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29 de ago de 2010

Como funciona a TV digital

Introdução

Se você procurou recentemente por aparelhos de televisão nas grandes lojas de varejo de produtos eletrônicos, sabe que a TV digital, ou DTV, é o negócio do momento. A maioria das lojas dedica parte de sua área de televisores para os aparelhos de TV Digital, num movimento antecedido primeiro pelas TVs de tela plana, depois pelas Wide Screen e depois pelas TVs de Plasma e LCD. 


A menos que você faça parte do pequeno grupo de pessoas que já adquiriu um aparelho de DTV, o que você tem em sua sala de estar é uma TVanalógica normal que parece funcionar muito bem, apesar de toda essa agitação.

A maioria das pessoas, confrontada com esse nível de proliferação de produtos, somente pode perguntar: "Afinal, o que está acontecendo?!".



A TV Digital no Brasil

No Brasil, a estréia da TV Digital ocorreu em 2 de dezembro de 2007, após muita polêmica em torno da tecnologia de transmissão que seria adotada: européia, americana ou japonesa. Em 2000, quando estava tudo certo para a escolha do modelo americano, o governo cogitou um padrão próprio, que implicaria o desenvolvimento no país de uma tecnologia de transmissão de sinal digital, exatamente como aconteceu com o sitema Pal-M para vídeo VHS.




A TV Digital no Brasil

No Brasil, a estréia da TV Digital ocorreu em 2 de dezembro de 2007, após muita polêmica em torno da tecnologia de transmissão que seria adotada: européia, americana ou japonesa. Em 2000, quando estava tudo certo para a escolha do modelo americano, o governo cogitou um padrão próprio, que implicaria o desenvolvimento no país de uma tecnologia de transmissão de sinal digital, exatamente como aconteceu com o sitema Pal-M para vídeo VHS.
Diante de vários problemas, de muito lobby e do atraso do início das transmissões que a escolha por um padrão próprio acarretaria, optou-se por analisar e testar os três modelos novamente. Quase seis anos depois de iniciadas as discussões sobre a TV Digital, em 29 de junho de 2006, o presidente Luiz Inácio Lula da Silva assinou um decreto regulamentando a escolha do padrão japonês para a TV digital brasileira. Na prática, isso quer dizer que a TV digital no país é compatível com a tecnologia atualmente utilizada no Japão.
As transmissões do sinal digital começaram por São Paulo, e vão ser estendidas para o resto do país progressivamente (veja quadro abaixo). Os conversores (também chamados de set-top boxes) que permitem aos televisores receber esses sinais digitais podem ser encontrados em lojas de eletrodomésticos e eletrônicos, bem como os televisores preparados para a TV digital -geralmente essas TVs vêm identificadas com o selo "HD Ready". O governo brasileiro espera que, até dezembro de 2016, a TV digital substitua a TV analógica no país. Assim como nos EUA, quando isso acontecer, toda a transmissão analógica será interrompida e será necessário ter um conversor ou um televisor compatível com o sistema para poder assistir aos programas de tevê favoritos. As emissoras de televisão devem ter os equipamentos apropriados para transmitir os sinais e os consumidores devem ter os aparelhos de TV para receber tais sinais.

Calendário da TV Digital no país
2006
29 de junho: Governo decide adotar padrão japonês para a TV Digital
2007
Julho: começam a ser vendidos os primeiros conversores de sinal analógico-digital
2 de dezembro: começam as transmissões do sinal digital para a Grande São Paulo
2010
Primeiro semestre: Belo Horizonte, Brasília e Rio de Janeiro começam a receber o sinal digital
Segundo semestre: Salvador e Fortaleza
2011
O sinal digital passa a ser obrigatório em todas as capitais
2013
Transmissoras e retransmissoras de todas as cidades do país são obrigadas a passar o sinal digital
2016
O sinal analógico de televisão sai do ar. Quem não tiver um aparelho HD ou um conversor de sinal, não poderá ver tevê
Fonte: Anatel

A TV Digital nos EUA
A FCC (Federal Communications Commission) estabeleceu 17 de fevereiro de 2009 o prazo final para a transição do sistema analógico para o digital. Mas o prazo foi prorrogado, e o país passou para o digital dois meses depois, quando toda a transmissão analógica foi interrompida e os consumidores necessitaram de caixas conversoras para receber a programação em suas TVs antigas. Este prazo final foi postergado várias vezes nos últimos anos, tendo em vista a incapacidade de emissoras e consumidores em atender aos critérios da FCC para uma transmissão bem sucedida.
Entendendo a TV analógica
Para entender a TV digital, é útil entender a TV analógica para que você possa ver as diferenças (se você leu Como funciona a televisão, então sabe como a TV analógica funciona e poderá querer pular esta seção). Ela fornece um rápido resumo sobre o funcionamento da TV analógica.
Informações básicas


O padrão de TV analógica é utilizado nos Estados Unidos há cerca de 50 anos. Para repassar rapidamente, aqui estão os fundamentos da transmissão de televisão analógica:


·         uma câmera de vídeo obtém uma imagem de uma cena. Isso ocorre a uma taxa de 30 quadros por segundo;
·         a câmera rasteriza a cena. Ou seja, a câmera transforma a imagem em fileiras de pontos individuais chamados pixels. Para cada pixel é designada uma cor e uma intensidade;
·         as fileiras de pixels são combinadas com sinais de sincronização, chamados sinais de sincronismo horizontal e sincronismo vertical, de modo que a eletrônica no interior do aparelho de TV saberá como exibir as fileiras de pixels.
Esse sinal final, que contém a cor e a intensidade de cada pixel em um conjunto de fileiras, junto com os sinais de sincronismo horizontal e vertical, é chamado de sinal de vídeo composto. O som é completamente independente. Quando você olha na parte posterior de seu vídeo cassete e vê o plugue amarelo, esse é o plugue do vídeo composto. O som pode ser um plugue branco (nos vídeo cassetes que não lidam com som estéreo) ou um plugue vermelho e um plugue branco (em vídeo cassetes estéreo).

Usando o sinal

Há uma série de coisas diferentes que você pode fazer com um sinal de vídeo composto e um sinal de som. Aqui estão algumas:


·         você pode transmiti-los como ondas de rádio. Quando você conecta uma antena interna para melhorar a imagem de seu aparelho de TV e capta as estações locais de graça, está recebendo a transmissão de televisão proveniente das estações locais de TV;
·         você pode gravá-los em um vídeo cassete;
·         você pode transmiti-los por meio de um sistema de TV a cabo junto com centenas de outros sinais compostos.
Muitos tipos diferentes de equipamentos compreendem os sinais de vídeo composto.
Transmitindo um sinal de TV

Quando um sinal de vídeo composto é transmitido por meio de ondas aéreas por uma estação de TV, isso acontece em uma freqüência específica. Nos Estados Unidos, assim como no Brasil, essas freqüências são os conhecidos canais 2 a 13 em VHF e 14 a 83 em UHF.


O sinal de vídeo composto é transmitido como um sinal AM (de amplitude modulada) e o som, como um sinal FM (de freqüência modulada) nesses canais. Veja Como funciona a televisão para detalhes sobre a transmissão eComo funciona o rádio para detalhes sobre AM e FM. A FCC (agência federal que controla as telecomunicações nos EUA) reservou três bandas de freqüências no espectro de rádio, divididas em faixas de 6 MHz, para acomodar esses canais de TV:
·         54 a 88 MHz para os canais 2 a 6
·         174 a 216 MHz para os canais 7 a 13
·         470 a 890 MHz para os canais UHF 14 a 83
Veja Como funciona o rádio para detalhes.
Quando seu vídeo cassete quer exibir seu sinal em uma TV analógica normal, ele pega o sinal de vídeo composto e o sinal de som da fita e então modula esses sinais em uma portadora de 60 MHz (canal 3) ou 66 MHz (canal 4), similar ao que uma estação de TV faria. Entretanto, em vez de transmiti-lo, o vídeo cassete envia o sinal direto para a TV. Um receptor de cabo ou de satélite faz a mesma coisa.
Hoje se fala muito em "sistemas de satélite digital" e "sistemas de cabo digital", mas eles não são a DTV. Esses aparelhos conversores recebem um sinal digital do satélite ou cabo. Entretanto, assim que é recebido, o sinal é convertido em um sinal analógico e enviado para sua TV analógica no canal 3 ou 4. Essa não é a verdadeira "televisão digital": é um sinal de vídeo composto normal para televisão analógica convertido em um formato digital para transmissão e, em seguida, convertido novamente para analógico para exibição.
A verdadeira TV digital, por outro lado, é completamente digital e envolve:
·         câmeras digitais funcionando com uma resolução muito maior do que as câmeras analógicas;
·         transmissão digital;
·         exibição digital com uma resolução muito maior.

O que há de errado com a TV analógica?
Se você possui atualmente uma TV analógica, e ela funciona bem com atransmissão de TVTV a cabovideocassetesTV por satélitecâmeras de vídeo e tudo o mais, então uma pergunta óbvia seria: "O que há de errado com a TV analógica?".
O principal problema é a resolução.
·         a resolução da TV controla a qualidade e o detalhe na imagem que você vê;
·         a resolução é determinada pelo número de pixels na tela;
·         um aparelho de TV analógico pode exibir 525 linhas horizontais de resolução a cada trigésimo de segundo. Na verdade, ela exibe metade dessas linhas em um sexagésimo de segundo e então exibe a outra metade no sexagésimo seguinte, de modo que todo o quadro é atualizado a cada trigésimo de segundo. Esse processo é chamado de entrelaçamento.
Isso tem funcionado muito bem por décadas. Mas agora todos nós fomos condicionados pelos monitores de computador a nos acostumarmos com uma resolução melhor. A menor resolução exibida por um monitor de computador é de 640 x 480 pixels. Por causa do entrelaçamento, a resolução efetiva de uma tela de TV é de cerca de 512 x 400 pixels. Por exemplo, quando um aparelho da MSN TV (antigamente WebTV) tenta exibir páginas da Web em um aparelho de TV analógico, ele pode exibir cerca de 512 x 400 pixels.
Assim, os piores monitores de computador que você pode comprar têm mais resolução do que o melhor aparelho de TV analógica, e os melhores monitores de computador são capazes de exibir até 10 vezes mais pixels do que aquele aparelho de TV. Simplesmente não há comparação entre um monitor de computador e uma TV analógica em termos de detalhe, qualidade, estabilidade e cor da imagem. Se você olhar um monitor de computador todos os dias no trabalho e então for para casa e olhar um aparelho de TV, a imagem no aparelho de TV poderá parecer nebulosa.
O movimento rumo à TV digital é abastecido pelo desejo de dar à TV a mesma qualidade e detalhe que uma tela de computador. Se você já viu um bom aparelho de TV digital exibindo um verdadeiro sinal de TV digital, certamente pode entender porque a versão digital da TV parece fantástica. Não há comparação. Com 10 vezes mais pixels na tela, todos exibidos com precisão digital, a imagem é incrivelmente detalhada e estável.
Vendo a diferença


É difícil explicar a diferença entre um sinal DTV e um sinal analógico sem uma demonstração real, mas aqui está uma comparação estática que pode ajudá-lo a entender a idéia. Abaixo está uma imagem de um odômetro:



Essa é uma imagem bonita e nítida. Vamos supor que essa imagem seja exibida em uma boa TV digital, de modo que seja exatamente isso que você verá. A foto seguinte mostra o que você veria em uma TV analógica:

Você pode ver que a imagem da TV analógica é muito mais nebulosa do que a imagem da TV digital. Observe, por exemplo, os dentes nas engrenagens. Há uma diferença significativa na qualidade da imagem que se torna ainda mais evidente quando a imagem está em movimento. É essa diferença quantitativa que causa o interesse na TV digital. Como se a imagem incrível não fosse suficiente, a TV digital também oferece um som muito melhor.

A TV se torna digital
A expressão "TV digital" é usada de muitas maneiras diferentes hoje, dependendo da pessoa com quem se fala. Há também o termo "HDTV", que é a forma mais avançada de TV digital em uso nos Estados Unidos. O motivo pelo qual ele se torna confuso é que a TV digital nos EUA combina três idéias diferentes. Esta seção examina essas três idéias.
Sinal digital

A primeira idéia que é nova para a TV digital é o sinal digital.


A TV analógica começou como um meio de radiodifusão. As estações de TV instalaram antenas e transmitiram sinais de rádio para comunidades individuais. Você pode colocar uma antena interna em sua TV e captar os canais 2 a 83 de graça. O que você recebe, conforme descrito anteriormente, é um único sinal de vídeo composto analógico e um sinal de som independente.
A TV digital também começou como um meio de radiodifusão gratuita. Por exemplo, em San Jose, Califórnia, você pode sintonizar cerca de uma dúzia de estações digitais comerciais diferentes se tiver um receptor de TV digital e uma antena. A FCC concedeu aos radiodifusores de televisão uma nova freqüência para uso de suas transmissões digitais, de modo que agora cada radiodifusor possui um canal de TV analógica e um canal de TV digital. O canal digital transmite um total de 19,39 megabits por segundo de dados digitais que sua TV digital recebe e decodifica.
Cada radiodifusor possui um canal de TV digital, mas um canal poderá transmitir múltiplos subcanais se o radiodifusor escolher essa opção. Veja como funciona:
Em seu canal digital, cada radiodifusor envia um total de 19,39 megabits por segundo (Mbps) de dados digitais. Os radiodifusores possuem a capacidade de usar esse sinal de várias maneiras diferentes. Por exemplo:
·         um radiodifusor pode enviar um único programa a 19,39 Mbps;

·         um radiodifusor pode dividir o canal em vários sinais diferentes (talvez quatro sinais de 4,85 Mbps cada uma). Esses sinais são chamados de subcanais. Por exemplo, se o canal de TV digital for o canal 53, então 53 1, 53 2 e 53 3 poderiam ser três subcanais daquele canal. Cada subcanal pode transmitir um programa diferente.
Formatos

A razão pela qual os radiodifusores podem criar subcanais é que os padrões de TV digital permitem vários formatos diferentes. Os radiodifusores podem escolher entre três formatos:


·         480i - a imagem possui 704 x 480 pixels e é enviada a 60 quadros entrelaçados por segundo (30 quadros completos por segundo).
·         480p - a imagem possui 704 x 480 pixels e é enviada a 60 quadros completos por segundo.
·         720p - a imagem possui 1280 x 720 pixels e é enviada a 60 quadros completos por segundo.
·         1080i - a imagem possui 1920 x 1080 pixels e é enviada a 60 quadros entrelaçados por segundo (30 quadros completos por segundo).
·         1080p - a imagem possui 1920 x 1080 pixels e é enviada a 60 quadros completos por segundo.
(As designações "p" e "i" significam "progressivo" e "entrelaçado" - do inglês, interlaced).
No formato progressivo, a imagem completa se atualiza a cada sexagésimo de segundo. No formato entrelaçado, metade da imagem se atualiza a cada sexagésimo de segundo.
Os formatos 480p e 480i são chamados formatos SD (de standard definition, definição padrão), e o 480i é quase equivalente a uma imagem de TV analógica normal. Quando os programas de TV analógica são convertidos e transmitidos em estações de TV digital, são irradiados em 480p ou 480i.
Os formatos 720p, 1080i e 1080p são os formatos HD (high definition, alta definição). Quando você ouve falar de "HDTV", é disso que se está falando: um sinal digital no formato 720p, 1080i ou 1080p.
Proporção de aspecto

Por fim, os formatos HD da TV digital possuem uma proporção de aspectodiferente daquela das TVs analógicas. Uma TV analógica possui uma proporção de aspecto de 4:3, o que significa que a tela tem 4 unidades de largura e 3 unidades de altura. Por exemplo, uma TV analógica com "diagonal de 25 polegadas" apresenta 38 cm de altura e 51 cm de largura. O formato HD para TV digital tem uma proporção de aspecto de 16:9, conforme mostrado abaixo:




O tipo de sinal, formato e proporção de aspecto mudou no processo de conversão da TV analógica para TV digital nos Estados Unidos.

Compressão digital
A idéia de enviar múltiplos programas dentro do sinal de 19,39 Mbps é exclusiva da TV digital, sendo possível graças ao sistema de compressão digital utilizado. Para comprimir a imagem para a transmissão, os radiodifusores usam a compressão MPEG-2 (em inglês), que permite escolher tanto o tamanho da tela quanto a taxa de transmissão de bits durante a codificação do programa de TV. Um radiodifusor pode escolher uma variedade de taxas de transmissão de bits dentro de qualquer uma das três resoluções.
Você vê o formato MPEG-2 o tempo todo na Web, em sites que oferecem sinais de vídeo. Por exemplo, se você for até o site iFilm.com (em inglês), descobrirá que pode ver sinais de vídeo a 56 quilobits por segundo (Kbps), 200 Kbps ou 500 Kbps. O formato MPEG-2 permite que um técnico escolhaqualquer taxa de transmissão de bits e resolução quando codificar um arquivo.
Há muitas variáveis que determinam como a imagem parecerá em uma determinada taxa de transmissão de bits. Por exemplo:
·         se uma estação quer transmitir um evento esportivo (em que há muito movimento nas cenas) em 1080i, todos os 19,39 megabits por segundo serão necessários para se obter uma imagem de alta qualidade;

·         por outro lado, um noticiário mostrando a cabeça do apresentador pode usar uma taxa de transmissão de bits muito menor. Um radiodifusor poderia transmitir o noticiário com uma resolução 480p e uma taxa de transmissão de 3 Mbps, deixando 16,39 Mbps de espaço para outros subcanais.
É muito provável que os radiodifusores enviem três ou quatro subcanais durante o dia e comutem à noite para um único programa de alta qualidade que consuma todos os 19,39 Mbps. Alguns radiodifusores também estão experimentando canais de dados de 1 ou 2 Mbps que enviam informação e páginas da Web junto com um show para fornecer informação adicional.

Comprando um aparelho de TV digital
Se você for a uma loja de produtos eletrônicos para comprar um novo aparelho de TV, verá quatro tipos de aparelhos na prateleira:
·         aparelhos de TV analógica;

·         aparelhos prontos para digital - eles deveriam ser chamados de aparelhos de SDTV. Essas TVs são normalmente telas 480p com um sintonizador analógico (para os canais normais de 2 até 83) embutido. O problema com esses aparelhos é que sua resolução máxima é a baixa resolução SD 480p, que elimina as resoluções HD e torna a TV essencialmente inútil no futuro, se você planeja assistir a programas em HDTV;

·         aparelhos prontos para HDTV - esses aparelhos são essencialmente monitores de computador capazes de exibir resolução 1080i/p na proporção de aspecto de 16:9. Eles podem ou não possuir sintonizadores analógicos embutidos;

·         aparelhos HDTV integrados - esses aparelhos possuem um sintonizador digital para a transmissão de sinais DTV integrado em uma tela HDTV. Com os padrões mudando tanto, você pode terminar pagando um sintonizador integrado que se torne obsoleto.
A maneira preferida de lidar com a HDTV é adquirir os componentes separadamente:
·         uma tela HDTV de 16:9 ccom resolução 720p e 1080i/p
·         um receptor digital
·         uma antena
Como a tela HDTV será o item mais caro e provavelmente durará 10 anos ou mais, comprar os componentes dessa maneira permite que você troque o receptor em caso de necessidade. Atualmente, existem três tipos de receptores:
1.      você pode comprar um conversor e uma antena Yagi para receber os sinais de transmissão de HDTV;
2.    pode adquirir um conversor e uma pequena parabólica de satélite para receber sinais HDTV provenientes de um satélite;
3.    você também pode comprar uma placa para seu computador, como a placa accessDTV, junto com uma antena Yagi, e usá-la para receber sinais tanto para seu monitor de computador quanto para sua tela HDTV.
placa accessDTV permite que você use seu disco rígido como um meio de armazenamento para as transmissões de TV digital recebidas. Ela salva todo o sinal de 19,39 Mbps (incluindo todos os subcanais) em seu disco rígido.


O que muda na minha TV?
Na teoria, nada muda na sua TV a partir do início das tranmissões dos sinais digitais. Na prática, quem tem aparelho de televisão full HD ou HDTV Ready passar a receber imagens de alta definição, em que os detalhes que passam desapercebidos nas transmissões analógicas finalmente aparecem na telinha. Quem tem um aparelho analógico terá de comprar um conversor para melhorar a imagem. Os assinantes de TV a cabo terão de trocar o decodificador da TV paga para melhorar a definição da imagem. E o custo será do cliente. 






Os sinais digitais chegarão à sua TV via antena UHF (interna ou externa). Quem tem TV analógica deve ligar a antena no conversor de sinal. Alguns televisores full HD já vêm com conversor embutido. Neste caso, a antena deve ser conectada diretamente no aparelho. Sem o conversor, as imagens não aparecem na telinha.
Como funciona o sistema no Brasil
Com a adoção da TV Digital, as emissoras passam a gravar seus programas de duas formas:
·         alta definiçao (HDTV) e formato widescreen
·         definição padrão (SDTV) e formato tradicional.
O som poderá ser surround 5.1 ou estéreo, e as emissoras poderão adicionar interatividade na sua programação. Como shopping e votação em tempo real.
O sistema de TV digital brasileiro é o primeiro a adotar o padrão de codificação e compressão MPEG 4, de modo a permitir que os sinais de áudio e vídeo se tornem menores e mais fáceis de transmitir e que possam ser transmitidos juntos em um único feixe de dados. Isso evita, por exemplo, a dessincronia entre imagem e som. Esse processo de tratar imagem, som e interatividade juntos se chama multiplexação.
Depois da multiplexação, os dados ganham um novo formato (o sinal digital) para poderem viajar pelo ar da antena da transmissora até a antena UHF da sua casa. O padrão japonês foi escolhido justamente por oferecer maior robustez nesse processo, chamado de modulação. As antenas UHF captam o sinal digital e o envia para o conversor ligado à sua tevê.
TV 2.0
Portais e emissoras investem cada vez mais na chamada TV 2.0, que permite ao usuário ser mais participativo. Isso aumenta as possibilidades na Internet para a área de educação.
Interatividade
Ainda não é possível interagir com a programação, como permite a tecnologia da TV Digital. Isto porque o Ginga, um software que lê as informações de interatividade e que foi desenolvido no Brasil, ainda não foi incluído nos conversores disponíveis no mercado. Por enquanto, a única interatividade possível na TV digital é o guia de programação, quando fornecido pela emissora de TV.
Quanto custa
Para poder aproveitar a TV digital, o telespectador terá de desembolsar algumas centenas de reais. O pacote básico: antena UHF interna e conversor básico custa em torno de R$ 500. Plugados na sua TV analógica, eles exibem imagens digitais, mas não em alta definição. O pacote de alta definição, composto por TV Full HDTV (plasma ou LCD), conversor com conexão HDMI e compatível com o sinal de alta definição e antena externa UHF podem ultrapassar facilmente a casa dos R$ 5.000, dependendo do tamanho do aparelho de TV.

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