Introducción a la TV digital


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Introducción a la TV Digital

Introducción

La televisión ha sido desde la década de los 70’s, el medio de comunicación masiva con más impacto y se le ha responsabilizado de los mayores cambios culturales en gran escala (positivos y negativos), seguido incluso superado en los últimos tiempos por Internet. Este impacto lejos de decrecer puede incrementarse y transformarse con la aparición de nuevas tecnologías: la televisión digital.

La televisión digital representa el cambio tecnológico más radical en la industria televisiva, después de la aparición de la TV a color. Introducción de nuevos servicios como la televisión móvil, la televisión interactiva, el servicio a la carta ... prometen unir estos medios en uno solo y hacer del aparato televisor una terminal multimedia de mejores características.

Historia

Desde el punto de vista técnico, durante los años 1920s hubo grandes avances en la integración del sistema de televisión, pero a partir de los 50s, después de la aparición del color, la TV tuvo un estancamiento de muchas décadas, hasta la aparición de la televisión digital a mediados de los 90s.

El transmitir señales de audio y video por medio de las ondas hertzianas (foto telegrafía) fue el resultado de la contribución y esfuerzo de varias personas, quienes inventaron los componentes que integran el sistema de televisión. Una de las primeras contribuciones se debe al ingeniero alemán Paul Nipkow quien en 1884 patenta un disco electromecánico de exploración lumínica, mejor conocido como el disco de Nipkow.

En 1923 el inventor escocés, John Logie Baird, desarrolla y perfecciona el disco de Nipkow a base de células de selenio. En junio de ese mismo año, Charles F. Jenkins hace las primeras transmisiones experimentales de televisión con un sistema mecánico desde una estación de radio de la naval en Anacostia, Washington, D.C. También en 1923, un ruso inmigrante en Estados Unidos (EUA), Vladimir Sworykin, aplica para una patente de un tubo de rayos catódicos (ionoscopio).

En 1924 John L. Baird transmite las primeras imágenes televisadas de objetos en movimiento, el primer rostro humano televisado en 1925 y en 1928 hace la primer transmisión transatlántica del rostro humano. En 1929 la BBC de Londres empezó a transmitir señales de televisión utilizando el sistema de 30 líneas de Baird. La totalidad del canal estaba ocupada por la señal de video, por lo que la primera transmisión simultánea de audio y video tuvo lugar hasta 1930. Con el correr del tiempo los sistemas electromecánicos en la televisión fueron sustituidos por los sistemas electrónicos. En 1940, El Ing. González Camarena impacta al mundo al patentar la televisión a color mediante su sistema tricromático secuencial de campos. Tiempo después emergen otros desarrollos tecnológicos para la televisión a color. Con el fin de que los diferentes sistemas fueran compatibles, y que las señales en blanco y negro, fueran también recibidos en las televisiones a color, el inventor ruso Sworykin sugirió la idea de estandarizar los sistemas de TV que se estaban desarrollando paralelamente en el mundo. La TV digital inicia en 1994 con la introducción de los sistemas de televisión vía satélite DBS (Direct Broadcast Satellite) o (DTH, Direct To Home), este hecho provoca el mayor cambio que ha sufrido la TV en los últimos 50 años. La televisión analógica tal y como la conocemos ahora, no había evolucionado en más de 60 años, hasta que aparece la televisión digital y posteriormente la TV de alta definición.

¿Que es la TV digital?

La televisión digital es aquella en la cual se transmite, recibe y procesa señales de audio y video de manera discreta (1s y 0s), en contraste con la forma continua usada por la TV analógica. La digitalización de la televisión lleva consigo numerosas ventajas en la forma de entender y utilizar la televisión; la representación numérica permite el uso de compresores, filtros digitales, control de conexión local, detección y corrección de errores, canales de doble vía, etc. Una de las principales ventajas de la digitalización es poder aplicar técnicas de compresión de datos, logrando así una optimización del ancho de banda. Por ejemplo, un canal analógico tiene un ancho de banda típico de 6 MHz en América y 8 MHz en Europa. En este mismo ancho de banda pueden transmitirse hasta 5 canales de video y audio digital. El algoritmo más utilizado para la compresión de video y audio se llama MPEG-2 (Moving Pictures Experts Group).

La digitalización también posibilita resoluciones superiores, efectos en el sonido, y sobre todo, mejores usos del ancho de banda. Entre la información adicional que proporciona un canal digital de televisión se encuentra, fecha, hora, descripción del programa, subtítulos en varios idiomas (Closed Captioning), audio en varios idiomas, guía de programación en tiempo real, búsquedas, etc. Quizá la característica más importante de la TV digital, para los padres de familia, es la clasificación de los programas. Esto permite controlar la televisión para que a infantes y adolescentes les sean restringidos programas no aptos para su edad. Con la televisión analógica no se puede efectuar esta función.

Muchas veces y de manera errónea se utilizan los términos Televisión Digital (DTV, Digital Television) y HDTV (High Definition Television) como sinónimos. Es importante aclarar que son conceptos diferentes. HDTV define un nuevo formato de presentación, pero no especifica cómo será transmitido el formato, ya sea a través de señales analógicas o digitales. La televisión digital, por otra parte, está más enfocada en el método de transmisión. Pero no hay duda, que el mejor formato de presentación para la TV digital será HDTV que se transmite de forma digital.

Televisión digital versus televisión analógica

Las tres principales ventajas que ofrece la televisión digital frente a la televisión analógica son la mejora de calidad de imagen y sonido, el aumento del número de canales de televisión ofertado y la mayor flexibilidad de las emisiones, con un canal de retorno que permite los servicios adicionales.

1.Mayor calidad de imagen y sonido: Basta con mencionar la televisión de alta definición para aprobar que la tecnología digital supera en calidad audiovisual a la obsoleta analógica. Se pasa de 720 puntos a 1920, se aumenta la tasa binaria, la relación de aspectos de 4:3 a 16:9, y además se avanza en el realzado de la imagen y los sistemas de sonido de 5.1. Aunque no se reciba AD, la calidad de imagen y sonido que ofrece la TDT de baja calidad supera a la que emite la analógica.

Otro aspecto en que mejora la calidad es en la degradación que podría sufrir la señal al ser trasmitida por un medio inadecuado, produciendo dispersión de energía, zonas de sombra y reflexiones que pueden provocar ecos. En transmisión analógica esos problemas se manifiestan como nieve, ruido en la imagen, dobles imágenes, colores deficientes y sonido de baja calidad. Sin embargo, en digital, al estar la señal codificada, recibimos una imagen siempre íntegra, evitando los problemas manifestados en analógica, pero en la transmisión digital se acaba llegando al denominado abismo digital: cuando la señal no es suficiente para los circuitos decodificadores y se pierde completamente la recepción. A pesar de ello, la degradación en la transmisión tiene que ser tan importante para llegar a ese punto que, por lo general, una recepción óptima digital necesitará menor potencia de señal que una transmisión analógica de calidad normal.

El problema de los ecos se ha solventado en el sistema europeo aplicando la modulación COFDM. La imagen, sonido y datos asociados a una emisión de televisión se codifican digitalmente en formato MPEG-2 TS. La calidad de imagen y sonido transmitidos es proporcional al caudal de datos asignado dentro del flujo final transmitido por cada múltiplex.

2. Mayor número de emisiones de televisión:

La televisión analógica sólo permite la transmisión de un único programa de televisión por cada canal UHF de 8 MHz de amplitud, con los canales adyacentes libres para evitar las interferencias mutuas entre las señales, que perjudicarían la calidad de la señal recibida.

La mayor capacidad de canales transmitidos en TDT se consigue mediante dos mejoras. Por una parte la modulación digital COFDM genera formas de onda mucho más cuadradas que las modulaciones analógicas, minimizando así la superposición de señal entre canales adyacentes, reduciendo la separación entre ellos. Por otra parte la codificación digital de los programas permite que en el ancho de banda disponible en un solo canal UHF (unos 20Mbps en la actual configuración de TDT en España) puedan transmitirse varios programas simultáneos. El número de programas simultáneos depende de la calidad de imagen y sonido deseados, si bien en la actualidad es de cuatro programas.

El bloque de cuatro programas de emisión que se emite por un canal habitual de UHF (equivalente a un único canal analógico) recibe el nombre de múltiplex. El flujo binario del múltiplex es la multiplexación de los programas que lo componen, por tanto, si cada canal tiene un máximo de 20Mbps (correspondientes al canal UHF analógico) divididos entre los cuatro licitantes que comparten el canal, tendremos un flujo binario individual de, aproximadamente, 5Mbps. Sin embargo, la relación de flujo de cada canal multiplexado se puede regular a voluntad (no se tiene un ancho de banda fijo para cada programa; éste es variable en función de las necesidades), lo que es equivalente a regular la calidad de los mismos. Se puede asignar un flujo alto a una película o un evento deportivo de pago restando flujo de los otros programas que componen el canal.

Como el flujo depende del contenido de la imagen (muchas variaciones o mucho detalle de una imagen producen más flujo), el aprovechamiento óptimo del múltiplex, cuando todos sus componentes tienen la misma importancia comercial, se realiza mediante un control estadístico del flujo. Un sistema inteligente estima el flujo que necesita cada programa en cada momento para adjudicar así el ancho de banda variable a cada licitante en cada ocasión. La figura del gestor del múltiplex se encargará de realizar dichas adjudicaciones a cada programa así como de la multiplexación propiamente dicha de los cuatro programas que componen el canal.

3. Mayor flexibilidad de las emisiones y servicios adicionales: Aunque, como ya hemos visto, cuatro operadores comparten el uso de un canal multiplexado, cuando llegue el cese de la red analógica y se reparta el espectro, algunos de estos operadores recibirá un multiplex al completo, con el que cada uno podrá gestionar el ancho de banda que le corresponda para ofrecer los contenidos que desee y a la calidad que desee. Podrá, por ejemplo, emitir un flujo de vídeo, dos de audio (en dos idiomas a la vez), varios de datos (subtítulos en tres idiomas, subtítulos para sordos, en un partido información con las estadísticas de los jugadores, o en una carrera automovilística información de tiempos y posiciones, etc.).

El aprovechamiento de toda esta información por parte del usuario es posible gracias a las diversas aplicaciones de que dispone el receptor TDT, en general conformes al estándar de la industria llamado MHP (Multimedia Home Platform). Con ello otorgaremos versatilidad al sistema, haciendo así posible mejoras tales como: emisión con sonido multicanal, múltiples señales de audio, teletexto, canales de radio, servicios interactivos, imagen panorámica, EPG (Electronic Program Guide), que interpretará la información sobre programas de las emisoras y se la mostrará al usuario, dando la posibilidad (según la complejidad del receptor) de programar la grabación de programas, ver la descripción de los mismos, etc.

Se prevé que una larga lista de servicios adicionales se implante en el futuro, habilitando una red de retorno mediante la cual el usuario pueda realizar todo tipo de gestiones, desde compras hasta adquisición temporal de películas u otros servicios. Incluso se prevé una línea de unión entre internet y la TV, llegando así a un mayor público, perdido en gran medida por la falta de interés en la TV habitual.

Sin haberse mencionado, sin duda la mayor ventaja de la digitalización es la unificación en un solo formato de todos los tipos de datos (imagen, audio, información, txt...), lo que antes eran diferentes portadoras de onda ahora son exclusivamente bits, que serán tratados como paquetes de datos sin distinción, esto ayudará sin duda a los centros de producción en su emisión.

Medios de transmisión de la TV digital

La televisión, con respecto a como llega a la audiencia se divide en dos tipos:

La televisión en abierto es aquella que llega al usuario sin coste alguno para éste. Generalmente es transmitida por aire a través de las bandas de frecuencia VHF (Very High Frequency) y UHF (Ultra High Frequency). La televisión restringida llega a aquellos usuarios que pagan una cuota por recibir dichas señales. La televisión restringida puede recibirse principalmente por tres tipos de medios: a) por satélite b) por un sistema de TV por cable c) por microondas. Existen varios medios de comunicación para recibir la señal de televisión digital: La terrestre, satelital, por cable, ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line), etc. La terrestre (TDT, Televisión Digital Terrestre) utiliza las bandas de frecuencias de la televisión analógica UHF y VHF.

La señal satelital implica el uso de una antena parabólica y un aparato receptor que decodifica dicha señal. Las comunicaciones vía satélite es el medio más utilizado para la transmisión de señales de televisión restringida. Las compañías de televisión por cable se vieron en la necesidad de instalar en sus troncales fibra óptica para introducir los servicios de Internet, pero esta misma infraestructura les servirá para la transmisión de señales digitales de televisión. Gracias a la digitalización, las compañías que ofrecen servicios por cable y por satélite, podrán ofrecer a sus suscriptores cientos canales de video. La televisión por microondas se ofrece por medio de la tecnología inalámbrica conocida como MMDS (Multichannel multipoint distribution service), es utilizada generalmente como una alternativa a la televisión por cable y donde resulte imposible la instalación de cableado. MMDS utiliza las frecuencias de microondas en los rangos de 2 a 3 GHz. La recepción de las señales por parte del suscriptor requiere de una antena especial de microondas y un decodificador que se conecta al televisor.

La televisión por banda ancha es relativamente nueva en muchos países. Algunas empresas combinan servicios que incluyen televisión digital, acceso a Internet mediante banda ancha y voz sobre IP. Este tipo de servicios, ha hecho que el par de cobre o hilo telefónico se consolide como una alternativa válida para recibir canales temáticos de televisión, televisión a la carta y espectáculos o películas de pago previo. Los avances tecnológicos en el sistema ADSL permiten mayor velocidad de conexión y la transmisión de centenares de canales, además de diversas posibilidades interactivas, argumentos suficientes para que las compañías de televisión por ADSL hayan apostado por un método de transmisión más económico que el cable coaxial ya que se aprovecha la infraestructura telefónica existente.

Sin embargo la televisión digital terrestre (TDT), por ser de carácter público o gratuito, se percibe como el medio con mayor crecimiento en los próximos años, que posibilitará la recepción inclusive sobre vehículos en movimiento. La TDT en un futuro es la que concentrará la mayor cantidad de televidentes en comparación con los otros medios de transmisión.

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La transición de la TV digital en el mundo

La transición de la televisión analógica a digital no es fácil, implica para las compañías cambiar toda la infraestructura actual. Para el televidente implica el gasto en una nueva televisión o en un convertidor analógico-digital, antenas y demás accesorios. En algunos países ésta transición tomará muchos años. Obviamente los países más desarrollados empezarán primero con este cambio tecnológico. La televisión pública que básicamente se transmitirá por las frecuencias de la TDT, por ser gratuita, su despliegue será más lento. En cambio los sistemas de televisión de pago será más rápida dicha transición, principalmente en los sistemas de televisión por cable, ya que los servicios de televisión de pago por satélite desde su inicio (1994), siempre han sido digitales.

Como conclusión se podría decir que son muchas ventajas las que brinda la digitalización del sistema de TV, entre ellas, ofrece audio y video de calidad superior, altas resoluciones, mejor uso del ancho de banda, mayor compatibilidad con equipos de cómputo e Internet y ofrece capacidades de enviar datos adicionales al audio y video. La transición a la televisión digital es un hecho actual con trasfondos económicos y políticos. Muchas de las compañías operadoras de servicios de televisión han estado presionando a sus respectivos organismos regulatorios de telecomunicaciones para permitir la digitalización en los medios (radio y televisión). Lo cual les permitirá ofrecer más canales de televisión en el mismo espectro, una adecuación al tipo de televidente a quién van dirigidos los programas y comerciales, y en síntesis mejores oportunidades de negocio.

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Fases del DVB según ETSI


Aportación Universitaria
Facultad
Universidad Universitat d'Alacant
Facult/Asign Sistemas y Servicios de Telecomunicación
Profesor
Autores y Trabajo
Autores Jose Fco Muñoz Espinosa Antonio Cano López
Tipo de trabajo
Fecha de evaluación 4/6/2009
Editable por terceros SI
Categorías propuestas
Comentarios Mirar Resolución del Consejo de la CMT de 21 de mayo de 2009, por la que se aprueba la definición y el análisis del mercado mayorista del servicio portador de difusión de la señal de televisión, la designación de operador con poder significativo de mercado y la imposición de obligaciones específicas, y se acuerda su notificación a la Comisión Europea (MTZ 2009-195)

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