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Sistemas de TV – CCE-0345 I. Tópicos gerais 1) O que é a codificação da fonte? Porque é necessária? 2) O que é a codificação do canal? Porque é necessária? 3) O que é modulação? Porque é necessária? 4) Quais os blocos mais usuais de um transmissor digital de TV? 5) Quais os blocos mais usuais de um receptor digital de TV? 6) Quais as informações básicas de um sinal de TV? 7) Como é composto o sinal de vídeo? 8) Quais os efeitos do canal (meio de transmissão), na propagação dos sinais de vídeo? 9) O que é um “canal de TV”? 10) Qual a diferença entre um sistema de TV analógico e um sistema de TV digital? 11) Quais os sinais transmitidos por um transmissor de TV digital? 12) Qual a função do “multiplex” em um transmissor de TV digital? 13) O que é um CODEC? Onde são utilizados em sistemas de TV digital? 14) Como é transmitida a imagem em movimento em sistemas de vídeo / TV? 15) O que significa FPS em sistemas de vídeo? 16) O que é “um quadro” (“frame”)? 17) Qual a taxa de atualização dos quadros em cinema? E em vídeo? 18) O que é “varredura entrelaçada” (“interlaced scan”)? Porque foi utilizada nos antigos sistemas analógicos de TV e é utilizada nos modernos sistemas digitais de TV? 19) O que é “varredura progressiva (“progressive scan”)”? Onde é utilizada? 20) Qual o tipo de modulação utilizada para o sinal de vídeo de luminância no antigo sistema analógico de TV? Porque era utilizada? 21) Porque a banda de frequências do sinal de vídeo analógico era assimétrica? 22) Qual o tipo de modulação utilizado para o sinal de áudio nos antigos sistemas de TV? 23) Porque era possível ouvir-se o sinal de áudio do antigo canal analógico 6 em receptores de FM? 24) Qual a largura de banda de um canal de TV (analógico ou digital)? 25) Qual a faixa de frequências utilizada pelo sistema de TV (analógico e digital)? 26) Qual a faixa de frequências da banda de VHF? 27) Qual a faixa de frequências da banda de UHF? 28) Qual a dimensão de um dipolo para a operação em VHF? 29) Qual a dimensão de um dipolo para a operação em VHF? 30) Qual a diferença entre as antenas utilizadas para a recepção dos sinais de TV em rádio difusão analógicos e digitais? Existe algo como “antena digital” ou “antena para sinal digital”? 31) Qual o parâmetro mais importante para a visualização de uma imagem para o olho humano? 32) Quais os parâmetros transmitidos em uma imagem de TV / vídeo? 33) Como as cores e a intensidade luminosa são detectadas no corpo humano? Todos vemos as mesmas cores? 34) Quais as cores primárias na transmissão de imagens de vídeo? 35) Quais os parâmetros da cor? 36) O que é um pixel? 37) Quais as informações contidas em um pixel? 38) Porque usar mais bits para determinar uma cor? Qual a consequência na redução e no aumento da palavra digital utilizada? 39) O que é a profundidade de cor (“color depth - CD”)? Qual a unidade da CD? 40) Um sistema opera com 8 bits por cor e outro sistema opera com 10 bits por cor. Qual dos dois sistemas pode apresentar o maior número de cores distintas? 41) Um fabricante alega que seu sistema oferece 24 bits por cor em um sistema RGB. Qual sua opinião, considerando as características de percepção de cor dos seres humanos? Mais bits por pixel é sempre melhor? 42) O que é um sinal de vídeo “true color”? Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 2 / 43 43) Um sistema de transmissão de sinais de vídeo opera com 1920 colunas e 1080 linhas. Determine o número de pixels de um quadro (imagem parada). 44) Um sistema de transmissão de sinais de vídeo opera com 1920 colunas e 1080 linhas, com taxa de 30 quadros por segundo. Determine a taxa de pixels por segundo. 45) Um sistema de vídeo opera no padrão RGB com 8 bits por cor. Determine o número de bits de um pixel. 46) Um sistema de transmissão de sinais de vídeo opera com 1920 colunas e 1080 linhas, com taxa de 30 quadros por segundo, padrão RGB, com 8 bits por cor. Determine a taxa de bits (taxa de transmissão). 47) O sistema anterior transmite um vídeo de 15 minutos sem compressão. Qual o tamanho do arquivo em Mbytes? Quantos DVD’s seriam necessários para o armazenamento desse vídeo. 48) O que significa 480i? O que significa 480p? 49) O que significa 1080i? O que significa 1080p? 50) Qual o formato da tela da TV analógica? E digital? Respostas Não acredite em nenhuma das respostas a seguir. Pesquise. Questione. Informe-se. Atualize-se. Busque informação em outras fontes. Complemente teu conhecimento. 1) A função do codificador de fonte é retirar a redundância do sinal, a informação redundante ou desnecessária, ou que pode ser perdida, a fim de reduzir a taxa de dados e, portanto, a reduzir a largura de banda necessária para a transmissão do sinal. É também conhecida como compressão digital. Exemplos são os JPEG e MPEG. Todos os canais de telecomunicações, incluindo-se os canais de TV, digital ou analógicos, são limitados em largura de banda de frequências por norma. A ANTEL determina que um canal de TV deve ocupar uma banda limitada de 6 MHz. Os codificadores de voz podem ser classificados em de forma de onda, paramétricos e híbridos. Os codificadores de forma de onda buscam reproduzir a forma de onda, por amostra. Apresentam baixo atraso, e baixa complexidade, requerendo altas taxas, superiores a 16 kbps. Os codificadores paramétricos, ou vocoders, são baseados em um modelo de produção do sinal de voz. A taxa de transmissão é baixa, inferior a 4,8 kbps, porém a recepção soa metálica, e introduzem atraso e requerem maior complexidade de processamento. Os codificadores híbridos são uma solução de compromisso, ou equilíbrio, entre as técnicas anteriores. A técnica de compressão de voz utilizada no sistema de TV digital é o MPEG2. Para o vídeo foi adotado o padrão MPEG-4 parte 10. Uma amostra do poder de compressão desta técnica: uma transmissão de vídeo 1080i requer cerca de 1,5 Gbps de taxa de transmissão sem compressão. Com o MPEG-4 essa taxa baixa para cerca de 5Mbps! Isso mesmo, 300 vezes menor. 2) A codificação do canal é também conhecida como detecção / correção de erro. Consiste no acréscimo de redundância controlada para minimizar os efeitos do meio de transmissão na taxa de dados. Os corretores de erro podem ser divididos em convolucionais e de bloco. A TV digital utiliza ambos os tipos, treliça e RS, este de bloco. 3) A modulação é um processo de transporte da informação em um sinal dito “portadora”, por meio da alteração sistemática e reversível de um ou mais parâmetros da onda: amplitude, frequência e fase. Pode ser analógica ou digital. Exemplos de modulação analógica são AM, FM e PM. Exemplos de modulação digital são ASK, FSK, PSK e QAM. A TV digital utiliza PSK e QAM. A modulação ajuda o sinal a tornar-se mais resistente aos efeitos do ruído com o sacrifício da banda. Técnicas de modulação mais resistentes ao ruído apresentam as menores taxas de transmissão. Velocidades mais elevadas de transmissão e menores largura de banda são obtidas com modulações mais sensíveis aos efeitos do ruído na taxa de erros. A modulação também permite a canalização e a redução do tamanho das antenas. 4) Codificador da fonte, codificador do canal, modulador, amplificador de potência de RF. 5) Decodificador da fonte, decodificador do canal, demodulador, amplificador de RF de baixos sinais. 6) Áudio e vídeo. 7) Luminância e crominância. 8) Atenuação, atraso, reflexão, efeito Doppler. Atenuação é aredução da amplitude do sinal conforme a propagação no Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 3 / 43 meio de transmissão. O atraso é devido à velocidade finita de propagação da onda eletromagnética na atmosfera, um pouco menor do que a velocidade de propagação da luz no vácuo, 300.000 km.s–1. A reflexão provoca desvanecimento seletivo em frequência e interferência inter simbólica. 9) É uma banda de 6 MHz, do serviço de rádio difusão de sons e imagens. 10) No sistema analógico o sinal transmitido, imagem e áudio, é analógico, modulando uma portadora analógica. No sistema digital um trem de bits modula uma portadora analógica. 11) Vídeo, áudio e dados. 12) Ordenar os fluxos digitais de vídeo, áudio e dados para a transmissão. 13) O Codec é a abreviatura de codificador – decodificador. É um dispositivo que codifica a informação na transmissão e a decodifica na recepção. São utilizados nos sinais de áudio e vídeo. Um exemplo de CODEC de áudio é o MP3, para vídeo tem-se o XVID (MPEG-4), DIVX e o H.264. 14) Uma imagem parada de cada vez, em sequência contínua. Devido à característica da persistência da visão, temos a impressão da imagem estar em movimento. 15) Frames per second, ou quadros por segundo. 16) Um frame ou quadro é uma imagem completa, parada. 17) Em cinema 24 quadros por segundo. Em TV geralmente 30 quadros por segundo. 18) A fim de reduzir a banda e devido à limitação tecnológica da época, os primeiros sistemas de TV transmitiam a imagem, ou quadro, em uma sequência de linhas pares e ímpares, varrendo a tela da esquerda para a direita. Cada “meio” quadro era transmitido em 1/60 segundos, de modo que as duas sequências geravam um quadro a cada 1/30 segundos. A figura a seguir ilustra o processo. A varredura entrelaçada, “i”, simplifica o processo de transmissão da imagem e reduz a largura de banda de transmissão. 19) A varredura progressiva, “p”, transmite toda a imagem em linhas consecutivas. A figura a seguir mostra a diferença entre ambos os tipos de varredura, entrelaçada e progressiva. As modernas técnicas de compressão do sinal de vídeo tornam a varredura progressiva uma alternativa utilizada nos modernos sistemas de TV digital e em terminas de vídeo, onde banda não é exatamente uma preocupação maior. 20) AM – VSB, modulação em amplitude com faixa lateral vestigial. Era uma solução de compromisso entre largura de banda e detalhamento da imagem. As informações detalhadas da imagem, com componentes de alta frequência, de difícil visualização nos antigos monitores de vídeo eram sacrificadas em benefício dos aspectos mais grosseiros da imagem, de maior visualização. 21) Os sinais em baixa frequência, sem maiores detalhes, eram transmitidos em banda dupla, e os detalhes em meia banda. 22) FM, modulação em frequência. 23) A modulação do sinal de áudio dos antigos sistemas de TV analógicos era idêntica à modulação utilizada pelos rádios receptores FM. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 4 / 43 24) A largura de banda de um sinal de TV, analógico antigo ou digital moderno, é 6,0 MHz. E ambos utilizam a mesma canalização. 25) VHF, canais baixos e médios – 2 a 13, e UHF, canais altos, de 14 para cima. 26) A faixa de VHF vai de 30 MHz até 300 MHz. 27) A faixa de UHF vai de 300 MHz até 3 GHz. 28) De 50 cm (no fim da faixa) até 5 metros (no início da faixa). 29) De 5 cm (no fim da faixa) até 50 cm (no início da faixa). 30) Absolutamente nenhuma diferença. Antenas captam sinais de ondas eletromagnéticas distintos em frequência. Uma boa antena de VHF é uma boa antena e ponto. Não importa se vai ser utilizada para sinal analógico ou digital. Antenas são projetadas para operarem em uma faixa de frequência, independente do sinal transmitido e do que dizem os camelôs... 31) A intensidade luminosa, ou luminância. 32) Luminância e crominância. A crominância é a informação da cor específica. 33) Temos no fundo do olho um grupo de células específicas para detectarem cor e intensidade luminosa. Os bastonetes. NÃO, não enxergamos as mesmas cores. Veja a figura a seguir. A razão? Cromossomos X: elas têm 2 e os homens só um. As mulheres conseguem distinguir mais cores do que os homens. Porquê? Ao longo do processo evolutivo aconteceu. Macacos das Américas enxergam em preto, branco e tons de cinza (os machos) e algumas fêmeas enxergam cores. Já imaginou a dificuldade de reconhecer, pela visão, se uma fruta está madura? Cerca de 6% a 8% dos humanos não distinguem verde – vermelho. Será que existe alguma vantagem em não ver cores? Dica: foi importante na Segunda Guerra Mundial. E em planícies secas também! E afinal, quantas cores conseguimos ver? 34) Vermelho, verde e azul: red, R, green, G, blue, B. 35) Matiz (a “cor”), saturação (cor forte – escura, e fraca – clara) e luminância (intensidade da cor). Para o olho humano a maior quantidade de informação está contida na luminância (lembra das antigas TV em preto e branco?). A faixa média de visualização estende-se de 4.000 Ao a 7.000 Ao, ou 400 nm 700 nm. Onde 1 Ao = 10–10 m. 36) Um ponto de imagem. Um elemento de imagem. 37) Luminância e crominância. Intensidade luminosa e cores. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 5 / 43 38) Quanto mais bits, maior o “número” de cores que podem ser representados. Existe, porém, um limite físico da distinção de cores e nós humanos podemos discernir. Quanto maior a quantidade de bits, maior a largura de banda necessária para a transmissão. Lembra do limite imposto de largura de banda de um canal de TV? 39) O número de bits que representa uma cor. Bits por pixel. 40) O de 10 bits. Em princípio teríamos uma imagem “mais rica em cores” com 10 bits. Os sistemas comercias de vídeo operam com 8 bits. Sistemas específicos de produção de vídeo costumam operar com 10 bits. E são bem mais caros! 41) Excede o número de cores que seres humanos podem discernir. Seres humanos não enxergam 224 cores distintas. Quer saber o número máximo de cores que podemos discernir? Procure no Google. E depois me conte dos diferentes valores encontrados... 42) Um sinal de vídeo que codifica cada uma das cores básicas, RGB, com 8 bits. 43) 1920 1080 = 2.073.600 pixels por quadro. Nesse sistema uma imagem é composta por cerca de dois milhões de elementos de imagem! 44) 1920 1080 30 = 2.073.600 pixels por quadro 30 quadros por segundo = 62.208.000 pixels por segundo. Isso mesmo. Mais de 62 MILHÕES de pixels por segundo. 45) 8 3 = 24 bits por pixel. 46) 1920 1080 30 24 = 1.492.992.000 bits por segundo. Cerca de 1,5 Gbps!!!!!!!!! 47) 1.492.992.000 15 60 = 1,3436928 1012 bits. 1,3436928 1012 bits / 8 = 1,67961 1011 bytes. Número de DVD’s = 1,67961 1011 bytes / 4,7 GBytes = 35,7 DVD’s. Ou seja, 15 minutos de vídeo, só vídeo, sem compactação (codificação de fonte), ocupariam 36 DVD’s. 48) 480i: um sistema que opera com 480 linhas, com varredura entrelaçada, 720 colunas, 30 quadros por segundo, padrão EDTV. 480p: o mesmo, só que com varredura progressiva. 49) 1080i: um sistema que opera com 1080 linhas, com varredura entrelaçada, 1920 colunas, 25/30 quadros por segundo, padrão HDTV. 1080p: o mesmo, só que com varredura progressiva. 50) Analógica, 4:3. Digital, 16:9. II. Sistema de TV Digital Introdução No dia 2 de dezembro de 2007, iniciaram- se oficialmente as transmissões de TV digital no Brasil, com o iníciodas transmissões comerciais na cidade de São Paulo. O padrão adotado foi o mesmo utilizado no Japão, Integrated Services Digial Broadcasting – Terrestrial - ISDB-T, porém com algumas alterações nas tabelas do sistema, no padrão de codificação de áudio e vídeo, que utilizam a compressão H.264 e no middleware, que é chamado de GINGA. O sistema de modulação digital utilizado no padrão brasileiro, foi concebido de forma a permitir maior flexibilidade de configuração, permitindo a transmissão simultânea em até 3 níveis diferentes de resistência a perturbações do canal (camadas), utilizando o mesmo canal de 6 MHz. Atualmente, as principais emissoras utilizam a transmissão com dois níveis distintos, um sinal com mais resistência para a recepção móvel / portátil (one-seg) e outro sinal (full-seg) com menos resistência, porém com maior taxa útil de bits, para transmitir um sinal em alta definição. Imagens em alta definição, áudio com múltiplos canais, maior imunidade aos ruídos, informações sobre a programação (EPG), interatividade e a multiprogramação são alguns exemplos de benefícios da transmissão digital. Outro benefício é que, diferente do que ocorre com a transmissão analógica, em que se transmite as informações de áudio e vídeo de um único programa, com a digitalização do sistema de transmissão, transmitem-se bits, que podem carregar as informações de áudio e vídeo de um ou de vários programas ao mesmo tempo, além de informações úteis para o receptor e para o telespectador, como a interatividade, guia Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 6 / 43 de programação, relógio, atualização do receptor, dentre outras funções. O multiplexador é uma peça chave para o correto funcionamento do sistema de transmissão de TV digital, pois sua principal função é receber todos os sinais provenientes dos codificadores de áudio, vídeo e dados e concatená-los em um único fluxo de dados, denominado de Broadcast Transport Stream - BTS. Este pacote BTS gerado na saída do multiplexador, é composto de 188 bytes, de acordo com a norma ISO/IEC 18811-1 adicionado de mais 16 bytes, chamados de dummy bytes. Destes 16 bytes, 8 são utilizados para o envio de informações sobre a multiplexação, estampando uma identificação de que camada o pacote pertence e sinalizar o envio das informações IIP (ISDB Information Packet). O pacote IIP carrega entre outras informações, dados sobre os parâmetros de modulação utilizados em cada camada, dados sobre o sincronismo de rede SFN – Single Frequency Network, dentre outros. Figura 1: Geração do sinal de transmissão Atualmente, o sinal digital já está presente nas principais capitais e grandes centros do país. Dessa forma, a correta configuração do multiplexador é de extrema importância, para assegurar máxima aderência as normas ABNT NBR 15603, e principalmente, garantir o correto funcionamento dos receptores em todas as cidades do país. 2.1 Áreas de conhecimento da TV Digital Para fins de resolução sistêmica de problemas a TV digital foi dividida em cinco áreas de conhecimento: • Transmissão e Recepção, Codificação de Canal e Modulação. • Camada de Transporte. • Canal de Interatividade. • Codificação de Sinais Fonte. • Middleware. 2.2 Transmissão e Recepção, Codificação de Canal e Modulação O Subsistema de Transmissão e Recepção do Sistema de TV Digital Terrestre é responsável pela comunicação entre as partes de Difusão e Acesso – DA, e Terminal de Acesso – TA. É formado por dois módulos: • Codificação de Canal, Modulação e Transmissão, do lado da Difusão e Acesso. • Recepção, Demodulação e Decodificação de Canal, do lado do Terminal de Acesso. A função do Subsistema de Transmissão e Recepção é receber, na parte da estação transmissora (Difusão e Acesso), o feixe de transporte, disponibilizada pela camada de transporte, processá-lo para sua irradiação no canal de radiofrequência (RF) e promover sua recepção e regeneração no Terminal Acesso, modo a entregá-lo, adequadamente recuperado, à Camada de Transporte. Os processamentos que caracterizam este subsistema devem: • maximizar a imunidade do feixe de transporte recuperador, frente às degradações introduzidas no canal de transmissão – atenuação, obstrução, multi percursos, ruídos e interferências; • minimizar a potência de transmissão requerida; • manter o espectro de frequência do sinal transmissão confinado ao canal de transmissão. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 7 / 43 A figura a seguir mostra o diagrama em blocos simplificado do sistema de TV digital. Figura 2: Transmissão e Recepção do sinal de televisão digital No caso de sistema de televisão digital, o canal de transmissão adotado no Brasil e o mesmo dos sistemas analógicos, e tem uma largura de faixa de 6MHz, centrado em frequência das faixas de VHF e de UHF. Devem também ser respeitados para permitir a convivência otimizada dos canais analógicos e digitais durante o período de transição para sistema totalmente digitalizado. 2.3 Camada de Transporte A Camada de transporte é composta por: a. Codificador de canal: Inclui de forma sistemática e controlada, informação redundante no feixe de transporte, com o objetivo de conferir maior confiabilidade ao sistema de transmissão, ao viabilizar, na recepção, a correção dos erros introduzidos pelos fatores agressores nos canais de transmissão; b. Modulador Digital: Processa o sinal codificado para que seja possível sua transmissão em radiofrequência (RF), com ocupação espectral limitada e com adversidades dos canais de transmissão; c. Up-converter: realiza a conversão de subida do sinal modulado, de uma frequência intermediaria (FI) para o canal de radiofrequência (RF) desejado, na faixa de VHF ou UHF; d. Amplificador de Potência: eleva a potência do sinal RF ao nível requerido para cobrir a área de interesse da emissora. A operação do Amplificador de Potência deve ser a mais linear possível, com objetivo de evitar distorções no sinal amplificado, como distorções harmônicas e por intermodulação, e manter a ocupação espectral do sinal em RF é então disponibilizado ao canal de transmissão através do sistema irradiante. Na recepção, no lado do Terminal de Acesso, ocorrem os procedimentos espelhos à transmissão. a. O sintonizador: é similar ao utilizado nos receptores analógicos e tem como função receber o sinal de RF captado pela antena receptora, realizando os seguintes procedimentos: • Amplificador de baixo ruído: para minimizar o nível de ruído adicionado pelo receptor ao sinal recebido; • Misturador: para conversão do sinal recebido do canal de RF recebido em VHF ou UHF, à frequência de FI, em um down-converter, ou misturador; • Controle Automático de Ganho: para manter constante o nível de sinal enviado ao demodulador digital, qualquer que seja o nível de sinal recebido em RF; • Filtro e Amplificador de Frequência Intermediária: para filtragem e amplificação de sinal FI – Frequência Intermediária, para filtrar outros canais e interferências fora da faixa do canal recebido, e adequar o nível de sinal de saída ao valor requerido pelo demodulador digital. b. Demodulador digital: responsável pela recuperação do feixe de transporte, a partir do sinal em FI disponível em sua entrada; c. Decodificador e Estimador de canal: são responsáveis, respectivamente, por retirar a informação redundante e corrigirerros introduzidos no canal, e estimar o comportamento do canal de transmissão, compensando as distorções presentes no sinal. O feixe de transporte é então entregue à camada de Transporte para processamentos posteriores no Terminal de Acesso. A comunicação entre o subsistema de transmissão e recepção e a camada de transporte precisa ser especificada. Apesar de existirem diversas alternativas que podem ser consideradas para esta interface, nenhuma norma internacional demanda o Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 8 / 43 uso de uma solução especifica para a comunicação entre o codificador de canal e o multiplexador (Camada de Transporte, no lado de difusão e acesso), entre o decodificador de canal e o multiplexador (Camada de Transporte no lado do terminal de acesso). Esta interface deve respeitar a recomendação ITU- TH.222 (UIT, 2000a), que define como os quadros do feixe de transporte devem ser estruturados. 2.4 Canal de Interatividade O canal de interatividade tem por finalidade estabelecer o meio de comunicação entre usuários da Televisão Digital e as emissoras, programadoras, provedores de serviço. Distingue-se como um sistema virtual, sustentado por sistema independente em suas concepções técnicas e bases regulamentares que são Sistema de Televisão e Sistema de Comunicações. 2.5 RF Intra banda Transmitindo Canal de Interatividade O sistema via RF intra banda consiste da implementação de infraestrutura da rede de acesso sem fio para o canal de interatividade, através de uma nova rede de comunicações. As faixas de frequência de operação deverão estar compreendidas entre 54 e 87,5 MHz (VHF - baixo) ou 174 e 216 (VHF - alto) e finalmente de 470 a 806 MHz (UHF). Portanto, as mesmas sub faixas destinadas à transmissão de televisão aberta. Como decorrência, a determinação de frequência de operação de um sistema intra banda, para uma dada localidade, estará sujeita às mesmas limitações técnicas, operacionais e legais que regulamentam a determinação dos canais de televisão, face à influência mútua entre este sistema. 2.6 Codificação de Sinais Fonte O subsistema decodificação de sinais fonte é composto pelas etapas de codificação e decodificação de áudio e vídeo. A função básica da codificação de sinais fonte é reduzir a taxa de bits necessária para transmissão do sinal de vídeo e áudio de acordo com a capacidade do canal de transmissão. As funções de compressão e descompressão da informação na forma de feixe digital é realizado pelos Codec’s. Um Codec é formado por um codificador e um decodificador. O codificador recebe como entrada o sinal digital não- comprimido, realiza a sua compreensão, e gera como saída um fluxo elementar de informação que é fornecido ao multiplexador do sistema. Na recepção o decodificador recebe como entrada este fluxo elementar a partir do multiplexador, realiza sua decodificação e disponibiliza para apresentação o sinal descomprimido. 2.7 Resolução de Vídeo A resolução de luminância do sinal de vídeo utilizado na geração do fluxo elementar de vídeo HDTV deverá ser uma das seguintes: • 1080i: 1920 colunas x 1080 linhas (pixels de luminância). • 720p: 1280 colunas x 720 linhas (pixels de luminância). O decodificador de vídeo HDTV deverá ser capaz de decodificar fluxos elementares de vídeo nas resoluções listadas. 2.8 Resolução de Áudio O ISDB-T emprega uma versão mais recente de MPEG-2, que possibilita o som envolvente, o MPEG-4 AAC – Advanced Audio Coding. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 9 / 43 2.9 A Difusão de Dados, Áudio e Vídeo Existem duas formas de gerar conteúdo televisivo: transmiti-lo ao vivo ou gravar sequências de vídeo e áudio para posterior edição antes da difusão. Os dados também precisam ser inseridos no multiplexador, através de um injetor de dados. Figura 3:Etapas de difusão Geralmente os fluxos elementares na televisão digital são codificados usando taxa de bits variável (Variable Bit Rate – VBR). Após a multiplexação desses fluxos, um problema que poderia ocorrer é o somatório da taxa de bits gerados ultrapassarem a largura de banda disponível para difusão. Cabe ao modulador a tarefa de manter a banda do sinal dentro do valor especificado. O modulador gera um sinal analógico em baixa frequência. Esse sinal precisa ser convertido em um sinal de frequência maior para poder ser difundido pelos diversos meios. O receptor pode estar embutido em uma televisão digital ou ser um equipamento à parte. Nesse último caso, o receptor passa a ser conhecido como Terminal de Acesso ou set top box. A ideia básica desse dispositivo é o de uma pequena caixa agregada a uma televisão analógica, que converte os sinais digitais para que sejam assistidos por essas televisões convencionais. Um receptor ou set top Box pode possuir também um canal de retorno tornando possível uma interatividade entre o telespectador e os serviços disponíveis. Esse canal de retorno pode utilizar as mais diversas tecnologias disponíveis, como linha telefônica discada, ADSL e cabo, para fazer a comunicação no sentido inverso da difusão, do telespectador para o operador da rede. Para permitir ao telespectador a interação com os serviços, os sets top boxes possuem capacidade de processamento. Por isso seu hardware pode conter tecnologias que são comuns aos computadores, tais como CPU, memória, modems para canal de retorno, discos rígidos para armazenamento de dados, e leitores de smartcards para controle de acesso. Como ocorre em computadores convencionais, esses dispositivos são controlados por device drivers de sistemas operacionais. Set top boxes também operam com controle remoto, tal como na TV convencional. Contudo as semelhanças param aqui, pois os tipos de serviços são bem diferentes dos da TV convencional. As etapas envolvidas com processamento do sinal em um set- top box são ilustradas na figura a seguir. Figura 4: Etapas da recepção Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 10 / 43 2.10 Middleware A ideia central da arquitetura em camadas é cada um oferecer serviços para a camada superior e usar os serviços oferecidos pela inferior. Dessa forma, as aplicações que executam na TV digital interativa usam uma camada de middleware, que realiza a interface da comunicação entre a aplicação e o resto dos serviços oferecidos pelas camadas inferiores. A finalidade da camada de middleware– ou camada do meio – é oferecer um serviço padronizado para as aplicações (camada de cima), escondendo as peculiaridades e heterogeneidades das camadas inferiores (tecnologias de compressão, de transporte e de modulação). Figura 5: Arquitetura de TV digital com tecnologias usadas em cada camada O uso do middleware facilita a portabilidade das aplicações, permitindo que sejam transportadas para qualquer receptor digital (ou set top box) que suporte o middleware adotado. Essa portabilidade é primordial em sistemas de TV digital, pois não é razoável considerar como premissa que todos os receptores digitais sejam exatamente iguais. Em termos gerais é uma camada de software que provê serviços para outros programas. No contexto da TV Digital Interativa Brasileira é usado como sinônimo para o Ginga. 2.11 Multiplexador Dentro dos estúdios, novos equipamentoscomo encoders de áudio no padrão MPEG-4 AAC (Advanced Audio Coding) e vídeo no padrão H.264, são ser utilizados para a redução das altas taxas de transmissão, provenientes das programações digitais. Após devidamente processadas pelos encoders, estas programações estão prontas para serem inseridas no sistema de multiplexação. Uma emissora pode gerar, por exemplo, três programações simultâneas: • HDTV – High Definition (ex.: filmes em horário nobre, para televisores de alta definição); • SDTV – Standard Definition (ex.: programação local, para televisores de definição padrão) e • LDTV – Low Definition (ex.: noticiário esportivo, para receptores portáteis). Além das programações de áudio e vídeo, a emissora poderá gerar dados (ou interatividade) sobre a programação exibida. Como inserir estas “multiprogramações”, diferentes e simultâneas, no sistema de transmissão? Normalmente, um encoder entrega em sua saída um MPEG-2 TS (Transport Stream), com pacotes de 188 bytes, contendo áudio e vídeo digitais. O encoder pode ainda inserir bytes nulos para garantir o tamanho fixo dos pacotes MPEG-2 TS. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 11 / 43 O primeiro ponto a ser considerado é que, devido às diferenças na resolução de imagem, estes sinais possuem taxas de transmissão distintas. Uma programação HDTV possui taxas em torno de 16Mbps, enquanto uma programação LDTV pode trabalhar com taxas em torno de 390Kbps. A taxa de transmissão está diretamente relacionada com a ocupação de banda do canal. Portanto, se tivermos no sistema uma taxa de transmissão variável, ocorrerá uma variação na largura de banda do canal. Uma das consequências seria a interferência em canais adjacentes. A fórmula a seguir mostra como a largura de banda do canal varia diretamente com a taxa de transmissão e com os demais parâmetros do sistema: 𝑩𝑾 = 𝒓𝒃𝒑𝒔 × 𝟏 𝒍𝒐𝒈𝟐(𝑴) × 𝟏 𝑭𝑬𝑪 × 𝟏 𝑲𝟏 × (𝟏+∝) Onde: BW: largura de banda do canal, em Hz; rb: taxa de transmissão; M: número de pontos da constelação digital (ex: M = 64 na constelação 64QAM); α: fator de roll-off do filtro de saída. Uma das funções do MUX MPEG-2 é adequar estas taxas de transmissão. Independentemente da quantidade de programas (com diferentes taxas) inseridos em suas entradas, este equipamento entrega pacotes com 204 bytes e taxa de transmissão de 32,5Mbps. Esta taxa é necessária para que o modulador ISDB-T – próximo estágio do sistema de transmissão – possa gerar suas portadoras adequadamente (ver ARIB STD-B31, itens 3.2.1 e 4.3). O fluxo de dados na saída do MUX MPEG-2 é denominado de BTS - Broadcast Transport Stream. Neste BTS, além de áudio, vídeo e dados, estão contidos também bytes que irão configurar o modulador ISDB-T. Como o modulador pode trabalhar com 3 camadas de modulação e cada camada pode ser configurada de maneira independente, é preciso informar ao modulador como configurar cada camada. Esta função é desempenhada por 16 bytes contidos ao final do pacote BTS. Estes 16 bytes carregam a informação TMCC (Transmission and Multiplexing Configuration Control) que informará ao modulador as opções escolhidas pelo radiodifusor para cada camada de modulação. A figura a seguir mostra configuração para a multiplexação dos sinais digitais com a formação do BTS – Broadcast Transport Stream. Figura 6: Multiplexação dos sinais digitais. A comunicação entre o MUX MPEG-2 e o transmissor digital poderá ser feita de duas maneiras. Se o estúdio ficar perto da torre de transmissão, a conexão poderá ser feita através de cabeamento DVB-ASI, por exemplo. Se esta distância for um pouco grande, esta conexão poderá ser feita via enlace de micro ondas digital. O MUX MPEG-2 também levará, através de descritores contidos em tabelas de multiplexação, informações necessárias para a correta recepção do sinal, executada pelo set-top box. Descritores com informações como data, hora, ajustes para horário de verão, classificação indicativa, etc., trarão diversas facilidades ao telespectador, mudando seu modo de assistir TV. A digitalização dos serviços de radiodifusão trouxe muitos benefícios, tanto para os telespectadores, como para os radio difusores. Imagens em alta definição, áudio com múltiplos canais, imunidade aos ruídos, informações sobre a programação (EPG), interatividade e a multiprogramação são Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 12 / 43 apenas alguns exemplos de funcionalidades oriundas deste processo. Agora é possível transmitir não apenas as informações de áudio e vídeo, mas também dados e informações de múltiplos conteúdos ao mesmo tempo, dentro de um único canal de 6 MHz. Com isso, a correta configuração do multiplexador, cuja principal função é receber todos esses sinais e concatená-los em um único fluxo de dados BTS (Broadcast Transport Stream), é de extrema importância para o correto funcionamento dos receptores de TV digital. 2.12 Tabelas PSI/SI A figura a seguir é o diagrama simplificado de uma emissora de televisão, desde a geração dos sinais, até a recepção na casa dos telespectadores. Na etapa de geração do sinal, podem-se ter câmeras HD ou SD, que entregaram em sua saída um sinal já digital de áudio e vídeo, porém sem compressão. Esses sinais, possuem uma alta taxa de bits, o que inviabiliza sua transmissão através do sinal digital terrestre, que possui largura de banda de 6 MHz e taxa de bits da ordem de 18 Mbits/s, dependendo da configuração utilizada. Por este motivo, é necessária a utilização de um codificador, de forma a reduzir a taxa de bits para taxas possíveis de se transmitir. As saídas dos codificadores são conectadas a entrada do multiplexador, que também recebe os dados de closed caption, dados da interatividade e insere as tabelas de acordo com a norma MPEG 2 System. São inseridas as tabelas PSI (Program Specific Information) / SI (Service Information). As informações PSI são as tabelas padronizadas pela norma MPEG 2 System e as informações SI são as tabelas específicas e características de cada sistema de transmissão (DVB, ISDB, ATSC e SBTVD). Figura 7:Diagrama simplificado de uma emissora de TV 2.13 Tabelas PSI PAT (Program Association Table) A PAT é responsável por identificar os PIDs (Packet Identifier) da PMT (Program Map Table) e da NIT (Network Information Table). Esta tabela deve ser sempre enviada e sua utilização é mandatória. No caso de existir mais de uma camada de transmissão, a tabela deve ser sempre enviada na camada de menor robustez. NIT (Network Information Table) Responsável por carregar as informações sobre a emissora, frequência de transmissão e informar o canal virtual. No sistema brasileiro, a NIT possui alguns descritores próprios, diferente do especificado no MPEG 2 System, principalmente para atender o serviço oneseg. Isso porque, a grande maioria dos dispositivos dedicados a recepção móvel/ portátil demodulam apenas a camada referente ao seu serviço (maior robustez). Como a PAT é sempre enviada na camada de menor robustez, a NIT, para o one-seg, funciona como a PAT, sinalizando quais os PID da PMT que carrega o serviço móvel. Esta tabela deve ser sempre enviada e sua utilização é mandatória. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 13 / 43 PMT (Program Map Table) É a responsável por carregar as informaçõesque permitem o receptor localizar corretamente cada um dos conteúdos enviados, sejam eles vídeo, áudio, closed caption, interatividade, etc. e também a localização da referência de clock do programa (PCR – Program Clock Reference) para cada serviço. Caso exista mais que um serviço, existirá uma PMT para cada serviço. Esta tabela deve ser sempre enviada e sua utilização é mandatória CAT (Conditional Access Table) A CAT deve prover informações sobre sistemas de acesso condicional utilizados no multiplexador. Caso seja utilizado acesso condicional, esta tabela é mandatória. Atualmente a CAT não é utilizada no SBTVD. 2.14 Tabelas SI SDT (Service Description Table) A SDT é responsável por conter as informações que descrevem os serviços em um sistema, como, por exemplo, nome do serviço (por exemplo: serviço HD ou serviço one-seg) e provedor de serviço (nome da rede). Esta tabela deve ser sempre enviada e sua utilização é mandatória EIT (Event Information Table) A EIT tem como principal funcionalidade o envio das informações específicas para cada programa que será exibido. Para isso, cada programa é considerado como sendo um evento, e para cada evento, é associado diversas informações, como, por exemplo: nome do evento, início do evento, duração, descrição, classificação indicativa, controle de cópias etc. Essas informações permitem que o receptor crie o Guia Eletrônico de Programação (EPG), bloqueie a exibição de conteúdos de acordo com a classificação indicativa de um determinado evento e ainda proteja o conteúdo de cópias não autorizadas. Esta tabela deve ser sempre enviada e sua utilização é mandatória. TOT (Time Offset Table) A TOT fornece a informação referente à hora e data atual e também fornece a informação de diferenças de fuso horário e do horário de verão. O horário enviado na TOT deve ser sempre o horário oficial de Brasília (UTC-3), independentemente do local onde a emissora está localizada e os ajustes de fuso e horário de verão devem ser enviados através do local_time_offset_descriptor. Esta tabela deve ser sempre enviada e sua utilização é mandatória. BIT (Broadcast information Table) A BIT descreve as informações da rede ou informações dos parâmetros de transmissão da SI para cada radio difusor, como por exemplo: nome da emissora e a rede a qual ela pertence. Esta tabela deve ser sempre enviada e sua utilização é mandatória 2.15 Principais inconformidades detectadas Desde o início das operações, um grupo formado pelos representantes das principais emissoras se reúne trimestralmente de forma a trocar experiências e sinalizar para o fórum SBTVD e para os fabricantes de receptores, possíveis inconformidades com a norma brasileira. O objetivo é evitar que o usuário final, o telespectador, não se frustre frente a um problema que afete a qualidade de seu sinal. Veremos a seguir uma análise das principais inconformidades detectadas durante os 3 primeiros anos de operação. a) Codificação de vídeo Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 14 / 43 Inconformidade na codificação de vídeo: Uso de compressão fora do formato especificado pela norma ABNT NBR 15602-1 A codificação de vídeo deve ser realizada utilizando compressão H.264 high profile 4.0 ou inferior para sinais HDTV e H.264 main profile 4.0 ou inferior para sinais SDTV. Para os sinais LDTV (one-seg), deve-se utilizar compressão H.264 baseline profile 1.3 ou inferior. Inconformidade na codificação de áudio: Uso de empacotamento de áudio fora do formato especificado na norma ABNT NBR 15602-2. A codificação e o empacotamento do áudio devem obrigatoriamente ser compatíveis com LATM/LOAS, conforme a ISO/IEC 14496-3. Conforme especificado na norma ABNT NBR 15602, o fluxo elementar do áudio deve ser primeiramente encapsulado no formato de multiplexação LATM e deve obrigatoriamente utilizar o elemento de multiplexação audiomuxelement(). A camada de sincronização do transporte de áudio (LOAS) deve utilizar o formato de transmissão AudioSyncStream() conforme em ISO/IEC 14496-3. b) Sinalização Inconformidade na Sinalização de áudio: Sinalização do SBR de forma implícita, quando utilizado codificação de áudio HE- AAC A norma ABNT NBR 15602-2, estabelece que quando utilizado a compressão de áudio HE-AAC, a sinalização da presença de SBR deve obrigatoriamente usar o mecanismo de sinalização explícito nonbackward compatible, de acordo com a ISO/IEC 14496-3. c) Configuração e envio das tabelas Inconformidade no preenchimento da Tabela EIT: Não envio de todos os descritores mandatórios. De acordo com a ABNT NBR 15603, o envio de alguns descritores é obrigatório, dependendo da tabela em questão. No caso específico da EIT, os seguintes descritores são obrigatórios: short_ event_descriptor (definições do evento), component_descriptor (características do stream), audio_component_descriptor (características do áudio) e o parentalrating_control (classificação indicativa). Inconformidade no preenchimento do horário dos programas enviado pela EIT para composição do EPG: Utilização de horário diferente do UTC-3. O horário a ser preenchido no short_event_descriptor de forma a sinalizar o início de cada evento, deve ser sempre o UTC-3, independente da região onde o transmissor está instalado, e presença ou não do horário de verão. A correção do horário, nos locais que for necessário, será feita pelo receptor a partir das informações recebidas pela TOT. Inconformidade no preenchimento da TOT: configuração incorreta do descritor local_time_offset_descriptor O correto preenchimento dos campos da TOT é importante para que o receptor consiga receber e mostrar corretamente, as informações do guia de programação, agendar download de atualizações. A norma ABNT NBR 15603, estabelece que o horário enviado na TOT, independente da região do país em que a estação transmissora estiver localizada, deve sempre enviar o horário oficial de Brasília (UTC-3). Já os campos local_ time_offset e next_time_offset enviados pelo descritor local_time_offset_descriptor presente na TOT, devem ser configurados de acordo com a localização da estação transmissora, de modo a ajustar as diferenças de fuso horário e horário de verão de onde a geradora está localizada. A figura a seguir mostra a divisão dos fusos horários utilizados no Brasil. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 15 / 43 Figura 8: Fusos horários no Brasil A Figura 8 mostra as regiões e os fusos horários utilizados no Brasil e na Tabela 1 são mostrados os valores a serem preenchidos no local_time_offset_ descriptor para cada caso. O preenchimento do next_time_offset permite que o receptor possa se autoconfigurar no momento que se iniciar ou terminar o horário de verão. Entretanto, cabe a emissora realizar manualmente a alteração do local_time_offset_ descriptor quando se iniciar ou terminar o horário de verão, de forma a manter o seu preenchimento conforme mostrado a Tabela 1. Tabela 1: Preenchimento dos campos do descritor do local_time_offset Inconformidade da determinação do valor original_network_id. O original_network_id deve identificar unicamente cada uma das estações geradoras existentes no Brasil. Esta identificação deve ser feita a partir dos valores de prefixo padronizados pela ANATEL para cada estação geradora. Este prefixoé representado por seis dígitos, onde os dois primeiros dígitos são sempre representados pelas letras ZY. Por exemplo, ZYA205, o terceiro valor (esquerda para direita) é representado sempre pelas letras A, B, P, Q e T e os três últimos valores são representados por uma numeração de 000 a 999 possíveis. Tabela 2: Prefixo ANATEL Tabela 3: Serviços para TV Digital Para a composição do original_network_ id, as duas primeiras letras devem ser desconsideradas e para a terceira letra (esquerda para a direita) deve ser atribuído um valor que deve estar de acordo com a Tabela 2, os últimos três valores deverão ser mantidos. Dessa forma o valor do original_network_id é obtido na forma decimal. Por exemplo, uma emissora que possui a identificação ZYA205 irá descartar as duas primeiras letras (ZY) e substituirá letra A pelo valor 0 conforme mostrado na tabela 2. Desta forma o seu original_ network_id será 0205 em decimal. Convertendo esse valor para hexadecimal, o valor do original_network_id será 0x0CD. Inconformidade da determinação do valor do service_id de cada serviço de televisão digital. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 16 / 43 Os campos referentes ao service_id devem obrigatoriamente ser únicos por estação geradora e devem conter a identificação do tipo e do número de serviço transmitido. Para que o service_id seja único por geradora, deve obrigatoriamente ser inserido nos seus 11 bits mais significativos o valor dos 11 bits menos significativos do campo original_ network_id. Os 2 bits seguintes do service_id devem obrigatoriamente representar o tipo de serviço que está sendo transmitido e é definido na Tabela 3: Os três bits seguintes devem representar o número do serviço (service_number) transmitido pela emissora, que varia de 000 a 111, representando no máximo 8 serviços, como mostra a Figura 9. Para o exemplo dado no item anterior, onde o original_network_id é 0x0CD, convertendo em binário temos 00011001101. Desta forma, para o serviço de televisão fixa, de acordo com a Tabela 3, temos 00, o primeiro serviço de televisão desta emissora ficaria como mostra a Figura 9, em binário. Caso exista outro serviço fixo, a diferença será apenas nos últimos 3 bits, que deverão ser alterados para 001, 010, 011… e assim sucessivamente. O correto preenchimento destes valores é fundamental para que os receptores consigam identificar os serviços e mostrá-los de forma correta. Figura 9: Bits do service_id Inconformidade no preenchimento do campo remote_control_key_id enviado pela tabela NIT. Para as emissoras que atualmente possuem tanto a transmissão analógica, como a digital. O valor do campo remote_ control_key_id designado para o canal digital de uma emissora deve ser igual ao número do seu canal analógico. Isso permite que o usuário continue selecionando no controle remoto, para o canal digital, o mesmo número que já conhece para sistema analógico. Inconformidade no envio de tabelas que não estão definidas nas normas SBTVD. Nenhuma tabela ou descritor que não esteja em acordo com as normas do sistema brasileiro de TV digital (normas ABNT NBR 15601 a 15608) pode ser enviada. III. Configuração do receptor 3.1 Configuração básica do receptor A configuração básica do receptor deve estar de acordo com a Figura 1 e deve ser composta pelas seguintes unidades: a) antena de recepção terrestre; b) IRD – Integrated Receiver Decoder; c) cabo de conexão entre a antena e o receptor. Figura 10: Configuração básica do receptor 3.2 Configuração básica do IRD Na recepção fixa, são pelo menos dois os possíveis modelos de aparelhos com diferentes requisitos obrigatórios, em especial no que trata da saída de áudio e vídeo, assim como do divisor Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 17 / 43 de antena. Por esta razão a configuração básica de um IRD deve ser dividida em conversor digital (STB) e receptor integrado. A configuração básica de um IRD do tipo conversor digital (STB – Set Top Box) é mostrada na figura a seguir. Figura 11: Configuração básica do IRD tipo conversor digital (STB) A configuração básica de um IRD do tipo integrado deve estar de acordo com a Figura 12. Figura 12: Configuração básica do IRD tipo integrado 3.3 Arquitetura básica do receptor A arquitetura básica do receptor deve estar de acordo com a Figura 13. Figura 13: Arquitetura básica do receptor IV. Especificações das unidades receptoras de sinais de televisão digital terrestre 4.1 Antena de recepção A antena para recepção de sinais de televisão digital terrestre deve obrigatoriamente atender no mínimo às seguintes especificações: a) a antena deve possibilitar a recepção de sinais de televisão digital terrestre que estejam compreendidos entre os canais de VHF de 07 a 13 e os canais de UHF de 14 a 69, para os receptores do tipo fixo e móvel (full-seg) e pelo menos os canais compreendidos na banda de UHF entre os canais 14 a 69 para os receptores do tipo portátil (one-seg); b) opcionalmente, a antena pode possibilitar a recepção dos sinais de televisão analógica que estejam compreendidos entre os canais na faixa de VHF de 02 a 13 e UHF de 14 a 62; c) a polarização da antena pode ser tanto vertical como horizontal; d) o ganho da antena não é especificado, por depender fortemente das condições de recepção, entretanto é recomendado que quando houver antena externa instalada o ganho seja no mínimo equivalente ao especificado pelo tipo yagi de 14 elementos (7 dB – UHF canal 14); e) a diretividade da antena não é especificada por depender fortemente das condições de recepção, entretanto é recomendado que quando houver antena externa Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 18 / 43 permanentemente instalada, a instalação atenda no mínimo às especificações de diretividade da ITU Recommendation BT.419-3. 4.2 Especificação da unidade receptora (IRD) 4.2.1 Entrada de antena 4.2.1.1 Receptor do tipo integrado A unidade receptora do tipo integrado com monitor deve disponibilizar pelo menos um terminal para entrada de antena com impedância de entrada 75 Ω, tipo F, desbalanceado. 4.2.1.2 Conversor digital (unidade receptora do tipo set-top box) O conversor digital deve disponibilizar pelo menos um terminal para entrada e outro para saída de antena (pass through), ambos com impedância 75 Ω, tipo F, desbalanceado. 4.2.1.3 Receptor portátil Para os receptores portáteis one-seg (telefones celulares, dongle, PDA, entre outros), as recomendações descritas em 7.2.1.1 e 7.2.1.2 são opcionais, podendo ou não ser aplicadas, a critério do fabricante do dispositivo de recepção. 4.2.2 Recepção de canais 4.2.2.1 Dispositivos fixos ou móveis de recepção (full-seg) A unidade receptora deve ser capaz de sintonizar os canais de televisão limitados pela banda de VHF alto, compreendidos entre os canais 07 a 13, e os canais limitados pela banda de UHF, compreendidos entre os canais 14 a 69. 4.2.2.2 Dispositivos portáteis de recepção parcial (one-seg) A unidade de recepção parcial deve ser capaz de pelo menos sintonizar os canais de televisão limitados pela banda de UHF, compreendidos entre os canais 14 a 69. A recepção de canais da faixa VHF alto é facultativa nos receptores portáteis one-seg.4.2.3 Largura de banda do canal A largura de banda do canal deve estar compatível ao especificado no ABNT NBR 15601:2007, subseção 7.1, conforme segue: a) dispositivos fixos ou móveis de recepção (full-seg): 5,7 MHz; b) dispositivos portáteis (one-seg): 0,43 MHz. A figura a seguir apresenta o canal de TV digital, em frequência, mostrando os treze segmentos, informação completa – full-seg, e o segmento único, one-seg, para dispositivos portáteis. Figura 14: Segmentos de informação do canal da TV digital 4.2.4 Frequência da portadora central de canais As frequências das portadoras centrais apresentadas na Tabela 4 (banda VHF alto) e Tabela 5 (banda de UHF) devem obrigatoriamente ser aplicáveis a todos os tipos de receptores (full-seg). Para os receptores one-seg, apenas a Tabela 4 deve ser obrigatoriamente atendida, sendo facultado aos fabricantes deste tipo de receptores a implementação da Tabela 5. As frequências das portadoras centrais da faixa de VHF alto são as definidas na Tabela 4 e as frequências das portadoras centrais da faixa de UHF são as definidas na Tabela 5. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 19 / 43 Tabela 4: Frequências dos canais VHF alto Número do canal Frequência da portadora central - MHz 07 177 + 1/7 08 183 + 1/7 09 189 + 1/7 10 195 + 1/7 11 201 + 1/7 12 207 + 1/7 13 213 + 1/7 Tabela 5: Frequências dos canais da faixa de UHF Número do canal Frequência da portadora central Número do canal Frequência da portadora central 14 473 + 1/7 42 641 + 1/7 15 479 + 1/7 43 647 + 1/7 16 485 + 1/7 44 653 + 1/7 17 491 + 1/7 45 659 + 1/7 18 497 + 1/7 46 665 + 1/7 19 503 + 1/7 47 671 + 1/7 20 509 + 1/7 48 677 + 1/7 21 515 + 1/7 49 683 + 1/7 22 521 + 1/7 50 689 + 1/7 23 527 + 1/7 51 695 + 1/7 24 533 + 1/7 52 701 + 1/7 25 539 + 1/7 53 707 + 1/7 26 545 + 1/7 54 713 + 1/7 27 551 + 1/7 55 719 + 1/7 28 557 + 1/7 56 725 + 1/7 29 563 + 1/7 57 731 + 1/7 30 569 + 1/7 58 737 + 1/7 31 575 + 1/7 59 743 + 1/7 32 581 + 1/7 60 749 + 1/7 33 587 + 1/7 61 755 + 1/7 34 593 + 1/7 62 761 + 1/7 35 599 + 1/7 63 767 + 1/7 36 605 + 1/7 64 773 + 1/7 Número do canal Frequência da portadora central Número do canal Frequência da portadora central 37 Não aplicável 65 779 + 1/7 38 617 + 1/7 66 785 + 1/7 39 623 + 1/7 67 791 + 1/7 40 629 + 1/7 68 797 + 1/7 41 635 + 1/7 69 803 + 1/7 V. Termos e definições 5.1 Acessibilidade: condição para utilização, com segurança e autonomia, dos serviços, dispositivos, sistemas e meios de comunicação e informação, por pessoa com deficiência auditiva, visual ou intelectual. 5.2 Audiodescrição: locução em língua portuguesa, sobreposta ao som original do programa, destinada a descrever imagens, sons, textos e demais informações que não podem ser percebidos ou compreendidos por pessoas com deficiência visual. A informação é enviada pelo provedor de conteúdo em um PES de áudio individualizado que, a critério do usuário, pode ser selecionado. 5.3 Built-in: qualquer funcionalidade seja em software ou hardware embutida ao dispositivo receptor. 5.4 Canal de interatividade: mecanismo de comunicação que fornece conexão entre o receptor e um servidor remoto. 5.5 Carrossel de dados: método que envia qualquer conjunto de dados ciclicamente, para que esses dados possam ser obtidos, via radiodifusão, em um intervalo de tempo tão longo quanto necessário. 5.6 Ciclo de vida: caracteriza o período de tempo entre o momento em que uma aplicação é carregada e o momento em que ela é destruída. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 20 / 43 5.7 Classificação indicativa: classificação de natureza informativa e pedagógica, voltada para a promoção dos interesses de crianças e adolescentes, exercida de forma democrática, possibilitando que todos os destinatários da recomendação possam participar do processo, de modo objetivo, ensejando que a contradição de interesses e argumentos promovam a correção e o controle social dos atos praticados. 5.8 Codificação: processo de transformação de sinais externos em bits que representem tais sinais. A codificação se dá, por exemplo, através de amostragem e a informação obtida pode ainda ser compactada. 5.9 Conversor digital (set-top box): dispositivo de recepção e decodificação de sinais de televisão digital que é conectado a um televisor por meio de cabos ou qualquer outro tipo de conexão e que, para tanto, disponibiliza interfaces de saída de áudio e vídeo, sejam elas analógicas ou digitais. 5.10 Decodificação: processo responsável pela recuperação do sinal original através dos bits recebidos do codificador A decodificação pode, eventualmente, realizar também a descompactação da informação recebida. 5.11 Dongle: dispositivo normalmente ligado a uma porta de entrada de dados de um computador. 5.12 Downmix: matriz de n canais utilizada para obter menos de n canais. 5.13 DSM-CC (Digital Storage Media Command and Control): método de controle que fornece acesso a um arquivo ou fluxo em serviços digitais interativo. 5.14 Dublagem: tradução de programa originalmente falado em língua estrangeira, com a substituição da locução original por falas em língua portuguesa, sincronizadas no tempo, entonação, movimento dos lábios dos personagens em cena etc. O som na língua original, assim como de outras línguas, é transmitido simultaneamente em um PES de áudio independente ou, opcionalmente, em um stream de áudio dual-mono. 5.15 ECMAScript (European Computer Manufacturers Association): linguagem de programação definida na ECMA 262. 5.16 Fluxo elementar (elementary stream – ES): fluxo básico que contém dados de vídeo, áudio ou dados privados. 5.17 Front-end: conjunto de componentes, desde a entrada da antena até a interface de saída, responsáveis por recuperar o transport stream. 5.18 Janela de LIBRAS: espaço delimitado no vídeo onde as informações são interpretadas na linguagem LIBRAS. 5.19 LATM/LOAS: mecanismo de transporte definido no MPEG-4 que utiliza duas camadas, uma de multiplexação e outra de sincronização. A camada de multiplexação LATM (low overhead MPEG-4 audio transport multiplex) gerencia a multiplexação de vários payloads de áudio (dados de áudio) e seus dados de configuração constantes nos elementos de AudioSpecificConfig(). A camada de sincronização LOAS (low overhead audio stream) especifica uma sintaxe para auto sincronismo no feixe de transporte de áudio do MPEG-4. 5.20 Closed-caption: transcrição em língua portuguesa, dos diálogos, efeitos sonoros, sons do ambiente e demais informações que não podem ser percebidos ou compreendidos por pessoas com deficiência auditiva. 5.21 Perfil: especificação de uma classe de capacidades, oferecendo diferentes níveis de funcionalidades em um receptor. 5.22 Receptor full-seg: dispositivo capaz de decodificar informações de áudio, vídeo, dados etc., contidas na camada Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 21 / 43 do fluxo de transporte de 13 segmentos destinada ao serviço fixo (indoor) e móvel. A classificação full-seg é aplicada aos conversores digitais, também conhecido por set-top box e aos receptores de 13 segmentos integrados com tela de exibição,mas não exclusivos a estes. Este tipo de receptor é capaz de receber e decodificar sinais de televisão digital terrestre de alta definição e, a critério do fabricante, também receber e decodificar informações transportadas na camada “A” do transport stream, aplicada para os serviços direcionados aos receptores portáteis, definidos como one-seg. 5.23 Receptor integrado: dispositivo de recepção de sinais de televisão digital integrado ao monitor, dispensando interfaces de saídas dos sinais de áudio e vídeo. 5.24 Receptor one-seg: dispositivo que decodifica exclusivamente informações de áudio, vídeo, dados etc., contidas na camada “A” locada no segmento central dos 13 segmentos. A classificação one-seg é destinada aos receptores do tipo portátil, também conhecido por “handheld”, especialmente recomendados para telas de exibição de dimensões reduzidas, normalmente até 7 polegadas. Entre os produtos classificados como one-seg, estão os receptores integrados com telefone celular, PDA, dongle e televisores portáteis, os quais são energizados por uma bateria interna e, portanto, sem necessariamente demandar uma fonte externa de energia, bem como aqueles destinados a veículos automóveis. Este tipo de receptor é capaz de receber e decodificar apenas sinais de televisão digital terrestre transportado na camada “A” do fluxo de transporte, e, consequentemente apenas sinais de perfil básico, destinado aos dispositivos portáteis de recepção. 5.25 Threshold: limiar para o chaveamento do conversor digital entre a opção de recepção de acordo com a qualidade do sinal digital e analógico. 5.26 Transport stream: sintaxe do fluxo de transporte MPEG-2 para empacotamento e multiplexação de vídeo, áudio e sinais de dados em sistemas de radiodifusão digital. VI. Questões Gerais 1) As afirmativas a seguir estão relacionadas às noções de luz e cor. Leia atentamente cada uma delas. I. Luz é a radiação eletromagnética, com comprimento de onda (λ) entre 400 nm (correspondente ao azul) e 700 nm (correspondente ao vermelho), aproximadamente, que é capaz de sensibilizar a visão humana. II. Cor pode ser tratada como a cor da luz, a cor de um corpo e como a cor que é vista pelo olho humano. III. A chamada cor do corpo é a cor dos raios luminosos refletidos pelo corpo. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): Resposta: I, II e III 2) No contexto de sistemas de televisão, o conhecimento dos fundamentos de luz e cor é de grande importância para a compreensão de técnicas e procedimentos mais avançados. Neste cenário, considere as asserções a seguir. As cores vermelha (R), verde (G) e azul (B) são chamadas cores primárias Porque Não podem ser obtidas por misturas de outras cores. Resposta: As duas asserções são verdadeiras, e a segunda é uma justificativa correta da primeira. 3) Num receptor de TV, qual a função do detector de vídeo e qual a construção básica de um detector de vídeo moderno (detector síncrono)? Resposta: A função de um detector de vídeo é recuperar o sinal composto de vídeo modulado na envoltória da portadora de vídeo. Os modernos receptores utilizam circuitos integrados Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 22 / 43 nos quais há um Detector Síncrono que usa a FI de vídeo (45,75 MHz) devidamente filtrada para fazer os batimentos necessários, o que elimina a possibilidade de batimento entre som e cor e oferece boa qualidade de demodulação. 4) Na distribuição de um sinal de TV é bastante facilitada pelo uso de redes de telecomunicações via satélite. Na figura abaixo, apresenta-se a estrutura básica de um esquema que possui o objetivo mencionado. Explique de forma sucinta a funcionalidade de cada elemento presente na figura. Resposta: Na figura apresentada, a estação de TV representa o local em que os sinais de TV são efetivamente captados e gerados (isto é, é o local onde se encontram as câmeras e onde acontecem os programas a serem transmitidos). A estação de TV é ligada por meio de um cabo coaxial (ou por outro meio físico adequado) à estação transmissora (CTV). Os sinais transmitidos por essa estação são encaminhados, por meio de um refletor passivo, a uma empresa de telecomunicações que possui uma infraestrutura de ligação via satélite. Os sinais são, então, enviados a um satélite que as distribui para a rede e para as emissoras afiliadas. 5) O tratamento adequado das cores nos sistemas que as empregam na formação de imagens e na geração de vídeos depende de uma série de propriedades apresentadas pelas mesmas. Nesse contexto, assinale, dentre as alternativas abaixo, a característica de cor que está relacionada diretamente com a intensidade da luz (potência da fonte) ou com a refletibilidade do corpo. Resposta: Brilho ou luminância 6) O tratamento adequado das cores nos sistemas que as empregam na formação de imagens e na geração de vídeos depende de uma série de propriedades apresentadas pelas mesmas. Nesse contexto, assinale, dentre as alternativas abaixo, a característica de cor que está relacionada diretamente ao comprimento de onda da radiação. Resposta: Matiz (“hue”). 7) Dentre as alternativas abaixo, assinale aquela que indica de forma correta a largura de um canal de TV no padrão M (considere a largura total, que acomoda as duas portadoras e os intervalos de guarda). Resposta: 6 MHz. 8) Dentre as alternativas abaixo, assinale aquela que indica de forma correta as bandas em que se encontram os canais empregados na transmissão de TV. Resposta: Os canais 2 a 6 estão na banda VHF e os canais de 7 a 13 estão na banda de UHF 9) As afirmativas a seguir estão relacionadas à transmissão do som estéreo em TV. Leia atentamente cada uma delas. I. A estereofonia consiste em reproduzir sons através de dois canais de áudio, o esquerdo e o direito, posicionados dessa forma em relação ao espectador, de modo a dar a ele a impressão de que está em frente à fonte sonora, podendo perceber sua posição. Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 23 / 43 II. Em 1987, o Brasil adotou o sistema americano NTSC para a transmissão de TV em estéreo. III. No receptor estereofônico, apenas uma demodulação FM é necessária para recuperar os canais esquerdo (L) e direito (R) originais. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): Resposta: I apenas. 10) Pelo comportamento já conhecido do olho humano, é possível reproduzir uma extensa gama de cores a partir da combinação de apenas três luzes: vermelha (R), verde (G) e azul (B). Assim funciona a TV a cores: a imagem tem essas três componentes primárias separadas dentro da câmera, cada uma analisada por um captador (tubo ou CCD), gerando os sinais R, G e B, com banda de, no mínimo, 4 MHz cada (na verdade ela é de 7 ou mesmo 10 MHz) e varreduras idênticas. Tais sinais, porém, não podem ser transmitidos no canal padrão de 6 MHz. Que estratégia se faz necessária para que essas componentes sejam transmitidas? Resposta: O que se faz é obter e transmitir o sinal Y (luminância), que é dado pela equação: Y = 0,30.R + 0,59.G + 0,11.B. A cromaticidade (matiz e saturação) pode ser expressa por R - Y, G - Y e B - Y. A transmissão dos três sinais de cromaticidade seria redundante, pois com a conhecida relação entre as primárias e a luminância e a obrigatória transmissão desta, obtém-se facilmente a terceira informação pelacombinação das demais. Assim, foram escolhidos os sinais R - Y e B - Y para acompanharem Y. 11) Um sistema de aquisição de imagens depende diretamente da boa configuração dos sistemas óptico e de iluminação para cumprir bem seu papel. Ele contém o sensor óptico que é responsável pela tradução do sinal de radiação luminosa refletido pelo objeto em estudo para um sinal elétrico que possa ser compreendido pelo sistema de processamento. Nesse contexto, descreva de forma sucinta em que são constituídos os sensores ópticos. Resposta: Os sensores ópticos (ou de aquisição de imagens) são constituídos por matrizes de elementos fotossensíveis, que são submetidos à exposição luminosa do ambiente durante certo tempo (tempo de exposição) e mapeiam o nível de intensidade luminosa recebido sobre sua superfície em um sinal elétrico analógico proporcional, repassando este sinal para um elemento processador, que irá digitalizar e armazenar o sinal em uma memória de rápido acesso para futuro processamento. 12) As afirmativas a seguir estão relacionadas à aquisição de vídeo e, em particular, ao emprego de sensores CCD e MOS. Leia atentamente cada uma delas. I. A primeira câmera para aquisição de vídeo possuía uma estrutura chamada vidicon, onde os elétrons dos raios luminosos eram varridos sobre uma cobertura de fósforo para adquirir a imagem. II. Os sensores (Charge Coupled Device) e CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) são formados por matrizes de elementos fotossensíveis (ou pixels) e agrupados em geometria retangular ou radial. III. Os fótons de energia luminosa incidente no sensor CCD desprendem certa quantidade de elétrons (proporcional à intensidade luminosa) ao entrar em contato com o material semicondutor do sensor. Os elétrons captados pelos fotodiodos do sensor são guardados em áreas de armazenamento para posterior transmissão das informações na forma de um sinal elétrico. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): Resposta: I e III apenas Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 24 / 43 13) As afirmativas a seguir estão relacionadas à aquisição de vídeo e, em particular, ao emprego de sensores CCD e MOS. Leia atentamente cada uma delas. I. Apesar dos avanços alcançados nesta tecnologia, sensores CCD ainda sofrem com um problema de super saturação (blooming) de seus elementos sensitivos. O fenômeno ocorre quando uma fonte luminosa é fotografada em frente a um fundo escuro, resultando em um ponto luminoso super saturado que cresce incontrolavelmente na imagem. II. Os sensores CMOS são fabricados em processos semelhantes ao de microprocessadores, podendo inclusive aproveitar uma linha industrial deste tipo para sua fabricação, o que é uma vantagem sobre os sensores CCD, que precisam de uma linha própria para sua fabricação. III. Antigamente os sensores CMOS não eram tão populares pois apresentavam elevado nível de ruído nas aquisições de imagens, devido ao leiaute do sensor. Conforme a tecnologia evoluiu, foram acoplados aos fotodiodos um circuito de amplificação que auxiliou na redução destes ruídos. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): Resposta: I, II e III 14) A figura apresentada a seguir corresponde um circuito com duas entradas (superior e inferior), que produz em sua saída os canais direito e esquerdo de uma versão estereofônica do áudio transmitido junto ao sinal de TV. Que sinais são colocados em cada uma dessas entradas, a fim de que as saídas ilustradas sejam obtidas? Justifique sua resposta. Resposta: Na entrada superior, deve ser colocado o sinal L - R (esquerdo menos direito) e, na entrada inferior, deve ser colocado o sinal L + R (esquerdo mais direito). O circuito superior, baseado num amplificador operacional funciona como um subtrator inversor; assim, tem-se em sua saída -[L - R - (l + R)] = 2R. O circuito inferior funciona como um somador; assim, tem-se em sua saída, L - R + L + R = 2L. 15) A figura apresentada a seguir ilustra uma rede híbrida de TV a cabo. Quais os meios de transmissão empregados à esquerda e à direita da caixa apontada pela seta vermelha na figura? O que representam essa caixa e a caixa mais à esquerda? Resposta: A caixa apontada pela seta vermelha da figura é um conversor óptico-elétrico. Ele é necessário porque, à sua esquerda, são empregadas fibras ópticas para transmissão dos sinais de TV. Os sinais podem trafegar nessas fibras por distâncias maiores, visto que, neste meio físico, as atenuações são menores. À direita do conversor, são empregados normalmente cabos coaxiais, para fazer a entrega final do sinal de TV a cabo. A caixa mais à esquerda na figura corresponde ao head-end, que possui a função, entre outras coisas, de abrigar as antenas que recebem os sinais (terrestres ou via satélite) das emissoras a serem disponibilizadas para os usuários da rede. 16) Na figura apresentada abaixo, é ilustrado um diagrama de blocos dos estágios de entrada de um seletor de canais presente num receptor de TV. O primeiro bloco deste diagrama é o acoplador de antena. Qual a função deste bloco? Sistemas de TV – CCE0345 Manoel Gibson M. Diniz Navas pág 25 / 43 Resposta: O acoplador de antena se localiza entre a antena e o seletor propriamente dito. Ele é responsável pelo desacoplamento da antena ao chassi, evitando choque elétrico a quem tocá-la; faz o casamento de impedâncias (300-75 ohms) e faz a proteção contra descargas atmosféricas, através de centelhadores. 17) No contexto dos equipamentos empregados nas redes de TV a cabo, em que consiste uma terminação e qual a finalidade deste dispositivo? Resposta: A terminação é um circuito eletrônico passivo projetado para casar com a impedância característica da rede coaxial (75 Ω). A finalidade da terminação é evitar micro reflexões do sinal de RF. Sem essas terminações, haveria micro reflexões na rede, degradando a qualidade do sinal transmitido. Abaixo é ilustrado o funcionamento ideal de uma rede bem terminada. 18) Nas últimas décadas, com a popularização dos sistemas digitais, os dispositivos para armazenamento de dados digitais, incluindo vídeo e áudio, tem ganho cada vez mais importância. Nesse contexto, encontram-se os Hard Disks (discos rígidos) ou HDs, sobre os quais algumas afirmações são feitas a seguir. Leia atentamente cada uma delas. I. Os discos magnéticos de um disco rígido são recobertos por uma camada magnética extremamente fina. Na verdade, quanto mais fina for a camada de gravação, menor será sua sensibilidade, e consequentemente menor será a densidade de gravação permitida por ele. II. A cabeça de leitura e gravação de um disco rígido funciona como um eletroímã, sendo composta de uma bobina de fios que envolve um núcleo de ferro. A diferença é que, num disco rígido, este eletroímã é extremamente pequeno e preciso. III. Existem dois tipos de formatação de discos rígidos magnéticos, chamados de formatação física e formatação lógica. Ambas podem ser realizadas mais de uma vez no mesmo disco. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): Resposta: II apenas. 19) Nas últimas décadas, com a popularização dos sistemas digitais, os dispositivos para armazenamento de dados digitais, incluindo vídeo e áudio, tem ganho cada vez mais importância. Nesse contexto, encontram-se as memórias flash, sobre os quais algumas afirmações são feitas a seguir. Leia atentamente cada
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