Televisión Digital

• Sistema de television digital
• Introducción
• Grupos y Foros Dedicados al Desarrollo y
  Puesta en Funcionamiento
  de la
  Televisión Digital (especialmente en Europa)
• TV digital vs. tv analógica
• Llegada de la Televisión Digital en Estados Unidos
  y Desarrollo
  de un Estándar Digital
• Evolución Histórica en Europa
• Aspectos técnicos de los sistemas de
  televisión digital
• El Sistema Europeo
  de Difusión de Televisión Digital
  Terrenal
• Esquemas de Protección del Esquema de
  Modulación. Redes
  Isofrecuenciales.
• Aspectos técnicos en la implantación de
  las redes
• Instalación de Transmisores
• Distribución Primaria
• Plataforma de usuario
• Set Top Box
• Estándares ATSC y DVB en relación a la
  calidad de
  imagen y en
  relación a los Servicios.
• Plataforma Multimedia del
  Hogar
• Televisión de alta
  definición
• Formatos de compresión
• Diferentes Tipos de Compresión
• Conclusión
• Bibliografía
• Glosario de términos empleados

1. Sistema de
television digital
Introducción

La llegada de la
televisión digital supone un cambio tan
radical como el que supuso el paso del blanco y negro al color. Se trata
de conseguir imágenes
mejores, pero no se queda ahí, sino que también se
van a abrir las puertas a la futura introducción de
servicios
hasta ahora inimaginables, como la recepción móvil
de televisión, la interactividad, la televisión a
la carta o los
servicios multimedia tan de
moda hoy en
día con la explosión de Internet.

El principal problema de la televisión analógica es
que no saca partido al hecho de que en la mayoría de los
casos, las señales de vídeo varían muy poco
al pasar de un elemento de imagen
(píxel) a los contiguos, o por lo menos existe una
dependencia entre ellos. En pocas palabras, se derrocha espectro
electromagnético.

Además al crecer el número de estaciones
transmisoras, la interferencia pasa a convertirse en un grave
problema.

Los canales radioeléctricos de la televisión
digital ocupan la misma anchura de banda (8MHz) que los canales
utilizados por la televisión analógica pero, debido
a la utilización de técnicas de compresión
de las señales de imagen y sonido (MPEG),
tienen capacidad para un número variable de programas de
televisión en función de la velocidad de
transmisión, pudiendo oscilar entre un único
programa de
televisión de alta definición (gran calidad de imagen
y sonido) a
cinco programas con
calidad técnica similar a la actual (norma de
emisión G con sistema de color PAL), o
incluso más programas con calidad similar al vídeo.
Sin embargo, inicialmente, se ha previsto que cada canal
múltiple (canal múltiple se refiere a la capacidad
de un canal radioeléctrico para albergar varios programas
de televisión) de cobertura nacional o autonómica
incluya, como mínimo, cuatro programas. Por el momento, no
se contempla la emisión de programas de televisión
de alta definición.

El empleo de la
televisión digital terrestre como medio para la
difusión de televisión proporciona una serie de
beneficios frente a otras posibles opciones:

• Al utilizar como medio de difusión la red terrestre nos permite
  una recepción en el hogar sencilla y poco costosa, ya
  que emplea el mismo sistema de recepción de la
  televisión analógica, e incluso con la antena
  anterior, sin merma de calidad.
• Permite la recepción portátil y en
  movimiento.
• Puede emplear redes de frecuencia
  única lo que conlleva el uso de un menor número
  de frecuencias.
• Requiere menor potencia de
  transmisión.
• Incrementa el número de programas con respecto
  a la televisión analógica actual, permitiendo
  múltiples programas y servicios multimedia en cada canal
  radioeléctrico.
• Mejora de la calidad de la imagen y del sonido (se
  evitan los efectos de nieve y de doble imagen de la
  televisión analógica) en la zona de cobertura,
  consecuencia de la robustez de la señal digital frente
  al ruido, las
  interferencias y la propagación
  multitrayecto.
• La elevada resolución espacial de un sistema
  de televisión digital permite un realismo
  mayor, que se puede apreciar en una pantalla más
  grande.
• Permite el aumento de la relación de aspecto.
  El formato convencional es de 4:3, mientras que con la
  televisión digital se permite el formato
  panorámico de 16:9.
• Se puede ofrecer un sonido multicanal, con calidad de
  disco compacto. Además la multiplicidad de canales de
  audio permite conseguir el efecto de sonido perimétrico
  empleado en las salas de cine.
  Aparte, estos canales podrían emplearse para transmitir
  diferentes idiomas con el mismo programa de
  vídeo.
• Abre las puertas del hogar a la Sociedad de la
  Información, debido a que permite la
  convergencia TV-PC. El televisor pasará a convertirse en
  un terminal multimedia que podrá admitir datos
  procedentes de los servicios de telecomunicaciones, suministrando servicios de
  valor
  añadido como correo
  electrónico, cotizaciones de bolsa,
  videoteléfono, guías electrónicas de
  programas (EPG), vídeo bajo demanda, pay
  per view, teletexto avanzado, banco en casa,
  tienda en casa, etc.
• Facilita los servicios de ámbito nacional,
  regional y local.
• Permite el desarrollo equilibrado entre servicios en
  abierto (Servicio
  Universal) y servicios de pago.

Los televisores actuales no permiten la recepción de la
nueva señal digital para obtener una imagen visualizable,
por lo que caben dos soluciones:

• La solución obvia es comprarse un televisor
  digital, pero hasta que el sistema no esté completamente
  introducido, los televisores digitales de pantalla grande apta
  para televisión digital serán caros.
• La solución más económica es
  añadir al receptor de televisión corriente un
  aparato decodificador, que convierta la señal digital en
  una señal analógica. Aunque el espectador no
  percibirá la calidad propia de la televisión
  digital, la calidad de la imagen superará la que
  tendría el mismo programa transmitido por un canal
  analógico.

Grupos y Foros
Dedicados al Desarrollo y Puesta en Funcionamiento de la
Televisión Digital (especialmente en
Europa)

• Proyecto Europeo DVB (Digital Video
  Broadcasting), que establece las normas para
  difusión digital que se aplican a todas las formas de
  difusión (satélite, cable terrestre y
  otras).
• Foro DIGITAG (DIGital Terrestrial Action
  Group), que se encarga de unificar criterios de requisitos
  de servicio ,
  de funcionalidades del receptor , de aspectos regulatorios con
  todas las matizaciones propias de cada país y de
  fomentar la rápida introducción de
  televisión digital .
• Proyecto VALIDATE (Verification And Launch of
  Integrated Digital Advanced Television in Europe), que es
  el grupo de
  trabajo que valida todas las experiencias de televisión
  digital , en cuanto a la compatibilidad de los distintos
  receptores.
• Proyecto MOTIVATE, que analiza la posibilidad
  de recepción móvil de la televisión
  digital
• Proyecto VIDITER (Video Digital
  TERrestre), constituye el primer proyecto
  español en televisión digital terrenal, y cuyo
  objetivo es
  desarrollar una red de televisión
  digital terrenal y evaluar el comportamiento de este nuevo sistema, con
  experiencias reales de emisión.
• dTTb (digital Terrestrial Television
  broadcasting).

Las normas para la
televisión digital han sido desarrolladas en Europa por el
Proyecto DVB,
integrado por más de 200 organizaciones.
Debido a su menor complejidad, las normas de satélite y
cable han precedido uno o dos años a la norma de TV
terrestre, y así se ha reflejado en su respectiva
implantación.

2. TV digital vs. tv analógica

El principal problema de la televisión analógica es
que no saca partido al hecho de que en la mayoría de los
casos, las señales de vídeo varían muy poco
al pasar de un elemento de imagen (píxel) a los contiguos,
o por lo menos existe una dependencia entre ellos. En pocas
palabras, se derrocha espectro electromagnético.

Además al crecer el número de estaciones
transmisoras, la interferencia pasa a convertirse en un grave
problema.

En la televisión analógica, los parámetros
de la imagen y del sonido se representan por las magnitudes
analógicas de una señal eléctrica. El
transporte de
esta señal analógica hasta los hogares ocupa muchos
recursos. En el
mundo digital esos parámetros se representan por
números; en un sistema de base dos, es decir, usando
únicamente los dígitos "1" y "0".

El proceso de
digitalización de una señal analógica lo
realiza el conversor analógico/digital. Esta
representación, numérica en bits, permite someter
la señal de televisión a procesos muy
complejos, sin degradación de calidad, que ofrecen
múltiples ventajas y abren un abanico de posibilidades de
nuevos servicios en el hogar. Sin embargo, la señal de
televisión digital ofrecida directamente por el conversor
analógico/digital contiene una gran cantidad de bits que
no hacen viable su transporte y
almacenamiento
sin un consumo
excesivo de recursos.

La cantidad de bits que genera el proceso de
digitalización de una señal de televisión es
tan alto que necesita mucha capacidad de almacenamiento y
de recursos para su transporte.

Ejemplos de la cantidad de bits que genera la
digitalización de 3 diferentes formatos de
televisión:

• En formato convencional (4:3) una
  imagen digital de televisión está formada por
  720×576 puntos (pixels). Almacenar una imagen requiere: 1
  Mbyte. Transmitir un segundo de imágenes
  continuas, requiere una velocidad de
  transmisión de 170 Mbits/s.
• En formato panorámico (16:9) una
  imagen digital de televisión está formada por
  960x 576 puntos (pixels): requiere un 30% más de
  capacidad que el formato 4:3
• En formato alta definición la
  imagen digital de televisión consiste en 1920 x1080
  puntos (pixels). Almacenar una imagen requiere más de
  4Mbyte por imagen. Transmitir un segundo de imágenes
  continuas, requiere una velocidad de transmisión de
  1Gbit/s. Afortunadamente, las señales de
  televisión tienen más información de la que el ojo humano
  necesita para percibir correctamente una imagen. Es decir,
  tienen una redundancia considerable. Esta redundancia es
  explotada por las técnicas de compresión digital,
  para reducir la cantidad de "números" generados en la
  digitalización hasta unos niveles adecuados que permiten
  su transporte con una gran calidad y economía de
  recursos.

Estas y otras técnicas han sido los factores que han
impulsado definitivamente el desarrollo de la televisión
Digital, permitiendo el almacenamiento y transporte de la
señal de televisión digital con un mínimo
uso de recursos.

Llegada de la Televisión Digital en Estados Unidos y
Desarrollo de un Estándar Digital

El cambio a la
nueva modalidad ocurrió a finales del año 1998. El
sistema que se mantenía vigente hasta entonces, fue
establecido en los años cuarenta y cincuenta por la
Comisión Nacional de Sistemas de
Televisión (NTSC). El cambio ha seguido un proceso
lento y a menudo muy controvertido.

Funcionarios de la Comisión Federal de Comunicaciones
(FCC), cadenas emisoras de televisión, fabricantes y
académicos trataban de crear un estándar digital
que no dejara inmediatamente anticuados los televisores
existentes.

El nuevo sistema opera sobre todo en la banda de 470 a 890 MHz
(canales 14 a 83) y en frecuencias UHF). El sistema nuevo y el
antiguo deberán coexistir hasta el 2006, en que deben
cesar las emisiones de señales NTSC, tanto en la banda de
54 a 216 MHz (canales 2 a 13), como en frecuencias UHF y VHF.

La FCC reasignará entonces dichos canales a la
televisión digital.

La FCC creó en 1987 una comisión asesora sobre
servicios de televisión avanzada, la ACATS, que
debía asesorar a la FCC sobre el servicio de
televisión avanzada en Estados Unidos, incluida la
preparación de un estándar técnico.

En 1988 la ACATS pidió a las industrias,
universidades y laboratorios que propusieran normas para la
televisión avanzada.

En marzo de 1990 la FCC dio un paso fundamental. Decidió
que el servicio de televisión avanzada se daría en
régimen de difusión simultánea
(simulcast) con el servicio convencional, y no en
régimen de compatibilidad de receptores (este
último fue el enfoque que se siguió al introducir
la televisión en color, en que la señal
debería poderse ver tanto en televisores en color como en
blanco y negro). En el régimen de compatibilidad de
receptores, la señal de televisión de alta
definición (HDTV) podría captarse y visualizarse en
los receptores actuales convencionales. Pero la señal de
HDTV requiere mucha más información que una
señal de color, por lo que el receptor exigiría un
canal suplementario para introducir la información
adicional (otro canal de 6 MHz).

Esto plantea varios problemas:

• Al transmitirse la señal HDTV por un canal
  NTSC tendremos un sistema poco eficaz, poco moderno y poco
  rentable.
• Hay que asignar un canal nuevo por cada canal NTSC
  existente.

Por estos motivos, es por lo que se optó por el enfoque
simulcast. La señal HDTV se transmite por un canal
propio de 6 MHz independientemente de la señal NTSC (en
lugar de emplear compatibilidad de receptores, en el que la
señal HDTV se obtiene de la señal NTSC y de la
información que va en el canal suplementario). Así
podría equiparse un sistema de transmisión moderno
para la señal HDTV completa.

No obstante persiste el inconveniente de que los televisores
actuales no pueden recibir una señal HDTV. Para evitar que
estos televisores se quedaran de repente inservibles, la FCC
asignó un nuevo canal por servicio a cada una de las 1500
estaciones de Estados Unidos que lo solicitasen. Durante un
periodo de transición, la FCC exigiría que el mismo
programa fuera transmitido simultáneamente (o con muy poco
retraso) tanto por HDTV, como por NTSC (más tarde se
suprimiría este requisito). Cuando una gran parte del
país ya utilizase la nueva televisión, se
suprimiría el servicio NTSC, y la porción de
espectro que ocupaba se utilizaría para nuevos canales
HDTV u otros servicios.

Esta decisión tuvo una repercusión decisiva en el
desarrollo de una norma para la HDTV.

Poco después comenzaron a recibirse propuestas para
sistemas HDTV, y la ACATS y la FCC decidieron someter a evaluación
cinco propuestas técnicas: una analógica y cuatro
digitales. Estas propuestas técnicas se analizaron en el
Centro de Pruebas de
Televisión Avanzada de Alexandria, mientras que la calidad
de la imagen se evaluaba en el Laboratorio de
Evaluación de Televisión Avanzada de
Ottawa.

En febrero de 1993, tras revisar los resultados la ACATS
llegó a la conclusión de que los cuatro sistemas
digitales superaban en prestaciones
al analógico. A su vez, cada uno de los cuatro
sobresalía en distintos aspectos. Así que la ACATS
animó a los promotores a que organizaran en un solo
sistema los elementos mejores de los cuatro y lo sometieran a
evaluación.

En mayo de 1993 se constituyó la Gran Alianza, un
consorcio integrado por AT&T, Zenith, el centro de investigación de David Sarnoff, General
Instrument Corporation, el Instituto Tecnológico de
Massachussets (MIT), Philips Electronics North America, y la
francesa Thomson Consumer Electronics.

Entre 1993 y 1994 la Gran Alianza introdujo mejoras en los
mejores elementos técnicos de los cuatro sistemas y
creó un prototipo. En base a ese prototipo de HDTV, la
comisión de Sistemas de Televisión Avanzada
(consorcio de industrias)
creó un estándar técnico.
Para poder
transportar en un canal de 6 MHz (aproximadamente 20 Mbps) toda
la información de una imagen de alta definición es
necesario comprimir los datos (si no se
comprimiera necesitaría del orden de Gbps). La propuesta
de la Gran Alianza se basó en el sistema MPEG2.

La clave de la compresión según el sistema MPEG
consiste en no enviar las imágenes completas (como en
NTSC), sino sólo los cambios entre dichas imágenes.
El resultado es que se necesitan muchos menos datos para
actualizar una imagen. Los datos comprimidos de vídeo,
audio y otros se multiplexan formando una sola sucesión de
bits. Esta sucesión de bits modula una señal que se
transmite por radiodifusión terrestre.

En recepción la señal se capta por una antena y se
envía a un receptor, que demodulará la señal
para obtener la sucesión de bits original. Estos bits se
demultiplexan y se recuperan los datos comprimidos para pasar a
descomprimirlos a continuación.

En noviembre de 1995 la ACATS recomendó a la FCC el
estándar elaborado por la Comisión de Sistemas de
Televisión Avanzada, y ésta lo aceptó en
1996 salvo por un detalle. Suavizó la restricción
de la norma en la que se limita a 18 los formatos de
resolución de vídeo autorizados.

A principios de
1997 la FCC añadió otras disposiciones en apoyo del
nuevo estándar técnico, como por ejemplo la
asignación de canales.El sistema de televisión
digital basado en dicho estándar es muy flexible, y
permite por ejemplo que un canal de 6MHz pueda ofrecer
imágenes de alta resolución y sonido
perimétrico multicanal, o bien transmitir varios programas
de televisión de calidad comparable a la de los programas
actuales. Esta flexibilidad ha hecho sustituir el acrónimo
de Televisión de Alta Definición (HDTV) por el de
Televisión Digital (DTV). Además el estándar
está abierto para que se le puedan incorporar futuras
mejoras técnicas.

Evolución Histórica en
Europa

Los servicios de TV Digital por satélite comenzaron en
1996, con un desarrollo desigual según la estrategia de
implantación seguida, y con los resultados más
espectaculares en Francia, con
tres plataformas y más de un millón de abonados en
su conjunto.

La difusión terrenal arrancó antes de finales de
1998 en el Reino Unido y Suecia. El DVB está promoviendo
fuera de Europa su sistema DVB-T para difusión terrenal
como un sistema flexible, con capacidad para televisión de
alta definición, adaptable a canales de diferente ancho de
banda y susceptible de ser utilizado en red isofrecuencia con
cobertura de todo un país. Esta promoción está orientada sobre todo
a China, el
sudeste asiático, Australia, Brasil y Argentina.

El Reino Unido ha asumido un papel líder
en Europa para el desarrollo de la TV digital terrenal (DTT). En
el Reino Unido se han habilitado 6 múltiplex que se han
repartido entre los radiodifusores existentes y una plataforma
comercial. A los radiodifusores se les ha concedido medio
múltiplex, capacidad equivalente a 2 programas por canal
analógico existente. De este modo, la BBC ha obtenido un
múltiplex completo, la ITV, Channel 4 y Channel 5, medio
múltiplex cada uno respectivamente, y la S4C, el
radiodifusor regional de Gales, otro medio múltiplex con
cobertura exclusiva del País de Gales. Por su parte, la
plataforma comercial BDB, constituida por los grupos Carlton y
Granada, ha obtenido tres múltiplex de cobertura nacional
y, por otra parte, medio múltiplex con cobertura de todo
el R.U., excepto Gales, ha sido concedido al consorcio SDN,
formado por S4C, NTL y United News and Media.

En paralelo con el lanzamiento de la DTT, se produce el comienzo
de los servicios digitales de BSkyB. La situación es
extremadamente interesante, porque a este lanzamiento
simultáneo de los servicios de TV digital terrenal y por
satélite se suman algunos operadores de cable que
están procediendo a digitalizar sus redes. Esto supone que
el usuario final tendrá que elegir qué vía
de distribución prefiere, en lo que
influirán no sólo las ventajas intrínsecas
de cada forma de distribución, sino también el
atractivo de los contenidos y de las formas de subvención
de las cajas de usuario o de los receptores que ofrezcan las
diferentes plataformas.

Suecia lanzó también los servicios DTT a principios de
1999, con dos múltiplex y una cobertura inicial del 50% de
la población. Los servicios se implantaron
sobre una red común, mientras que la provisión de
contenidos se sacó a concurso.

El tercer país europeo que opta a la introducción
de la TV digital terrenal a corto plazo es España. La
situación en España es
extremadamente competitiva porque existen ya dos plataformas de
satélite en servicio y los operadores de cable (dos por
demarcación) comenzaron a ofrecer sus servicios en 1999.
El Gobierno
emitió un proyecto de Regulación y Plan
técnico de la DTT.

3. Aspectos técnicos de los sistemas de
televisión digital

Básicamente,
existen dos normas de Televisión Digital Terrestre, una
Americana (desarrollada por el ATSC), y otra Europea
(desarrollada por el ETSI).

Reseña técnica al sistema americano:

Este sistema, está basado en una modulación 8-VSB.
Es un sistema de Banda Lateral Vestigial (al igual que los
sistemas analógicos) basado en una modulación 8-QAM
que se extiende hasta 64-QAM con una codificación de
Trellis.

Existe un tercer estándar de televisión digital
terrestre, el Japonés, denominado ISDB (Integrated
Services Digital Broadcasing), quizá de menor importancia
o despliegue que los anteriores.

El Sistema Europeo de Difusión de Televisión
Digital Terrenal

El sistema europeo está basado en las especificaciones del
DVB-T (Digital Video Broadcast-Terrestrial), realizadas en el
ETSI (European Telecommunications Standards Institute), y
recogidas en el documento ETS 300 744 de Marzo de 1997. Dicho
estándar ha sido adoptado por los países Europeos,
así como por países de fuera, como Australia,
Brasil o
India.

A continuación se describe brevemente los aspectos
técnicos más relevantes del DVB-T, en su
aplicación a los sistemas de difusión de
Televisión Digital Terrestre.

Como se recoge en la propia norma, el proyecto DVB (Digital Video
Broadcast) es un consorcio de organizaciones
tanto públicas como privadas, con objeto de establecer el
marco para la introducción de servicios de
televisión digital basados en MPEG-2. Esto es, se propone
abordar las necesidades reales en este campo teniendo presente la
situación y estado de los
mercados,
así como las circunstancias económicas, tanto de la
electrónica de consumo, como
de la industria de
difusión de televisión. En el sistema se definen
los esquemas de modulación y codificación de canal
para difusión de servicios terrestres de LDTV (Limited
Definition Television), SDTV (Standard Definition Television),
EDTV (Enhanced Definition Television) y HDTV (High Definition
Television).

El desarrollo del DVB-T se basó en un conjunto de
requisitos de usuario producido por el Módulo Comercial
(Commercial Module) del proyecto DVB. Los miembros del DVB
contribuyeron al desarrollo técnico del DVB-T a
través del DTTV-SA (Digital Terrestrial Television-System
Aspects), grupo de
trabajo del Módulo Técnico (Technical Module).
Proyectos
europeos como SPECTRE, STERNE, HD-DIVINE, HDTVT, dTTb, y otras
organizaciones desarrollaron hardware de sistema y
resultados, que eran comunicados al DTTV-SA.

Una de las principales características del DVB-T es el empleo de
paquetes MPEG-2, lo cual implica que es transportable cualquier
información que sea digitalizable (vídeo, audio,
datos multimedia, etc…). Además, se incluyen en las
especificaciones un conjunto de canales de retorno para los
usuarios con objeto de interactuar con los servicios digitales
recibidos (ver apartado de receptores de usuario).

El sistema se define como un bloque funcional que realiza la
función de adaptación de la señal de
televisión en banda-base de la salida del mux. de
transporte MPEG-2 a las características del canal terrestre de
transmisión. En la figura siguiente se pueden ver los
bloques del sistema

Esquemas de Protección del Sistema

Como se puede ver, el sistema consta de un gran número de
bloques referentes a la protección frente a errores,
previos a la modulación de la señal para su
transmisión por el interfaz aéreo. La entrada al
sistema difusor de la señal, son paquetes MPEG-2, con lo
que la salida en los equipos receptores, también
tendrá este formato. Sin entrar en detalles se describen
brevemente los esquemas de codificación y entrelazado
previos a la modulación:

• El sistema emplea codificación exterior de
  Reed-Solomon (RS(204,108)) para protección frente a
  errores, así como entrelazado convolucional exterior
  para dispersar los paquetes, y por tanto proteger la
  transmisión de errores en ráfagas (un gran
  número de errores consecutivos, que hace al paquete
  irrecuperable).
• Asimismo emplea codificación convolucional
  interior (punctured Convolutional Code), así como
  entrelazado interior.

Esquema de Modulación. Redes
Isofrecuenciales

Tras los mencionados esquemas de protección frente a
condiciones adversas de propagación, se pasa a la
descripción del esquema de modulación empleado. Nos
centraremos algo más en el mismo, pues puede suponer la
parte clave en la implantación de estos servicios. En
efecto, como es bien sabido, uno de los recursos más
caros, y por consiguiente, de mayor requisito de
optimización en un sistema vía radio es el de la
frecuencia, el espectro. Debido a esta escasez de banda, hay que
tratar de emplear toda la tecnología
disponible, al menor coste posible para optimizar la banda del
espectro a emplear. Aquí aparece ya uno de los puntos
clave en la discusión de la conveniencia de emplear
sistemas de difusión de televisión vía
radio frente a
la difusión por cable.

En principio, el principal argumento de defensa de la
televisión por cable, desde un punto de vista
tecnológico, es la gran banda de que dispone en su
transmisión, especialmente en sistemas de fibra
óptica. Esta gran capacidad inherente a los sistemas
por cable será su principal argumento de defensa frente a
su carencia de movilidad (que no necesariamente de ubicuidad) de
los equipos receptores de televisión. Efectivamente,
resulta impensable el arrastrar un cable de fibra óptica
cuando se desea ver la TV desde el interior de un
vehículo, por las calles de una gran ciudad, aunque
también es argumentable la posibilidad o necesidad de
recibir este tipos de servicios, cuando se va conduciendo por
ejemplo.

Así, queda visto como un sistema de nueve
generación de este tipo ha de presentar un esquema de
codificación y modulación muy robusto y
consistente, para poder ofrecer
los servicios deseados, con las calidades deseadas, sabiendo la
cantidad de información que puede requerir la
transmisión de televisión, especialmente de alta
calidad, y el reducido espectro de que se puede disponer.

El esquema de modulación empleado es el COFDM (Coded
Ortogonal Frequency Division Multiplexing). El COFDM es un
esquema de modulación especialmente apropiado para las
necesidades de los canales de difusión terrestres,
principalmente por los siguientes motivos:

• Puede soportar altos valores de
  multitrayecto (encontrados principalmente en grandes centros
  urbanos, mercado
  potencial de la televisión digital terrenal), con alta
  dispersión de retardos entre las señales
  recibidas. Esto además desemboca en las redes de
  frecuencia única, o isofrecuenciales (SFN: Single
  Frequency Networks), en las que podemos hablar de
  "multitrayecto artificial". En realidad, la normativa DVB-T
  admite su empleo tanto en redes multifrecuenciales (MFN:
  Multi-Frequency Networks), en las que la planificación es similar a la de los
  existentes sistemas analógicos, como en redes
  isofrecuenciales (SFN)
• COFDM además soporta interferencia cocanal de
  banda estrecha, como la que producirían otros servicios
  analógicos terrestres. Es además importante el
  prever que se tendrá un tiempo de
  transición en los que convivan varios servicios de
  difusión de televisión, incluidos los
  analógicos, hasta una total implantación de los
  sistemas
  digitales, tanto terrenales como por satélite,
  amén de los servicios de cable. Por consiguiente, la
  planificación técnica, en su
  apartado de planificación de frecuencias y
  compatibilidad electromagnética ha de tomar en
  consideración este hecho.

En COFDM se modulan los datos en un gran número de
portadoras, a baja velocidad, empleando técnicas de FDM.
El motivo de emplear múltiples portadoras viene
precisamente del hecho de que haya niveles altos de
multitrayecto. Como se ha comentado, las ciudades y centros
urbanos podrían ser, en una primera aproximación,
el principal mercado para
estas redes. La razón es que es en estas grandes
aglomeraciones de edificios y estructuras
donde los sistemas vía radio podrían cobrar ventaja
respecto de los sistemas por cable, que a primera vista
aparecerían como sus principales competidores, debido a la
gran dificultad, especialmente económica y logística que supone cablear una
ciudad.

Los fenómenos de multitrayecto se ven además,
especialmente aumentados por el extendido uso de las conocidas
"set-top TV antennas". La idea básica sería que si
se esperan retardos altos de la señal, por efectos del
multitrayecto, se ha de tener una duración de
símbolo mucho mayor que dichos retardo para hacerlos
soportables, con lo que parece más apropiado el emplear
muchas portadoras moduladas a baja velocidad, que una sola a lata
velocidad. Este efecto también es apreciable en el
dominio de la
frecuencia, viendo como el multitrayecto provoca una selectividad
en frecuencia, evitable (portadora a portadora, dentro de un
canal de banda estrecha), con anchos de banda estrechos.

No obstante, cabe pensar que aunque el periodo de símbolo
se ha hecho mucho mayor que el mayor de los retardos por
multitrayecto, aún sigue habiendo interferencia entre
símbolos (ISI), tal y como se aprecia en la figura
anterior (parte derecha). Para evitar esta pequeña
fracción de tiempo en la que
hay interferencia entre símbolos, lo que se hace es
insertar un tiempo de guarda.

4. Aspectos Técnicos en la Implantación de las
Redes TDT

Instalación de Transmisores

En principio, los transmisores de televisión digital
utilizarían los emplazamientos actuales de transmisores de
televisión analógica, con lo cual podría ser
reutilizada gran parte de la infraestructura disponible
actualmente. En algunas situaciones se requeriría una
nueva antena; si la antena disponible fuera a ser empleada,
habría de tenerse en cuenta que las señales
digitales tendrían que ser combinadas en alta potencia con las
señales analógicas actuales (al menos durante la
transición analógico->digital), o bien el
conjunto debería pasarse por un amplificador multicanal,
lo cual conllevaría problemas de
filtrado y de no linearidades.

Distribución Primaria
Se requiere una red de
distribución primaria para transportar los paquetes MPEG-2
desde los estudios de televisión hasta los centros
re-multiplexores
(variaciones autonómicas en la programación) y hasta los centros
transmisores.

Se consideran varias posibilidades, entre las que se incluyen
fibra
óptica, redes PDH (Plesichronous Digital Hierarchy) o
SDH (Synchronous Digital Hierarchy), ATM o satélite. Una
red completa constará seguramente de una
combinación de las posibilidades comentadas.

Equipos Receptores de Usuario

Probablemente uno de los requisitos más críticos
para la adopción
de un nuevo estándar sea la disponibilidad de equipos que
lo soporten. En efecto, un factor clave en el éxito de la
implantación de un sistema de TDT es lo atractivo que sea
el sistema y los nuevos servicios y ventajas que ofrezca respecto
de los anteriores sistemas analógicos, lo cual viene en
buena parte marcado por la posibilidad de disponer de receptores
sencillos por un lado, y versátiles y que ofrezcan gran
variedad de servicios por otra.

Entre las ventajas respecto de los existentes sistemas
analógicos destacamos:

• Mejor aprovechamiento del ancho de banda, lo que
  conduce a la posibilidad de ofrecer más canales, y/o
  mejor calidad.
• Relacionado con la utilización del espectro,
  aparece la posibilidad del acceso condicional (Conditional
  Access), lo que
  se refleja en nuevas modalidades como subscripciones,
  Pay-per-View, etc, basadas en la interactividad con el
  usuario.
• Mejor calidad tanto de imagen como de
  audio.
• Posibilidad de dedicar parte del espectro a
  transmisión de datos o imágenes, lo que permite
  al usuario el acceso a otras informaciones (como por ejemplo
  las estadísticas de un jugador en un evento
  deportivo).

Respecto al tema, cabe comentar el ingente trabajo adicional de
especificación que se ha realizado en Inglaterra (como
país pionero y probablemente referencia) con objeto de
maximizar la interoperabilidad manteniéndose la
compatibilidad con DVB. Gran parte de ese trabajo estaba
destinado la especificación del API (Application
Programming Interface) para servicios interactivos

5. Plataforma de usuario

Set Top Box

La STB es el terminal receptor que hay que instalar en los
hogares para la recepción de TDT. En este aspecto son
fundamentales los foros DIGITAG (DIgital Terrestrial Action
Group) y VALIDATE. DIGITAG evalúa las
características que debe cumplir el receptor del usuario.
VALIDATE es el grupo de trabajo que valida todas las
experiencias de Televisión Digital Terrestre, en cuanto a
la compatibilidad de los equipos de diferentes fabricantes.

A continuación se indican los elementos que forman el
equipo receptor o STB.

Equipo receptor

A continuación se muestra un
esquema de bloques para la recepción de televisión
digital terrenal de alta definición:

Ejemplo de difusión de TV de alta definición

Tabla 1. Coste del receptor en relación a la calidad del
dispositivo y los nuevos servicios

Tabla 2. Algunas opciones del receptor en función de
nuevos servicios y procesado de información
avanzado.

Tabla 3. Estándares ATSC y DVB en relación a la
calidad de imagen

Tabla 4. Estándares ATSC y DVB en relación los
servicios

Algunos Proveedores De
STBs:

• General Instrument
• LG Electronics
• Microsoft
• Panasonic
• Samsung
• Philips
• Scientific-Atlanta
• Thomson Consumer Electronics
• Zenith Electronics

Los diseños de STB continúan agregando nuevas
funcionalidades y encontrando maneras de reducir costes. Uno de
los logros es el desarrollo de una plataforma avanzada que
permite la difusión de vídeo a la carta (DVD) y otras
aplicaciones, mediante DVB terrestre, y representa un avance en
la convergencia de los receptores de los hogares. El desarrollo
de STBs avanzadas, permite soluciones de
bajo coste y fácil uso de DVD,
TELEVISIÓN digital interactiva (con funciones de
teletexto más avanzadas), y aplicaciones MPEG-2 tales como
PPV (Pay Per View o pago por visión) y vídeo bajo
demanda,
proporcionando nuevos niveles de interacción.

Plataforma Multimedia del Hogar
En 1997 el Proyecto
DVB extendió su alcance a la Plataforma Multimedia del
Hogar (MHP), que estará formada por el terminal de acceso
desde el hogar (STB, TELEVISIÓN, PC), sus periféricos y la red digital en casa.

Esta plataforma permitirá al usuario servicios
interactivos y acceso a internet (e-mail, chat,…). La
plataforma aumentará la capacidad de la STB
permitiéndole que proporcione servicios interactivos. La
plataforma es una solución software que hace la
televisión más útil, divertida y al servicio
de los hogares. Además, creará nuevas oportunidades
económicas para los operadores de red y sus proveedores de
contenidos, hardware y software. Se abren grandes
posibilidades en cuanto a los aparatos, desde las avanzadas STBs
hasta las televisores de alta definición integradas. Un
papel crucial
en cuanto a la integración es el de la API (Application
Programming Interface).

Las normas de DVB ofrecen grandes oportunidades a los fabricantes
de receptores. Es probable que los productos
iniciales difieran substancialmente. Las posibilidades para los
usuarios también son enormes, ya que podrán recibir
una combinación de contenidos mejorados, imágenes
de alta calidad y nuevos servicios. Las especificaciones de DVB
permiten manejar múltiples métodos de
transmisión. Una posibilidad para los usuarios es la
recepción combinada terrestre/satélite, aunque es
poco probable al principio.

Plataforma Multimedia del Hogar

La plataforma será una arquitectura
abierta, basada en los estándar de internet, que
cumplirá las normas mundiales de difusión de
televisión digital, incluyendo DVB, ATSC y ARIB, y ATVEF.
Esto permitirá a los proveedores de contenidos crear
programas una sola vez para verlos en cualquier parte.
También soportará normas de Internet como HTML, JavaScript y
HTML Dynamic,
así como todos los contenidos interactivos autorizados de
acuerdo con el ATVEF ( Advanced Television Enhancement
Forum).

Los requisitos básicos que debe cumplir la plataforma
son:

• Difusión mejorada con interactividad
  local.
• Interactividad mediante un canal de
  retorno.
• Acceso a Internet.

6. Televisión de Alta
Definición

Después de años de investigación, la NHK del Japón
desarrolló el primer sistema moderno de televisión
de alta definición, de pantalla ancha y de 1,125
líneas con barrido de imagen de 60 Hz, logrando igualar la
calidad cinematográfica de la película de 35
mm.
Conforme aumentaba el interés
por la alta definición, en 1987 la Comisión Federal
de Comunicación FCC de los EEUU
propició la formación de la Comisión Asesora
sobre el Servicio de Televisión Avanzada (ACATS, por sus
siglas en inglés), encargada de seleccionar un
sólo estándar de transmisión terrestre de
televisión avanzada para los EEUU, estándar para un
sistema de televisión de alta definición capaz de
ser transmitido en forma simultánea con la señal
NTSC vigente, y por tanto restringida al esquema de
utilización de canales de 6 MHz de ancho de banda.

El 1o. de junio de 1990, la compañía General
Instruments de San Diego, California, propuso un sistema
terrestre de televisión de alta definición HDTV
completamente digital, marcando con ello un parteaguas en la
historia de la
televisión. La era digital iniciaba, marcando el fin de la
televisión analógica e imponiendo el enorme reto a
los industriales de reinventar completamente la
televisión.

En un esfuerzo de concertación y de apego a estrategias
nacionales de predominio de mercados, el
gobierno
estadounidense propuso a los principales fabricantes que
trabajaban cada cual en su propuesta, que unieran sus esfuerzos
en una "Gran Alianza" para proponer un solo sistema de
televisión de alta definición digital, con -lo
mejor de lo mejor- en cuanto a tecnologías de cada uno de
los participantes: AT&T (Lucent), MIT, General Instruments,
Zenith Electronics Corporation, North American Philips, David
Sarnoff Research Center (RCA), y Thompson Consumer
Electronics.

El sistema de televisión de alta definición
HDTV propuesto tendría dos modalidades principales:
1,080 líneas activas con 1,920 pixeles cuadrados por
línea, con barridos entrelazados de 59.94 y 60 cuadros por
segundo, y 720 líneas activas, con 1,280 pixeles por
línea, con barridos progresivos de 59.94 y 60 cuadros por
segundo. Ambos formatos operarían igualmente con barridos
progresivos de 30 y 24 cuadros por segundo, para la
transmisión de programas filmados.

El sistema de la Gran Alianza emplea compresión de
vídeo y sistemas de transporte MPEG-2, audio Dolby Digital
(AC-3), y modulación 8-VSB en banda lateral vestigial. Con
ello, se desarrolló un sistema de pantalla ancha, con
relación ancho/altura de 16:9, con cinco veces más
calidad de imagen que la televisión de definición
estándar de 480 líneas activas y relación
ancho/altura de 4:3. Todo ello comprimido en un canal estrecho de
televisión de 6 MHz de ancho de banda.

A pesar de haberse logrado esta proeza de la ingeniería electrónica, la FCC
cedió ante los intereses de la industria de
la computación, y solicitó en 1995 que
se incluyeran en el estándar digital varios formatos
menores de televisión de definición estándar
(SDTV, por sus siglas en inglés)
de 480 líneas con barridos progresivos y entrelazados (ver
tabla 5).

* se codifican 1088 líneas para satisfacer requerimiento
MPEG-2 de ser múltiplo de 16 (i) y 32 (p).

Tabla 5. Formatos disponibles para la televisión
digital, según la tabla III de la Norma ATSC.

Finalmente, el 24 de diciembre de 1996, el gobierno
norteamericano aprobó como norma obligatoria para la
transmisión terrestre de televisión digital y de
alta definición, la norma para SDTV y HDTV de la ACATS,
documentada por el Comité de Sistemas de Televisión
Avanzada (ATSC, por sus siglas en inglés). Esta norma,
conocida como la Norma ATSC, dejó fuera lo referente a la
imposición del tipo de barrido (sólo progresivo, o
sólo entrelazado), en aras de lograr, una vez más,
el consenso con el grupo de interés de
la industria de la computación.

A partir de la adopción
de la Norma ATSC, el organismo gubernamental encargado de la
asignación del espectro en los EEUU acordó iniciar
la asignación gratuita de canales digitales a todos los
concesionarios de canales de televisión analógica,
con el fin de estimular la transmisión digital
simultánea de programación. Además, se
fijó como meta importante en esta transición a
transmisión digital, el que se regrese el canal
analógico NTSC al final del período de
transición, que como meta se fijó el año de
2006 fecha razonable para la finalización del servicio de
transmisión de señales NTSC.

Con la Norma ATSC, será necesario tomar decisiones acerca
de la calidad de la imagen que será transmitida al
usuario, esto es, si se le enviará un determinado programa
en definición estándar SDTV, aprovechando el canal
digital para el envío de varios programas
simultáneos en modo "SDTV múltiplex", o si se le
enviará con la máxima calidad disponible de alta
definición HDTV, para así ser más
competitivo. La transmisión en alta definición HDTV
podría ser el medio preferido para eventos
deportivos y programación en horario estelar. Al respecto,
varias cadenas televisivas de los EEUU, operadores de cable y
programadores de DBS han hecho pública su intención
de proporcionar servicios de programación de
televisión de alta definición HDTV, para finales de
1998, y al menos en los diez principales mercados de ese
país (entre ellos DirecTV y HBO).

Al día de hoy, el factor limitante para alcanzar la alta
definición en el hogar, es la no existencia de pantallas
de televisor capaces de manejarla. Mes con mes se anuncian
mejoras, como la ofrecida recientemente por Fujitsu, en torno a haber
desarrollado una pantalla plana de 42 pulgadas y formato ancho de
relación 16:9, con 1,024 pixeles por línea; a
sólo un paso de la alta definición total. Sin
embargo, el máximo potencial de la norma para
televisión de alta definición HDTV exige más
de lo que puede ofrecer la mejor de las pantallas de televisor de
hoy en día, por lo que esta revolución
en tecnología de televisión digital
está detonando el arranque de un nicho tecnológico
de investigación y desarrollo industrial en los
fabricantes de pantallas de televisor, sector que durante muchos
años permaneció estancado, sin ofrecer innovaciones
importantes. Su nuevo reto consiste en poder crear una nueva
experiencia en televisión, con pantallas más anchas
y de mucho mejores características visuales.

7. Formatos de Compresión

Para ver la necesidad de los formatos de compresión vamos
a resumir el proceso de digitalización del vídeo
analógico. El vídeo analógico define el
estándar de líneas por fotograma y fotogramas por
segundo (no todas las líneas contienen vídeo
activo). Para digitalizar una señal de vídeo
analógico es necesario muestrear todas la líneas de
vídeo activo. Cada muestra de color
se codifica en señal Y-U-V (Y- luminancia, U y V
crominancia). Un ejemplo de conversión de señal
analógica de televisión en color a una señal
en vídeo digital sería:

Sistema PAL : 576 líneas activas, 25 fotogramas por
segundo, para obtener 720 pixels y 8 bit por muestra a
13,5Mhz:

Luminancia(Y): 720x576x25x8 = 82.944.000 bits por segundo
Crominancia(U): 360x576x25x8 = 41.472.000 bits por segundo
Crominancia(V): 360x576x25x8 = 41.472.000 bits por segundo

Número total de bits: 165.888.000 bits por segundo (aprox.
166Mbits/sg). Ninguno de los sistemas comunes de
transmisión de vídeo proporcionan transferencias
suficientes para este caudal de información (el
Vídeo CD tiene un
índice de transferencia de 1,4 Mbps y la televisión
por cable 6Mbps)

Diferentes Tipos de
Compresión

1. Compresión MPEG

Es un estándar definido específicamente para la
compresión de vídeo, utilizado para la
transmisión de imágenes en vídeo digital. El
algoritmo que
utiliza además de comprimir imágenes
estáticas compara los fotogramas presentes con los
anteriores y los futuros para almacenar sólo las partes
que cambian. La señal incluye sonido en calidad digital.
El inconveniente de este sistema es que debido a su alta
complejidad necesita apoyarse en hardware específico.

Existen diferentes opciones dependiendo del uso:

MPEG-1 Estándar escogido por Vídeo-CD: calidad
VHS con sonido digital.
MPEG-2 Se usa en los DVD (Digital Vídeo Disk). Calidad
superior al MPEG-1.
MPEG-3 Gran calidad de vídeo: 1920x1080x30 Hz con
transferencias entre 20 y 40 Mbps.
MPEG-4 Está en fase de desarrollo.

1. Compresión MJPEG

Básicamente consiste en tratar al vídeo como una
secuencia de imágenes estáticas independientes y su
compresión y descompresión mediante el algoritmo
JPEG, para luego, recomponer la imagen de vídeo. Esto se
puede realizar en tiempo real e incluso con poca inversión en hardware. El inconveniente de
este sistema es que no se puede considerar como un
estándar de vídeo pues ni siquiera incluye la
señal de audio. Oro problema es que la dependencia que
tiende de las transferencias del sistema de almacenamiento, pues
el índice de compresión no es muy grande. En la
práctica es factible conseguir la calidad SVHS con lo que
se pueden realizar trabajos semiprofesionales.

8. Conclusion

La concepción de una televisión
más eficiente (mayor calidad), ha traído consigo la
necesidad de introducir tecnología digital a los sistemas
de televisión. La inserción de esta
tecnología la podemos visualizar a partir de cómo
se trabaja la señal de TV desde su obtención hasta
la presentación en la pantalla de los televisores, por lo
que se podría decir que existen dos métodos
generales para trabajar TV digital a partir del tratamiento de la
señal:

La señal análoga de TV es convertida a digital para
ser transmitida y posteriormente ser llevada de nuevo a
análoga en el receptor, con lo cual aumenta la eficiencia de
transmisión y también presenta la posibilidad de
añadir nuevas prestaciones.

Un sistema digital propiamente dicho, en el cual la señal
es digitalizada antes de su salida de la cámara para su
posterior tratamiento y transmisión digital hasta su
presentación en el receptor.

Si evaluamos las ventajas que ofrece la TV Digital entre las que
podemos citar: confiabilídad, multiplexado más
eficiente, miniaturización, manejo de proceso de datos,
menos problemas de calibración, mayor complejidad en el
manejo de la capacidad, versatilidad y el poseen mayor capacidad
de canales nos daremos cuenta que es la forma que más se
adapta a los cambios presentes y futuros que se desarrollan en la
humanidad.

Además, las comunicaciones
digitales se han visto beneficiadas por la tendencia de la
industria a utilizar componentes de estado
sólido para la construcción de sus sistemas. Estos
componentes proporcionan mayor confiabilídad que cualquier
otro componente utilizado en sistemas análogos. Gracias a
estos componentes de estado sólido, tales como circuitos
integrados, el tamaño de los equipos de comunicaciones
ha sido tremendamente reducido y como consecuencia el manejo de
datos resulta más eficiente que con técnicas
analógicas.

Las tendencias modernas en comunicación, son dirigidas a la
creación de sistemas cada vez más complejos que son
manejados con gran facilidad debido a la digitalización.
Esto se debe en gran parte a la gran versatilidad de los sistemas
digitales.

Actualmente la TV digital no es ampliamente utilizada en el campo
de la televisión comercial debido a ciertos problemas de
ancho de banda, pero, sin embargo, estos problemas están
siendo superados. La televisión digital en sus inicios ha
sido explotada en el campo de las investigaciones
aeroespaciales en el estudio de la luna y otros planetas en el
cual se prueba a resultado ser exitosa. También ha
resultado ser un éxito en las sofisticados sistemas
armados de vigilancia y como una forma de defensa para el
área militar.

9. Bibliografia


http://www.broadcast99.com/quantel/quanenbroad/quanenbroad.htm
http://www.citedi.mx/intranet/hdtv-ipn.htm
http://www.ibertronica.es/video.htm

Digital Fact Book en Español

10. Glosario de
terminos empleados

A/D o ADC
Conversión de Analógico a Digital (Analogue to
Digital Conversion). También denominado
digitalización o cuantificación. Consiste en la
conversión de señales analógicas a
digitales, normalmente para su utilización posterior en un
equipo digital. En TV, donde se muestrean las señales de
audio y vídeo, la exactitud del proceso depende tanto de
la frecuencia de muestreo como de
la resolución al cuantificar la señal
analógica, es decir, de cuántos bits se utilicen
para definir los niveles analógicos. Para imágenes
de TV se suelen utilizar 8 ó 10 bits; para sonido, lo
normal son 16 ó 20 bits. La recomendación ITU-R 601
define las frecuencias de muestreo de las
componentes de vídeo basándose en 13.5 Mhz y la
AES/EBU determina un muestreo de 44.1 y 48 Khz para el audio.

Para las imágenes, las muestras se denominan pixels,
conteniendo cada uno información de brillo y de color.

Ancho de Banda
La cantidad de información que puede transmitirse en un
momento dado. Se necesita un gran ancho de banda para mostrar
imágenes con detalles nítidos y por eso es un
factor de calidad para las imágenes transmitidas o
grabadas. ITU-R 601 y SMPTE RP 125 asignan un ancho de banda para
la señal analógica de luminancia de 5.5 Mhz y para
la crominancia de 2.75 Mhz, la más alta calidad alcanzable
en un formato broadcast estándar.

Los sistemas de imágenes digitales suelen requerir grandes
anchos de banda y de ahí la razón por la cual
muchos sistemas de almacenamiento y transmisión recurren a
técnicas de compresión para adaptar la señal
reduciendo por tanto el ancho de banda.

Concatenación
Encadenar (sistemas). A pesar de
que el efecto en la calidad resultante al hacer pasar una
señal a través de varios sistemas siempre ha sido
un motivo de preocupación, el uso de una cadena de
sistemas de vídeo digital comprimido no es, hasta ahora,
muy conocido. El asunto se complica debido a que
prácticamente todos los sistemas de compresión
digital difieren en algún aspecto de los demás – de
ahí la necesidad de tener cuidado con la
concatenación. En broadcast, los sistemas de
compresión analógica actuales PAL y NTSC
operarán, cada vez más, junto con sistemas de
compresión MPEG digitales utilizados para
transmisión y, posiblemente, en el estudio. La
única forma de estar bastante seguro de
conseguir los mejores resultados es evitar utilizar la
compresión en postproducción y mantener la
señal completa ITU-R 601.

Dither (Oscilación)
En televisión digital, las imágenes
analógicas originales se convierten en dígitos: un
intervalo continuo de valores de
luminancia y crominancia se traducen en un conjunto de
dígitos. Mientras que algunos valores analógicos se
corresponderán exactamente con dichos dígitos,
otros caerán, inevitablemente, en medio. Dado que siempre
existirá un cierto grado de ruido en la
señal analógica original, puede existir "dither" en
los dígitos en el bit menos significativo (Least
Significant Bit) (LSB) entre los dos valores más cercanos.
Esto tiene la ventaja de permitir al sistema digital que refleje
los valores
analógicos entre LSBs para proporcionar una
representación digital muy exacta del mundo
analógico.

Si la imagen es generada por un ordenador, o como resultado de un
procesamiento digital, el "dither" puede no existir – dando lugar
a efectos de 'contorneado'. Utilizando Redondeo Dinámico
se puede añadir "dither" a las imágenes para
ofrecer un resultado más exacto.
NT: Algunos autores se refieren a "Dither" como
'Indecisión'.

HDTV
Televisión de alta definición (High
Definition Television). Formato de televisión que se
caracteriza por una nueva pantalla con relación de aspecto
de 16:9 ( la actual es de 4:3) y capaz de reproducir con mucho
más detalle ( de 5 a 6 veces más) que los sistemas
de broadcast existentes. HDTV no se debe confundir con variantes
de pantalla ancha del PAL (PALplus), NTSC o SECAM en los que
aunque la forma de la pantalla varía, la mejora de calidad
es pequeña comparada con el HDTV.
No existen acuerdos sobre el deseado estándar mundial de
HDTV. En Europa se ha elegido el sistema 1250/50, por su sencilla
relación con 625/50, mientras que en E.E.U.U. se ha
adoptado 1050/59.94, por su relación con 525/59.94. El
único consenso logrado hasta ahora es que la
transmisión, para los enlaces y la difusión a los
hogares de los telespectadores, será digital y comprimida,
utilizando MPEG-2. Los E.E.U.U. han elegido el sistema
desarrollado por "Grand Alliance" para televisión
avanzada.
ITU-R tiene dos estándares de producción basados en los formatos 1125/60
y 1250/50. Ver el documento 709 de ITU.

ITU-R 601
Esta norma define los parámetros de
codificación de la televisión digital para
estudios. Es el estándar internacional para la
digitalización de vídeo en componentes tanto para
el sistema de 525 líneas como para el de 625 y se deriva
del SMPTE RP125 y del EBU Tech. 3246-E. ITU-R 601 se aplica tanto
a las señales diferencia de color (Y, R-Y, B-Y) como al
vídeo RGB, y define sistemas de muestreo, valores de la
matriz RGB/Y,
R-Y, B-Y y características de filtrado. No define sin
embargo el interfaz electro-mecánico – ver ITU-R 656.

ITU-R 601 normalmente se refiere al vídeo digital por
componentes diferencia de color (en lugar de al RGB), para el
cual define un muestreo 4:2:2 a 13,5 Mhz con 720 muestras de
luminancia por línea activa y digitalización con 8
ó 10 bits.
Se acepta una pequeña reserva por debajo del negro en el
nivel 16 y por encima del blanco en el nivel 235 – para minimizar
distorsiones de ruido y sobremodulaciones. Utilizando una
digitalización con 8 bits son posibles aproximadamente 16
millones de colores
diferentes: 28 cada uno para Y (luminancia), Cr y Cb
(señales diferencias de color digitalizadas) = 224 =
16.777.216 combinaciones posibles.
La frecuencia de muestreo de 13,5 Mhz se eligió con objeto
de ofrecer una norma de muestreo común
políticamente aceptable para los sistemas de 525/60 y
625/50, siendo múltiplo de 2,25 Mhz, la frecuencia
común más baja que proporciona un patrón de
muestreo estático para ambos.

ITU-R 656
Interfaces para las señales de vídeo digital en
componentes en los sistemas de televisión de 525 y 625
líneas. Establece la norma internacional para
interconectar equipos digitales de televisión que
funcionan de acuerdo con la norma 4:2:2 definida en ITU-R 601,
que deriva de las normas SMPTE RP125 y EBU Tech 3246-E. Define la
señal de borrado, las palabras de sincronismo embebidas,
los formatos de multiplexación de vídeo usados por
los interfaces serie y paralelo, las características
eléctricas del interfaz y los detalles mecánicos de
los conectores.

Quantel
Nombre del líder
mundial en equipos de televisión digital – abreviatura de
Quantised Television (Televisión cuantificada). Quantel
tiene más de 20 años de experiencia en
técnicas de televisión digital – mucha más
que cualquier otro fabricante.

Transmisión digital
Las emisiones de TV en el futuro llevarán imágenes
y sonido digital hasta nuestros hogares. Utilizando
compresión digital se pueden transmitir varios canales de
televisión en el ancho de banda de un único canal
analógico, haciendo posible así recibir más
– y con mayor claridad de imagen y de sonido. La TV de alta
definición se transmitirá digitalmente utilizando
compresión MPEG-2.
Las compañías de cable y las empresas de
radiodifusión por satélite y vía terrestre
pueden usar la tecnología para ofrecer más canales.
Pero se paga un precio: en general cuanto mayor sea el
número de canales, mayor será la compresión
y de peor calidad las imágenes, pero en general, se pueden
transmitir cuatro canales digitales en el ancho de banda de un
canal analógico. Los servicios como vídeo bajo
demanda (Video On Demand, VOD) pueden recurrir a una
compresión mayor de forma que cualquier película
seleccionada pueda estar disponible en un intervalo de tiempo
especificado pero con una calidad no superior al actual VHS.

VITC
Código de tiempo en el intervalo vertical (Vertical
Interval TimeCode). Información digital de código
de tiempo que se introduce en el intervalo de borrado vertical de
una señal de TV. Lo pueden leer las cabezas de
vídeo en la cinta en cualquier momento que se presenten
las imágenes, incluso utilizando el "jog" o con la imagen
parada, pero no al rebobinar o al avanzar. Complementa
eficazmente al LTC, asegurando que el código de tiempos se
pueda leer en cualquier momento.

MPEG
Grupo de Expertos de Imágenes en Movimiento
(Moving Picture Experts Group), ISO/CCITT.
MPEG se ocupa de definir las normas para la compresión de
datos de imágenes en movimiento. Su trabajo
continúa el de JPEG, añadiendo la compresión
inter- campo, compresión extra potencialmente disponible
en base a las similitudes entre cuadros sucesivos de
imágenes en movimiento. En un principio se planificaron
cuatro normas MPEG, pero la inclusión de HDTV en MPEG-2 ha
hecho que MPEG-3 sea ahora redundante. MPEG-4 se emplea para
diversas aplicaciones inconexas; el principal interés de
la industria de la televisión se centra en MPEG-1 y
MPEG-2.

MPEG-1
Se diseñó para funcionar a 1,2 Mbits/seg., la
velocidad de datos del CDROM, de modo que se pudiera reproducir
vídeo mediante lectores de CD. Sin embargo la calidad no
es suficiente para broadcast.

MPEG-2
Se ha diseñado para cubrir un serie muy amplia de
necesidades, desde "calidad VHS" hasta HDTV, mediante diferentes
"perfiles" de algoritmos y
"niveles" de resolución de imágenes. Con
velocidades de transferencia de datos entre 1,2 y 15 Mbits/seg.,
hay un interés muy grande en el uso de MPEG-2 para la
transmisión digital de señales de
televisión, incluyendo HDTV, aplicación para la que
se concibió el sistema. La codificación de
vídeo es muy compleja, sobre todo porque es preciso que el
sistema de decodificación en la recepción sea lo
más simple, y por lo tanto barato, posible.

La compresión MPEG puede ofrecer imágenes de mejor
calidad para relaciones elevadas de compresión que la JPEG
pura, pero con la complejidad de la decodificación y en
particular de la codificación y los grupos de
imágenes de 12 cuadros ( GOP). No resulta un sistema de
compresión ideal para la edición; si se utiliza
algún cuadro P o B, entonces incluso un corte
requerirá volver a utilizar codificación MPEG
compleja (e imperfecta).
De los cinco perfiles y cuatros niveles que generan un conjunto
de 20 combinaciones posibles, 11 ya han sido implementadas. Las
variaciones que esto define son tantas que no sería
práctico construir un codificador o decodificador
universal. Actualmente el interés se centra en el "perfil
principal" (Main profile), "nivel principal" (Main level),
algunas veces designado como MP@ML, que cubre formatos de
televisión broadcast de hasta 720 pixels x 576
líneas a 30 cuadros/seg. Estas cifras se consideran las
máximas, así que también incluye 720 x 486 a
30 cuadros y 720 x 576 a 25 cuadros. Dado que el propósito
de la codificación es la transmisión, se utiliza el
muestreo 4:2:0, que resulta más económico.

Una reciente adición al MPEG-2 es su versión de
estudio. Diseñado para el trabajo en
estudio, su muestreo es 4:2:2. La configuración de estudio
se denomina 422P@ML. Para mejorar la calidad de la imagen se
utilizan velocidades de transferencia más altas. Las
primeras aplicaciones para esto parecen ser en el campo de la
producción electrónica de noticias (
ENG), y con algunos servidores de
vídeo.

MPEG 4:2:2
También denominado MPEG de estudio, MPEG profesional y
422P@ML.
Categoria
Electrónica y/o Comunicaciones Eléctricas
Tema
Televisión Digital
Fecha de Realización
Mayo, 2000.

Trabajo enviado y realizado por:
Ramón
Mateo
UNIVERSIDAD
AUTONOMA DE SANTO DOMINGO
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Ing. Amín Abel Hasbún
Departamento de Ingeniería
Electromecánica