle remoto, 
– edição não linear, 
– TV digital, 
– TV interativa
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Vantagens da TV digital e o conceito de 
interatividade cont.
Transição para a TV em cores
– Lenta a gradual
– Processo cheio de tentativas e erros
NTSC
(National Television Standards Committee )
– Década de 1950 PB e 1960 colorido
– Problema com a repetição da cores
– 30 fps
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Vantagens da TV digital e o conceito de 
interatividade cont.
PAL (Phase Alternate Lines) 
– Década de 1960
– Resolveu o problema das cores
– 25 fps
SECAM (Systeme Electronique Couleur Avec Memoire)
– Desenvolvido em paralelo, final dec. 1960
– Uso político
– 25 fps
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Vantagens da TV digital e o conceito de 
interatividade cont.
Brasil
– Testes iniciam em 1961, feitos pelas emissoras
– Convocação do Conselho Nacional de Telecomunicações (Contel), que 
em 1967 escolheu o PAL-M (M de modificado)
– 30 fps
– Implementação em 1972
Fracasso comercial
– Sem conteúdo
– Aparelhos caros demais
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Vantagens da TV digital e o conceito de 
interatividade cont.
Conservação da qualidade 
Interatividade e novos recursos
– Datacast
– Acesso à internet
Otimização do espectro de freqüências
– compactação do sinal 
– eliminação de interferências 
Inserção e extração de dados
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Vantagens da TV digital e o conceito de 
interatividade cont.
O conceito de interatividade 
Tudo ficou interativo
Interatividade vem do neologismo “interactivity”, cunhado na 
década de 1960
Para agregar todos os significados:
– “Comunicação mediada por uma interface eletrônica”
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Vantagens da TV digital e o conceito de 
interatividade cont.
Características:
– Não-default
– Bidirecionalidade
Níveis de interatividade
– Interatividade por serviços adicionais e interatividade por conteúdo 
televisivo
Nível 0
– Ligar e desligar a TV
Nível 7
– TV interativa, que ainda não existe e pouca gente tem noção de como 
ela será!!!!
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PARTE II: Agenda
Tecnologias analógicas e digitais
Codificação e compressão de mídias
Modulação digital
Padrões MPEG (vídeo, áudio e transporte)
Componentes da TVDI
Principais sistemas
Experiências brasileiras
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Prólogo
produproduçção ão 
dede
conteconteúúdodo
distribuidistribuiççãoão
plataforma de plataforma de 
execuexecuççãoão
TVDI
– tecnologia pode ser abordada sob diversos ponto de vista
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Prólogo
TVDI: Diferentes visões
– Modelo de negócios (empresas difusoras)
– Tipos de interatividade (profissional das comunicações)
– Impactos para sociedade (sociólogos, antropólogos)
– Técnicas de modulação (eng. de telecomunicações)
– Tecnologias de Set-Top Box (arquiteto de hardware)
– APIs de middleware (profissional de informática)
– Interfaces adequadas para usuário e novos tipos de dispositivos para
interação (profissional interface humano-máquina)
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Prólogo
TVDI propicia novos serviços
– Navegação na web (net-top box)
– Teletexto (evolução-integração do SMS)
– Comércio eletrônico (t-comerce)
– Governo eletrônico (t-governo)
– …
– Ensino (t-learning)
MuitoMuito maismais do do queque comprarcomprar pizzapizza
e e mandarmandar email email pelapela TV !!!TV !!!
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Tecnologias analógicas e digitais
Tipos de mídia
Características da informação digital
Amostragem, quantização e codificação
Técnicas de compressão de mídias
Técnicas de modulação
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Taxonomias de mídias
TV digital da mesma forma que a convencional (analógica) 
lida com mídias: áudio, vídeo e dados
Áudio e vídeo se propagam em forma de ondas até os ouvidos e olhos 
humanos.
Podem ser capturadas por sensores (ex. microfones) que produzem 
sinais elétricos que variam continuamente no tempo
Sinais que variam continuamente no tempo: analógico
Ondas sonoras
Sensor
(ex. microfone)
Amplitude
Tempo
Sinal elétrico analógico
correspondente à forma
de onda de áudio
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Taxonomias de mídias digitais
Mídias audiovisuais podem ser classificadas segundo sua
natureza temporal (estática e contínua) ou forma de 
obtenção (sintetizada ou capturada)
imagem
áudio
gráficotexto
animação vídeo
natureza 
temporal
origem
estática
contínua
sintetizada capturada
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Mídias contínuas
Também denominadas isócronas
Possuemtaxas de amostragem/apresentação
– Ex. vídeo: 25 ou 30 quadros (imagens) por segundo
– Percepção humana de “continuidade”
– Áudio também amostrado em uma determinada taxa (amostras por
segundo)
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32
Amostragem e Quantização
Para ser convertido para a forma digital o sinal precisa
passar pelas etapas de amostragem e quantização (além de
codificação que será vista depois)
Sinal analógico Sinal digitalSinal amostrado
amostragem
período de amostragem
quantização
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33
Amostragem e Quantização
Distorção no sinal provocado pela amostragem/quantização
Sinal analógico original Sinal analógico reconstruído
Analógico/Digital/Analógico
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34
Taxas de amostragem
Quanto maior a taxa de amostragem e mais bits 
para quantização => menor o erro introduzido
— contudo maior o “espaço” ocupado pela mídia digital (mais
largura de banda na rede, mais espaço em disco)
— necessário estabelecer um compromisso
Para amostragem usa-se critério de Nyquist
— taxa de amostragem pelo menos igual ao dobro da maior
freqüência mais alta do sinal analógico
— ex. Voz : 4KHz usa-se taxa de amostragem de 8KHz
— Música : 20KHz usa-se 44,1KHz e 48KHz
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35
Quantização
Com n bits pode-se representar 2n valores
Ex. Faixa de 100 valores
usando 1 bit: 0 para valores entre 0 e 49
1 entre 50 e 99
usando 2 bits: 00 entre 0 e 24 01 entre 25 e 49,
10 entre 50 e 74 11 entre 75 e 99
etc…
Valores usuais de quantização são:
— 8 ou 10 bits p/ quadros de vídeo na TV, e 16, 20 ou 24 
bits p/ áudio
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36
Quantização: 100 valores com 1,2 e 3 bits
valores quantização 
com 2 bits 
de 0 a 24 00 
de 25 a 49 01 
de 50 a 74 10 
de 75 a 99 11 
valores quantização 
com 3 bits 
de 0 a 11 000 
de 12 a 24 001 
de 25 a 36 010 
de 37 a 49 011 
de 50 a 61 100 
de 62 a 74 101 
de 75 a 86 110 
de 87 a 99 111 
valores quantização
com 1 bit 
de 0 a 49 0 
de 50 a 99 1 
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37
Vantagens da representação digital
Robustez do bitstream
– pequenos erros podem ser corrigidos
Flexibilidade na manipulação
– vídeos digitais podem ser processados: inserção ou retirada de novos 
objetos na cena; inserção de marcas d’água;
– acesso à mídia com diferentes resoluções espaciais (linhas por quadro)
e temporais (quadros por segundo)
Acesso simultâneo e remoto
– bibliotecas digitais multimídia
Armazenamento digital
– Qualidade mídia digital não se degrada com uso
Representação Universal
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38
Robustez do bitstream
 
 
 
 
 
 
 
 
Ruído é cumulativo na transmissão analógica
 
Ruídos podem ser detectados e 
corrigidosna transmissãodigital
 
tempo tempo
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Codificação
Etapa após amostragem de quantização
– Nessa etapa é efetuada a compressão dos dados
– Necessidade de compressão
– Ex. Aúdio qualidade CD
– amostragem 44.1KHz
– cada amostragem com 16 bits
– estéreo: 2 canais
– 1 hora: 3600 segundos
– 1 byte: 8 bits
Total: (44100 * 16 * 2 * 3600)/8 = 635 MB
Mídia 1 hora de áudio
em qualidade CD
1 hora de vídeo
em qualidade VHS
1 hora
de TV
1 hora TV alta
definição
Espaço
ocupado
635MB 24,3 GB 97 GB 389 GB
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40
Compressão multimídia
Devido à redundância nos dados
– Explora as redundâncias espaciais e temporais existentes em mídias
audiovisuais
Devido a propriedades da percepção humana
– Explora características da percepção humana
– Sistema auditivo e sistema visual
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41
Compressão multimídia
Devido à redundância nos dados
– mídias audiovisuais costumam ter muita redundância
no áudio: supressão de silêncio
no vídeo: redundância espacial e temporal
– redundância espacial: dividir a imagem em pequenos retângulos. Alguns
retângulos são iguais.
– redundância temporal: retângulos de 16x16 (macroblocos) são iguais ao
de quadro anterior (compressão preditiva)
possível usar compensação de movimento armazenando vetor de 
deslocamento
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Erro de blocagem
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43
Compressão multimídia
Devido a propriedades da percepção humana
– mascaramento de áudio
certas freqüências são inaudíveis na presença de outras
(simultaneamente ou muito próximas no tempo)
separa-se o espectro de freqüência e elimina-se algumas
– ser humano mais sensível a variações de tons de cinza (luminância) do 
que variações de cores (crominância)
aplica-se transformação de RGB para luminância/crominância
subamostragem para crominância com relação a luminância
– abordagem com perdas (lossy) e irreversível
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44
Classificação de técnicas de compressão
Assimétrica ou Simétrica
– usualmente codificação gasta mais tempo de processamento de 
decodificação (assimétrica)
Baseadas na fonte ou entropia
– compressão por entropia não leva em consideração a semântica dos 
dados, ao contrário da baseada na fonte
– usualmente emprega-se as duas técnicas: primeiro baseada na fonte, 
depois por entropia
Com ou Sem Perdas
– compressão sem perdas (lossless) resultado exatamente igual à
informação original
– na compressão com perdas (lossy) a representação binária é diferente
da original, mas o resultado permanece igual para a percepção humana
(ex. baseada em mascaramento)
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45
Técnicas de compressão
codificação
estatística
eliminação
de redundância
mascaramento transformada
supressão de
seqüências
repetidas
Baseadas
na fonte
Baseadas
na entropia
Com perdas Sem perdas
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46
Codificação: Transformada
Processo que converte um grupo de dados para uma 
representação mais conveniente [Buford 96].
Ex.
– Regras de transformação inversa são usadas para reconstruir os dados 
A e B, originais, a partir dos valores de X0 e X1.
– X1 representado com diferença entre valores A e B
– via de regra necessita de menos bits para sua representação
– Na prática transformadas muito mais complexas são usadas, tais como 
DCT (Transformada Discreta do Cosseno)
Transformação Transformação inversa
X0 = A A = X0 
X1 = B – A B = X0 + X1 
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47
Codecs: codificação+decodificação
Padrões usados para codificação
Proprietários vs Abertos
Imagem
JPEG (capturada)
GIF (sintetizada)
PNG, TIFF, PCX
Vídeo
DivX, Soreson, RealVideo, MS-MPEG-4
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4
Áudio
MP3 (MPEGAudio), WAVE, MIDI
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48
Modulação
Transmissão digital: banda base vs broadband
– Banda base: sinal digital é “injetado” direto no canal de comunicação
(ex. Manchester, NRZ)
– Broadband sinal é modulado antes de ser enviado
A Modulação é necessária devido a ruídos e atenuações no 
sinal
– Modulação por amplitude, freqüência ou fase
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49
Modulação
Banda base
Broadband
Possível combinar técnicas
– Ex. QAM-16 (Quadrature Amplitude Modulation) combina 4 amplitudes e 
4 fases, permitindo 16 valores por transição do sinal. Ou seja, 4 bits por
baud (24 = 16); bitrate = 4 * baud rate
amp
litu
de
fase
freqüência
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50
Vantagens da modulação
Desloca o conteúdo espectral do sinal de mensagens para dentro da 
faixa de freqüência operacional de um enlace de comunicação.
Coloca o conteúdo do sinal de mensagens em uma forma menos vunerável 
a ruídos e interferências.
Possibilita multiplexar o enlace de comunicação, i.e. compartilhá-lo com 
dados de fontes independentes.
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51
Modulação: técnicas empregadas
Embaralhamento do sinal
– evita concentração do sinal em torno de
uma faixa de freqüencia
– transmissão de futebol tem prevalência
de sinais em torno do verde
Correção de erros em avanço (FEC)
– Dificuldade de implementar mensagens de reconhecimento por ausência de 
canal de retorno
– FEC emprega bits redundantes que permitem a detecção e correção de 
pequenos erros
Inserção de sinal piloto
– pequeno sinal aplicado ao sinal base
– referência independente dos dados
transmitidos
http://www.powerpointart.com/powerpoint-backgrounds-samples/2002-03-background-samples/eggs-in-one-basket.jpg
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52
Modulação:problema de multipercurso
Na TV analógica gera o “fantasma”
Sinal chega à origem por caminhos diferentes com leve defasagem de 
tempo
– desvanecimento: atenuação e cancelamento de determinadas freqüências
caminho direto
caminho
refletido
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53
Modulação: COFDM vs 8-VSB
• COFDM
– Modulação multiportadora
–– MelhorMelhor desempenhodesempenho emem situasituaççõesões multipercursomultipercurso
– Não exige antena altamente direcional
–– RecepRecepççãoão mmóóvelvel
– Fraqueza a distúrbios causados por ruídos impulsivos (ex. geladeiras)
• 8-VSB
– Utiliza portadora única
– Modulação AM com 8 patamares de amplitude
– Menor potência de transmissão para mesma área
– Custo inferior dos receptores
– Maior taxa de transmissão de dados
– Maior resistência a ruídos impulsivos
–– FracoFraco desempenhodesempenho emem ambientesambientes multipercursomultipercurso
–– ServiServiççoo mmóóvelvel nãonão dispondisponíívelvel
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54
Padronização MPEG
MPEG-1: Áudio e Vídeo
MPEG-2: Áudio, Vídeo e Transporte
MPEG-2: DSM-CC e Tabelas PSI
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55
Compressão de Áudio MPEG
MPEG-1: padrão formado por 3 camadas
– Camada 3 conhecido como MP3 (qualidade próxima do CD com taxa de 
compressão 12:1)
explora propriedades de mascaramento:
– é feita uma conversão do áudio para uma representação no domínio de 
freqüência, separando e removendo os componentes tonais inaudíveis.
MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding)
– parte 7 do padrão MPEG-2 – consegue taxas de compressão bem 
superior que seu antecessor, permitindo o uso de até 48 canais 
principais de áudio, além de outros canais de baixa freqüência.
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56
Compressão de Vídeo MPEG
Algoritmos de compressão dos padrões MPEG combinam
três técnicas [Drury 2002]:
– Codificação preditiva, explorando redundância temporal nas mídias 
contínuas;
– Codificação por transformada, usando a Transformada Discreta do 
Cosseno (DCT) para explorar redundância espacial em cada quadro de 
áudio/vídeo; e
– Código de Huffman ou supressão de seqüências repetidas que são 
técnicas baseadas em entropia usadas para remover redundância que 
ainda persista após a aplicação das duas técnicas anteriores. 
Primeiro: compressão baseada na fonte; 
Segundo: compressão por entropia
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57
Compressão de vídeo MPEG
3 tipos de principais de quadro:
Quadros I – Intracoded (codificados internamente)
– quadros autocontidos, ou seja, não dependem de nenhum outro.
– cada quadro semelhante imagem JPEG; apenas c/compressão espacial. 
Quadros P – Predicted
– codificados usando técnica de compensação de movimento com relação 
a um quadro anterior (P ou I).
– obtém uma taxa bem maior do que a obtida com um quadro I (ex. 
metade do tamanho)
Quadros B – Bidirectionally predicted
– codificados usando a técnica de compensação de movimentos 
considerando quadros I ou P, anteriores e posteriores (daí a origem do 
nome bidirecional)
– nunca são utilizados como referencia para outro quadro, portanto não há
possibilidade de propagação de erros
– consegue a maior taxa compressão. 
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58
Sequëncia de apresentação dos quadros
I B B B P B B B I
tempo
GOP
GOP (Group Of Pictures) seqüência de quadros que começa
com um quadro I (referência)
— GOP repetido indefinidamente
Seqüência de Geração ≠ Seqüência de Apresentação
Quadros B precisam aguardar a geração do seu quadro de referência posterior
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59
MPEG-2
Direcionado para áudio e vídeo de alta qualidade
Adotado em todos os sistemas de TV Digital
Constituído de 10 partes, sendo as mais importantes:
– ISO/IEC 13818-1 Systems
– ISO/IEC 13818-2 video coding
– ISO/IEC 13818-3 audio coding
– ISO/IEC 13818-6 data broadcast and DSM-CC
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60
Níveis e perfis do MPEG-2
 Perfil 
SIMPLE 
Perfil 
MAIN 
Perfil 
4:2:2 
Perfil 
SNR 
Scalable 
Perfil 
Spatial Scalable 
Perfil 
HIGH 
Nível 
HIGH 
 
--- 
1920 x 1152
80 Mbps 
I, P, B 
 
--- 
 
--- 
 
--- 
1920 x 1152 
100 Mbps 
I, P, B 
Nível 
HIGH-1440 
 
--- 
1440 x 1152
60 Mbps 
I, P, B 
 
--- 
 
--- 
1440 x 1152 
60 Mbps 
I, P, B 
1440 x 1152 
80 Mbps 
I, P, B 
Nível 
MAIN 
720 x 576 
15Mpbs 
sem quadros 
B 
720 x 576 
15 Mbps 
I, P, B 
720 x 576 
15 Mbps 
I, P, B 
720 x 576 
15 Mbps 
I, P, B 
 
--- 
720 x 576 
20 Mbps 
I, P, B 
Nível 
LOW 
 
--- 
352 x 288 
4 Mbps 
I, P, B 
 
--- 
352 x 288 
4 Mbps 
I, P, B 
 
--- 
 
--- 
Oneroso decodificador para todas resoluções e taxas de bit 
suportados pelo MPEG-2
— Níveis: resoluções; Perfis: esquemas de codificação
16:9
4:3
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61
Taxas de aspectos
TV convencional
Quase quadrada (ex.20:15)
HDTV
“wide screen” inventado
em Holywood nos anos 50 
(Cinemascope)
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62
MPEG-Systems
Codificador 
de áudio
Codificador 
de vídeo
Multiplexador 
de SistemaRelógio(base de tempo)
Sinal de 
áudio
Sinal de 
vídeo
MPEG-1
System
Stream
Multiplexação de fluxos elementares de áudio e vídeo no 
MPEG-1
Saídas sincronizadas por uma base comum de tempo
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63
MPEG-2 Systems
Define 2 esquemas: MPEG-2 PS e MPEG-2 TS
— MPEG-2 PS semelhante ao MPEG-1 Systems (armazenamento local, 
ex. DVD)
— MPEG-2 TS (transporte de fluxos elementares)
MPEG-2 TS não obriga base única de tempo
— Pode transportar fluxos elementares MPEG-1, MPEG-4, etc.
— tamanho pequeno de pacotes, 188 bytes, pois facilita a 
ressincronização caso haja perdas de pacotes
— Cada fluxo elementar transportado é identificado por um PID
(Packet Identifier) – que é apenas um número de 13 bits
— Fluxo elementar pode ser dados: Datacast
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64
MPEG-2 DSM-CC
Inserção de fluxos elementares em um MPEG-2 TS pode ser 
feita de forma ad-hoc
– MPEG-2 DSM-CC “disciplina” como isso pode ser feito
– Parte 6 do MPEG-2
– Grupo de fluxos elementares: programas ou serviços
– Conjunto de serviços: bouquet (ex. assinatura de TV paga)
– DSM-CC não trata sobre qual programa é selecionado pela aplicação na
recepção APIs de middleware lidam com isso!
vídeo
áudio
dados
vídeo
áudio
dados
MPEG-2
Transporte
Programa
Programa
T
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65
PSI – Program Specific Information
DSM-CC necessita de conjunto de tabelas para descrever
conteúdo transportado (PSI)
Um conjunto de tabelas descrevendo um serviço
– PAT (Program Association Table), CAT (Conditional Access Table), e 
PMTs (Program Map Table)
PMT (PID 200)
Serviço 1
PID Fluxo Elementar
100 vídeo
102 áudio
103 dados
PMT (PID 200)
Serviço 1
PID Fluxo Elementar
100 vídeo
102 áudio
103 dados
PAT (PID 0)
Serviço PID
1 200
2 300
3 400
PAT (PID 0)
Serviço PID
1 200
2 300
3 400
PMT (PID 300)
Serviço 2
PID Fluxo Elementar
100 vídeo
102 áudio
106 dados
PMT (PID 300)
Serviço 2
PID Fluxo Elementar
100 vídeo
102 áudio
106 dados
PMT (PID 400)
Serviço 3
PID Fluxo Elementar
107 dados
PMT (PID 400)
Serviço 3
PID Fluxo Elementar
107 dados
CAT (PID 1)
Dados de 
acesso 
condicional
CAT (PID 1)
Dados de 
acesso 
condicional
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66
Componentes da TV Digital e Interativa
Meios de difusão
Lado do difusor
Lado do receptor (terminal de acesso)
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67
Modelo de um sistema de TVDI
Meios de Difusão:
CaboCabo SatéliteSatéliteRadiodifusãoRadiodifusão
Difusor
Provedor de 
Serviço de Difusão
Provedor de 
Serviço de 
Interação
Receptor
Receptor digital 
ou set-top box
Telespectador
Canal de difusão
Canal de interatividade
Composto por 3 partes: Difusor, Rede, Receptor
Canal de difusão e canal de interação (diferença tende a 
sumir ao longo do tempo)
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68
Canais de difusão e recepção
Composto por 3 partes: Difusor, Rede, Receptor
A difusão é o envio do conteúdo (áudio, vídeo ou dados) de um 
ponto provedor do serviço de difusão (responsável pelo 
gerenciamento de diversos canais televisivos) – para outros 
pontos receptores, onde se encontram a recepção digital e os 
telespectadores
Meios de difusão mais comuns:
via satélite
cabo
radiodifusão (difusão terrestre)
vantagens e desvantagens
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69
Etapas de difusão
Aquisição de áudio e vídeoAquisição de áudio e vídeo Edição e inserção de 
conteúdo pré-codificado
Edição e inserção de 
conteúdo pré-codificado
Codificador
MPEG-2
Codificador
MPEG-2
Codificador
MPEG-2
Codificador
MPEG-2
MultiplexadorMultiplexador
ModuladorModulador
UpConverterUpConverter
Injetor de 
dados
Injetor de 
dados
Meios de Difusão:
CaboCabo SatéliteSatéliteRadiodifusãoRadiodifusão
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70
Set-Top Box
Etapas da recepção
Decodificador
MPEG-2
Decodificador
MPEG-2
SintonizadorSintonizador
DemoduladorDemodulador
DemultiplexadorDemultiplexador
Meios de Difusão:
CaboCabo SatéliteSatéliteRadiodifusãoRadiodifusão
sinais de áudio e vídeo no 
formato específico da 
televisão
sinal
fluxo de transporte
fluxos elementares 
de áudio, vídeo e 
dados
fluxo de dados
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71
Set-top box, aplicações e middleware
Diferentes dispositivos: controle remoto, leitor smart card, etc…
Hoje: uso de Cartão de Recepção em Computadores (ex. cartão DVB)
— Linux TV (www.linuxtv.org)
API do 
middleware
SO, device drivers, firmwareSO, device drivers, firmware
Máquina virtual JavaMáquina virtual Java
AplicaçõesAplicações
Outras APIs
ex. SUN Java, HAVI
Outras APIs
ex. SUN Java, HAVIProtocolos
de
Transporte
Protocolos
de
Transporte
Gerente
de
Aplicação
Gerente
de
Aplicação
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72
Datacast – Data BroadCast
Difusão dados junto com outras mídias audiovisuais
Serviço fundamental em TV digital !!!
Possibilita outros serviços
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73
Tipos de Datacast
fortemente acoplado: os dados difundidos têm 
relacionamento temporal com o fluxo de vídeo/áudio
– Um teletexto sobre a matéria que está sendo apresentada no vídeo, ou 
uma partitura musical do áudio que está sendo executado são exemplos 
desse tipo de datacasting.
fracamente acoplado: os dados são relacionados ao áudio e 
vídeo, mas o telespectador pode escolher o melhor momento 
para acessar esses dados (podendo ser até mesmo no final 
do vídeo)
– Um material educacional adicional a um vídeo educativo, pode ser um 
exemplo.
datacasting desacoplado: o dado pode ser enviado em um 
fluxo separado, totalmente independente de outros fluxos. 
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74
Carrossel de dados
Dados D
Dados C
Dados B
Dados E
Dados A
carrossel de dados
os dados são 
transmitidos
intercalados
usuários podem selecionar 
um dos dados transmitidos
DSM-CC: carrossel de dados e carrossel de objetos
— carrossel de dados: mais simples, dados monolíticos
— carrossel de objetos: dados identificáveis (objetos)
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75
Carrossel de dados e APIs de middleware
DSM-CC é incompleto p/ determinar como as aplicações nos 
set top boxes irão lidar um carrossel de dados ou objetos
– APIs de middleware estendem o conceito de carrossel
MPEG-2 TSMPEG-2 TS
MPEG 
Audio
MPEG 
Audio
MPEG 
Video
MPEG 
Video
MPEG-2 Sessão PrivadaMPEG-2 Sessão Privada
DSM-CC Data CarrosselDSM-CC Data Carrossel
DVB MHP File SystemDVB MHP File System
DSM-CC Object CarrosselDSM-CC Object Carrossel
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76
SistemasSistemas de TV de TV digitaisdigitais
Questão da padronização
Sistemas Europeu, Norte-americanoe Japonês
Experiências brasileiras
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77
Vantagens da padronização:
mercado horizontal vs vertical
Redes/TransporteRedes/Transporte
Mercado vertical Mercado horizontal
SkySky DirectvDirectv
Terminal de AcessoTerminal de Acesso
Acesso CondicionalAcesso Condicional
Serviços/ProgramasServiços/Programas
Conteúdo/AplicaçõesConteúdo/Aplicações
STB1STB1 STB2STB2 STBNSTBN
Provedor
Rede1
Provedor
Rede1
Provedor
RedeN
Provedor
RedeN
Provedor
Bouquet1
…
Provedor
Bouquet1
Provedor
BouquetN
Provedor
BouquetN
…
Provedor
Serviço1
…
Provedor
Serviço1
Provedor
Serviço2
Provedor
Serviço2…
interfaces padronizadas
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78
Vantagens da padronização
Mercado horizontal vs vertical
Mercado vertical
– fornecedor único de todas as tecnologias
– provedor de conteúdo fornece set-top box
– não há necessidade de aderência a padrões:
padrões proprietários
Mercado horizontal
– diferentes fornecedores de tecnologias
– conformidade a padrões abertos
– liberdade: permite a escolha de diferentes fornecedores
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79
outros
Camadas de tecnologias de TV Digital
8-VSB COFDM
MPEG-2
MPEG-2 SDTV MPEG-2 HDTV
MPEG-2 BC MPEG-2 AAC Dolby AC3
DASE MHP ARIB
EPG t-gov internet t-comércio
Transmissão
Modulação
Transporte
Compressão
Middleware
Aplicações
Áudio
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80
outros
DVB – Digital Video Broadcasting
Padrão Europeu
8-VSB COFDM
MPEG-2
MPEG-2 SDTV MPEG-2 HDTV
MPEG-2 BC MPEG-2 AAC Dolby AC3
DASE MHP ARIB
EPG t-gov internet t-comércio
Transmissão
Modulação
Transporte
Compressão
Middleware
Aplicações
Áudio
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81
outros
ATSC – Avanced Television Systems Committee
Padrão Norte-Americano
8-VSB COFDM
MPEG-2
MPEG-2 SDTV MPEG-2 HDTV
MPEG-2 BC MPEG-2 AAC Dolby AC3
DASE MHP ARIB
EPG t-gov internet t-comércio
Transmissão
Modulação
Transporte
Compressão
Middleware
Aplicações
Áudio
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82
outros
ISDB – Integrated Services Digital Broadcasting
Padrão Japonês
8-VSB COFDM
MPEG-2
MPEG-2 SDTV MPEG-2 HDTV
MPEG-2 BC MPEG-2 AAC Dolby AC3
DASE MHP ARIB
EPG t-gov internet t-comércio
Transmissão
Modulação
Transporte
Compressão
Middleware
Aplicações
Áudio
Vídeo
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83
MHP, DASE e ARIB
Todos adotam JAVA, têm uma base comum (DAVIC, HAVI e 
Java-TV)
DASE inicialmente pouco interativo
tratou a TVD como evolução tecnologica sem mobilidade e 
interatividade
MHP surgiu com foco para interatividade
ARIB surgiu mais tarde, foco na mobilidade e interatividade
GEM (Global Executable MHP) tentativa de integrar os 3 
padrões, criando padrão único
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Experiências brasileiras
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85
Experiências brasileiras
1991 – Comissão Assessora para Assuntos de Televisão 
(Com-TV) 
1994 – Set e Abert
1998 – Anatel
1999 – Importação dos equipamentos
2000 – Finalização dos testes de campo e do relatório
– ISDB melhor (mobilidade e recepção interna), DVD (recepção interna), 
ATSC (fraca recepção interna e sem mobilidade)
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86
Experiências brasileiras
2003 – Miro Teixeira: “vamos fazer um sistema brasileiro”
2003 – Decreto 4901 instituiu o SBTVD
– Comitê de Desenvolvimento, Comitê Consultivo e Grupo Gestor 
2004 – Chamada pública MC/MCT/FINEP/FUNTTEL 
01/2004
2004 – RFPs
Semelhanças e diferenças com a transição para TV colorida
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87
Exemplo de comercial interativo
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88
Exemplo de comercial interativo
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Exemplo de aplicação interativa:
Sistema de informação de aeroporto
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MovieBeam: exemplo de Datacast
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91
MovieBean: Exemplo de Datacast
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92
Canais de datacast na Austrália
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93
Exemplo de comercial interativo
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Exemplo de comercial interativo
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EPG – Guia de Programação Eletrônica
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Exemplo de comercial interativo
Quiz – Perguntas e respostas
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Exemplo de comercial interativo
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Contacto com autores
Carlos Montez
Depto Automação e Sistemas – DAS/UFSC
(48) 331-7650
montez@das.ufsc.br
Valdecir Becker
Depto Jornalismo – UFSC
(48) 331-6605
valdecir@nurcad.ufsc.br
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	TV Digital Interativa:�Conceitos e Tecnologias
	Objetivos do minicurso
	Tópicos cobertos
	PARTE I: Agenda
	A tecnologia a serviço da sociedade 
	A tecnologia a serviço da sociedade cont.
	Convergência tecnológica
	Três estágios básicos�desenvolvimento econômico
	Transição entre�as sociedades
	A tecnologia a serviço da sociedade
	A tecnologia a serviço da sociedade cont.
	A tecnologia a serviço da sociedade cont.
	A tecnologia a serviço da sociedade cont.
	A tecnologia a serviço da sociedade cont.
	A tecnologia a serviço da sociedade cont.
	Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade
	Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade cont.
	Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade cont.
	Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade cont.
	Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade cont.
	Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade cont.
	Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade cont.
	Vantagens da TV digital e o conceito de interatividade cont.
	PARTE II: Agenda
	Prólogo
	Prólogo
	Prólogo
	Tecnologias analógicas e digitais
	Taxonomias de mídias
	Taxonomias de mídias digitais
	Mídias contínuas
	Amostragem e Quantização
	Amostragem e Quantização
	Taxas de amostragem
	Quantização
	Quantização: 100 valores com 1,2 e 3 bits
	Vantagens da representação digital
	Robustez do bitstream
	CodificaçãoCompressão multimídia
	Compressão multimídia
	Erro de blocagem
	Compressão multimídia
	Classificação de técnicas de compressão
	Técnicas de compressão
	Codificação: Transformada
	Codecs: codificação+decodificação
	Modulação
	Modulação
	Vantagens da modulação
	Modulação: técnicas empregadas
	Modulação:problema de multipercurso
	Modulação: COFDM vs 8-VSB
	Padronização MPEG
	Compressão de Áudio MPEG
	Compressão de Vídeo MPEG
	Compressão de vídeo MPEG
	Sequëncia de apresentação dos quadros
	MPEG-2
	Níveis e perfis do MPEG-2
	Taxas de aspectos
	MPEG-Systems
	MPEG-2 Systems
	MPEG-2 DSM-CC
	PSI – Program Specific Information
	Componentes da TV Digital e Interativa
	Modelo de um sistema de TVDI
	Canais de difusão e recepção
	Etapas de difusão
	Etapas da recepção
	Set-top box, aplicações e middleware
	Datacast – Data BroadCast
	Tipos de Datacast
	Carrossel de dados
	Carrossel de dados e APIs de middleware
	Sistemas de TV digitais
	Vantagens da padronização:�mercado horizontal vs vertical
	Vantagens da padronização
	Camadas de tecnologias de TV Digital
	DVB – Digital Video Broadcasting�Padrão Europeu
	ATSC – Avanced Television Systems Committee�Padrão Norte-Americano
	ISDB – Integrated Services Digital Broadcasting Padrão Japonês
	MHP, DASE e ARIB
	Experiências brasileiras
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