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TRATADO DE INTRODUCCIÓN
A LA TELEVISIÓN
DIGITAL
Producido por: Direcciòn de Ingenierìa, Inversiones Satel TV C.A.
- INTRODUCCIÓN
En este artículo
daremos una breve introducción al tema de la televisión
digital. La televisión digital se apoya en los
principios de digitalización y tratamiento de señales en forma
numérica. He allí la clave de todo, ya que la manipulación
matemática o numérica de una señal es posible realizarla con
sistemas basados en procesadores matemáticos de utilización
común en el tratamiento de datos. Se plantéa entonces el reto
de convertir la señal de video analógica en principio en una
señal digital. Posteriormente se realiza la representación
numérica de esta señal, quedando lista para su manipulación
en un sistema digital. Como referencia, para entender un poco como se efectúa la conversión analógica a digital y algunos procesos relacionados, puede ver: INTRODUCCION A LAS COMUNICACIONES DIGITALES La gran cantidad de datos generados sin
embargo sobrepasaría la capacidad de almacenamiento,
tratamiento y transmisión de los sistemas digitales actuales,
por lo cual se requiere una compresión antes de
proseguir con el tratamiento de la señal de video digital.
- RETOS QUE SE PRESENTAN EN LA
CONVERSION A DIGITAL
El
principal reto que se presenta surge debido al gran ancho de
banda relativo de una señal de video. Se ha debido superar una
serie de limitaciones en los conversores Analógico/Digital
(ADC) y de filtraje para evitar el efecto de aliasing, el cual
consiste, para explicarlo brevemente, en una copia de las señales
de alta frecuencia que se refleja o aparece en el rango de bajas
frecuencias, produciendo distorsión de éstas últimas. Este
efecto había sido ya previsto en los estudios de Nyquist,
investigador que hizo aportes significativos en la teoría de
muestreo de señales. Posteriormente explicaremos más a fondo
estos conceptos y como evitar el fenómeno de aliasing.
- COMPRESIÓN DE LA SEÑAL DE VIDEO
Introducción
- TÉCNICAS DE COMPRESIÓN: MPEG
Introducción
Las
tecnologías de compresión le dan a los radiodifusores los
medios para preservar el
ancho de banda para almacenar y distribuir las señales de
digitales.
Varios esquemas de
compresión han surgido para tratar diversas aplicaciones de
video. En el terreno de la radiodifusión ha emergido MPEG, un
acrónimo para "moving pictures expert group", un comité
reunido de la Organización Internacional de Standards,
"ISO" y La Comisión Internacional Electrotecnica,
"IEC". MPEG, el cual se está convirtiendo rapidamente
en un standard en aplicaciones de radiodifusión, se encuentra
especificado en tres documentos: ISO13818-1, 13818-2, y
iso13818-3. Los tres describen especificaciones genéricas, e
intencionalmente no detallan aspectos de la implementación. En
vez de esto, especifican la syntaxis del flujo de datos. El
standard deja campo para implementaciones brillantes del
codificador MPEG, el algoritmo de compresión, y el
decodificador. En esencia, el diseñador del sistema se le da
una herramienta básica para armar sistemas de mayor y menor
grado de sofistificación. En este documento y en otros que
estaremos editando próximamente, estaremos haciendo referencia
al standard de uso más generalizado hoy día como lo es MPEG-2.
Sin embargo, ya se está haciendo uso de formatos más modernos
encuadrados dentro de la misma filosofía, pero haciendo uso
avanzado de las técnicas de manejo vectorial de señales, y el
uso extensivo de la data “Metadata” para la descripción
orientada a “Objetos” para
la gran cantidad de material multimedia que se genera hoy día y
capaz ser encapsulada en paquetes de datos “streaming” de
uso popular por utilizar tecnologías de uso masivo en el
almacenamiento y distribución. Nos referimos nada más y nada
menos que a MPEG-4, bajo cuyo marco ya se han realizado películas
taquilleras como Final Fantasy de Steven Spielberg. Otra
tecnología a la cual haremos referencia en el futuro y
relacionada con las anteriores es el MPEG-7. Este standard también
propuesto y en vísperas de ser aprobado está destinado a la
creación de bases de datos multimedia y al manejo de las mismas
mediante browsers o buscadores especiales. Estos buscadores que
harán uso de la tecnología MPEG-7 pondrán a la distancia de
varios clicks toda la basta producción de multimedia existente
hoy en día.
Bases del MPEG:
La
estructura de las señales MPEG pueden ser visualizadas como una
jerarquía, tal como se muestra en la figura 1. En el nivel
superior de la jerarquía, el flujo de bits de video consite de
secuencias de video. Cada secuencia de video consiste de un
numero variable de grupo de imágenes (GOP o Group of Pictures).
Cada GOP contiene un número variable de imágenes. Una imagen
puede ser un imagen completa o frame, o un campo de imagen. Hay
tres tipos de imágenes basados en el esquema de compresión
utilizado: Intra (I), Bidireccional (B), y predecido (P). Las imágenes
I son codificadas a partir de si mismas, de allí el nombre
"intra". La técnica de codificación para estas imágenes
cae dentro de la categoría de Codificación por transformada.
Cada imagen es dividida en bloque de píxeles no solapados de
8X8. Cuatro de estos bloques son arreglados adicionalmente en
16x16 bloques llamados macro bloques. La transformada discreta
cosenoidal (DCT) es aplicada a cada bloque de 8x8
individualmente. La transformada explota la correlación
espacial de los pixel convirtiéndolos a un set de coeficientes
independientes. Este proceso permite que los coeficientes de
baja frecuencia y alta energía sean codificado con un numero
mayor de bits, mientras que un numero menor de bits o zero bits
son utilizados para los coeficientes de baja energía de alta
frecuencia. Los coeficientes de alta frecuencia pueden ser
desechados porque el ojo carece de habilidad para detectar
cambios de alta frecuencia. Reteniendo solo un subconjunto de
los coeficientes reduce el numero total de parámetros a
representar. El proceso es idéntico para los bloques de
crominancia y luminancia.
Para
una descripción más detallada del standard lea nuestro paper MPEG-2
- OTRAS TECNICAS DE COMPRESION
JPEG
- TRATAMIENTO DEL AUDIO
  
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