T.V. de Alta Definición: actualidad y futuro

1. Cátedra Ingeniería en Telecomunicaciones T.V. de Alta Definición: actualidad y futuro Ing. Carlos LiendoUniversidadBlas Pascal

2. Datos de Contacto • Ing. Carlos G. Liendo • cliendo@ubp.edu.ar / cliendo@eradigital.com.ar • Para bajar esta presentación: www.eradigital.com.ar • Otro material de consulta: www.pro-digital.com.ar

3. Desde el Hogar Digital

4. Hasta la Transmisión y el Cine Digital

5. Clasificación • SDTV: Standard Definition TV • TV analógica: Canales de Aire y Cable (PAL, NTSC). Sistemas de producción en VHS, 8mm, S-VHS, Betacam, etc. • TV Digital: Direct TV, Satélite. Sistemas de producción en DV, miniDV, Betacam Digital, DVD, etc. • HDTV: High Definition TV • TV Digital de alta resolución. Transmisión ATSC, DVB. Sistemas de producción HDV a HDCAM, etc.

6. Características de la SDTV • Analógica • Sistema PAL • Producción: 625 líneas / 25 fps. Barrido Entrelazado. 250 a 500 líneas de Rh. 576 líneas de Rv. S/N 43 a 55 dB. Video y Audio no comprimidos. Formato de pantalla 4/3. • Transmisión: canales de 6 Mhz. Modulación analógica, video en amplitud con banda lateral vestigial, sonido en FM. • Características principales. Alto nivel de ruido en imagen y sonido. No admite nuevos sistemas de sonido. Fácil y económica recepción. Baja resolución. No se adapta a los nuevos dispositivos digitales.

7. Características de la SDTV • Digital (DTV) • Producción: S/N 54 a 55 dB (para todos los usuarios). Video y Audio comprimidos (en general en MPEG-2). Pixeles en pantalla 720 x 576. Barrido entrelazado o progresivo. Relación de Aspecto 4/3. Rh de 720 pixeles, Rv de 576 líneas • Transmisión: Diversos sistemas o formatos: Europa DVB (Digital Video Broadcasting) (TDT, Cable, Satélite, etc), Estados Unidos ATSC (Advanced Television System Committe), Japon ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting), dispositivos móviles (Celulares, iPod, Palm), PC, Televisores convencionales (adaptador set-top box), etc.)

8. Características de la SDTV • Digital (DTV) • Características principales: Alta relación S/N. Admite multicopias y procesos. Sonido de múltiples canales. Se adapta a los nuevos dispositivos digitales. Resolución media. Muy buena calidad de imágenes. Admite múltiples soportes digitales: CD, DVD, Disco Duro, Cinta, Memoria electrónica. etc. Múltiples servicios: VOD, NVOD, DVR. Video en la PC. TV en Internet (streaming - IPTV). TV interactiva.

9. Características de la HDTV • HDTV es Alta Definición de imágenes. No necesariamente Digital (los primeros sistemas eran analógicos) • Presenta una mayor resolución o detalle de imagen: 1920 x 1125. Rh 1920 pixeles. Rv 1080 líneas • Relación de aspecto adaptada a la vista humana: 16/9 • Se introduce el Barrido Progresivo • Mejora en los procesos de imagen y sonido

10. Cuadro comparativo HDTV-SDTV

11. Calidad de imagen HDTV y SDTV

12. Calidad de imagen HDTV y SDTV

13. Formatos de Video SDTV HDTV 704 x 480 16:9 704 x 480 4:3 1920 x 1080 16:9 640 x 480 4:3 (VGA) 1280 x 720 16:9 24, 30 and 60 frames/sec allowed

14. Las Estaciones eligen el formato 720p 1080i CBS, NBC ABC

15. Desarrollo de la HDTV • Primeros estudios en Japón, NHK en 1960 • Implementación en Japón del sistema Hi-Vision (MUSE) en 1984, HDTV analógica • En 1990 se establece en estándar de HDTV para producción (ITU-R), digital. • En el 2000 se hace una revisión y se unifican las versiones en cuanto a las líneas de barrido

16. Desarrollo de la HDTV • También desde 1995 se desarrollaron los distintos sistemas de transmisión broadcast de HDTV: ATSC, DVB y ISDB. Todos son sistemas digitales. • En 1999 HDTV se empieza a utilizar en producciones para Cine (Hollywood), HD 1080/24p • Desde el 2000 se están instalando estaciones de HDTV fundamentalmente en EUA. • Surge la necesidad de que el usuario doméstico también pueda grabar en HDTV. • En 2003 nace el HDV como propuesta de Canon, Sharp, JVC y Sony.

17. Campo de aplicación del HDV • Hogar, Institucionales, Profesional, Grabación de eventos, Gobierno, educación, programas y comerciales de bajo presupuesto, cine independiente, etc • HDV Home y Profesional • Cine independiente, Proyectos de mediana envergadura, Producción de Programas, noticieros, video-clips, novelas, comerciales, documentales, etc. • HDV Profesional (para algunas aplicaciones), XDCAM HD • Cine medianas producciones, comerciales, novelas. • XDCAM HD, HDCAM • Cine de grandes estudios • HDCAM SR

18. Características del HDV • El HDV se aplica en el hogar para capturar en HD y en aplicaciones Prosumer. • El sistema de grabación utiliza básicamente la misma mecánica y la misma cinta del DV. • Utiliza igual ancho de pista que el DV (10um) y de velocidad de cinta (18.812 mm/s) • Esta es la clave de la reducción del costo: utilizar la base de un sistema muy difundido como el DV. • El tiempo de grabación es el mismo que el DV

19. Características del HDV • El sistema de compresión es el MPEG-2, el mismo que se utiliza en DVD y televisión digital. • Utiliza la misma velocidad de datos (bit rate) que el DV, 25 Mbps • Utiliza compresión inter-frame (no intra-frame como en DV) • Utiliza el mismo casete DV convencional

20. Características del HDV • HDV utiliza Audio comprimido con MPEG-1, 16 bits a 48 khz. El DV utiliza audio sin compresión. • La calidad del sonido es algo menor al DV y al CD de audio, aunque las técnicas utilizadas de compresión permiten que el resultado tenga una diferencia imperceptible.

24. Compresión MPEG-2 • MPEG es Motion Picture Expert Group • Las imágenes de HD tienen aprox. 5 veces mas información que las de SD. • Se eliminan datos redundantes dentro del cuadro (inter-frame) y entre cuadros con predicción de movimientos (intra-frame). Redundancia espacial y temporal. • Se reduce la velocidad binaria para adecuarla a las posibilidades de diversos medios de transmisión.

25. Compresión MPEG-2 • MPEG se estructura tomando los cuadros de TV en grupos de 15. El cuadro 1 se comprime espacialmente por técnicas similares a las de imágenes fotográficas, llamado cuadro I o Intraframe. • Los 14 cuadros restantes del bloque se codifican como cuadros P o predictivos con compensación de movimientos y cuadros B o bidireccionales se obtienen de considerar imágenes I y P. Los cuadros P y B se intercalan en una secuencia.

27. Compresión MPEG-2 • Posee un sistema de corrección de errores de características mejoradas en relación a otros métodos de compresión. • Es muy inmune al drop-out (pérdida de material magnético en la cinta u otras pérdidas de datos en sistemas de transmisión y almacenamiento) • Permite diversas velocidades de transmisión de datos desde bajas velocidades como 1 Mbps hasta 20 Mbps

28. Futuro de la HDTV • Hay dos consideraciones: • Aplicaciones de Producción: Creciente aplicación de HDTV para el hogar e inserción de dispositivos en el hogar, esto acelera la producción en HDTV. La producción es totalmente independiente de la Transmisión. • Aplicaciones de Transmisión: El criterio esta dividido, EUA impulsa la HDTV por aire y cable, en Europa interesa mas la DTV de resolución estándar y múltiples servicios.

29. Futuro de la HDTV • A nivel de producción HDTV ya se esta utilizando y ha empezado a introducirse en productoras de bajo presupuesto. • A nivel de transmisión. Argentina adoptó el sistema ATSC pero se esta revisando esta decisión. Canal 13 transmitió el Mundial de Fútbol en HDTV (en Canal 12 – Bs.As.) en ATSC. • La empresa Antina presento un sistema en UHF de 60 canales digitales en DVB, de SDTV digital (no HDTV), empieza a funcionar en determinadas zonas de Bs.As (Telecom es el principal accionista).

30. Servicios de la TV Digital • Servicios de los sistemas de TV Digital: • HDTV, combinación de SDTV • Internet, computadoras • Interactividad • Servicios complementarios: Datos, varios canales de sonido, información de texto, grabación, demanda, etc, etc.

31. Comparación analógico - digital Analógico “noise” Digital Digital efecto “Cliff” Calidad (Q) Analógico Distancia desde el Transmisor

32. L C R LS LFE RS Sistema de Capas en ATSC Multiple Picture Formats 5.1 Channel Sound Picture & Sound Layer Compression Layer MPEG-2 video and Dolby AC-3 compression syntax Chroma and Luma DCT Coefficients Motion Vectors Data Headers Variable Length Codes Transport Layer Aux data Video packet Audio packet Video packet MPEG-2 packets Transmission Layer 19.4 Mbps ATSC: 8-VSB 6 MHz

33. Sistema de Transmisión ATSC Single-Program Encoder MPEG-2 Bitstream Video MPEG-2 Encoder SP Transport Stream (3 - 18 Mb/s) (one of 18 formats) AC-3 Bitstream Audio Trans- port Mux AC-3 Encoder DTV Transmitter (up to 5.1 channels) MP Transport Stream (19.4 Mb/s) Data • • • MP Trans- port Mux PMT Channel Coder & 8-VSB Modulator SP Transport Stream PAT: Program Association Table PMT: Program Map Table SP: Single Program MP: Multi Program PAT Program and System Information Protocol

34. Receptor ATSC Single-Program Decoder MPEG-2 Bitstream Video MPEG-2 Decoder Display Processing Physical Channel Select DTV Tuner AC-3 Bitstream Audio AC-3 Decoder Trans- port Demux Transport Stream (19.4 Mb/s) 8-VSB Demod- ulator Clock Recovery and A/V Synchronization PCR’s Program Select (from User) Program Select Program Guide Database

35. Servicios de la TV DigitalDTV 20 Mbps video TEXT video audio 1 video video audio 2 video video PGM GD video Nuevos Servicios ...Data... Mas Programas ...Multicast... Mejores imágenes ...HDTV... Sports Golf Tennis Base... Swim...

40. Modulación en ATSC • ATSC (Advanced Television System Committe) • 8-VSB (Vestigial Side Band) Modulación por amplitud en 8 niveles, con portadora suprimida y banda lateral vestigial. • Se inserta un piloto para recuperar la portadora. • Ancho de banda de 6 Mhs y otros • Velocidad de datos 19 Mbps

41. Modulación en DVB-T • DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) • COFDM (Coded Orthogonal Frecuency Division Multiplex), Múltiplex por división de frecuencias de portadoras ortogonales codificadas. • Velocidad de datos 19,6 Mbps en 6 Mhz de ancho de banda. • Puede trabajar con 1705 ó 6817 portadoras distribuidas en lo 6 Mhz moduladas en QPSK ó 64-QAM.

42. Modulación ISDB-T • ISDB-T (Terrestrial Integrated Services Digital Broadcasting), Difusión de servicios digitales terrestres integrados. • Modulación COFDM, parecida a DVB pero con distinto agrupamiento de datos

43. Links • www.pro-digital.com.ar • www.eradigital.com.ar • www.dvb.org/ • www.atsc.org • www.fenitel.com/ • www.televisiondigital.es • www.hdv-info.org • www.hdv.tv • www.sonyhdvinfo.com • www.24pdigital.com.ar

44. Muchas Gracias !