Tv digital terrestre brasileira

Tv digital terrestre brasileira

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RIO DE JANEIRO 2010

Trabalho apresentado para conclusão do curso de

TV DIGITAL TERRESTRE BRASILEIRA Engenharia Eletrônica. Orientador: Professor Mauro Migon

RIO DE JANEIRO 2010

Objetivo: Apresentar o novo sistema de televisão adotado. A TV digital terrestre brasileira. Universidade Veiga de Almeida Curso de Engenharia Eletrônica

estiveram ao meu lado e a minha noiva que me

Dedico esta pesquisa aos meus pais, que sempre ajudou a elaborar esta pesquisa.

Agradeço a Deus, foi e é meu maior refúgio. Agradeço ao coordenador técnico da Net Rio Rogério Tatagiba, que forneceu algumas figuras sobre a tecnologia digital.

“Para se conquistar alguma coisa é preciso trabalhar e suar muito, com uma dedicação que exige sacrifícios, e tentar esticar a corda até o limite que cada um imagina ser o seu.” (Bernadinho, Técnico de vôlei)

O modo de assistir um simples programa de TV mudou. Essa mudança será muito maior que a passada, quando a TV, de preto e branco passou a ser transmitida a cores. Essa mudança chama-se TV Digital. Com ela temos melhor imagem, sem fantasmas ou chuviscos, e áudio de melhor qualidade. Mas, o maior avanço é sem dúvida a interatividade. Escolher o ângulo de visão em partidas de futebol, ou saber que programa passará em outro dia com um simples click no controle remoto, são apenas alguns dos exemplos da interatividade da TV Digital. Será visto a evolução da TV em nosso país e a concorrência para escolha do padrão digital entre o sistema japonês, americano e o europeu. Será visto como o sinal é tratado para que chegue com qualidade em nossas residências, as vantagens e desvantagens deste tipo de transmissão, entenderemos o porquê da imagem digital ser melhor que a analógica e como é possível receber tantas informações no mesmo espaço de onde se recebe imagem e som analógicos. Bem vindo ao mundo da TV Digital. Palavra chave: TV, digital, imagem.

The way to watch a simple TV show has changed. This change will be greater than the past one, when the black and white TV started to be broadcasted in color. This change is called Digital Television. With it, we have the best image, without ghosts or drizzle, and a more advanced audio. But the biggest advance is undoubtedly the interactivity. Choosing different angles in a soccer match or knowing what program will be aired on the following day with a simple click on the remote control are just a few examples of the interactivity of Digital TV. We will be seen the TV evolution in our country, the competition regarding the choice of the standard digital system among the Japonese, American and European system. Will be seen how the signal that reaches our houses is treated so it offers a better quality, the advantages and disadvantages of this kind of transmission. We will understand why the digital image is better than the analogical one and how it is possible to receive such a great amount of information in the same spot where we used to receive the analogical image and sound. Welcome to the world of Digital TV. Keywords: TV, digital, image

INTRODUÇÃO09
1. HISTÓRICO10
2. SINAL DIGITAL12
3. OS MODELOS DIGITAIS13
3.1 PADRÃO AMERICANO14
3.2 PADRÃO EUROPEU14
3.3 PADRÃO JAPONES15
3.4 MODELO ESCOLHIDO - JAPONÊS15
3.5 OS MAIORES BENEFICIADOS COM A ESCOLHA17
4. TRANSMISSÃO19
4.1 MODULAÇÃO OFDM24
4.2 MODULAÇÃO QPSK31
4.3 MODULAÇÃO QAM34
4.4 PROBLEMAS NA RECEPÇÃO37
5. COMPRESSÃO40
6. VANTAGENS43
7. DESVANTAGENS45
8. CONCLUSÃO48

PÁG 9. REFERÊNCIAS 49

9 INTRODUÇÃO

Este estudo consiste em apresentar as mudanças que estão acontecendo na transmissão e recepção do sistema de TV aberta em nosso país.

Serão apresentadas as diferenças entre a TV analógica e digital tais como: qualidade de imagem, interatividade e dentre outras. A importância desta mudança, os benefícios e os tipos de problemas existentes.

Será apresentado o sistema de transmissão escolhido para a TV digital brasileira: o sistema Japonês. Será visto como este sistema trabalha, suas modulações e seus possíveis problemas.

O conteúdo desta pesquisa não é apenas para pessoas ligadas à área tecnológica. As mudanças serão para todos os brasileiros, pois hoje em dia, em quase todas as residências há pelo menos um aparelho de TV e seria interessante que todos já soubessem como lidar com esta grande mudança que está acontecendo.

10 1. HISTÓRICO

Hoje em dia, quase todos os brasileiros têm o privilégio de ter, ao menos, um aparelho de TV em casa. (TV gratuita transmitida através do ar). Muitos não imaginam suas vidas sem a TV. Imaginem como seriam as tardes de domingo sem o futebol na tela da TV. Mas ver as transmissões de jogos pelo aparelho de TV nem sempre foi tão fácil. Assistir hoje um jogo entre Fluminense (verde, branco e grená) e Corinthians (preto e branco), não se tem dificuldade para se distinguir os dois times devido às cores da camisa. Porém, no passado, em um aparelho de TV preto e branco teríamos dificuldade para diferenciar os dois times.

Corinthians em 1963Fluminense em 1962

Foto 1.1: Dois times na década de 60 com cores parecidas na TV em preto e branco

Com o avanço da tecnologia, surgiu a transmissão à cores. Porém, para ter imagem colorida era necessário trocar aparelho de TV. Desde então, o avanço da tecnologia, em relação à transmissão de TV, ficou parado no tempo. Os maiores avanços nas transmissões foram o closed caption, que acrescentava legenda a telejornais e novelas, e o SAP, que eliminava a tradução de filmes e retornava ao idioma original. Nestes últimos anos tivemos uma grande evolução nos aparelho de TV. As de tubo foram substituídas pelas de LCD e plasma. Porém este avanço foi apenas na tecnologia dos aparelhos, pois o mesmo sinal transmitido era captado por todas elas. Então, surgiu a necessidade de outra tecnologia de transmissão, com mais recursos, melhor qualidade e eficiência. Daí surgiu a tecnologia de transmissão digital. Mas para aproveitar o conteúdo digital, torna-se necessário adquirir um aparelho compatível ou um conversor.

Abaixo, o histórico da evolução da TV no Brasil:

• 1950 – entra no ar em São Paulo a primeira TV brasileira, a TV Tupi.

• 1962 – Entra a TV à cores no Brasil, com a TV Excelsior de São Paulo transmitindo no Sistema NTSC. O sistema de transmissão americano NTSC não evolui no Brasil devido ao alto valor para importar os equipamentos.

• 1970 – A Copa do Mundo de 1970, no México, chegou a cores no Brasil em transmissão experimental para as estações da Embratel, que retransmitia para os raros possuidores de televisão colorida no Brasil. A Embratel reuniu convidados na sua sede no Rio de Janeiro, em São Paulo e em Brasília. O sinal, recebido em NTSC (padrão americano), era convertido para PAL-M e captado por aparelhos de TV instalados nas três cidades.

• 1971 – governo baixou uma lei determinando o corte da concessão das emissoras que não transmitissem uma porcentagem mínima de programas em cores. O sistema oficial passou a ser o PAL-M, que era uma mistura do padrão M do sistema NTSC e das cores do sistema PAL Europeu. O objetivo era criar uma indústria totalmente nacional, com seu sistema próprio.

• 1972 – primeira transmissão em cores no Brasil, a partir de Caxias do Sul, RS, por ocasião da Festa da Uva, em 19 de fevereiro. Em 31 de março, inaugura-se oficialmente a televisão em cores no Brasil.

• 1990 – advento das redes em UHF. A MTV Brasil estreou em 1990.

• 1997 – o “Jornal Nacional” é transmitido com a função closed caption.

• 2004 – a Agencia Nacional de Telecomunicações (ANATEL) regulamenta que todas as operadoras de TV transmitam com a função Second audio program (SAP).

• 2007 – No dia 2 de dezembro é transmitido pela primeira vez o sistema digital com definição padrão, com o pronunciamento do Presidente da República Luiz Inácio da Silva.

• 2008 – no dia 20 de abril a Rede Globo transmite pela primeira vez sua programação em alta definição.

12 2. O SINAL DIGITAL

A TV aberta terrestre é transmitida para 90% dos televisores existentes nas residências brasileiras. Na grande maioria destas residências possui TV analógica. A transmissão de canais analógicos, é feita por ondas eletromagnéticas com largura de banda de 6 MHz. Mais adiante, será visto que este espectro de frequência é mal utilizado, pois é deixado um grande espaço entre as portadoras de vídeo (que carrega toda a imagem em preto e branco), croma (informação de cores) e áudio (som), para que uma não interfira na outra.

Os sistemas sensoriais humanos, como a visão e áudio, são captados na forma analógica. Então, para se transmitir na forma digital, deve-se digitalizar o sinal, por meio de sistemas binários, que permitem um uso mais eficiente do espectro eletromagnético, aumentando a taxa de transmissão de dados na banda de frequências disponível. Então, o som e imagem são digitalizados, ou seja, o sinal analógico é transformado em dígitos 0 e 1, a mesma linguagem utilizada por computadores. A TV, no sistema digital, recebe o sinal digital e o transforma em analógico novamente para que se perceba a imagem e som. Pode se observar na Figura 2.1 a diferença entre o sinal analógico e o digital:

Figura 2.1: A linha contínua representa o sinal analógico e pontilhado o digital

O sistema digital ganha cada vez mais espaço nos dias de hoje. Antes existiam os discos de vinil e fitas cassetes e VHS (analógicos), hoje existem o CD e o DVD (digitais) que além de serem reproduzidos também podem gravar informações de áudio e vídeo. Nas máquinas fotográficas antigas, não se tinha a opção de verificar no instante da foto se a mesma ficaria boa ou não. Hoje, com as máquinas digitais, pode-se visualizar a foto que é tirada, apagar as que não ficaram boas e fotografar novamente. A TV é uma das últimas fronteiras digitais que está sendo quebrada. Desde a sua comercialização no começo do século X, a TV não sofreu grandes alterações em sua tecnologia em relação à transmissão, a não ser pela inclusão do sistema de TV colorida.

A transição da TV analógica para a digital é a mais surpreendente, pois a experiência e surpresa de se assistir a televisão digital é comparável à transição da imagem em preto-ebranco para a colorida.

Figura 2.2: Avanços da tecnologia digital

3. OS MODELOS DIGITAIS

Três modelos de TV Digital disputaram o direito de ser o escolhido para o padrão brasileiro. O padrão Americano (ATSC), o padrão Europeu (DVB) e o padrão Japonês (ISDB). O sistema escolhido foi o japonês, que apresentou melhores benefícios de acordo com o governo brasileiro. Será apresentado um breve resumo sobre os três modelos.

14 3.1 PADRÃO AMERICANO

O modelo americano ATSC (Advanced Television Systems Committee) foi o primeiro dos três a ser desenvolvido, tendo início no ano de 1990. Sua principal finalidade era a transmissão de TV em alta definição, HDTV (High Definition Television). Na época de seu desenvolvimento a modulação digital não havia atingido o estágio de evolução que podemos hoje presenciar e, por esse fator, a transmissão e recepção ficaram bastante prejudicadas em relação aos outros padrões. O seu grande mérito foi ter sido o primeiro padrão desenvolvido e implantado com alta definição de imagem. Nos Estados Unidos mais de 60% dos lares dispõem de TV por assinatura a cabo. Isso ameniza o fato de que a transmissão terrestre seja ruim, por ter uma grande rejeição a ruídos e a múltiplos caminhos.

É óbvio que num sistema de TV Digital não existe retransmissão de dados. Logo é preciso ter um código corretor de erros. Este sistema utiliza para compressão o MPEG2 (que será estudado mais a frente) e o código corretor de Erro Reed Solomon. Em seguida temos o Entrelaçamento Temporal. Vamos imaginar que ocorra um erro em um determinado instante de tempo. As informações perdidas com este erro levariam a perda momentânea da imagem. Com o Entrelaçamento Temporal a transmissão num determinado tempo contém dados de vários quadros de vários instantes. Assim problemas momentâneos de recepção não acarretam a perda de imagem.

3.2 PADRÃO EUROPEU

O modelo europeu DVB (Digital Video Broadcasting) tem como principal finalidade a fácil recepção e a mobilidade. Isso acontece como consequência do fraco desempenho nesta área do padrão americano. Existe a possibilidade de transmissão em HDTV, mas a ênfase deste sistema é a transmissão do sistema digital padrão SDTV (Standard Definition Television). A principal vantagem em relação ao padrão americano é a possibilidade de transmissão de mais de um canal na banda de 6MHZ. É utilizada a modulação OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) de múltiplas portadoras, reconhecidamente superior a modulação de única portadora. Temos também o Entrelaçamento Temporal e o Código Reed Solomon, assim como no ATSC.

3.3 PADRÃO JAPONÊS

O modelo ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial) foi implantado no Japão com muito sucesso. O governo, através de seu órgão de pesquisa e Canal de TV NHK coordenou o desenvolvimento e a implantação da TV Digital, investindo financeiramente com a maior parte da verba. É um modelo voltado para recepção interna e de HDTV. Assim como o DVB, o sistema japonês utiliza o sistema de modulação OFDM de múltiplas portadoras.

A grande diferença entre o ISDB-T para o sistema Europeu e Americano é o time

Interleaving, que suspende durante um curto intervalo de tempo a transmissão para que o receptor possa fazer a equalização do canal, melhorando o desempenho na presença de interferências concentradas. Esse tempo é ajustável. Ele é o grande responsável pelo melhor desempenho na transmissão e recepção terrestre.

3.4 MODELO ESCOLHIDO – JAPONÊS

O padrão de televisão digital adotado no Brasil é o ISDB-TB, uma adaptação do

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