Televisión Digital terrestre (TDT)

Comunicaciones
Digitales
Television Digital Terrestre
(TDT)
UNIVERSIDAD ANTONIO JOSE CAMACHO
Ingeniería electrónica.

TELEVISIÓN DIGITAL
TERRESTRE
¿Qué es TDT?
La Televisión Digital Terrestre (TDT) Es la señal de televisión radiodifundida
mejorada tecnológicamente, que ofrece video en alta definición, multicanales
y contenidos digitales adicionales, y que se puede sintonizar de manera
gratuita en su televisor mediante una antena UHF o con un decodificador.
Gracias a las múltiples ventajas, a partir de 2020 la TDT remplazará
definitivamente la señal de televisión análoga o convencional que existe en
Colombia desde 1954. Para la transmisión y la recepción de la señal TDT se
implementó en el país el estándar DVB-T2, que ya se utiliza en 146 de los
198 países del mundo.

TELEVISIÓN DIGITAL
ESQUEMA GENERAL DE UN SISTEMA DE TV DIGITAL TERRESTRE
Video
Audio
Auxiliars data
Control data
•Sub-sistema de vídeo : compresión y codificación.
•Sub-sistema de audio : compresión y codificación.
•Sub-sistema de transporte y multiplexage.
•Sub-sistema de transmisión.
•Sub-sistema de recepción : SET-TOP-BOX + Receptor de TV.
Receiver System
Coding and
Compress
Coding and
Compress
Transmission
System
Channel
Coding
Modulation
Multiplex / Transport
Transport
Multiplex

TELEVISIÓN DIGITAL
ALGUNOS CONCEPTOS IMPORTANTES
Codificación y transmisión de las señales de televisió
digital.
n en formato
Contempla
(Standard
Television)
diferentes niveles de calidad y formato de señal : SDTV
Digital
y HDTV
Television),
(High Definition
EDTV (Enhanced Definition
Television).

TELEVISIÓN DIGITAL
Transmisión de imágenes de mayor calidad y alta definición (mejora en
la resolución espacial). Calidad máxima en HDTV (1920 x 1080
pixeles).

TELEVISIÓN DIGITAL
Audiode alta fidelidad con sonido envolvente (Multilenguaje).
CANALES DEL FORMATO ESTÉREO
BITS
CODIFICADOS
Canal Izquierdo (L) Canal Central (C) SUPER WOOFER (LFE) Canal Derecho (D)
(20KHz) (20KHz) (120 Hz) (20KHz)
Canal Izquierdo Canal Derecho
Surround (LS) (20KHz) Surround (RS) (20KHz)
CODIFICADOR DE AUDIO

TELEVISIÓN DIGITAL
Cambioen la relaciónde aspectode la imagende 4/3 a 16/9.

TELEVISIÓN DIGITAL
SUB-SISTEMAS DE VÍDEO Y AUDIO
Codificador DOLBY Codificadores MPEG : MPEG-1, MPEG-2 y AAC
SUB-SISTEMA DE AUDIO
Codificador MPEG-2 Codificador MPEG-4
SUB-SISTEMA DE VÍDEO

TELEVISIÓN DIGITAL
SUB-SISTEMA DE TRANSMISIÓN : CODIFICADOR DE CANAL
de Energía
Reed-Solomon
Decodificadores :
Trellis (Viterbi) y LDPC.
Recuperadores de
mensajes en el receptor.
De - entrelazadores
Entrelazadores de bits,
bytes, símbolos y
frecuencias
CODIFICACIÓN
DE CANAL
Codificadores Internos :
Trellis y LDPC
Protección de la señal
frente a eventuales errores
por distorsión, interferencia
y ruido : marcan la
diferencia en el desempeño
de los estándares.
Codificador Externo:
Reed-Solomon
Dispersador Distribuye uniformemente
la energía de la señal en la
banda de transmisión.

TELEVISIÓN DIGITAL
SUB-SISTEMA DE TRANSMISIÓN : MODULACIÓN
OFDM : Orthogonal Frequency-Division Multiplexing
BPSK, QPSK, 16-QAM y 64-QAM
DVB-T, ISDB-T y DMB-T
MODULACIÓN
PAM : Pulse Amplitud-Modulation
(8VSB - ATSC)
Generación de Secuencias Seudoaleatorias para
Sincronización, Estimación y Ecualización de Canal

TELEVISIÓN DIGITAL
ALGUNAS REPERCUSIONES Y CONSECUENCIAS
El usuario estará obligado a comprar un televisor digital
defecto el decodificador correspondiente (“set-top-box”).
o en su
Posibilidad de mayor control por parte la emisora de las
del usuario (Ej. control del “raiting”).
acciones
La emisora podrá implantar restricciones Para
de copyright.
la aplicaciónde leyes
Posibilidad de establecer nuevos modelos de
la interactividad.
negocios basados en

TELEVISIÓN DIGITAL
ALGUNAS REPERCUSIONES Y CONSECUENCIAS
Aplicación del “apagón analógico” (las empresas de radiodifusión
de television de un determinado país dejan de emitir señal
analógica de television y empiezan a emitir solo televisión digital -
España 2010, Japón 2011, Brasil 2016, Colombia 2019).
Beneficios para la industria de la electrónica ante la aplicación
del apagón analógico.
Nuevas vías para llegar al consumidor y comercializar productos.
Mejora de escenarios y métodos de maquillaje de artistas y
presentadores de televisión
.
(emisión de imágenes de alta
definición con mayor concentración de detalles).
Beneficios para la industria del software : opciones de desarrollar
aplicaciones middleware para los “set-top-box”.

TELEVISIÓN DIGITAL
EL SET-TOP BOX
Es el decodificador de TV encargado de la recepción y decodificación de señal de
televisión digital para luego ser mostrada en un dispositivo de televisión analógico
o digital.
La arquitectura del equipo es muy similar a la de un computador y clasificada por
capas : capa de hardware, sistema operativo, la plataforma o middleware y la capa
de aplicaciones.
El middleware proporciona un API (Application Programing Interface) para cada uno
de los tipos de programación que soporta.

TELEVISIÓN DIGITAL
EL SET-TOP BOX
Cada estándar ha definido su plataforma “middleware” : DASE - DTV - Application
Software Environment (ATSC), MHP - Multimedia Home Platform (DVB), ARIB -
Association of Radio Industries and Businesses (ISDB) y GINGA (Brasil).
Especificaciones de un Set-Top-Box :
Procesador 32 bits a 125MHz
Un mínimo de 16Mbytes de memoria RAM
2Kbytes de memoria EEPROM
8Mbytes de memoria Flash
Mando a distancia
Disco duro (su capacidad oscila entre los 20Gb y los 250Gb)
Canal de retorno (módem interno, tarjeta ethernet, etc)
Ranura de lectura de smart cards (para canales con acceso condicional)
Existen Set-Top-Box de diferente tipo : conversores de programación digital a
analógica, conversores de todos los contenidos digitals para receptores PDP y LCD,
adición de funcionalidades (Recepción satelital, Grabador, etc).
Precios - Variables :
Entre 60 y 200 dólares

TELEVISIÓN DIGITAL
¿CUÁL ESTÁNDAR ADOPTAR Y QUÉ OPCIONES TENEMOS?
5
Estándares
5
Opciones
ATSC - T : Advanced Television System Committee - U.S.A
DVB - T : Digital Video Broadcasting - Europa
ISDB - T : Integrated Services Digital Broadcasting - Japón
SBTVD - T : Sistema Brasileiro de Televisao Digital - Brasil
DMB - T : Digital Terrestrial Multimedia Broadcast - China

TELEVISIÓN DIGITAL
¿CÓMO ESTÁN LAS COSAS EN EL MUNDO?
Fuente : Wikipedia 2008

TELEVISIÓN DIGITAL
ADOPCIÓN DE LOS ESTÁNDARES POR NÚMERO DE PAÍSES
Fuente: Comisión Nacional de Televisión Colombiana 2008
ATSC
ATSC

TELEVISIÓN DIGITAL
DISTRIBUCIÓN POBLACIONAL POR ESTÁNDAR
Fuente: Comisión Nacional de Televisión Colombiana 2008
Prof. Dr. GUILLERMO KEMPER VÁSQUEZ
ATSC
ATSC

TELEVISIÓN DIGITAL
CODIFICADORES DE VÍDEO
Formato : Color Verdadero (r = 24bits/pixel)
Componente R
IMAGEN – MATRIZ DE PÍXELES
RESOLUCIÓN ESPACIAL: M x
N
(8bits – 256 tonalidades)
Componente B
M
Componente G
máxima
intensida
d
255
(R)
255
(G)
255
(B)
N
0 0 0
Si R=G=B Escala de Grises
Bits/Imagen : M x N x r

TELEVISIÓN DIGITAL
BARRIDO PROGRESIVO Y BARRIDO ENTRELAZADO
Barrido progresivo elimina los efectos de parpadeo de imagen que se percibía en las
películas antiguas de TV reproducidos en pantallas CRT (tubo de rayos catódicos).

TELEVISIÓN DIGITAL
CONVERSIÓN DE COMPONENTES PRIMÁRIAS (RGB) A COMPONENTES DE VÍDEO (YCbCr)
CCIR - 601
ITU-R-BT.709
E'
= 0.5872E'
+ 0.114E'
+ 0.299E'
' ' ' ' Y G
= 0.564(E'
− E'
)
B R
EY = 0.715EG + 0.0722EB + 0.2126ER
E'
' ' ' CB B Y
= 0.713(E'
− E'
)
ECB
ECR
= 0.5389(EB − EY )
= 0.635(ER − EY ) E'
' ' ' CR R Y
SMPTE - 296M
E' = 0.701E' + 0.087E' + 0.212E'
Y G
= 0.5476(E' − E' )
B R
E'
CB B Y
= 0.6345(E'
− E'
)
E'
CR R Y
Y : Luminancia, Cb: Crominancia de Azul, Cr : Crominancia de Rojo

TELEVISIÓN DIGITAL
FORMATO DE MUESTREO DE VÍDEO 4:2:2 Y SUBMUESTREO 4:2:0
4:2:2 4:2:0
Luminancia (Y)
Crominancia de rojo (Cr)
Crominancia de azul (Cb)
Obs: Aprovecha la poca sensibilidad del ojo humano a los cambios rapidos de color
en la horizontal. De esa forma se tiene menos muestras y menos bits a transmitir.
Formato Pixel Cuadrado: Cuando la relación del número de pixels activos por linea al
número de lineas activas por cuadro es igual a la relación de aspecto.

TELEVISIÓN DIGITAL
ORGANIZACIÓN DE LA IMAGEN PARA COMPRESIÓN : Macrobloques y Bloques
Macrobloque (8x16) para el formato 4:2:2
: Solo Luminancia (Y)
: Luminancia (Y) +
Crominancia (Cr y Cb)
Luminancia (Y) 2 Bloques (8x8) Crominancia 1Bloque(8x8) - Cr y 1Bloque(8x8) -Cb

TELEVISIÓN DIGITAL
ORGANIZACIÓN DE LA IMAGEN PARA COMPRESIÓN : Macrobloques y Bloques
Luminancia (Y) 4Bloques (8x8)
Macrobloque (16x16)para el formato 4:2:0
Crominancia 1Bloque (Cr) y 1Bloque(Cb)
Muestra de Luminancia Muestra de Luminancia (Y)
y Crominancia (Cr y Cb)

TELEVISIÓN DIGITAL
COMPENSACIÓN DE MOVIMIENTO

Orden de Transmisión 100 99 102 101 104 103 106 105 108 107
TELEVISIÓN DIGITAL
Grupo de Cuadros (GoP, N=10, M=2)
Tipo de cuadro
Orden de Formación
B I B P B P B P B I
99 100 101 102 103 104 105 106 107 108
P: predecible posterior
i: intra-codificado
B:predecible bidireccional

TELEVISIÓN DIGITAL
CODIFICACIÓN INTRACUADRO MPEG-2 : GENERACIÓN DE CUADROS TIPO I
Imagen Y Codificada
Cuadro
Y
Coeficientes
DCT
en bloques
(8x8)
y Comprimida en
formato I
Control de Tasa de Bits
Imagen Cr Codificada
y Comprimida en
formato I
Cuadro Cr Coeficientes
DCT
en bloques
(8x8)
Control de Tasa de Bits
Imagen Cb Codificada
y Comprimida en formato I
Cuadro Cb Coeficientes
DCT
en bloques
(8x8)
Control de Tasa de
Bits
Buffer
Zig/
Zag
Memória Run
Length/
Huffman
Re-
Cuan-
tización
DCT
Buffer
Zig/
Zag
Memória Run
Length/
Huffman
Re-
Cuan-
tización
DCT
Buffer
Zig/
Zag
Memória Run
Length/
Huffman
Re-
Cuan-
tización
DCT

Codificados
movimiento
Intra / Inter
+ S
Cuadros a ser
en pantalla
de Movimiento Reconstruído Reconstruído Almacenamiento
VLD
TELEVISIÓN DIGITAL
Decodificador MPEG-
2
Buffer
Cuadros
VLD : Variable Length Decoding
Vectores de
De-Quantizador
Indicador de IDCT
Cuadro +
Compensador Cuadro Previo Cuadro Actual Memória de
e Reordenamiento
reproducidos

TELEVISIÓN DIGITAL
FORMATOS DE IMAGEN Y NIVELES DE CODIFICACIÓN MPEG-2
ratio)
scalable
scalabl
e
scalabl
e
ALGUNO FORMATOS DE VÍDEO QUE MANEJA MPEG-2
MPEG-2 : Especificado en la norma ISO/IEC 13818-2
1920 × 1080 píxeles, hasta 60 campos/s (1080i)
1280 × 720 píxeles, hasta 60 cuadros/s (720p)
720 × 576 píxeles, hasta 50 campos/s, 25 cuadros/s (576i, 576p)
720 × 480 píxeles, hasta 60 campos/s, 30 cuadroa/s (480i, 480p)
640 × 480 píxeles, hasta 60 cuadros/s
i : Formato entrelazado
p : Formato progresivo
ABBR. NAME
PICTURE CODING
TYPES
CHROMA
FORMAT
ASPECT RATIOS SCALABLE MODES
SP Simple profile I, P 4:2:0
square pixels, 4:3, or
16:9
none
MP Main profile I, P, B 4:2:0
16:9
none
SNR SNR Scalable profile I, P, B 4:2:0
16:9
SNR (signal-to-
noise
Spatial
Spatially
Scalable profile I, P, B 4:2:0
16:9
SNR- or spatial-
HP High profile I, P, B
4:2:2 or
4:2:0
16:9
SNR- or spatial-

TELEVISIÓN DIGITAL
ALGUNOS FORMATOS DE IMAGEN, BARRIDO Y RELACIÓN DE ASPECTO
CONTEMPLADOS POR EL MPEG-2
Parámetro
SDTV HDTV
VGA 480 CCIR-601 720 (líneas) 1080 (líneas)
Pixeles Activos
(NxM) 640x480 720x483 1280x720 1920x1080
fps (Hz)
(frecuencia de
cuadro)
60P, 30P,30I,
24P
60P, 30P,30I,
24P
60P, 30P, 24P 30P, 30I, 24P
RA
(relación de aspecto
de la imagen)
4/3 4/3 16/9 16/9

TELEVISIÓN DIGITAL
• MPEG-1 (Moving Picture Experts Group)
• Codificador de video derivado del formato H.261 videophone
• Utiliza Codifcación Intra-cuadro e Inter-cuadro (I-Cuadros, P-Cuadros y B-Cuadros).
• Señal de entrada en formato de muestreo 4:2:2.
• Solo contempla la codificación de vídeo en modo progresivo.
• Submuestreo de campos de entrada en un factor de 2 para aumentar compresión.
• Estimación y Compensación de Movimiento a partir de Macrobloques.
• DCT (bloques 8x8)
• Utilizado para tasa de bits de transmisión de 1.5 Mbit/s.
• Calidad cercana a VHS (submuestreo de campos genera cierta distorsión en los
movimientos).
• MPEG-2 (estandarizado para compresión de imágenes HDTV)
• Codificador de vídeo derivado del formato H.262.
• Codificador de vídeo de mejor performance que el MPEG-1.
• Puede operar con formatos de vídeo con barrido progresivo o entrelazado.
• Utiliza todas las técnicas de compresión del MPEG-1
• Acepta mayor número de formatos de muestreo : 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0.
• Permite Conversión de formatos de Imágenes con diferente Relación de Aspecto
(4/3,16/9).
• Para HDTV es considerado el formato 4:2:0, en donde MPEG-2 alcanza un
factor de compresión de 50:1. (Señal original: 1Gbit/s,Señal comprimida: 20Mbit/s).

TELEVISIÓN DIGITAL
PROBLEMAS QUE TODAVÍA PRESENTA EL MPEG -2 :
EFECTO DE PIXELADO EN REGIONES DE MOVIMIENTO INTENSO
imagen original imagen con pixelado
Para codificación de Imagenes se consideran
más perceptible el efecto de pixelado. Este
codificados con menos bits.
bloques de tamaño 8x8 y 16x16. Bloques mayores hacen
efecto es más intenso cuando los coeficientes DCT son

TELEVISIÓN DIGITAL
EL CODIFICADOR MPEG-4 AVC – Parte 10 : INNOVACIONES
Lanzado el año 2002 con la norma H.264 de la ITU –T.
En el 2003 es presentado en la norma ISO/IEC 14496-10.
Sus tasas de compresión son de 30 a 50% mayores que las del MPEG-2.
Contempla los formatos de muestreo 4:2:2 y 4:2:0.
Utiliza la Transformada de Hadamard en bloques de dimensiones 4x4 y 2x2.
Utiliza macrobloques de tamaño flexible : 16x16, 16x8, 8x16, 8x4, 4x8 y 4x4.

TELEVISIÓN DIGITAL
EL CODIFICADOR MPEG-4 AVC – Parte 10 : INNOVACIONES
Mejora la compensación de movimiento utilizando desplazamientos de
macrobloques de hasta ¼ de pixel.
Utiliza un filtro digital de imagen para reducir el efecto de pixelado durante la
codificación.
Utiliza la codificación aritmética además de la codificación de Huffman y Run-
length utilizadas por el MPEG-2 (codificación de entropía).
Utiliza 52 matrices de cuantización seleccionables para la codificación de los
coeficientes resultantes de la transformada.
Los set-top box que decodifican vídeo en formato MPEG-4 también pueden
decodificar vídeos en formato MPEG-2 e inclusive MPEG-1.

TELEVISIÓN DIGITAL
Eficiencia en el uso del ancho de banda
Con MPEG-2 Con MPEG-4
HDTV : Programa con máxima definición 1920x1080
SDTV : Programa con definición estándar.
SDTV
SDTV
SDTV
SDTV
SDTV
SDTV
SDTV
SDTV
6 MHz
HDTV (10M) HDTV
(10M)
1 Programa 1 Programa
8 programas simultáneos en SDTV o 2
programas simultáneos en HDTV
6MHz
HDTV -19Mbit/seg
1 programa
SDTV SDTV SDTV SDTV
4M 4M 4M 4M
1 prg. 1 prg. 1 prg. 1 prg.
4 programas simultáneos en SDTV
o un único programa en HDTV

TELEVISIÓN DIGITAL
Costos de los SET-TOP BOX : MPEG-2 vs MPEG-4
“La evolución del MPEG-2 para el
MPEG-4 ocurre a nivel global. La
diferencia en el costo está
relacionada con la sofisticación de
los productos: mayor capacidad
de memoria, procesamiento más
rápido, aplicaciones interactivas
más complejas, PVR (Personal
Video Recorder), etc.”
Ana Eliza Faria e
Silva
Foro Andino de TV Digital , Abril
2007.

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