Trabalho de conclusão de curso "Estudo TV Digital Terrestre no Brasil - Aspectos técnicos e políticos" USCS / Universidade IMES - Curso de Tecnologia em Redes de Computadores - 2007

1. Estudo sobre a TV Digital Interativa no Brasil: Aspectos técnicos e políticos.

2. TV DIGITAL INTERATIVA Trabalho de Conclusão de Curso Tecnologia em Redes de Computadores USCS - UNIVERSIDADE MUNICIPAL DE SÃO CAETANO DO SUL INTEGRANTES João Paulo Almeida Ximenes Fernandes Felipe Augusto Oliveira Thiago Augusto da Silva Walter Paledzki Viana

3. TV DIGITAL INTERATIVA Capítulo 1 História da TV: Tecnologias Analógica e Digital

4. TV DIGITAL INTERATIVA Introdução da TV no Brasil O processo da criação da televisão teve início em meados de 1800 a 1900, quando cientistas, matemáticos e fisicos construíram um sistema de transmissão de imagem. Após isso, foi descoberto o selênio, componente químico capaz de transformar energia luminosa em energia elétrica. A partir disto, é inventado a célula fotoelétrica, desenvolvendo então um sistema de projeção de raios catódicos. Em 1920, foi realizada a primeira transmissão de imagem a distância. De 1920 a 1930 os primeiros resultados foram concretizados através do sistema mecânico baseado no invento de Nipkow de John Logie Baird , que basicamente transmitia a fisionomia das pessoas.

5. TV DIGITAL INTERATIVA Quando a televisão surgiu no Brasil A televisão surgiu no brasil em 1939 em uma exibição científica no Rio de Janeiro. Após isso, Assis Chateaubriand ficou interessado e, acompanhado de dois técnicos, foi aos Estados Unidos com a finalidade de pesquisar esta tecnologia, trazendo-a para o Brasil. Pouco tempo depois, surgiu a primeira emissora de televisão brasileira: a TV Tupi. Com equipamentos da RCA ( Radio Corporation of America ), foi iniciada a transmissão em preto e branco e, após algum tempo retornou para os Estados Unidos a fim de implantar o sistema em cores, porém pelo custo alto abandonou a idéia. Nas décadas de 50 e 60 mais emissoras surgiram no Brasil, por exemplo a Record.

6. TV DIGITAL INTERATIVA A transmissão da TV em cores A transmissão em cores iniciou-se por volta de 1950 a 1960 nos Estados Unidos, e vários sistemas foram criados, porém tinham um alto custo. Sendo assim, o governo americano solicitou que fosse criado um sistema para aproveitar os aparelhos que já estavam sendo comercializados, criando assim o padrão NTSC. De 1960 a 1970 o sistema em cores PAL foi criado na Alemanha. Na França um outro também foi desenvolvido, chamado SECAM que não é compativel com o sistema preto e branco francês, tendo como consequência sua reduzida utilização.

7. TV DIGITAL INTERATIVA O surgimento dos primeiros canais Os primeiros canais a serem transmitidos foram o PRF-3 TV canal 3 da TV TUPI, TV PAULISTA no canal 5, TV Record canal 7, TV Excelsior Canal 9, entre outras espalhadas no Brasil ocupando os outros canais de correspondente localidade. De 1950 a 1960 a televisão já fatura muito mais do que as rádios locais de cada estado. De 1960 a 1970 as emissoras começaram a utilizar o video tape para a transmissão de suas propagandas, novelas e outra atrações, o que permitiu a montagem mais tarde de uma grade de programação mais definida. De 1960 a 1970 a NASA lança no espaço um satélite de comunicação comercial, o TELSTAR, e no Brasil é criada a EMBRATEL, uma empresa brasileira controlada pelo Estado responsável por administrar o sistema de transmissão de rádio e televisão, com o apoio da CONTEL e ABERT.

8. TV DIGITAL INTERATIVA Tecnologia utilizada para a Transmissão O Brasil começa a utilizar o padrão NTSC em 1963 na TV Tupi. Mais tarde, em 1972, o padrão PAL-M começa a ser utilizado oficialmente com transmissão em cores no Brasil e, por ser um sistema diferenciado, faz com que sejam encerradas as importações de produtos com outros padrões de transmissão no país, o que provocou um certo desequilíbrio na indústria e críticas por parte de empresas do setor. De 1970 a 1980 o Brasil já ocupa o quarto lugar entre os usuários do INTELSAT , satélite construído a partir de um consórcio entre empresas de vários países e que é pioneira em serviços de transmissão rádio, televisão e telefonia. De 1980 a 1990 ocorre o lançamento do primeiro satélite de comunição comercial do Brasil, e algumas emissoras deixaram de existir, tendo como resultado de uma destas desassociações o surgimento do SBT e a distribuição de algumas sedes da TV TUPI para grandes empresários e investidores interessados no novo negócio.

9. TV DIGITAL INTERATIVA A partir de qual momento se tornou TV Digital ? A idéia da TV digital inicia-se no Japão no ano de 1970 com apoio do governo e empresas da área de comunicação e telecomunicações, patrocinando o desenvolvimento do sistema HDTV ( High Definition Television ou televisão de alta definição). Nos Estados Unidos os testes de transmissão digital iniciam-se no ano de 1991, com imagens mais nítidas e definidas, além do som mais límpido. Entre 1990 a 2000, é introduzido o sistema de transmissão de televisão a cabo no Brasil pelas operadoras SKY e DirectTV. No final da década de 90, estudos comparativos dos modelos de transmissão digital são realizados em conjunto com empresas e o governo brasileiro. Dentre estas destacam-se a Universidade Presbiteriana Mackenzie e a Universidade Federal da Paraíba. O Brasil foi o único país emergente que decidiu comparar a eficiência técnica dos três padrões tecnológicos existentes ( o americano, o europeu e o japonês).

10. TV DIGITAL INTERATIVA Capítulo 2 Tecnologias Analógicas e Digitais

11. TV DIGITAL INTERATIVA Frequências de Transmissão da TV

12. TV DIGITAL INTERATIVA VHF ( Very High Frequency ou Freqüência Muito Alta): Designa a faixa de radiofrequências de 30 MHz até 300 MHz. É uma freqüência comum para propagações de sinais de televisão (canais 2 ao 13), rádio FM, rádio e transceptores. UHF ( Ultra High Frequency ou Freqüência Ultra Alta): Designa a faixa de radiofrequências de 300 MHz até 3 GHz. É uma frequência comum para propagações de sinais de televisão (canais 14 ao 69), rádio e transceptores. SHF ( Super High Frequency ou Freqüência Super Alta): Ocupa a faixa de 3 GHz até 30 GHz e é utilizado pelo sistema de subida e descida de sinal para satélite Banda "C", Banda "Ku" e freqüências para rádio digital.

13. TV DIGITAL INTERATIVA Tipos de Transmissão

15. TV DIGITAL INTERATIVA Introdução à metodologia utilizada

17. TV DIGITAL INTERATIVA Processo de migração de tecnologias da TV analógica para a digital

18. TV DIGITAL INTERATIVA A implantação do SBTVD (Sistema Brasileiro de Televisão Digital) instituído em 2003, implementa a alteração dos padrões atuais de transmissão e de recepção, implicando na substituição de todo o sistema, ou seja, os transmissores e as antenas hoje utilizadas pelas emissoras de radiodifusão, bem como os aparelhos de televisão. Considerada uma tarefa árdua e com grandes investimentos que só poderão ser feitas conforme a demanda das vendas de conversores e, principalmente, modelos de TV com este embutido. A previsão de início das transmissões de teste aqui no Brasil está para o segundo semestre de 2007, utilizando os canais 60 ao 69 UHF disponibilizados pela ANATEL e Ministério das Comunicações e somente para o estado de São Paulo. Poucas emissoras já possuem uma estrutura para início da transmissão, como é o caso das principais emissoras de radiodifusão do país: Rede Globo , Rede Record , SBT , Bandeirantes e RedeTV!

19. TV DIGITAL INTERATIVA Capítulo 3 Padrões e Metodologias de Compressão

20. TV DIGITAL INTERATIVA Compressão é a técnica da eliminação da porção repetitiva (redundante) de um determinado conteúdo, seja este om, imagem ou dados (que também pode ser som e imagem codificados em formato digital). A informação é submetida a diminuição de resolução em um nível imperceptível. Em seguida, a informação restante é comprimida pela eliminação da redundância. Devido a limitações do ser humano, o conteúdo (áudio ou vídeo) comprimido não apresenta detalhes perceptíveis. A compressão permite: - Reduzir o espaço para o armazenamento ou a largura da banda para transmissão de um conteúdo; - Desenvolver e incorporar aplicações, antes inviáveis por motivos técnicos ou econômicos. Ex.: Aplicações interativas como o T-Banking

21. TV DIGITAL INTERATIVA Padrões de compressão mais utilizados

25. TV DIGITAL INTERATIVA Componentes MPEG

26. MPEG Systems : Permite multiplexar (agregar) fluxos de áudio e vídeo digitais, mais conhecidos como fluxos elementares, através de dois componentes: MPEG-2 PS ( Program Stream) e MPEG-2 TS ( Transport Stream ) Funções básicas: 1. Fornecer meios para sincronização entre MUX e DMUX; 2. Formar pacotes para serem transmitidos, comprimindo de acordo com tamanho e qualidade; TV DIGITAL INTERATIVA Audio Codec Video Codec MUX MPEG Stream Sinal de Áudio Sinal de Vídeo DEMUX Audio Video Audio Video Audio Video Audio Decoder Video Decoder Figura4: Representação gráfica do ambiente MPEG-Systems

27. TV DIGITAL INTERATIVA Componentes de vídeo MPEG - Quadros I (Codificação Interna) - Semelhante a uma imagem, é utilizado como ponto de sincronização de quadros P e B, permitindo a “restauração” da qualidade; - Quadros P (Codificação Preditiva) - Utilizam técnica de compensação de movimento com relação a quadros I ou B anteriores; - Quadros B (Codificação Bidirecional) – Codificação entre quadros P e I anteriores e posteriores. Figura 5: Interação dos quadros I, P e B.

28. TV DIGITAL INTERATIVA Componentes de áudio MPEG Conjunto de algoritmos de compressão formado por 3 camadas Camada-1, Camada-2 e Camada-3, estes respectivamente introduzidos no MPEG-1, MPEG-2 e MPEG-3 ou popularmente conhecido como MP3. Utiliza a propriedade de mascaramento, que é o recurso utilizado para emitir sons em determinadas freqüências, audíveis ou não pelo ser humano ou outro ser. MPEG-2 e MPEG-4 utilizam o MPEG AAC ( Advanced Audio Coding ), permitindo compressões com baixa taxa de bits e transmissão de dados em velocidades relativamente baixas como linhas discadas.

29. TV DIGITAL INTERATIVA Capítulo 4 Componentes da TV Digital Interativa

31. TV DIGITAL INTERATIVA Set top box e recepção dos dados

32. TV DIGITAL INTERATIVA Todo set top box ou terminal de acesso deve possuir as seguintes funcionalidades: - Demultiplexar o sinal recebido, ou seja, distribuir e dividir o fluxo de dados recebidos em áudio e vídeo; - Decodificar informações de áudio e vídeo; - Processar os dados recebidos e sincronizá-los com a programação; - Enviar dados através de um canal de retorno ; - Adequar os dados recebidos e convertidos para serem exibidos no aparelho de televisão convencional.

33. TV DIGITAL INTERATIVA Arquitetura do set top box

34. TV DIGITAL INTERATIVA 1. Sintonizador; 2. Demodulador; 3. Acesso Condicional (Conditional Access); 4. Demultiplexador; 5. Decodificador de vídeo; 6. Decodificador de áudio; 7. Processamento de Dados (Processador, memórias RAM e ROM, Disco rígido e Interfaces Físicas).

35. TV DIGITAL INTERATIVA Figura6: Equipamento com smartcard da Samsumg oferecido pela NET. Figura9: Equipamento DVB-S. Figura7: Visão da parte de trás de um set top box. Figura8: Modelo ISDB-T sem fio da coreana MDS Technology. Figura 10: Set top box da Apple: o AppleTV.

36. TV DIGITAL INTERATIVA Tipos de set top box

38. TV DIGITAL INTERATIVA Componentes de software

39. TV DIGITAL INTERATIVA ARIB ACAP MHEG-5 MHP GINGA FlexTV JavaTV e X-lets HAVI DAVIC LOW-END MID-RANGE HIGH-END E-gov E-commerce T-commerce M-Commerce Figura11: Componentes de software

40. TV DIGITAL INTERATIVA Serviços Interativos

41. - Residentes: Aplicações não pertencentes ao middleware , mas que podem ser armazenadas; - Não residentes: Transmitidas e carregadas pelo set top box. TV DIGITAL INTERATIVA Figura12: Aplicação interativa em canal europeu. Figura13: Site de serviços E-gov brasileiro (www.e.gov.br)

42. TV DIGITAL INTERATIVA Canais de Interatividade

43. - Telefonia Móvel: CDMA ( Code Division Multiple Access ), TDMA ( Time Division Multiple Access ) e GSM ( Global System for Mobile ); - Telefonia Fixa; - ADSL ( Asymetrical Digital Subscriber Line); - Rádio; - Satélite; - PLC (Power Line Communication). TV DIGITAL INTERATIVA

44. Capitulo 5 Sistemas utilizados na TV Digital TV DIGITAL INTERATIVA

46. ATSC - ( Advanced Television System Committee ) – Padrão norte-americano, especialmente para transmissão de conteúdos HDTV ( High Definition Television ), o que garante apenas uma melhor resolução da imagem. O método de modulação empregado no sistema ATSC é conhecido pela sigla 8VSB ( Eight-Vestigial Side Band ), este tipo de modulação é composto pelos seguintes componentes: - Reed Solomon Encoder - é um FEC, do inglês Forward Error Corrector que significa corretor posterior de erro.Tem o objetivo de corrigir erros no sinal que irá chegar no receptor. - Interleaver - técnica que consiste em embaralhar bits de tal modo que, se no percurso do sinal,entre o transmissor e o receptor houver uma interferência concentrada, no receptor ao se fazer o desembaralhamento, os erros ficam distribuídos - Trellis Encoder - é um FEC convolucional. A cada 2 bits ele acrescenta 1 bit de CRC, este último com a finalidade de corrigir possíveis erros no receptor . ISDB-T ( Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial ) – Padrão Japonês de TV digital. No caso da TV Digital o ISDB-T é derivado do sistema europeu (DVB-T), utlizando modulação COFDM. Considerado o mais flexível por responder melhor às necessidades de portabilidade e mobilidade. TV DIGITAL INTERATIVA

47. TV DIGITAL INTERATIVA Figura14: Arquitetura do padrão europeu Figura15: Arquitetura do padrão norte-americano Figura16: Arquitetura do padrão japonês.

48. Tabela Comparativa COFDM 8-VSB COFDM Modulação MPEG-2 MPEG-2 MPEG-2 Transporte MPEG-2 AAC e MPEG-2 HDTV Dolby AAC e MPEG-2 HDTV MPEG-2 e MPEG-2 SDTV Compressão ARIB DASE MHP / MHEG Middleware EPG, t-GOV, t-COM, Internet EPG, t-GOV, t-COM, Internet EPG, t-GOV, t-COM, Internet Aplicações ISDB - T ATSC DVB Tabela1: Comparação entre os sistemas mais utilizados no mundo. TV DIGITAL INTERATIVA

50. Os padrões de middleware adotam versões modificadas, reduzidas e estendidas de três blocos fundamentais: DAVIC, HAVi e JavaTV. DAVIC ( Digital Audio-Visual Concil ): Associação que representa diversas indústrias no segmento audiovisual, define formatos para fonte, texto, hipertexto, áudio e vídeo. Controle de acesso, filtragem de informação, informações de serviços. HAVi ( Home Áudio/ Vídeo Interoperability ): Mecanismo que permite que as funcionalidades de um dispositivo sejam remotamente controladas por diferentes equipamentos. JavaTV: Extensão da plataforma Java que permite a produção de conteúdo para a televisão interativa. Permite a criação de aplicações interativas portáteis para a TV, independentes da tecnologia de transmissão. As aplicações são serviços providos pelos sistemas: Correio eletrônico, guia de programação, E-Commerce , jogos, sinopse, etc. TV DIGITAL INTERATIVA

51. TV DIGITAL INTERATIVA Conclusão

52. TV DIGITAL INTERATIVA Pontos positivos

54. TV DIGITAL INTERATIVA Pontos negativos

56. AGRADECEMOS PELO TEMPO DEDICADO A LEITURA DO MATERIAL E ESPERAMOS QUE TENHAM GOSTADO DO CONTEÚDO. EM BREVE VERSÕES EM INGLÊS E ESPANHOL TV DIGITAL INTERATIVA