Ultra Alta Definición : Ing. Roberto Lauro, Copitec mat. 655, Argentina digitalmassmedia@yahoo.com

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1 UHDTV Ultra Alta Definición : Situaciónal al 2012 I R b L C i 655 A i Ing. Roberto Lauro, Copitec mat. 655, Argentina digitalmassmedia@yahoo.com

2 Qué es UHDTV (Ultra Alta Definición)? Partiendo del 1080/1920 P es un aumento escalar de la Resolución Espacial y Temporal, entre otras mejoras, de la actual señal de Televisión Digital, queen en unpróximofuturo podría utilizarse en Difusión de la Televisión Digital Terrestre. Esta siendo desarrollada por Japón (NHK)en colaboración con la EBU (European Broadcast Union) habiéndose ya efectuado transmisiones experimentales. La UIT esta lanzando en el 2012, una Recomendación al respecto.

3 Primera parte: Qué calidades de imagen tenemos a comienzos del 2012en Televisión Digital Terrestre?

4 Referencias Primera parte. 1) Cuadernos Técnicos de TVD de Canal 9 Mendoza en su pagina web: CuadernoNr Nr. 1 Resolución en Televisión ( ) Hacer click sobre Canal 33 TV digital.

5 Resolución Espacial en DTV en Res.Esp.= Pixels Activos por cuadro= Nr. líneas activas X Nr. pixels act./línea ITU rec.601: SDTV 480x720= pix.s/cuadro 576x720= pix.s/cuadro ITU rec.709: EDTV (E= Enhanced) 720x1280= pix.s/cuadro = 1K ITU rec.709: HDTV 1080x1920= pix.s/cuadro = 2K Nota 1:Los barridos pueden ser entrelazados o progresivos Nota 2: Observar los diferentes campos de visión en c/formato

6 DTV = HDTV +SDTV Formato 576 p/i (50/25 Hz) 858 Total Pixels 1716 TOTAL Samples 49 LINES VERTICAL BLANKING TOTAL FRAME 625 LINES ACTIVE FRAME 576 LINES HORIZON NTAL BLANKI NG 720 Active Pixels 1440 ACTIVE Samples (720Y, 360Cb, 360Cr) Nótese : 720 como en ITU-601

7 Calculo del Ancho de Banda, en Mb/seg, necesarios para transmitir una señal de video SDI, Itu 601:4:2:2 en 10 bits pixels lineas Bit rate = per X por en Mb/s linea cuadro X Frecue ncia de cuadro Muestras X por X pixels Bits por muestras 576 i25 10 bit 4:2:2: BW ACTIVO: 720 X 576 X 25 X 2 X 10 = 207 Mbps BW TOTAL: 864 X 625 X 25 X 2 X 10 = 270 Mbps 7

8 DTV = HDTV +SDTV Formato 1080i 2200 Total Pixels 4400 TOTAL Samples 45 LINES VERTICAL BLANKING TOTAL FRAME 1125 LINES ACTIVE FRAME 1080 LINES HORIZO ONTAL BLANK KING 1920 Active Pixels 3840 ACTIVE Samples (1920Y,960Cb,960Cr) Nota: Los 1920 pixels surgieron de duplicar los pixels del Itu 601 (2x720= ) para duplicar la resolución y darle la relación de aspecto 16/9

9 Calculo del Ancho de Banda, en Mb/seg, necesarios para transmitir una señal de video HDTV, 1080I, con 30 Frames /s, 10 bits, 4:2:2 422 Total Data = Bit Rate Active pixels per line X Active lines per frame X frame rate X sample words per pixel X bits per sample word 1080i60 10 bit 4:2: X 1080 X 30 X 2 X 10 = p Mbps

10 PARÁMETROS Y BIT RATE DE LOS DISTINTOS FORMATOS Nota: en amarillo los parámetros para transmitir una señal de HDTV 1080 I 30 usados en 2012 en TVD

11 El bit rate necesario para transmitir una señal con barrido progresivo es el doble que el entrelazado, para señales de iguales parámetros. Esto significa que para una señal P el bit rate sin comprimir es : 1492 Mb/s

12 Capacidad de los sistemas actuales de transmisiónde TVD Los primeros sistemas, que utilizan MPEG 2, es decir ATSC, DVB T e ISDB T comprimen los 746 Mb/seg (solo video) de la HDTV,1080 I 30, a 20Mb/seg que es el bit rate, aproximado, usado por la tres normas para transmitir HDTV, aunque DVB T e ISDB T permiten, según el modo de transmisión usado, 23,57 Mb/seg. y 23,23 Mb/Seg respectivamente, aunque con una menor robustez, en 6Mhz de ancho de banda. Si con la tecnología MPEG2 usamos 20Mb/seg para transmitir la señal HDTV 1080 I 30, con audio y servicios incluidos, serán necesarios 40 Mb/seg para transmitir 1080 P 60 en MPEG2. Por lo tanto ninguna de la tres normas citadas podrá transmitir 1080 P 60 en MPEG 2. Con la codificación MPEG 4 de ISDB Ta, ISDB Tb y DVB T, que usan casi 11Mb/ seg, para transmitir 1080 I 30, no es posible transmitir 1080 P 60 en un modo robusto. La norma DVB T2 permite, en 6Mhz, transmitir en un modo robusto, 24 mb/s lo que es adecuado para a la ta transmisión só de una aseñal 2K

13 Segunda parte: UHDTV

14 Referencias segundaparte parte. 1) 8k uhdtv how doyou send a 48gbps tv signal over terrestrialairwaves?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campa ign=8k uhdtv how do you send a 48gbps tv signalover terrestrialairwaves&utm_medium=referral&utm_source=pulsenews. 2) Siavash M. Alamouti: IEEE Journal Vol. 16, Nr. 8 October ) Universidad de Palermo: Catedra de Postgrado de TVD: DVB T2 (Alamounti MIMO) 4) Masterclass en UHDTV, DVB world Congress Roma Marzo ) SMPTE ) A leer de internet t: trev_2008 Q2_nhk ultra hd hd : Super Hi Vision i Masayuki Sugawara NHK/ EBU

15 Parámetros de la señal UHDTV, referidos a la resolución, que figuran en el Borrador de la UIT (oct.2011): Si llamamos 2k a la resolución espacial del 1080/1920 P. Llamaremos UHDTV 4K, el doble de 2K, a una imagen que tiene el doble de lineas y el doble de pixels del 1080/1920 : 2160/3840 P. Nótese que al duplicar el nro de líneas y el nro de pixels se cuadruplica la Resolución Espacial. Si en 2K era de 2 Mpixels, en 4K es de 8 Mpixels, aprox.

16 Parámetros de la señal UHDTV, referidos a la resolución, que figuran en el Borrador de la UIT (oct.2011): Y: Llamaremos UHDTV 8K, el doble de 4K, a una imagen que tiene el doble de líneas y el doble de pixels del 2160/3840 : 4320/7680. Este formato tiene, también, 4 veces mas Resolución Espacial que el anterior, 4 K, es decir 32 Mpixels Aprox. Esto significa, como minimo, un bit rate 16veces mayor que el de 1080/1920 P....si se utilizara la misma Resolución Temporal, mismo muestreo e idéntica cantidad de Bits pormuestra...cosa que, lamentablemente para el espectro, no es así.

17 Comparación de las dimensiones de la imagen

18 Parámetros generales de la señal UHDTV que figuran en el Borrador de la UIT (oct.2011): Relación de aspecto : 16/9. Disposición de los pixels : 2160x3840 (4K), 4320x7680 (8K). Relación de aspecto del pixel : 1: 1 (pixel cuadrado). Barrido : Progresivo. Precisión(muestreo): 10 Bits, 12 bits Resolución Temporal (Frames por seg): 120, 60, 50, 30, 25, 24. Comentarios y dudas sobre la Resolución temporal: Se necesitan mas de 80 Fr/s para eliminar i el flicker. 120 tiene una relación simple con 60, 30 y 24 pero la conversión a 50 y 25 es complicada. 300 tiene una relación simple con todos excepto tiene una relación con todos, pero aumentará el bit rate considerablemente..

19 Compresión a utilizar: 2K : 2MPixels, 1080P50/60: AVC(H.264) / HEVC(H.265) Nota: el HEVC (High Efficiency Video Code) pretende reducir a la mitad el bit rate utilizado por el AVC, a igual calidad de imagen. 4K : 8MPixels, 2160P120?300? HEVC(H.265) 8K : 32MPixels, 4320P120?300?600? HEVC+ Frecuencia de muestreo y de barrido horizontal: Al momento de escribir el presente no se encuentran publicaciones con estos datos pero las mismas serán muy elevadas. Se tenga presente que para 1080I30 la frecuencia de barrido es de Khz ( para la 1080 P 60 es el doble) y la de muestreo 74,25 Mhz

20 Colorimetria UHDTV. Segun CIE Illuminante D65=6504 K (Luz de dia): x= ; y=

21 Calculo del Ancho de Banda, en Mb/seg, necesarios para transmitir unaseñal devideouhdtv, 4K Total Data = Bit Rate Active pixels per line X Active lines per frame X frame rate X sample words per pixel X bits per sample word 4k=2160p bit 4:4:4 120 = 39,81312 Gb/s 3840 X 2160 X X 4 X 10

22 Càlculo del Ancho de Banda, en Mb/seg, necesarios para transmitir unaseñal devideouhdtv, 8K Total Data = Bit Rate Active pixels per line X Active lines per frame X frame rate X sample words per pixel X bits per sample word 8k=4320p bit 4:4:4 300 = 398,1312 Gb/s 7680 X 4320 X X 4 X 10

23 Diversos Bit rates calculados en una planilla excel

24 UHDTV : Transmisión. Ref.1 El elevado Bit rate a transmitir hará difícil la transmisión terrestre en difusión a laaudiencia audiencia en corto termino. En Japón, la NHK, en 2005 realizó pruebas sobre fibra óptica en una distancia de 240 Kms. En el 2010 La NHK transmitió vía internet entre el Reino Unido y Japón. A comienzos del 2012 realizó pruebas de transmisión terrestre sobre una distancia de 4, 2 Km en la banda de UHF. La NHK realizó un encoder Super Hi vision que comprime UHDTV a 500Mb/seg,, bastante lejos aun para la transmisión con las normas actuales. El audio, de acuerdo a la espec. Smpte 2036 la UHDTV utiliza 22.2 canales de audio con un ancho de banda de 50 Mb/seg. Para transmitir 500Mb/s se habría utilizadounun ancho de banda de dos canales de UHF combinado por un sistema de dos antenas transmisoras según la técnica MIMO, desarrollada por Alamounti en 1998 (Ref 2), también utilizada por DVB T2 (Ref. 3)

25 UHDTV : Recepción Ref.1 A la fecha actual existen pocos prototipos de FPD ( flat panel displays) adecuados para adesplegar ega UHDTV. Samsung, LG, Sharp están desarrollando prototipos de 85 y 100. La figura de abajo muestra uno de 84, presentado por SHARP en CES 2012

26 UHDTV : Producción A la fecha, los desarrollos mas importantes se encuentran en la cámaras, de las cuales solo hay prototipos. Sin embargo hay ya cámaras para 2K. El desarrollo de los equipos de producción para televisión parece ser la parte mas difícil de la cadena dado que el elevado bit rate a producir dificulta el desarrollo de equipos esenciales para la producción televisiva

27 UHDTV Conclusiones. La investigación y desarrollo ya se han lanzado en los países tecnológicamente desarrollados. Se han realizado pruebas a nivel de prototipo Es evidente que para el desarrollo de equipos de producción, transmisión y recepción falta mucho camino que recorrer. El desarrollo de los equipos de producción para televisión parece ser la parte mas difícil de la cadena dado que el elevado bit rate a manejar dificulta el desarrollo de equipos esenciales para la producción televisiva. Algún país del Lejano Oriente ha anunciado el lanzamiento para el 2020.

28 FIN UHDTV Ultra Alta Definición : Situación al 2012 I R b L C i 655 A i Ing. Roberto Lauro, Copitec mat. 655, Argentina digitalmassmedia@yahoo.com

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