television digital

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GUIA INSTRUCTIVA DE LA TELEVISION DIGITAL TERRESTRE INTRODUCCION La transmisin de seales de televisin en formato digital ha puesto un cambio significativo tanto en el mbito tecnolgico como en lo que respecta a la produccin de programas y servicios que se ofrecen al espectador. Los modernos canales digitales ofrecen multitud de programas en un mismo paquete de televisin y han introducido nuevos conceptos como el pago por canal, El pago por programa, la reemisin peridica de los programas en diferentes franjas horarias, canales temticos, canales gua, etc. Desde el punto de vista tecnolgico, la principal ventaja de la televisin digital es que la codificacin de la informacin de audio y video puede transmitirse en un ancho de banda menor que el empleado por los sistemas analgicos. Junto con la informacin convencional pueden transmitirse datos de tipo texto sobre el programa (subttulos o resumen), codificar la seal de audio en estreo o multicanal, codificar el programa en varios idiomas. Adems, la calidad de imagen y sonido es superior, debido a que la naturaleza digital de las seales les proporciona cierto nivel de proteccin frente al ruido.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La televisin en la actualidad se ha convertido en un componente esencial de la vida del hombre, un medio para difundir espectculos y comunicaciones que convive con todos los que hacen parte de un hogar. Adems, de manera potencial, se constituye en una ventana abierta al mundo, que hace posible a los seres humanos ser espectadores directos de una diversa y amplia gama de hechos y situaciones. La presencia cotidiana de un aparato de televisin puede, adems, cuantificarse. Aunque solo sea en trminos aproximados, conocemos que mucha parte del tiempo libre de los nios y horas de esparcimiento o descanso de jvenes y de personas adultas se dedican a la observacin de algn programa de televisin. La posicin actualmente de supremaca de la televisin en el sistema de informacin se nota, de manera clara, en la elaboracin de los diferentes discursos informativos. El cubrimiento de los canales ms grandes y poderosos en los escenarios nacionales e internacionales, principalmente en situaciones de crisis y conflicto, y su capacidad para informar de manera inmediata han creado un estilo de informacin con un crecimiento de espectacularidad al que ciertos expertos lo llaman , en el que el comunicador social o periodista informa como si se tratara de un evento de deportes, con todos los detalles y aspectos tantos relevantes como mnimos. En fin como sea que se considere, despus de ms de sesenta aos de existencia, la televisin es, sin duda, uno de los factores ms importantes y con mayor influencia en la tarea de socializacin de los individuos, al lado de la escuela y la familia. Con la llegada de la televisin digital, el acceso a la informacin a partir de programas ser ms fcil, con aplicacin de las nuevas tecnologas del medio digital a la transmisin de contenidos a travs de una antena convencional (area), por ello el conocimiento acerca de la misma ser necesario en la comunidad. Debido al gran numero de personas residentes en el municipio capital, la poblacin a la cual va dirigida la investigacin ser a transentes de un espacio publico, especficamente el parque de Santiago y el mtodo mediante el cual se medir el conocimiento que poseen respecto a la televisin digital ser solo el interrogante sabe usted qu es la televisin digital?.

FORMULACIN DEL PROBLEMA Qu tanto conoce la poblacin acerca de la televisin digital terrestre?

JUSTIFICACION En la actualidad el tema de la televisin digital terrestre en nuestro pas ha tomado mas fuerza o importancia debido a la idea y a la vez objetivo a cumplir en un futuro de cambiar la tecnologa de transmisin y recepcin de seal de televisin de anloga a digital puesto que sta presenta diversas ventajas. Siendo la televisin un medio de comunicacin de los ms importantes y con mayor impacto en la sociedad es necesario que las personas se informen acerca de las nuevas tecnologas aplicadas a la misma, motivo por el cual se pretende elaborar una gua orientativa que cumpla la necesidad de comunicar e inducir a la poblacin a conocer sobre esta tecnologa y de esta manera se cumpla que para intervenir en algo primero hay que estar informado.

HIPOTESIS El conocimiento que posee la poblacin de la televisin digital terrestre es escaso y ciertos individuos de la poblacin no tienen idea alguna de ella.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Exponer los aspectos ms importantes relacionados con la televisin digital a la muestra de la poblacin escogida de forma breve, clara y sencilla a travs de una gua ilustrada y documentada que hable por si misma del tema de investigacin.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Buscar la mayor bibliografa u otro tipo de recurso informativo relacionado con la televisin digital terrestre que se encuentre al alcance de los investigadores. Averiguar el conocimiento que posee la muestra de la poblacin respecto al tema de investigacin. Seleccionar la informacin adecuada y entendible que ser plasmada en la gua de exposicin.

MARCO DE REFERENCIA

MARCO DE ANTECEDENTES INTRODUCCION A LA TELEVISION DIGITAL

La televisin digital no estar definida especificaciones. Los estndares de continua actualizacin incorporando los transmisin de datos, procurando compatibilidad dentro de un sistema.

por un conjunto monoltico televisin digital estarn avances de las tecnologas por supuesto preservar

de en de la

ATSC y DVB_T presentan ventajas y desventajas pero la estandarizacin de este ltimo pareciera estar sintonizada con las necesidades de la GII.

DVB_T es, en general, ms flexible que ATSC (formatos compresin, manejo de ancho de banda, etc.).

La movilidad y la portabilidad son hoy en da factores muy importantes en los dispositivos de la GII. El concepto de televisin por tanto se extiende tambin a dispositivos mviles y PDAs. En el estndar DVB-T se observa que la operacin en contextos inalmbricos pareciera haber sido considerada desde el inicio.

Los operadores con equipos de transmisin anlogos tendrn que renovar sus equipos, lo cual puede suponer una inversin importante al inicio. La mayora de elementos pasivos como las antenas de transmisin y lneas de transmisin son mas factibles de ser reutilizados para operacin digital.

El manejo del espectro durante la transicin en Colombia supone muchos menos desafos que en otros pases dado el bajo nmero de canales pblicos que existen. En todo caso, el espectro de frecuencia liberado podra suponer unos ingresos interesantes para el regulador. En la televisin digital no existe un nico modelo de negocios. Los operadores pueden explotar el mercado de diversas maneras dada la flexibilidad con que han sido concebidos los estaares e televisin digital.

TELEVISION DIGITAL TERRESTRE EN COLOMBIA La Comisin Nacional de Televisin aprob la ejecucin del proyecto Plan para la Implementacin del Servicio de Televisin Digital Terrenal en

Colombia, mediante Determinacin de Junta Directiva 1226 Numeral 11 del 23 de Febrero de 2006. El proceso anlisis de las caractersticas de cada uno de los estndares a la luz de las necesidades de nuestro pas fue iniciado por la Comisin Nacional de Televisin desde hace dos aos. Luego se suministraron los equipos para hacer las pruebas de televisin digital en Colombia, los cuales fueron instalados en la estacin Calatrava, de propiedad de los operadores nacionales privados. Las pruebas se tomaron sobre ocho radiales y puntos adicionales en Bogot para determinar el comportamiento de los tres estndares. En Bogot se realizaron las pruebas de cubrimiento, de movilidad y las de indoor con los tres estndares. Posteriormente, las pruebas se trasladaron a Pereira ya que la estacin cumple con caractersticas topogrficas diferentes a Bogot. Como parte del proceso se llevaron a cabo diferentes actividades entre las que se destacan: el estudio socioeconmico, las visitas a 9 pases para conocer los estndares que han adoptado, 120 reuniones aproximadamente, llevadas a cabo por la Junta Directiva de la CNTV y 12 foros a nivel nacional en las ciudades de: Cali, Medelln, Manizales, Bucaramanga, Barranquilla, Bogot, Villavicencio, Pasto, Ibagu, Valledupar, Arauca y Bogot. Finalmente el 28 de agosto de 2008 se seleccion el estndar europeo DVB-T para Colombia, utilizando el sistema de compresin MPEG 4, establecindose un perodo mximo de transicin de 10 aos. Estndar Europeo DVB-T Este estndar est concebido para permitir implementar todos los modelos de servicio de televisin digital, como son: definicin con calidad o alta definicin, mayor oferta de seales en un mismo canal, mejor calidad de imagen y sonido, movilidad, interactividad y convergencia multimedial. La interactividad de la norma ampliar las posibilidades de brindar soluciones a amplios sectores de la poblacin de tele-educacin, gobierno electrnico, acceso a Internet, entre otras aplicaciones, promoviendo la inclusin social y democratizando el acceso a las comunicaciones de la poblacin menos favorecida. El estndar DVB-T ya ha sido adoptado en 56 pases y la UIT (Unin Internacional de Telecomunicaciones) ha informado que este nmero se ampliar prximamente a 110 pases. Cooperacin Internacional El proceso de transicin que est viviendo la nacion abre una serie de posibilidades para el pas:

Los investigadores y la industria colombiana tendrn la oportunidad de integrarse al consorcio DVB para el desarrollo de tecnologas globales. Se podrn obtener los derechos de Propiedad Intelectual Patentes sobre los desarrollos tecnolgicos. Se podrn desarrollar nuevos modelos de negocio como el de la publicidad interactiva y dinmica, proyectos T-Goverment y estudios que fomenten la participacin social. Se promover la cooperacin tecnolgica para que el proyecto de transmisin y cobertura de la TDT logre alcanzar las zonas ms remotas y densas de Colombia. Se fortalecer la lnea de prstamos y financiacin con el Banco Europeo de Inversin (BEI). Facilidad de Financiacin privada va Bancos y agencias de Crdito con los estados miembros de la Unin Europea. Se llevar a cabo el lanzamiento de una accin especfica de Cooperacin internacional en el campo de TDT destinada a facilitar el despliegue, la difusin y explotacin de servicios y aplicaciones en el campo de la TDT.

Regulacin de la TDT La CNTV defini un perodo de transicin de sistema anlogo a digita de mximo 10 aos, es decir finalizando en el ao 2019. Algunos de los parmetros de regulacin establecidos para el nuevo modelo de televisin son:

La Televisin Digital Terrestre ser gratuita y los concesionarios de televisin abierta debern brindar sin costo los mismos contenidos del paquete bsico como mnimo en televisin fija y mvil digital. Se prohbe la cesin a terceros de la explotacin de porciones de espectro. Se asignar a cada concesionario de televisin nacional de operacin privada, 6 MHZ. Se adopta mayoritariamente, el sistema de compresin MPG4 acogiendo la recomendacin de la UIT.

Qu sigue en Colombia en materia de televisin digital terrestre? En la Comisin Nacional de Televisin se tiene previsto un cronograma para continuar con las tareas de implementacin de la televisin digital terrestre. Se va a continuar en la planificacin del espectro durante este perodo de transicin, es decir, hasta el 2019 van a operar simultneamente las frecuencias analgicas y las frecuencias digitales. Se tiene que asegurar no slo que las frecuencias analgicas estn bien y no tengan problemas de interferencias, sino tambin asegurar que tengan esas frecuencias digitales sin ningn problema. De acuerdo con este cronograma de implementacin, el apagn analgico va a ser en el 2019. Se comenzara por las grandes ciudades, lo cual se tiene

programado para el 2015; las medianas en el 2017 y las pequeas ciudades en el 2019. Cuando ya se tenga una cobertura nacional, se realizar el apagn analgico. Posibles modelos de negocio que se van a fomentar con la televisin digital terrestre Primero que todo los productores de contenido van a tener una televisin interactiva y totalmente personalizada. Es decir que los canales pueden estar totalmente personalizados: uno de deporte, uno de noticias, uno de novelas, uno de msica, etc, ante lo cual los productores de contenido van a estar muy especializados en lo que realmente est viendo el usuario. El modelo de negocio de la televisin digital terrestre puede incluir alguna modalidad de pago de acuerdo con la estructura organizacional de los operadores. Por ejemplo en Europa unos han usado plataformas comunes de contenido de televisin digital, mientras que otros han mantenido un desarrollo autnomo. Va a permitir crear nuevos canales en el sector empresarial, de acuerdo a diferentes tipos de televisin digital de pago, servicios de valor agregado y proyectos de extensin de la televisin digital. Para los fabricantes de dispositivos mviles, los operadores de telefona y proveedores se van a preparar para crear un mercado con la opcin de televisin digital en el celular. Los servicios interactivos van a ofrecer ms funcionalidades y ventajas para el usuario. Y el usuario podr controlar y decidir en tiempo real qu tipo de informacin del evento desea que aparezca en su pantalla. Finalmente, con la adopcin de la televisin digital terrestre en Colombia van a existir muchas oportunidades para el sector de las telecomunicaciones. Como hoy en da el espectro est totalmente congestionado y no permite la utilizacin de nuevas tecnologas como son las tecnologas mviles celulares. Bsicamente ellos necesitan espectro adicional para crear el desarrollo de sus redes de tercera, cuarta, quinta generacin, etc. Y hoy en da el espectro no tiene espacio. Con lo que comentaba hace un poco a las redes de nica frecuencia que va a permitir optimizar ese espectro, se va a permitir que con la adopcin de la televisin digital una parte de ese espectro se libere para nuevos servicios de telecomunicaciones. Ya Estados Unidos hizo esa liberacin de espectro en donde recuper en total 108 Mhz, los subast y obtuvo muchsimos recursos alrededor de 19.000 billones de dlares. Estos recursos van a permitir tambin para ese perodo de transicin y para financiar todo lo que viene hasta los prximos 10 aos.

El productor de la televisin digital va a tener un gran impacto en la poblacin en que permitir que algunos servicios, a aplicaciones y va a contribuir a masificar el uso de las tecnologas de informacin con esta liberacin de espectro. Adicionalmente se va a modificar toda la cadena de valor de la industria y ser necesario adecuar el marco regulatorio y la gestin del espectro a las nuevas condiciones del mercado.

MARCO TEORICO En el proceso de transmisin y recepcin de la televisin digital intervienen un gran nmero de subsistemas.1) sistemas de digitalizacin de la seal de audio y vdeo.

Se trata de sistemas que digitalizan las seales a partir de seales analgicas y que con el que se obtiene un formato PCM convencional sin comprimir. En la figura se muestra el circuito mas simple para transformar una seal de anloga a digital: Analizando el grfico, se ve que al circuito de comparadores hay que aumentarle otro circuito que transforme su salida en un cdigo de dos bits que ser el resultado final (la salida digital). Lo que hace el grupo de comparadores mostrado es censar la entrada analgica y dar una salida que indicar cual es el dato digital ms cercano a la seal analgica de entrada. Si se aumentara el nmero de comparadores la resolucin aumentara debido a que el nmero de bits del Convertidor Analgico Digital aumentara. Esta situacin no es prctica pues el nmero de comparadores aumenta rpidamente. La alternativa es utilizar comparadores integrados, que tienen la desventaja de ser ms lentos.

2) Sistemas de compresin / descompresin de la informacin.

La seal de vdeo en formato ITU-601 tiene un gran volumen de datos que hacen inviable su transmisin directa. La compresin de esta informacin es la etapa ms importante en la transmisin de vdeo digital, ya que determina la calidad final de las imgenes que se reproducen y establece la eficiencia espectral del sistema de transmisin. Actualmente, el formato de codificacin utilizado por la mayora de proveedores es el MPEG-2, tanto en el caso de audio como en el de vdeo. Este estndar de codificacin combina distintas

estrategias, basadas tanto en la redundancia estadstica de los datos como en las caractersticas de percepcin del sistema visual humano. Est especficamente diseado para proporcionar una calidad de la seal de vdeo suficiente para su transmisin como seal de televisin. A continuacin se expone el estndar MPG muy conocido en la compresin de imagen, debido al boom del video digital, los mtodos de transmisin y compresin de datos se han convertido en aspecto de vital importancia para las nuevas plataformas como la TDT. Las dos normas de difusin digital ms extendidas, el DVB y el ATSC, se apoyan en la compresin MPEG. El estndar MPEG para la transmisin de video utiliza un algoritmo que comprime imgenes estticas y compara los fotogramas presentes con los anteriores y los futuros para almacenar slo las partes que cambian. MPEG-2 es una compresin con prdidas cuyo objetivo es la disminucin de la tasa binaria para el almacenamiento o transmisin de la informacin. El estndar MPEG-1 fue publicado en noviembre de 1992, mientras ya se estaba desarrollando un nuevo formato de compresin de vdeo para aplicaciones que exigan una mayor calidad y que en principio estaba orientado a cubrir las necesidades de la radiodifusin de seales de televisin digital con definicin convencional. El estndar MPEG-2, mantiene cierto grado de compatibilidad con las secuencias de bits producidas por el MPEG-1 y pretende cubrir otras aplicaciones de mayor ancho de banda. Produce unos flujos de bits que se sitan entre los 2 Mbps y los 15 Mbps. Su diseo es sumamente flexible, Para que el MPEG-2 pueda cubrir todo este amplio espectro de aplicaciones ha sido necesario definir subconjuntos de la sintaxis y semntica de la secuencia de bits en la forma de distintos perfiles y niveles. Muchos de los aspectos de la codificacin de vdeo utilizada por el MPEG-1 y el MPEG-2 son comunes, diferencindose fundamentalmente en las dimensiones de las imgenes que deben tratar.

Compresin de imgenes: necesidad y conceptos bsicos

La digitalizacin de seales analgicas aporta considerables ventajas entre las que pueden citarse la proteccin frente a ruidos, la facilidad para codificar las seales, la posibilidad de procesar digitalmente los datos, etc. No obstante, por lo general, la digitalizacin directa supone un aumento considerable del ancho de banda. En el caso de seales de vdeo analgicas, se ha visto que un ancho de banda de 5 MHz resulta suficiente para mantener una resolucin espacial y tasa de refresco de imgenes aceptable. En cambio, la digitalizacin de la secuencia de vdeo en un formato no comprimido, como el 4:2:0, requiere transmitir una tasa de bits de 124,4 106 bits/s. Evidentemente, aunque se usen cdigos y modulaciones digitales de gran eficiencia espectral, el ancho de

banda necesario para transmitir esta tasa de bits es muy superior a los 5 MHz que requiere el sistema analgico. Tomando estos formatos digitales como punto de partida, es necesario aplicar un proceso de reduccin de la tasa de bits que permita la radiodifusin de las seales sin una prdida aparente de calidad. Un sistema de compresin de informacin suele estar formado por dos etapas que se ilustran en la figura 2. La transformacin de los datos es un procedimiento genrico que se utiliza para representar la informacin en una forma alternativa y en la que, en principio, resulta ms evidente la redundancia existente en los datos originales. Es necesario que esta transformacin sea invertible, es decir, que a partir de los datos transformados podamos recuperar exactamente la informacin original.

Consideremos como ejemplo la aplicacin de una transformada de Fourier a las seales que representan la informacin de un fragmento de audio. Es posible que resulte ms eficiente codificar los datos resultantes de esta transformacin que los datos originales. En efecto, en el dominio transformado de Fourier es ms simple identificar las regiones espectrales que tienen una

energa por debajo del umbral de audicin, o analizar las bandas que resultarn enmascaradas por otras seales y que por lo tanto no seran audibles. Si este anlisis de la seal es factible, no tendr sentido codificar toda aquella informacin que el sistema auditivo humano es incapaz de escuchar y resulta ms rentable dedicar los bits a las zonas audibles. El resultado final es que en este dominio transformado podemos codificar la informacin de forma ms eficaz. No obstante, debemos recordar que al final de la cadena de codificacin / decodificacin, deben presentarse los datos en el mismo formato de entrada para que puedan ser correctamente interpretados por el sistema auditivo. Esto significa que deberemos aplicar la transformacin inversa sobre los datos codificados para devolverlos a su dominio de representacin original. La compresin puede ser con prdidas (lossy) o sin prdidas (lossless) en funcin de si la informacin que se recupera coincide exactamente con la original o es slo una aproximacin. Los mtodos de codificacin sin prdidas se utilizan sobre todo en aplicaciones de codificacin de datos binarios de aplicaciones informticas en los que es absolutamente necesario recuperar la informacin original. Los formatos ms populares son el zip y el arj.

3) Multiplexacin / Desmultiplicacin de seales de vdeo, audio y varios

programas. La trama de bits asociada a un canal puede estar formada por varios programas, cada uno de los cuales est constituido por una fuente de vdeo y uno o varios canales de audio y datos. La informacin de audio y datos debe intercalarse entre la informacin de vdeo parapoder mantener una sincrona perfecta durante la reproduccin.

En la figura 3 se representan las distintas etapas conceptuales que intervienen en el proceso de codificacin de la seal de vdeo digital. La codificacin de fuente consiste en extraer toda la redundancia posible en la seal, reduciendo el nmero de bits con el que se representa la informacin sin que ello suponga una prdida aparente de calidad para el sistema visual humano. Los mtodos y estrategias empleados para la codificacin de fuente son muy variados, y resulta difcil establecer un procedimiento de compresin ptimo

puesto que los resultados dependen, en gran medida, de las caractersticas de las seales. Generalmente los mtodos de compresin avanzados combinan distintas estrategias simultneamente para codificar la seal. La multiplexacin de distintas seales bsicas es necesaria para formar una nica trama binaria que transporte la informacin y contenidos de todo el canal definido por la plataforma operadora. Por otra parte, la codificacin de canal se utiliza para adecuar la forma de onda de las seales a las caractersticas del canal. En esta etapa se introducen cdigos de proteccin frente a errores, cdigos de encriptacin de la informacin y se adecua la forma de onda de las seales para que puedan ser directamente utilizadas por la etapa de modulacin o transmisin. Esta ltima etapa se encarga de adaptar los datos a las caractersticas del medio de transmisin, para garantizar una correcta recepcin de las seales. El medio de transmisin condiciona el tipo de modulacin que se utiliza y la codificacin de canal. As, en un medio como el cable, los sistemas de deteccin y correccin de errores pueden ser ms simples que en el caso de la comunicacin va satlite, debido a que la relacin seal a ruido es mucho mayor y, por tanto, se reduce la probabilidad de error. Cdigos para codificacin Existen diferentes clases de cdigos cada uno con ventajas y desventajas, tambin con aplicaciones diferentes que se pueden aplicar en la etapa de codificacin. Para comprender mejor su funcin es necesario conocer los siguientes conceptos: Medida de la informacin de una fuente Una fuente de mensajes se caracteriza por el nmero de mensajes que puede producir y por la probabilidad con la que se produce cada mensaje. En general, se puede afirmar que la estadstica de los mensajes de una fuente se modifica cuando se aplican transformaciones a las seales, lo que sugiere concentrar los esfuerzos en buscar aquellas transformaciones que permitan obtener una estadstica de mensajes que pueda codificarse con un nmero reducido de bits.

Entropa de una fuente de mensajes

Conociendo la informacin asociada a cada mensaje se puede determinar la informacin media que proporciona la fuente. Esta funcin se conoce con el nombre de entropa y establece un lmite al nmero de bits medio con el que podrn codificarse los mensajes de la fuente. Ningn codificador podr obtener cdigos cuyo nmero de bits medio sea inferior a la entropa de la fuente.

Por otra parte, es posible demostrar que para un nmero de mensajes prefijado N, la entropa es mxima cuando todos los mensajes son equiprobables. Esto significa que si la fuente no tiene ninguna prioridad para producir unos mensajes con mayor frecuencia que otros, resulta ms compleja de codificar de forma eficiente. En cambio, si algunos mensajes se producen con mucha frecuencia mientras que otros son poco probables, la entropa disminuye y puede ser posible encontrar cdigos que aprovechen esta circunstancia. Las transformaciones de seal se utilizan para sacar provecho de esta idea.

1. Cdigos de longitud variable

La idea bsica de los cdigos de longitud variable es asignar palabras cdigo de longitudes distintas en funcin de la probabilidad de los mensajes. Los mensajes ms probables se codificarn con palabras con un menor nmero de bits que los mensajes menos probables. Se considera como ejemplo los mensajes de la fuente que se resume en la tabla siguiente y en la que los cdigos asignados a cada mensaje han sido elegidos sin seguir ningn procedimiento.

Mensajes M1 M2 M3 M4 M5

Probabilidad 0.4 0.3 0.1 0.1 0.1

Cdigo 0 10 1100 1101 1110

Se calcula el nmero medio de bits que se utilizan para codificar esta fuente con este cdigo arbitrario calculando el nmero de bits utilizado para cada mensaje ponderado por la probabilidad de que se produzca el mensaje.

Para que los cdigos de longitud variable resulten eficaces es necesario disponer de procedimientos sistemticos para generar estos cdigos directamente a partir de las caractersticas de las fuentes. Adems, es

fundamental que los cdigos obtenidos resulten eficientes, es decir, que permitan obtener una tasa media de bits prxima a la entropa de la fuente.

2. Cdigos de Huffman

El cdigo de Huffman (1951) es la tcnica ms utilizada para la eliminacin de la redundancia en la codificacin. Es posible demostrar que el cdigo de Huffman es ptimo en el sentido que consigue el nmero ms pequeo de smbolos de cdigo por smbolo de fuente, con la restriccin de que los mensajes deben codificarse uno a uno. Tambin puede demostrarse que el nmero de bits medio que se consigue obtener con un cdigo de Huffman est siempre comprendido entre la entropa de la fuente y la entropa ms uno: H < NHuffman < H + 1

Una de las caractersticas de los cdigos de Huffman es que permiten decodificar la secuencia de datos directamente a partir de la tabla de cdigos y sin necesidad de sealizar el principio y el final de un mensaje.

La obtencin del cdigo de Huffman, una vez se dispone de la estadstica de la seal, es conceptualmente muy sencilla. No obstante, los algoritmos asociados son complejos y requieren realizar bastantes simplificaciones y comparaciones en la tabla de mensajes. Otro problema tambin es la estimacin de las estadsticas con las que se producen los mensajes.

Existen varias alternativas para simplificar el diseo de la tabla de codificacin de Huffman entre estas: *Cdigos Truncados Los cdigos truncados se basan en descartar los mensajes menos probables del proceso de anlisis del cdigo de Huffman. Estos mensajes se codifican posteriormente utilizando palabras de longitud fija precedidas de un prefijo proporcionado por el mismo anlisis de la fuente simplificada. *Cdigos de Desplazamiento En el procedimiento de construccin del cdigo de desplazamiento los mensajes o smbolos de la fuente original se ordenan por probabilidades

decrecientes y se dividen en K bloques, que contienen, todos ellos, el mismo nmero R de mensajes. Las probabilidades de todos los mensajes de los K-1 bloques con menor probabilidad se suman y se construye un nuevo mensaje L, al que se le asigna esta probabilidad. El procedimiento de Huffman convencional se aplica a esta nueva fuente modificada, que contiene un total de R+1 mensajes.

Fig. 4. Secuencia de imgenes, tomando una como referencia.

Una estrategia de codificacin de las existentes, consiste en descomponer las imgenes delta en bloques de 8x8 o 16x16 elementos y comparar cada uno con el bloque equivalente de la imagen clave precedente. Si la diferencia entre ambos bloques no supera un determinado umbral, el valor de este bloque en la imagen delta se mantiene igual al que tena en la imagen clave. En cambio, cuando la diferencia es significativa debe volver a codificarse. La ventaja del tratamiento por bloques es que, si se utilizan mtodos transformados para codificar las imgenes clave, no es necesario descomprimirlas y pueden compararse directamente los coeficientes de ambas subimgenes. El uso de un umbral para determinar si es necesario recodificar los bloques de las imgenes delta es bastante crtico. Si el umbral es excesivamente bajo, la probabilidad de superar el umbral es alta por lo que la codificacin pierde eficiencia. Si el umbral es alto, es posible que no se detecten movimientos pequeos, por lo que aparecen errores significativos en la imagen. Adems, estos errores resultan a veces muy molestos, ya que aparecen en las partes que tienen movimiento, produciendo deformaciones de los objetos. Consideremos por ejemplo el desplazamiento horizontal de una cara sobre un fondo constante. En funcin del valor del umbral, es posible que en algunos bloques correspondientes a la zona de la cara se detecte movimiento, mientras que en otros no. Esto puede llegar a producir que el sujeto aparezca con la boca deformada o con tres ojos. Una mejora respecto a la estrategia anterior consiste en enviar la seal de error entre la prediccin y la imagen real. Con

ello, se mejora notablemente la calidad de las imgenes al precio de una menor eficiencia de compresin y mayor complejidad de clculos, tanto en el compresor como en el descompresor.

Compensacin de movimiento La compensacin de movimiento es una tcnica de prediccin temporal que intenta optimizar los resultados obtenidos por la codificacin diferencial analizando el movimiento que realizan los objetos dentro de la imagen y compensndolos. Evidentemente, los clculos involucrados en la realizacin de esta estrategia son sumamente ms complejos, pero la mejora en factor de compresin es muy notable. La codificacin diferencial presenta problemas cuando se producen desplazamientos de los objetos dentro de la imagen o aparecen nuevos motivos que pueden ser debidos al movimiento de la cmara, el cambio de ngulo de visin (zoom) el desplazamiento real de los objetos o los cambios de plano; situaciones, todas ellas, que son bastante habituales en la realizacin de programas de televisin, documentales o pelculas. En la figura 5 se muestra un ejemplo de un desplazamiento de cmara en una imagen simplificada. La figura muestra cul sera la zona de la imagen utilizada para predecir el bloque de inters mediante una codificacin diferencial. Obviamente, el error de prediccin es en este caso igual a la imagen que deseamos predecir, por lo que la ganancia del codificador es nula. La figura 6 muestra el bloque que utilizaramos para la prediccin si utilizamos tcnicas de compensacin de movimiento.

Fig. 5 Ejemplo de bloques utilizados para realizar la prediccin en una codificacin diferencial.

Fig. 6 Ejemplo del bloque utilizado para la prediccin en una codificacin por compensacin de movimiento.

El estndar MPEG no establece ninguna recomendacin sobre el mtodo mediante el que puede realizarse la estimacin del vector de desplazamiento o sobre los procedimientos para decidir cundo un bloque debe codificarse mediante la transmisin del error y su compensacin de movimiento o transmitir directamente el bloque utilizando mtodos de compresin intra-trama. Los procedimientos y algoritmos utilizados para realizar estos clculos corresponden al desarrollador de productos y por ello existen multitud de codificadores MPEG con distintas prestaciones, velocidades y calidades de codificacin. Es importante subrayar que toda la carga computacional del proceso de estimacin de los vectores de movimiento y las decisiones de cmo debe codificarse cada bloque recae sobre el codificador. El receptor nicamente deber interpretar correctamente las informaciones transmitidas y utilizarlas realizar la compensacin de movimiento y restablecer una aproximacin a la imagen original. En la figura se muestra grficamente cmo se utiliza un fragmento de la imagen de referencia para aproximar un bloque de la imagen actual. Una extensin de la compensacin de movimiento que se utiliza en el MPEG es la compensacin de movimiento bidireccional. La idea bsica consiste en codificar una imagen utilizando no slo las imgenes de referencia del pasado, sino tambin imgenes de referencia futuras. En principio podra argumentarse que esta extensin no es causal y por tanto irrealizable, pero, evidentemente, siempre podemos introducir un retardo prefijado en el codificador y el decodificador que nos permita utilizar imgenes de referencia futuras. La solucin en el codificador consiste, simplemente, en utilizar un buffer de memoria suficientemente grande como para disponer de imgenes clave o de referencia futuras durante el proceso de codificacin de la imagen actual. El problema es que el decodificador deber disponer tambin de las imgenes clave futuras para poder decodificar una imagen que ha sido construida a partir de vectores de desplazamiento basados en imgenes futuras. Para ello, es suficiente con intercambiar el orden de transmisin de las imgenes, que no necesariamente debe coincidir con el orden con el que son presentadas en el display. Si el decodificador recibe primero las imgenes clave, puede almacenarlas en memoria interna y utilizarlas para decodificar las imgenes en las que se ha utilizado este tipo de compensacin de movimiento. Una vez decodificadas todas las imgenes pueden presentarse en el orden que corresponde. En la figura 7 se muestra un esquema que ilustra la codificacin mediante compensacin bidireccional. Para codificar un bloque de la imagen B, puede

utilizarse como referencia la imagen I y la imagen P (de momento, los smbolos utilizados para describir las imgenes son simplemente notacin, veremos que esta notacin describe distintos tipos y caractersticas de imagen en el MPEG). La mayora de las variantes utilizadas en los productos MPEG actuales corresponden a la categora de los denominados algoritmos de block matching (ensamblaje de bloques). Los algoritmos de block matching comparan los pxeles del bloque que se pretende estimar con los de la imagen de referencia y establecen una medida de distancia entre los dos bloques. El vector de movimiento ptimo se obtiene en la posicin de la regin de anlisis en la que se encuentra un valor mnimo de la distancia entre los dos bloques. La bsqueda exhaustiva supone que debemos calcular la distancia entre las dos subimgenes para todos los posibles desplazamientos. La carga computacional aumenta por tanto con el rea de la regin de bsqueda y con el tamao de los bloques. En el MPEG-1 se utilizan bloques de imagen de 16x16 pxeles (denominados macrobloques), por lo que en cada clculo de distancia deben evaluarse un total de 256 pxeles. En el MPEG-2 tambin se utilizan macrobloques de 16x16 pxels o de 16x8.

Tipos de imgenes en el MPEG El MPEG-1 y el MPEG-2 definen distintos tipos de imgenes dentro de la secuencia de vdeo en los que se utilizan tcnicas de codificacin distintas. El objetivo final es conseguir un sistema robusto, que pueda recuperarse automticamente de los posibles errores en la recepcin de los datos y que a su vez presente un factor de compresin considerable. Por ello, se definen subsecuencias o grupos de imgenes en los que se combina la compresin intra-trama, con compresiones basadas en la compensacin de movimiento forward y compresiones basadas en la compensacin bidireccional. Los tipos de imgenes que pueden aparecer en la secuencia codificada son: a) Imgenes I (Intra-trama). El procedimiento de compresin utilizado es muy parecido al del JPEG. Las imgenes se descomponen en bloques de 8x8 pxeles que son transformados mediante la transformada coseno. Los coeficientes transformados son cuantificados mediante tablas pre-

establecidas y finalmente se codifican mediante cdigos de longitud variable. Por tanto, estas imgenes se codifican de forma independiente sin aprovechar ningn tipo de redundancia temporal. Se utilizan para el acceso aleatorio a distintas partes de la secuencia de vdeo en CD-ROM (MPEG-1) o en el DVD-Vdeo (MPEG-2). b) Imgenes P (Predicted). La codificacin de estas imgenes se realiza utilizando compensacin de movimiento forward a partir de una imagen I u otra imagen P previa. Estas imgenes pueden propagar errores y se utilizan para realizar la prediccin de otras imgenes P o B. c) Imgenes B (Bidireccionales). Se obtienen usando compensacin de movimiento bidireccional a partir de imgenes I o P. No se utilizan para predecir ninguna otra imagen por lo que no propagan los errores. d) Imgenes D. Estas imgenes slo se utilizan en el MPEG-1. Son imgenes intra-trama en las que nicamente se codifica el coeficiente de continua de la transformada coseno. Se utilizan nicamente en los modos de avance rpido del vdeo para obtener una secuencia de alta velocidad pero baja calidad.

La relacin y proporcin de cada tipo de imgenes en la secuencia MPEG puede ser definida por el codificador, admitindose diversas posibilidades. Una de las secuencias utilizadas con mayor frecuencia se ilustra en la figura 8 y est formada por una secuencia bsica de 12 imgenes en las que interviene una imagen del tipo I, dos del tipo P y 6 del tipo B. Las posibles secuencias de imgenes se denominan grupo de imgenes (Group Of Pictures GOP) y suelen identificarse mediante dos parmetros N y M que identifican el nmero total de imgenes de la secuencia y el nmero de imgenes que hay entre dos imgenes que pueden utilizarse como imgenes de referencia (I o P). En nuestro ejemplo, la secuencia GOP tiene los parmetros N=12 y M=3. Atendiendo a la estructura de la figura 8. Anlogamente, la imagen P2 utilizara la compensacin de movimiento tomando como referencia a P1 y la P3 tomara como referencia P2. Obsrvese que este proceso es muy sensible a los posibles errores en la decodificacin de la secuencia que se propagaran al resto de imgenes. En efecto, si debido al ruido se produce un error en la decodificacin de una de las imgenes I o P, esta imagen quedar almacenada en la memoria del decodificador y se utilizar para reconstruir el resto de imgenes a partir de los vectores de movimiento y los errores de prediccin recibidos

Las imgenes B se codifican utilizando la compensacin de movimiento bidireccional sobre las imgenes de referencia (I o P) ms prximas. As, la imagen B6 se codifica utilizando como referencia las imgenes P2 o P3. Esta forma de codificar la informacin representa ciertos problemas en los sistemas de acceso aleatorio basados en el MPEG, como el DVD-Vdeo. Para decodificar una imagen del tipo B, como por ejemplo la B6, deberemos decodificar primero las imgenes del tipo I, despus P1, que permite decodificar P2 y esta a su vez permite decodificar P3. Una vez disponemos de P2 y P3 podemos proceder a decodificar B6. Por ello, las nicas imgenes que permiten el acceso aleatorio real son las imgenes del tipo I, que son las que siempre quedan referenciadas cuando queremos acceder a una escena concreta.

Orden de transmisin de las imgenes El uso de prediccin bidimensional, junto con el objetivo de reducir al mximo posible la memoria del decodificador, impone que el orden en el que se transmiten las imgenes sea distinto del orden en el que deben visualizarse. Si no existieran estas restricciones sobre la memoria del decodificador, ste podra almacenar en un buffer las imgenes recibidas y decodificarlas cuando hubiera recibido toda la informacin necesaria. El MPEG establece que no se necesite almacenar ms de dos imgenes de referencia en el decodificador, ms una memoria adicional para la imagen que se est codificando en cada momento. Para ello, es necesario cambiar el orden de transmisin de manera que las imgenes del tipo B se reciban siempre despus de haber recibido las referencias que se han utilizado en su codificacin. En la figura 4.65 se muestra el orden de transmisin de las imgenes junto con la informacin que dispone el decodificador en cada una de las dos memorias de imgenes referencia y en la memoria de decodificacin de imgenes B. Tambin se indica cmo se reconstruye la secuencia de visualizacin y el retardo que sta tiene respecto a la seal transmitida.

El MPEG define el concepto de grupo cerrado de imgenes (closed GOP) cuando la codificacin de la secuencia permite presentar imgenes en el display justo una imagen despus de recibir una imagen intra-trama (I). Para obtener un grupo cerrado es necesario realizar algunas restricciones sobre la forma en la que se codifican las imgenes.

Algunos ejemplos con secuencias y codificadores ideales

La secuencia de vdeo ms simple es un plano fijo estacionario. En este caso, toda la informacin de vdeo estara contenida en las imgenes I, cuya codificacin se repetira peridicamente durante la transmisin de estas imgenes en la secuencia MPEG. Evidentemente, la trama MPEG contendra informaciones de cabecera sobre sincronismos, sobre los tipos de codificacin utilizados en los distintos tipos de imagen y otros detalles relativos a la estructura de la trama de datos, pero esencialmente, la totalidad de la informacin de vdeo estara dedicada a la codificacin de imgenes intratrama. Probablemente, el codificador detectara esta situacin ideal y podra decidir dedicar un gran nmero de bits a la codificacin de las imgenes intra, con el objeto de aumentar la calidad de la secuencia de vdeo. Esta situacin ideal no significa que el procesador del codificador est exento de realizar los complejos clculos de estimacin de movimiento y prediccin bidireccional. Simplemente significa que los resultados de los clculos seran perfectos, es decir, todos los vectores de movimiento seran nulos, las diferencias entre vectores de movimiento tambin seran nulas, la prediccin de las imgenes sera exacta y, por lo tanto, los errores de prediccin seran cero, con lo que su codificacin supondra slo un nmero de bits mnimo. Obsrvese, no obstante, que si el plano fijo estacionario tiene cierto ruido aditivo, la situacin dejar de ser ideal, por cuanto los errores de prediccin de las imgenes P y B coincidirn con las diferencias entre los ruidos en las imgenes I, P y B. Esto significar que parte del flujo de informacin deber dedicarse a codificar un ruido que no aporta ninguna informacin visual. Por esta razn, suele decirse que es muy importante eliminar el ruido existente en las imgenes antes de

proceder a su codificacin, ya que se trata de una seal de naturaleza totalmente aleatoria, que, por lo tanto, no puede predecirse, y que requiere un nmero de bits que, en cualquier caso, empeoran la calidad con la que se visualiza la imagen. Otra secuencia simple es un travelling horizontal sobre una escena estacionaria. En este caso, la cmara se desplaza a una velocidad constante, por lo que todos los objetos experimentan un movimiento de la misma magnitud y sentido. Las imgenes intra-trama se codificarn de forma independiente del resto de imgenes y por lo tanto contendrn una cantidad de informacin parecida a la que contienen en otro tipo de escenas. Una parte de los bloques de las imgenes P pueden predecirse de forma exacta, puesto que corresponden a los mismos objetos que ya estaban presentes en la imagen I anterior, desplazados por el movimiento que ha experimentado la cmara. Adems, todos estos vectores de movimiento seran idnticos, por lo que su codificacin como diferencias puede resultar muy eficiente. No obstante, existirn algunos bloques de las imgenes P que no puedan ser estimados basndonos en las imgenes anteriores, ya que se corresponden con los nuevos objetos que han quedado descubiertos por el movimiento de la cmara. Un codificador ideal debera identificar estos bloques, reconocer que no resulta apropiado utilizar la compensacin de movimiento y codificarlos como bloques intra-trama. La relacin entre el nmero de bloques que se codifican mediante compensacin de movimiento y los que se codifican como intra-trama depender de la velocidad con la que se realice el travelling. Los bloques del tipo B podrn codificarse con un nmero de bits prcticamente nulo, pues el uso de la compensacin bidireccional permitir obtener predicciones ajustadas de todos los objetos utilizando las referencias pasadas o futuras

1. Diagramas generales del proceso de codificacin y decodificacin de imgenes En las figuras siguientes se muestran los esquemas genricos del proceso de codificacin y decodificacin de imgenes en el MPEG. Los esquemas son muy simplificados y deben interpretarse nicamente como la idea general implcita en todo el proceso de codificacin donde intervienen mltiples decisiones sobre el procedimiento con el que se codifica cada macro bloque, las escalas de cuantificacin, los cdigos de longitud variable y la codificacin de las componentes de croma y de luminancia por separado. Atendiendo al esquema del codificador, el bloque de preprocesado incluye los posibles filtros de interpolacin, diezmado o eliminacin de ruido que se aplica a la seal de vdeo a codificar. El bloque de estimacin de movimiento proporciona los vectores de desplazamiento que deben aplicarse en la prediccin de las imgenes.

La salida del estimador de movimiento se introduce en los cdigos de longitud variable para optimizar la codificacin de estos vectores. El bloque encargado de realizar la DCT se aplica sobre la seal error de prediccin. Esta seal ser la diferencia entre la imagen actual y la referencia desplazada. En el caso en que se realice una codificacin intra-trama del bloque, la seal en la salida del predictor por compensacin es cero de modo que se calcula directamente la DCT del bloque a codificar. Los coeficientes transformados se cuantifican, generalmente utilizando las tablas de cuantificacin por defecto aunque tambin es posible utilizar tablas propias; que en el caso del MPEG-1 deben ser las mismas para toda la secuencia de vdeo, pero que para el MPEG-2 pueden variarse de imagen a imagen.

El esquema del decodificador, que se representa en la figura 4.67, realiza la conversin de los cdigos de longitud variable a coeficientes cuantificados y vectores de movimiento y restablece las imgenes al formato de vdeo convencional. Ejemplo: filtros de interpolacin de lneas para mejorar la visualizacin en el display

Multiplexacin de secuencias MPEG

En los apartados anteriores se analizado los principios generales del proceso de compresin de la secuencia de vdeo digital en una trama de datos digital. Hemos visto que la trama de vdeo bsica tiene una estructura jerrquica en la que se van definiendo progresivamente los parmetros de la secuencia de vdeo, del grupo de imgenes, de cada una de las imgenes, los macrobloques y los tipos usados en la codificacin y finalmente se proporcionan los coeficientes transformados. Esta trama de datos se conoce como la trama elemental (Elementary Stream - ES) y aporta toda la informacin relativa a un programa de vdeo. Existen dos posibles alternativas para construir la secuencia MPEG multiplexada, conocidas como la trama de programa (Program Stream) y la trama de transporte (Transport Stream). Las dos posibilidades permiten multiplexar video, audio y datos sincronizando los decodificadores de las distintas fuentes. Las diferencias entre ambas alternativas se deben a que la trama de programa est orientada a aplicaciones de almacenamiento de vdeo en las que se producen pocos errores de lectura, mientras que la trama de transporte se orienta a sistemas de comunicaciones con lo que las Condiciones de recepcin de la trama pueden llegar a variar considerablemente, produciendo rfagas de errores significativas. La trama de programa est compuesta por paquetes de gran longitud de datos mientras que en la de transporte los paquetes son de longitud pequea para poder realizar un control de errores ms eficaz. En el MPEG-1 slo est definida la trama de programa, ya que todas las aplicaciones son para el almacenamiento de vdeo en CD-ROM o en disco duro. El MPEG-2 dispone de las dos opciones, la trama de programa se utiliza en aplicaciones como el DVD-Vdeo, mientras que la trama de transporte se usa en la radiodifusin de seales de televisin. Debemos sealar que en ninguno de los dos casos se incluyen cdigos de control o correccin de errores. La inclusin de estos cdigos se realiza en otras capas del sistema de comunicaciones y no estn reguladas por el MPEG. En televisin digital, la inclusin de redundancia para la proteccin de errores est especificada por el propio sistema DVB.

*Estructura del paquete bsico (Packetized Elementary Stream)

Antes de llegar a la trama de programa o de transporte la ES, se agrupa en paquetes elementales que convierten el flujo continuo de informacin de la ES en bloques discretos, que permiten un mejor control de transmisin o almacenamiento. La agrupacin en paquetes de la ES se denomina PES (Packetized Elementary Stream) y se define para cada uno de los posibles tipos de seal, es decir, vdeo, audio y datos. La estructura simplificada de una PES se representa en la figura 4.78 y se compone de una cabecera que contiene un cdigo de inicio de paquete y un cdigo que identifica si la informacin del paquete corresponde a seal de vdeo, audio o datos. Los identificadores PTS y DTS son opcionales y por lo general no se encuentran en todos los paquetes. No obstante, son extremadamente importantes puesto que se utilizan como unidades de sincronizacin entre la informacin de vdeo y de audio. Sin ellos, sera imposible obtener un buen sincronismo entre el sonido y movimiento de los labios de la fuente de vdeo.

*La trama de programa (Program Stream) Esencialmente, la trama de programa se compone de una multiplexacin de varias PES que se estructuran en unos nuevos paquetes (packs) de nivel superior. La figura 4.80 muestra el contenido bsico de un pack de la trama de programa. La cabecera del pack contiene una palabra identificativa del inicio de cabecera, la tasa de multiplexacin y una referencia del reloj del sistema. Discutiremos el procedimiento con el que se recupera la referencia del reloj del sistema cuando consideremos la trama de transporte, ya que en ambos casos la idea es la misma. La cabecera del sistema (system header) proporciona informacin general sobre el nmero y tipo de secuencias PES que componen el paquete. La finalizacin del paquete se indica con un cdigo especfico.

Fig. 4.80 Diagrama bsico de la estructura de la trama de programa

*La trama de transporte La multiplexacin de varias seales y programas para la radiodifusin de programas de televisin digital exige que los paquetes en los que se estructura la informacin sean de corta duracin. Con ello se facilita la tarea de insertar cdigos de proteccin de errores estrictamente necesarios debido a que las tasas de error tpicas con las que se trabaja son del orden de 10-4 o superiores. Para aumentar la eficiencia de la transferencia de informacin pueden utilizarse dos tipos de cabecera. La que se usa normalmente es de una longitud muy corta (32 bits), aunque puede extenderse ocasionalmente en determinados paquetes para proporcionar informacin adicional. En el caso de utilizar la cabecera extendida, se reduce la carga de datos PES del paquete, manteniendo siempre su longitud total constante. La estructura bsica de los paquetes de la trama de transporte se ilustra en las figuras 4.81 (estructura de cabecera ms datos).

2. Principios del DVB El DVB (Digital Video Broadcasting) es un organismo encargado de regular y proponer los procedimientos para la transmisin de seales de televisin digitales compatibles. Est constituido por ms de 220 instituciones y empresas de todo el mundo y los estndares propuestos han sido ampliamente aceptados en Europa y casi todos los continentes, con la excepcin de Estados Unidos y Japn donde coexisten con otros sistemas propietarios. Todos los procedimientos de codificacin de las fuentes de vdeo y audio estn basados en los estndares definidos por MPEG. Se ha visto que los estndares MPEG slo cubren los aspectos y metodologas utilizados en la compresin de las seales de audio y vdeo y los procedimientos de multiplexacin y sincronizacin de estas seales en tramas de programa o de transporte. Una vez definida la trama de transporte es necesario definir los sistemas de modulacin de seal que se utilizarn para los distintos tipos de radiodifusin (satlite, cable y terrena), los tipos de cdigos de proteccin frente a errores y los mecanismos de acceso condicional a los servicios y programas.

El DVB ha elaborado distintos estndares en funcin de las caractersticas del sistema de radiodifusin. Los estndares ms ampliamente utilizados en la actualidad son el DVB-S y el DVB-C que contemplan las transmisiones de seales de televisin digital mediante redes de distribucin por satlite y cable respectivamente. La transmisin de televisin digital a travs de redes de distribucin terrestres utilizando los canales VHF convencionales se contempla en el estndar DVB-T, que actualmente est en pruebas en distintos pases y cuya implantacin parece que ser inmediata.

Adems de estos estndares tambin estn especificados sistemas para la distribucin de seales de televisin digital en redes multipunto, sistemas SMATV (Satellite Master Antenna Televisin). Tambin existen estndares que definen las caractersticas de la sealizacin en el canal de retorno en sistemas de televisin interactiva, la estructura de transmisin de datos para la encriptacin y desencriptacin de programas de acceso condicional, la transmisin de subttulos, y la radiodifusin de datos (nuevos canales de teletexto) mediante sistemas digitales. En este apartado revisaremos brevemente las caractersticas fundamentales de los estndares para la radiodifusin de seales de televisin por va satlite, cable y terrena. Las diferencias fundamentales entre estos tres sistemas radican en el tipo de modulacin digital utilizado y en los cdigos de proteccin frente a errores incorporados a la trama de transporte. Estas modulaciones y cdigos protectores estn adecuados a las caractersticas del sistema de comunicacin por lo que son tanto ms robustos cuanto ms sensible es el sistema al ruido.

*Estndar DVB-S El estndar para la transmisin de televisin digital por satlite es, sin duda, el ms ampliamente utilizado y, probablemente, su xito, ha sido el detonante de la progresiva implantacin del resto de sistemas DVB. Actualmente est siendo utilizado por proveedores de servicios en todos los continentes. En Europa es el nico sistema de televisin digital por satlite implantado. inversin de los bits de sincronismo en uno de cada ocho paquetes de la trama de transporte. Cada paquete de la trama de transporte es de 188 bytes, lo que significa que se la inversin de signo en los bits de sincronismo se repite cada 1504 bytes. Insercin de un cdigo aleatorio a la trama resultante. La adicin de ste cdigo pretende garantizar que las caractersticas estadsticas de los datos sean prcticamente aleatorias. La aleatorizacin se obtiene realizando una suma OR exclusiva entre la secuencia de datos y una secuencia obtenida mediante un generador por registros de desplazamiento. La secuencia aleatoria se reinicializa cada 8 paquetes de la trama de transporte. Adicin de un cdigo de deteccin y correccin de errores de Reed-Solomon. Este cdigo se denomina cdigo externo y es

comn en todos los estndares del DVB. Introduce 8 bytes de redundancia para cada paquete de 188 bytes. Aplicacin de un entrelazado convolucional (Fourney) cuyo objetivo es dispersar las rfagas de errores de canal. De este modo, si se produce una rfaga de errores, debida a un desvanecimiento del canal, los errores afectarn a paquetes distintos y, probablemente, podrn eliminarse usando las propiedades correctoras de los cdigos interno y externo. Insercin de un segundo cdigo protector de errores. Este cdigo recibe el nombre de cdigo interno y es de naturaleza convolucional. El grado de redundancia que introduce ste cdigo no est fijado de antemano y puede configurarlo el proveedor del servicio para adaptarse a las caractersticas del sistema que desee utilizar (potencia de transmisin, tamao de las antenas transmisoras y receptoras, tasa de datos disponible, etc.). Modulacin de la portadora mediante QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).

En el receptor deben realizarse las operaciones inversas para tener acceso a la trama de transporte que soporta la informacin de los programas de televisin en formato MPEG-2. El estndar DVB-S proporciona suficiente flexibilidad como para que el operador del servicio pueda decidir el contenido de los programas de televisin que proporciona. Por tanto, es posible que se transmitan seales con definicin mejorada, de alta definicin o de definicin convencional (ML@MP). En funcin de las caractersticas del enlace puede seleccionarse el cdigo de proteccin de errores interno. En transmisiones con un ancho de banda de 36 MHz es habitual utilizar cdigos internos 3/4 (3 bytes de datos, 1 de redundancia), con lo que se consiguen tasas de datos de unos 39 Mbps.

*DVB-C El estndar de transmisin de televisin digital por cable est basado en el DVB-S y comparte muchos aspectos comunes. Las diferencias fundamentales entre ambos estndares es que en la transmisin por cable se sustituye la modulacin QPSK por una modulacin 64-QAM y que no se utilizan los cdigos de correccin internos. La supresin de estos cdigos de proteccin se debe a que la relacin seal a ruido que se obtiene en un sistema por cable es muy superior a la de un sistema

por satlite de modo que, es suficiente con los cdigos externos para garantizar una correcta recepcin, exenta de errores, de los datos.

Para canales de 8MHz de ancho de banda (equivalentes a los canales cable analgicos) puede obtenerse una capacidad de unos 38.5 Mbps (usando modulaciones del tipo 64 QAM). El estndar tambin contempla el uso de modulaciones digitales con tasas de datos superiores 128 QAM y 256 QAM as como modulaciones con menores tasas (16 QAM, 32 QAM).

*DVB-T El estndar DVB-T comparte el mismo proceso de aleatorizacin, proteccin externa e interna de datos y cdigos convolucionales de entrelazado que el DVB-S. La diferencia fundamental es que, en ste caso, se utiliza una modulacin COFDM (Coded Orthogonal Frequency Divisin Multiplexing) con un total de 1705 (modo 2K) o 8817 portadoras (modo 8K). Esta modulacin permite, mediante el uso de mltiples portadoras que dispersan los datos de la trama a transmitir, operar en escenarios con un elevado ndice de seal multicamino. La proteccin frente a este tipo de interferencias se consigue insertando intervalos de guarda entre los datos que, eventualmente, reducen la capacidad del canal. Esta reduccin de la capacidad es tanto menor cuanto mayor es el nmero de portadoras utilizadas. No obstante, el aumento del nmero de portadoras incrementa la complejidad del receptor.

El modo 2K est pensado para transmisiones simples que cubran reas geogrficas reducidas (potencias reducidas) mientras que el modo 8K puede usarse para reas geogrficas extensas usando una nica frecuencia portadora por canal, comn en toda la red. La fuerte proteccin del COFDM permite que el sistema pueda operar manteniendo la misma frecuencia portadora en toda una regin geogrfica extensa (cubierta por varios radioenlaces). El receptor interpreta la seal procedente del radioenlace ms dbil como una seal multicamino y puede rechazarla. Si los radioenlaces estn muy alejados, las diferencias de tiempo de recepcin pueden ser considerables y es necesario aumentar los intervalos de guarda entre los datos digitales, perdiendo cierta eficiencia en la transmisin.

MARCO CONCEPTUAL CANAL TEMATICO: Un canal temtico es una canal de televisin cuyo contenido est especializado en una determinada temtica o dirigido a un sector de la poblacin. Se desarrollaron a partir de la aparicin sistemas de transmisin masiva de canales de televisin que permitan transportar ms canales de los habituales (canales generalistas). Normalmente pertenecen a plataformas digitales (televisin por satlite, cable, TDT). Son utilizados por personas que demandan contenidos especficos, y no se dirigen a la poblacin en general. QU ES LA TELEVISIN DIGITAL?: En la televisin radiodifundida, como la que se conoce actualmente en Colombia, la seal se distribuye de manera analgica. El transporte de esta seal hasta los hogares ocupa muchos recursos, uno de ellos, el Ancho de Banda en el Espectro Electromagntico. Esto quiere decir que una seal de televisin en Colombia (como las emitidas por los canales Uno, Seal Colombia Institucional, Seal Colombia Cultural, RCN, Caracol y City Tv., entre otros), ocupa un ancho de banda de 6 Mhz en el Espectro Electromagntico. Con la entrada de la era digital, estos parmetros analgicos se representan por nmeros, en un sistema de base dos, es decir usando los dgitos 1 y 0. La digitalizacin de una seal analgica se realizar utilizando equipos para comprimir la seal, almacenarla y transportarla con un mnimo uso de recursos, proceso que aunque es complejo, no degradar la calidad del video ni del audio. De esta forma, la utilizacin de tcnicas de compresin de las seales de imagen y sonido (MPEG4) permite que en el mismo ancho de banda de 6 MHz que ocupa un solo canal analgico se podrn transmitir a la vez varios programas con calidad de imagen similar a la actual (televisin digital estndar SDTV) o un programa de televisin de alta calidad en imagen y sonido (HDTV). ATSC (Advanced Televisin System Committee): Es un grupo que se encarga del desarrollo de los estndares de la televisin digital en los Estados Unidos, y en base a estos estndares Canad, Mxico, Corea del Sur, Islas Vrgenes, Honduras y Puerto Rico adoptaron esta normativa. ATSC intenta reemplazar en los Estados Unidos a la NTSC, sistemas de televisin analgica (NTSC frecuentemente es usado en Estados Unidos, Canad, Japn y buena cantidad de pases de Amrica Latina). La televisin de alta definicin es definida por la ATSC, como una imagen panormica "Wide Screen" de 16:9 con una resolucin de 1920x1080 pixeles. Esto es ms de seis veces superior al tamao de resolucin de los anteriores

estndares. Sin embargo, tambin se incluye un proveedor de imgenes de distintos tamaos, por lo que hasta seis canales virtuales de televisin de resolucin estndar pueden emitirse por un solo canal de televisin de 6 MHz de ancho de banda. DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial, en castellano Difusin de Video Digital - Terrestre): Es el estndar para la transmisin de televisin digital terrestre creado por la organizacin europea DVB. Este sistema transmite audio, video y otros datos a travs de un flujo MPEG, usando una modulacin COFDM. El estndar DVB-T forma parte de toda una familia de estndares de la industria europea para la transmisin de emisiones de televisin digital segn diversas tecnologas: emisiones mediante la red de distribucin terrestre de seal usada en la televisin analgica tradicional (DVB-T), emisiones desde satlites geoestacionarios (DVB-S), por redes de cable (DVB-C) e incluso para emisiones destinadas a dispositivos mviles con reducida capacidad de proceso y alimentados por bateras (DVB-H). Otra nueva modalidad es la TV por ADSL que tambin posee un nuevo estndar como es el DVB-IPTV y tambin la nueva modalidad de audio el DAB (Digital Audio Broadcasting), utilizado para las nuevas emisoras de radio en formato digital. GII (Grupo Integrado de Ingeniera): El GII nace en el ao 1999 de la unin de tres grupos de investigacin ya consolidados en la Universidad de Corua: el Grupo de Sistemas Autnomos (GSA), el Grupo de Organizacin Industrial (GOI) y el Grupo de Ingeniera de Fluidos (GIF). Es, por tanto, un grupo multidisciplinar que desarrolla investigacin en mbitos muy variados dentro de la ingeniera y la computacin. PDA (Personal Digital Assistant): Es un computador de mano originalmente diseado como agenda electrnica (calendario, lista de contactos, bloc de notas y recordatorios) con un sistema de reconocimiento de escritura. Hoy da (2009) estos dispositivos, pueden realizar muchas de las funciones de una computadora de escritorio (ver pelculas, crear documentos, juegos, correo electrnico, navegar por Internet, reproducir archivos de audio, etc.) pero con la ventaja de ser porttil. UIT (Unin Internacional de Telecomunicaciones): Es el organismo especializado de las Naciones Unidas encargado de regular las telecomunicaciones, a nivel internacional, entre las distintas administraciones y empresas operadoras. PCM (Modulacion por Codificacion de Pulsos):

Si una seal f(t) se muestrea a intervalos regulares de tiempo con una frecuencia mayor que el doble de la frecuencia significativa ms alta de la seal, entonces las muestras as obtenidas contienen toda la informacin de la seal original. La funcin f(t) se puede reconstruir a partir de estas muestras mediante la utilizacin de un filtro pasa - bajo". Es decir, se debe muestrear la seal original con el doble de frecuencia que ella, y con los valores obtenidos, normalizndolos a un nmero de bits dado (por ejemplo, con 8 bits habra que distinguir entre 256 posibles valores de amplitud de la seal original a cuantificar) se ha podido codificar dicha seal. En el receptor, este proceso se invierte, pero por supuesto se ha perdido algo de informacin al codificar, por lo que la seal obtenida no es exactamente igual que la original (se le ha introducido ruido de cuantizacin). Hay tcnicas no lineales en las que es posible reducir el ruido de cuantizacin muestreando a intervalos no siempre iguales. MPEG-2 (Moving Pictures Experts Group 2): Es la designacin para un grupo de estndares de codificacin de audio y vdeo acordado por MPEG (grupo de expertos en imgenes en movimiento), y publicados como estndar ISO 13818. MPEG-2 es por lo general usado para codificar audio y vdeo para seales de transmisin, que incluyen televisin digital terrestre, por satlite o cable. MPEG-2. Con algunas modificaciones, es tambin el formato de codificacin usado por los discos SVCDs y DVD`s comerciales de pelculas. MULTIPLEXACION: Es la combinacin de dos o ms canales de informacin en un solo medio de transmisin usando un dispositivo llamado multiplexor. El proceso inverso se conoce como demultiplexacin. Un concepto muy similar es el de control de acceso al medio.

METODOLOGIA PRELIMINAR TIPO DE INVESTIGACION Investigacin documental: la investigacin se apoya en fuentes de carcter documental principalmente, esto es, en fuentes bibliogrficas y hemerogrficas; la primera se basa en la consulta de libros y la segunda en artculos de revistas. La funcin es desarrollar conceptos comprensibles y reunir otros tomados de las bibliografas para ser plasmados en al gua instructiva. POBLACION Habitantes del municipio capital, San Juan de Pasto MUESTRA La muestra seleccionada para la investigacin son individuos escogidos al azar dentro de las personas que transitaban por el parque de Santiago, a quienes simplemente se les preguntaba sabe usted que es la televisin digital?.

.RECURSOS DISPONIBLES

Colaboradores en la investigacin

Material Bibliogrfico Material de Hemeroteca Internet

CRONOGRAMA Activi dad Mes 1 S S S S 1 2 3 4 Mes 2 S S S S 1 2 3 4 Mes 3 S S S S 1 2 3 4 Mes 4 S S S S 1 2 3 4 Perso nas Resp onsa bles Grup o Rec urso

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RESULTADOS De acuerdo a la respuesta obtenida de la poblacin respecto a la pregunta sabe usted que es la televisin digital?, se pudo comprobar que la hiptesis planteada inicialmente en la presentacin del anteproyecto se cumple, es decir el conocimiento que tienen las personas respecto a la TDT es poco o escaso y en otras no existe algn conocimiento acerca de la misma, por tal motivo el fin de la investigacin si se aplica de forma provechosa. La obtencin de la gua instructiva permitir que la poblacin se informe y de esta manera tenga la posibilidad de intervenir en procesos que se relacionen con la televisin digital terrestre, por ejemplo en el prximo foro que se llevara a cabo en el mes de julio en la ciudad que tendr como objetivo primordial analizar los efectos sociales y econmicos que conlleva su implementacin, aqu las personas contaran con la oportunidad de opinar y de arrojar ideas que pueden disminuir los posibles efectos negativos que originase dicha implementacin.

CONCLUSIONES La implementacin de la televisin digital terrestre que se adelanta en la actualidad en Colombia traer diversas ventajas como por ejemplo: una recepcin econmica en el hogar, permite la recepcin porttil y en movimiento, permite un mayor realismo en los contenidos, permite visualizar un formato panormico de 16:9 (televisin de alta definicin), permite la multicanalidad, promueve la interactividad, apoyar el desarrollo la industria de la televisin, pues los operadores de TV Digital crearn nuevos modelos de negocio basados en la interactividad, la industria electrnica crecer con la renovacin de los aparatos receptores, y la introduccin de productos y habr una mayor produccin de contenidos. El sistema de transmisin digital en un pas depende de las fortalezas tecnolgicas que ste presente y de las costumbres de su sociedad.

La nueva tecnologa aplicada a la televisin, ya en su implementacin requiere que el usuario asuma una actitud responsable debido a que ser un sujeto activo en el proceso, en el cual ms y mas personas se involucraran activamente.

RECOMENDACIONES A un proyecto de investigacin se le debe aplicar como elemento principal la responsabilidad de los investigadores porque de eso depende el xito o el fracaso de la investigacin que se ver reflejado en los resultados que se obtengan, adems el desarrollo del proyecto se llevara a cabo paso a paso sin afn algn o inconveniente difcil de solucionar, si por el contrario se deja acumular las actividades que se deben cumplir la investigacin no estar realizada de la mejor forma.

BIBLIOGRAFIA

MARTING UTERMIL, Betty. Gua para la elaboracin y presentacin de trabajos de investigacin. De cuerdo con ICONTEC norma 1486. Quinta actualizacin 2002. 4 Edicin. Bogot: Ediciones Jurdicas Gustavo Ibez, 2002. PERALES BENITO, Toms. Radio y televisin digitales: Tecnologa de los sistemas DAB, IBOC, y ATSC. 1 Edicin. Mxico: Limusa. 2006. MARTINEZ SOLANO, Fernando. Imagen del futuro: Televisin digital. 1 Edicin. Bogot: Series comunicaciones, 2001. TRRES RUIZ, Francesc. Sistemas audiovisuales. 1 Edicin: junio de 2000. Barcelona: Ediciones UPC, 2000. LERMA, Hctor Daniel. Metodologa de la Investigacin: anteproyecto y proyecto. 3 Edicin. Bogot: Ecoe Ediciones. 2003 propuesta,