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Os Investimentos Imediatos e Indispensáveis
Up Converter
Encoder
Multiplexador
Modulador
Transmissor

A transmissão digital completa exige o investimento nos equipamentos do esquema abaixo:

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Up Converter

O conceito de up converter ganhou destaque a partir do lançamento da tecnologia DVD – Digital Video Disc. Foi o primeiro sinal digital para TV que entrou no domínio doméstico. Gravado, é verdade, em disc laser. Mas ali dentro o que tem gravado são seqüências “zero-um”, são sinais digitais, ao invés dos sinais analógicos que eram gravados nas fitas VHS, do veterano vídeo cassete. Como a TV também era analógica, o DVD precisou de um tradutor pra “jogar conversa” naquela tiazona estilosa. E este é justamente o papel do up converter. Ele transforma o sinal digital em analógico e vice-versa.

Agora, numa escala de importância e de dimensões físicas maiores, o up converter é a ponte entre o passado e o futuro da TV. Para as emissoras que ainda operam com mesas analógicas no controle mestre, o up converter é o primeiro equipamento de geração digital. É ele que transforma o sinal analógico em digital. Uma emissora que quiser oferecer o máximo que a tecnologia digital permite hoje no Brasil, vai precisar adquirir um HD up converter, que vai transformar a programação que sai da mesa do controle mestre em 1,7 Gbps. Um outro up converter vai digitalizar a mesma programação num formato menor, para telas de celulares e de pequenas TVs móveis. A relação de aspecto é 4x3 e a definição é bem menor. Este sinal é o 1-seg, que tem uma banda 1/12 da largura do sinal HD.

Se a emissora quiser economizar, pode comprar um up converter para transmissão analógica SDTV – Standard Definition TV. Neste caso, a programação analógica que entra no up converter sai do outro lado com 270 Mbps.

O up converter tem interface de saída SDI – Serial Digital Interface, um sistema que foi desenvolvido para a comunicação de dados digitais seriados, ou seja, que podem ser transmitidos por cabo coaxial.

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Encoder

A função do encoder é “encolher” o sinal digital, mais tecnicamente falando, ele faz a compressão do sinal. No caso do SBTVD, o encoder faz a compressão em MPEG-4. É o sistema mais avançado de compressão e confere uma grande vantagem ao SBTVD, por enquanto, o único no mundo com este recurso. Graças ao MPEG-4 é possível enviar, em uma única banda de 6 MHz, até duas programações em HDTV, além do 1-seg e recursos de interatividade. A tabela abaixo mostra o resultado da compressão dos sinais que entram em SDI e saem do encoder em ES. Para cada sinal é necessário um encoder específico:

Sinal                       Entra            Sai
HDTV                   1,7 Gbps    13 Mbps
SDTV                  270 Mbps      3 Mbps
1-seg (celular)    270 Mbps      0,3 Mbps

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Multiplexador

Se o up converter se encarrega de “converter” o sinal analógico em digital e o encoder faz o trabalho de “comprimir”, a função genérica atribuída ao multiplexador é “organizar”. Ele não muda em nada os sinais que recebe. Simplesmente organiza de forma a tornar transportáveis, em pequenas partes iguais, dentro de uma lógica que será compreendida pelo aparelho receptor da casa do seu telespectador.

No multiplexador entram todos os sinais que serão transmitidos, como o 1-seg, o HDTV, as informações escritas em tabelas (guias de programação, por exemplo) e também imagens de eventuais complementos da programação, que estarão disponíveis quando a interatividade já estiver sendo largamente utilizada. Vai ser o caso da reprise de gols durante uma partida de futebol. O multiplexador organiza tudo isso e, de lá, emite o TS – Transport Stream, um único “fluxo de transporte”, composto de milhões de pacotes por segundo, como se fossem milhões de camionetes, do mesmo modelo e tamanho, andando enfileiradas numa única avenida.

TS – Transport Stream e BTS – Broadcast Transport Stream

Se fosse comparar o produto que uma emissora “fabrica” com um produto industrializado qualquer – um bom exemplo seria uma casa pré fabricada – poderia dizer que o encoder é o último equipamento da linha de produção. O que sai de está lá está pronto para ser exibido numa televisão. O que fica faltando é o transporte!

O sinal digital segue uma “logística” bem especial. Ele usa uma “camionete” específica, que circula pelo TS, o Transport Stream.

Considere que o produto “programação de TV” basicamente tem dois componentes: o vídeo e o áudio. Para efeito dessa comparação, a casa pré-fabricada tem como componentes básicos as tábuas e os pregos. O transporte vai ser organizado de forma que cada camionete que sair da fábrica vai estar carregada com tábuas e pregos de uma parte específica da casa. Por exemplo, a primeira camionete sai com as tábuas e os pregos para montar a escada de entrada e o piso do terraço. A segunda, com tábuas e pregos para a fachada da casa. E assim sucessivamente, até que cheguem, organizadamente, ao terreno da construção, todos os elementos necessários para formar aquela casa inteira.

Assim como a camionete, funciona também o TS. Ele transporta pequenas e consecutivas partes do vídeo e do áudio de cada uma das 30 imagens (frames) que a TV exibe por segundo (no caso, as TVs mais simples, 30fps). O TS tem uma “capacidade de carga” de 188 bytes (187 úteis), onde a seqüência dos bytes do vídeo e do áudio estão organizadas de forma fixa. Quando ele chega no set-top box descarrega os bytes de vídeo nas exatas posições do buffer de vídeo e os bytes de áudio nas exatas posições do buffer de áudio. Assim vai montando cada imagem de cada frame e o respectivo áudio, nos buffers. Quando a quantidade transportada atingir uma linha completa de uma imagem, com sua fração de áudio, a tela exibe o que está nos buffers. Para um sistema em que os sinais são enviados numa velocidade próxima à da luz (C= 300.000 Km/s), essa transmissão é fácil e o olho humano não percebe nada que acontece além da imagem animada na tela e o som.

A comparação ajuda, mas não é suficiente para ilustrar o funcionamento do TS. Porque ele não transporta apenas o vídeo e o áudio de uma programação. No TS seguem todos os sinais que saem dos encoders. Além da programação principal, que pode estar em HDTV, tem também o sinal 1-seg, etc. Um equipamento acoplado ao mux ainda vai incluir no TS outras informações em tabelas como o guia eletrônico de programação, o closed caption e qualquer outro complemento do chamado “carrossel de dados” que é o formato com são transmitidos os aplicativos para interatividade. Além disso tudo, o multiplexador soma 16 bytes ao pacote (188+16=204) que são necessários para configuração do modulador, formando o pacote BTS – Broadcast Transport Stream, que é entregue para o modulador.

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Modulador

Depois que o BTS sai do multiplexador, num sinal eletrônico, ele precisa passar por mais uma transformação. No modulador o BTS se transforma num sinal eletromagnético, pronto para entrar na banda de radiodifusão. O modulador possui um chip FPGA – Field Programmable Gate Array ou, traduzindo, Arranjo de Portas Programáveis em Campo. Este tipo de chip, muito utilizado na eletrônica, é programável para funções diferentes, ao contrário do que acontece com os chips em geral, que já saem de fábrica preparados para uma única função.

No modulador o chip FPGA faz uma multiplexagem na freqüência, dividindo a banda no espectro por diversas sub-portadoras, que vibram em planos ortogonais entre si. São milhares ao todo. Essa é a técnica de modulação OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex). No caso da transmissão para TV digital está técnica inclui ainda um fator de correção de erro, através de uma codificação de canal. É o que se chama de COFDM. Através desta técnica, cada subportadora pode ainda ser modulada usando técnicas QPSK, ou 16 QAM, ou 64 QAM. Isso vai aumentar a imunidade do sinal em relação a interferência em freqüências específicas.

A modulação QPKS pode representar até 4 estados, mudando apenas a fase do sinal. Isso permite que as informações trafeguem mais distantes umas das outras, evitando ruídos, propiciando um sinal mais robusto. Por outro lado, reduz a capacidade de transmitir informações. Esta é então a modulação utilizada para o sinal 1-seg (para TVs em celulares).

No caso da modulação 16 QAM, além de mudar a fase do sinal é possível mudar também a amplitude. Isso aumenta a capacidade de representação para até 16 símbolos (estados possíveis), o que torna possível a transmissão de palavras de 4 bits. É o suficiente para transmitir em SDTV, um sinal com definição equivalente ao melhor sinal analógico. É uma taxa de transmissão média, e de robustez também.

Com a modulação 64 QAM a robustez já cai bastante. Neste caso, com mudanças de fase e de amplitude do sinal são representados 64 estados diferentes (simbolos). Assim é tolerável a transmissão de altas taxas de informação, o que torna esta técnica adequada para o sinal HDTV. Porém, tudo isso compartilhando um mesmo espaço do espectro, aproxima muito as informações umas das outras, que ficam mais susceptíveis a ruídos.

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Transmissor

O sinal que sai do modulador é muito fraco, de nível eletrônico. No transmissor o sinal é amplificado e enviado para a antena. A torre para o sinal digital pode ser a mesma. A antena, se tiver capacidade suficiente, pode enviar tanto o sinal analógico como o digital simultaneamente. Caso seja necessária uma nova antena, o diagrama deverá ser muito semelhante ao do sinal analógico, uma vez que a área a ser atingida é a mesma. Algumas referências podem ser alteradas em função do sinal 1-seg, que será captado por receptores em movimento.

Uma diferença básica entre o analógico e o digital muda também alguns paradigmas na hora de prover a cobertura da área de audiência. É que, diferente do analógico, o sinal digital “é tudo ou nada”. Em locais onde o sinal analógico chega ruim, o digital não deve nem aparecer. E se um sinal ruim já é quase inadimissível, o que dizer de uma área sem nada para exibir aos telespectadores.  Pra resolver este tipo de situação as emissoras estão colocando um aparelho chamado ”gap filler” na ditas “áreas escuras”, onde o sinal chega fraco. Este equipamento fica num ponto privilegiado, onde recebe o sinal completo, fortalece o sinal e redistribui na área onde a antena da emissora não consegue irradiar o suficiente.

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