Televisión Digital Estándar Americano (ATSC)

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1 Facultad de Ciencias Económicas y de Administración Introducción a la Computación Opción Economía Trabajos grupales PPP2 seleccionados Curso 2006 Televisión Digital Estándar Americano (ATSC) Sofía Bertullo, Federico Bolioli, Gabriel Carriquiry y Dardo Gutierrez Índice Qué es un estándar? Por qué cambiar de la televisión analógica a la televisión digital? Por qué sería beneficioso un estándar de televisión digital global? La guerra de estándares en la televisión digital Distribución mundial por estándares Historia de los estándares y el estado norteamericano Especificaciones técnicas del estándar norteamericano La situación uruguaya para la difusión de las tecnologías digitales Conclusiones Bibliografía Qué es un estándar? Un estándar es un tipo, un modelo o un patrón a seguir. Por qué cambiar de la televisión analógica a la televisión digital? En primer lugar, la televisión digital puede reproducir seis veces más detalle y diez veces más información de color con el mismo ancho de banda. Dentro del ancho de banda de la televisión analógica de 6 Mhz los que se utilizan son aproximadamente 4 Mhz para transmitir la señal de video y cerca de 2 Mhz para transmitir la señal de audio correspondiente. Significa que la señal analógica, es ineficiente espectralmente, porque a través de un canal o del ancho de banda asignado a un canal, sólo puede transmitirse y sólo puede recibirse una señal audiovisual y nada más. Esto es lo que se denomina ineficiencia intrabanda dentro de la respectiva banda de frecuencias. Asimismo, dadas las características y la vulnerabilidad a interferencias que tiene la señal analógica, existen frecuencias adyacentes a las bandas asignadas para radiodifusión televisiva que no pueden ser utilizadas, que deben mantenerse en desuso para servir de protección a las primeras. Esto es lo que se denomina ineficiencia interbanda fuera de la respectiva banda de frecuencias.

2 Asimismo, la televisión digital es menos vulnerable a interferencias, eliminándose sombras e imágenes fantasmas Segundo, con la digitalización y compresión de los canales se abre para los usuarios tres grandes modalidades de servicios televisivos que con la televisión analógica no tenían, uno de ellos es la alta definición (calidad de imagen igual al cine y sonido superior), otro es el multicasting de señales de información y de televisión (visualización de varios canales a la vez) y el tercero es el datacasting (permite la interacción del usuario con la programación). Algunos de los servicios interactivos son: Información asociada al contenido audiovisual, guía de programación, participación en concursos, votaciones, T-Commerce, T-Government, T-Learning, el cual es el menos desarrollado de los 3 La alta definición tiene como principal abanderado al sistema norteamericano (ATSC). El multicasting es apoyado por el estándar europeo (DVB). Entre ellos existen otros estándares, como por ejemplo el japonés, el indio, el chino y otros híbridos (porque combinan 2 estándares) como el australiano. Por qué sería beneficioso un estándar de televisión digital global? En primer lugar los estándares aumentan la compatibilidad o interoperabilidad, generando un mayor beneficio para los usuarios y para los broadcasters. Por ejemplo en el caso de los programas televisivos producidos en Estados Unidos, los cuales para ser exportados deben ser cambiados de formato. Con un estándar único se reducirían los costos, aumentando el acceso a ellos por parte de la población. A su vez, el establecimiento de estándares para la televisión digital permitiría reducir la incertidumbre de los consumidores, ya que estos no se verían obligados a optar por una tecnología que tal vez el día de mañana les obligue a cambiar y por lo tanto a incurrir en costos mayores, disminuyendo los efectos del lock-in de los consumidores. Al reducir la incertidumbre, aumentaría la velocidad de adopción del sistema, generando externalidades de red positiva. Además, la existencia de estándares traslada la competencia de las empresas proveedoras del servicio de las prestaciones (en este caso de televisión digital) a los precios, y por lo tanto los consumidores se benefician por los menores costos y homogeneidad del producto. Por último, aumenta la especialización de las empresas ligadas al mercado audiovisual, y con ello un aumento de la calidad del producto. Al especializarse las empresas y los consumidores pueden favorecerse de las economías de escala. Por ejemplo, empresas productoras de aparatos (televisores, decodificadores, celulares, etc.) y programas. La guerra de estándares en la televisión digital Hacia finales de los ochenta existía consenso en buscar un estándar común para la televisión digital, pero surgieron diferentes técnicas y políticas que hicieron que 200 participantes en un congreso de broadcasting se retractaran de esa posición original. El sueño de un sistema único y universal se desvaneció 1 comenzando la llamada Guerra de Estándares. 1 Consejo nacional de televisión, Situación de la televisión digital en el mundo e implicancias en Chile, Abril 2006

3 Los principales estándares involucrados en esta contienda por el mercado mundial de televisión digital son: El estándar norteamericano (ATSC) El estándar europeo (DVB) El estándar japonés (ISDB) Además existen otros competidores de menor envergadura, como el estándar chino o el indio. El estándar norteamericano privilegia la alta definición por sobre otras virtudes como el multicasting y datacasting. Esto se debe a las características de la población norteamericana, la cual prefiere la alta definición. El estándar europeo a su vez privilegia el multicasting y el datacasting, impulsado por empresas de radiodifusión y distribuidores de equipamiento tales como Nokia, Siemens, BBC entre otros. El estándar japonés, es una combinación de los dos estándares anteriores porque en él se podría recibir señal con alta definición o bajar la calidad de esta misma para permitir una programación múltiple. Las guerras de estándares se podrían clasificar de acuerdo a la compatibilidad con la tecnología existente, de ahí se derivan 4 clases: La primera llamada evoluciones rivales, en la cual tu tecnología y la tecnología rival son compatibles con la tecnología pre-existente. La segunda cuando tu tecnología es incompatible con la pre-existente y la tecnología rival lo es, se denomina revolución frente a evolución. La tercera es esa en la cual tu tecnología es compatible con la pre-existente y la rival no lo es. Esa competencia de denomina evolución frente a la revolución. La cuarta y última es cuando ambas tecnologías son incompatibles, que de denomina revoluciones rivales Esta guerra de estándares es del tipo revoluciones rivales, ya que las tecnologías digitales no son compatibles con la tecnología anterior (según URSEC), es decir con la televisión análoga. Se ha fijado un plazo en los principales países contendientes en la guerra por el estándar para el llamado apagón analógico, es decir cuando se deje de transmitir señales analógicas, con lo cual las transmisiones pasarán a ser enteramente digitales. En este momento los países desarrollados se encuentran en un período de transición, en el cual las compañías televisivas emiten señales en ambos formatos. Por lo tanto en la guerra por los estándares los países pueden agruparse en tres grupos según el estado de evolución de la penetración de la Televisión Digital: el primero en el que se encuentra Uruguay es el que se puede denominar como inicial y se diferencia de los demás por la escasa o nula penetración de la TVD. El segundo es el intermedio en el cual los países tienen una penetración media o alta ( países Europeos, EE.UU., Japón y otros), y el tercer grupo en el cual la TVD esta consolidada y no comparte el ancho de banda con la TV analógica.

4 Distribución mundial por estándares Como se ve en el mapa, los países que adoptaron la tecnología ATSC han sido además de EEUU: Canadá, Corea del Sur, Taiwán y Argentina, donde actualmente esta decisión se encuentra en revisión (véase que en el mapa Argentina figura relacionada al estándar europeo). El estándar europeo ha sido adoptado además de por la Unión Europea por: Australia, Nueva Zelanda, Egipto, India, Singapur, Malasia, Pakistán, Sudáfrica entre otros. El estándar japonés ha sido adoptado por Japón, además de por Brasil, quien introdujo mejoras a dicho sistema, creando un sistema propio. Historia de los estándares y el estado norteamericano En el año 1982 el CCIR desarrolló el estándar de Televisión digital CCIR-601, este fue el primer estándar internacional de televisión digital para trabajar en estudios. Televisión digital en estudios es la señal de video y audio generada en la estación o productora. En los más de 20 años transcurridos desde entonces la tecnología digital ha ido avanzando hasta llegar a tener en la actualidad Plantas de televisión y productoras completamente digitales. A su vez hacia 1980, los grupos de estudio establecidos por organizaciones internacionales de broadcasters llegaron a un acuerdo para la televisión de alta definición, buscaban una resolución parecida a las de las películas de 35 Mm. Luego de años de investigación, la NHK de Japón, logro desarrollar el primer sistema de televisión de alta definición, de pantalla ancha y de líneas con barrido de imagen de 60Hz, logrando de este modo igualar la calidad de una película de 35mm. El primero de junio de 1990, la General Instruments de San Diego, propuso un sistema terrestre de televisión de alta definición HDTV completamente digital, con ello, se iniciaba la era digital.

5 En este momento el gobierno norteamericano propuso una alianza a los a los grandes fabricantes para proponer un solo sistema de alta definición digital, participaron en esta alianza: AT&T, MIT, General Instruments; Zenith Electronics Corporation, North American Philips, David Sarnoff Research Center (RCA) y Thompson Consumer Electronics. El 24 de diciembre del mismo año, el gobierno norteamericano aprobó como norma obligatoria para la transmisión terrestre digital y de alta definición la norma para SDTV y HDTV de ATSC (Advanced Television Systems Committee), la cual dejo fuera lo referente a la imposición del tipo de barrido, en aras de lograr, un consenso con la industria de la computación 8 la cual ya en 1995 había logrado que la FCC incluyera en el estándar digital varios formatos menores de definición estándar SDTV de 480 líneas con barridos progresivos y entrelazados). Con el objetivo de ayudar a las emisoras en la transición hacia el sistema digital, la FCC establece un calendario de desarrollo: - Desde el 1º de mayo de 1999 las afiliadas a las cuatro redes principales (ABC, CBC, NBC y Fox) debían transmitir al menos un programa en formato digital en los diez mayores mercados del país y a partir de noviembre los mercados debían ser treinta. - Desde el 1º de mayo de 2002 las otras estaciones debían poner en marcha la transmisión digital y la televisión pública a partir del 1º de mayo de A su vez, le otorga a cada broadcasters una licencia para utilizar un canal analógico de forma gratuita hasta que se cumpla el apagón analógico. La idea original fue establecer el apagón analógico ya para diciembre de 2006, pero debido a los altos costos y dificultades técnicas que significaba, dicho apagón se pospuso para el Especificaciones técnicas del estándar norteamericano Transmitir una señal digital ya sea en el formato estándar SDTV o en el estándar de alta definición HDTV, resultaba imposible en el espectro que ocupaba una señal de televisión analógica de 6 a 8 Mhz de ancho de banda, dado que una señal digital estándar ocuparía mas de 70Mhz de ancho de banda (una de HDTV digital ocuparía mas de 420Mhz). Para ello se necesitarían resolver dos problemas: el primero poder comprimir la señal para poder transportarla en un ancho de banda de 6 a 8Mhz y segundo había que diseñar un sistema de modulación adecuado para ese flujo de datos comprimido. Estos problemas se solucionaron mediante la compresión MPEG-2, la cual fue desarrollada y puesta en practica en MPEG-2 es una norma técnica internacional de compresión de imagen y sonido, el MPEG-2 especifica los formatos en que deben representarse los datos en el decodificador así como el conjunto de normas para la transmisión de imágenes en video digital. En la codificación se comparan los fotogramas actuales con los anteriores y los futuros para almacenar sólo las partes que cambian de unos a otros. La señal incluye sonido en calidad de CD. Gracias a este sistema de compresión ahora en el ancho de banda existente para la televisión analógica se pueden transmitir varias señales en estándar SDTV o una señal de alta definición digital HDTV. La TV digital parte en 5 el ancho de banda actual. Es decir, en el espacio que hoy cabe una sola estación de TV, en el futuro cabrían 5. La norma norteamericana propone usar esos 5 canales enviando una señal de alta definición (HDTV), y la norma europea

6 propone básicamente que una estación de TV utilice dichos cinco canales en diferentes cosas, como menús, audio, incluso que uno de los canales se utilice de vuelta para que los propios usuarios puedan enviar información desde sus casas a las estaciones. En cuánto a capacidad de transportar información dispone de 19 mega bits por segundo. El estándar norteamericano fue exclusivamente creado para la televisión digital terrestre. En la actualidad existen 3 medios para la transmisión de TV digital: satélite, cable y televisión digital terrestre, pero también hay un cuarto medio. Se llama terrestre a la que llega a través de repetidores que envían las ondas, minimizando así la distorsión de la señal. La televisión terrestre se opone a la satélite, donde los emisores están situados en el espacio (más lejos de nosotros, con más problemas debido a la lejana distancia) y al cable. Técnicamente, el sistema de TDT es similar al actual con emisiones a través de ondas hertzianas que, en lugar de transportar señales analógicas, transportan información digital ('ceros' y 'unos'). Las señales, por tanto, son emitidas desde las mismas antenas que desde las que se emiten las ondas de la TV convencional actual. Para la recepción de la señal, se precisa adaptar la antena ya existente y además hay que contar con un receptor adecuado, ya sea un televisor digital preparado para este tipo de señal, o un adaptador conectado al televisor analógico Satélite Cable TDT ADSL Implantación Fácil / Rápida Difícil / Costosa Fácil / Rápida Fácil / Rápida Cobertura Continental Local Local Local Anchode banda Contenidos Canal de retorno Gran capacidad No permite información local Limitado (Teléfono, 56 Kbits/s) Gran capacidad Limitado Limitado Información local Ilimitado (50 Mhz de retorno que equivalen a +300 Mbits/s) Información local Limitado (teléfono, 56 Kbits/s) Información local Amplio, (hasta 2Mbits/s) El sistema ATSC Privilegia la alta definición (HDTV), por sobre el multicasting y el datacasting, con una resolución que duplica la de la TV analógica. Sin embargo prevé incorporar las otras ventajas mencionadas a medida que el proceso de digitalización vaya creciendo. El sistema de televisión de alta definición HDTV tiene dos modalidades principales: líneas activas con 1920 píxeles cuadrados por línea, con barridos entrelazado de 59,94 y 60 cuadros por segundo ( hasta seis veces más que la NTSC), o, 720 líneas activas con 1280 píxeles por línea con barridos progresivos de y 60 cuadros por segundo. Se requiere contar con aparatos de televisión específicos, de grandes dimensiones y formato distinto (se pasa de una relación de 4:3 de pantalla, a una de16:9).

7 El sistema norteamericano no esta diseñado para la recepción de señales en condiciones de movilidad, esto se debe a que la gente en EEUU se desplaza principalmente en auto o en avión, no como en Europa donde se usa intensivamente el tren para desplazarse de aun país a otro. La interfaz de aire es menos robusta que la del estándar europeo por la razón expuesta en el punto anterior. La señal audiovisual requiere de un 2,5 veces menos de potencia que la europea. Los formatos bajo la norma ATSC también poseen audio con calidad de teatro, porque utiliza el formato Dolby Digital AC-3 que brinda un canal 5.1 de sonido envolvente. El sistema permite el transporte de hasta 5 canales de sonido con un sexto canal para efectos de baja frecuencia. Está basado en una modulación 8-VSB. Es un sistema de Banda Lateral Vestigial (al igual que los sistemas analógicos) basado en una modulación 8-QAM que se extiende hasta 64-QAM con una codificación de Trellis. A su vez, en este momento de transición es posible acceder a este servicio de televisión digital por medio de la utilización de decodificadores, llamados Set-top Box. Un decodificador es un dispositivo que posibilita la recepción en el hogar de la televisión digital y todas sus ventajas: los servicios interactivos, el acceso condicional o la televisión de alta definición. El decodificador se encarga fundamentalmente de recibir una señal digital en alguno de los estándares de televisión digital existentes, comprueba luego que se tenga permiso para mostrarla y enviar la señal de forma analógica al televisor. o o o o Las principales características de los decodificadores son: Procesadores 32-bits a 80 Mhz o Disco duro de 20 Gb Un mínimo de 8Mb RAM o Mando a distancia 2Kb de EEPROM o Teclado inalámbrico (opcional) 8 MB de memoria FLASH La situación uruguaya para la difusión de las tecnologías digitales Si bien ya hay disponibles sets de TV con tecnología HDTV en el país, algunos factores parecen limitar el desarrollo de la nueva tecnología en el corto plazo: Los precios de los LCD y los plasmas pueden ser el doble de caros en Uruguay que en la región, o cuatro veces más caros que en los Estados Unidos, con salarios más bajos que dicho país. Los impuestos parecen jugar un factor decisivo en la explicación de los altos precios. La industria del cable tiene, pues, pocos incentivos para ofrecer servicios más allá del servicio básico de TV: Internet por cable y telefonía por cable han sido o prohibidos por ley o desestimulados por altos impuestos sobre equipamientos Algunas de las compañías de cable son también propietarias de los canales productores de contenido televisivo, y estos no han empezado a difundir ningún contenido en formato digital. DirecTV podría estar en una mejor posición para brindar contenido digital, ya que tienen tanto experiencia como contenido de EEUU y dado que están en todo el continente. Pero la política de DirecTV ha sido de ofrecer a Uruguay los equipamientos sobrantes desde Argentina (o sea, receptores RCA de primera generación) que no soportan contenido HD o sonido Dolby AC-3. Los

8 consumidores de DirecTV uruguayos no tienen otra forma de comprar sets de DirecTV a no ser a través de DirectTV Uruguay esperaba por un acuerdo entre los países vecinos por un estándar de TV digital, pero hasta ahora ese no ha sido el caso. Brasil adoptó el sistema ISDB, cuando Uruguay y Argentina históricamente usaron estándares europeos en la TV (PAL-N). Ahora Argentina se perfiló hacia el estándar ATSC, y las autoridades del URSEC no han dado información sobre qué camino tomarán. Los sets de TV que se están vendiendo parecen estar más cercanos a los estándares basados en la HDTV de ATSC (sistemas de 60Hz). Si un sistema de 50Hz se adopta, los consumidores que adquirieron equipos de 60Hz pueden verse perjudicados por falta de compatibilidad. Las autoridades no están pidiendo a los vendedores que identifiquen a qué estándar digital los sets que venden se adaptan, ni tampoco han exigido a los vendedores que adviertan a los consumidores de que en Uruguay no se ha establecido un estándar aún. La mayoría de los consumidores entendidos en tecnología no se sienten seguros de si comprar o recomendar sets de TV tan caros cuando todavía hay mucha duda acerca de los estándares que se adoptarán en el país. Conclusiones La televisión digital ya es una realidad y por lo tanto el estado uruguayo debe tener una posición activa sobre el tema y reglamentar cuál será el estándar para el país, así como que políticas va adoptar para su implantación. Para adoptar un estándar de televisión digital nuestro país debería tener en cuenta una serie de consideraciones. Por un lado debería observar cuál tipo de tecnología adoptan los países de la región, ya que si se adoptara una en común los costos se reducirían en la importación de equipos, etc. Otra cosa a considerar es el gasto de energía eléctrica, ya que nos encontramos en un momento donde el ahorro de energía es primordial y por ejemplo hay datos que aseguran que con el estándar ATSC se ahorra un 50% Si bien no hay demasiadas diferencias entre los formatos, es importante estudiar cuáles son las preferencias de los usuarios uruguayos, ya que dependiendo de si prefieren la alta definición o las posibilidades interactivas y de movilidad, debería ser la elección que haga el país. Además se podría tomar en cuenta cuáles son las propuestas e incentivos que las zonas de origen de los estándares le hacen al país, por ejemplo la Unión Europea ofreció unos 4 mil millones de Euros a América Latina por la adopción de su estándar. Por último sería interesante la búsqueda de la adopción de un estándar común en el MERCOSUR o incluso buscar la posibilidad de crear uno propio tomando cosas de los formatos ya existentes, cómo ya lo hizo Brasil.

9 Bibliografía Centro de estudios de derecho informático de la Universidad de Chile. Revista Chilena de derecho informático, Nº 3 Diciembre 2003, Clarín.com Consejo nacional de televisión, Situación de la televisión digital en el mundo e implicancias en Chile, Abril 2006 i-blog: Russo, Dionisio, Ing. Sotelo, Rafael, Ing. Televisión digital: Presentación URSEC, MBA (archivo Power Point) Shapiro, Carl y Varian, Hal, El dominio de la información Capítulos 8 y 9, Simonetta, José, Ingeniero. TV digital, Múltiples aplicaciones de su tecnología - Wikipedia: