Expositor: César Ortiz Castillo Ing. Electrónico-UNI Gerente Técnico ICA/CHINCHA TV CANAL 35 UHF

Transmisión de TV Analógica y Digital HD

1.- Breve Historia 2.- Televisión analógica Banda Base Procesamiento Modulación (AM/FM) Formatos Análogos 3.- Televisión digital HD-SDI, SD-SDI Compresión Modulación Formatos Digitales 4.- Comparación entre tecnologías 5.- Aplicaciones (Videos)

TRANSMISIÓN DE TV ANALÓGICA Y DIGITAL

Breve Historia:

•1884 Paul Nipkow diseña y patenta el disco de Nipkow. •1925 John Logie Baird transmitió una cabeza de un Maniquí con una definición de 28 lineas y 14 cuadros por segundo. •1928 primera transmisión (definición 48 líneas). •1930 salto de la TV mecánica a la TV electrónica, (audio + video). •1931 Vladimir Zworykin desarrollo el iconoscopio. •1940 TV con color. •1953 NTSC (definición 325 líneas) •1967 SECAM y PAL (definición 625 líneas) . •1969 se da inicio a la vía Satélite en el Perú. •1978 se da inicio a la TV a color en el Perú. •2009 se da inicio a la TV HD en el Perú.

Introducción

La transmisión de Televisión tradicional cambia gracias a los avances tecnológicos, mejorando la calidad de la señal y proporcionando señales o servicios agregados.

En el desarrollo de la TV digital, se aprovecharon las características de los sistemas analógicos de cine y televisión como lo son la relación de aspecto, el sistema de audio y ancho de banda del canal.

Introducción

El video analógico se caracteriza por señales de naturaleza continua, es decir que contienen infinidad de valores. El video digital utiliza señales de naturaleza discreta que se representan mediante un número concreto de valores.

Televisión Analógica

La televisión analógica inició en el Perú a mediados del siglo XX adoptando el formato de transmisión americano NTSC (National Television Standard Comittee) que de principio operaba con señal blanco y negro, una característica fundamental consiste en recortar la banda lateral inferior de la señal de video, a esto se le denomina transmisión en banda lateral vestigial. Los parámetros básicos fueron, canales de operación con un ancho de banda de 6 Mhz con dos portadoras, dos modulaciones y 525 líneas en una exploración entrelazada de 60 campos.

Televisión Analógica

Para la señal de video la portadora se ubica a 1.25 Mhz del límite inferior del canal asignado y la modulación es en amplitud. Para la señal de audio la portadora se encuentra ubicada a 0.25 Mhz debajo del límite superior del canal. La señal de video ocupa un ancho de banda de 3.5 Mhz en la banda lateral superior y 1.25 Mhz en la banda lateral inferior, ésto se logra a partir de un filtro que recorta 2.25 Mhz de la banda lateral inferior de la señal de video. En el caso de la señal de audio se utiliza modulación en frecuencia y el ancho de banda que ocupa con sus dos bandas laterales es de 0.4 Mhz.

Espectro de la Señal de Video

Televisión Analógica La señal de TV

Estándares Analógicos

NTSC (National Television Standard Comittee): Primer sistema de televisión color que se implementó en el mundo, desarrollado en EE.UU. en 1950. PAL (Phase Alternate Line): Desarrollado en Alemania en 1961 y adoptado por países de Europa Occidental. SECAM (Séquentiel Couleur à Mémoire): Desarrollado en Francia y adoptado por países de Europa Oriental.

Estándares Analógicos

PARAMETRO NTSC PAL SECAM

Cuadros / segundo 29.97 25 25

Campos / segundo 59.94 50 50

Número de líneas / cuadro 525 625 625

Frecuencia horizontal (Hz) 15,734.25 15,625 15,625

Duración del pulso de

sincronismo (mseg) 4.7 4.7 4.7

Televisión Analógica Banda Base

La banda base de video en la televisión analógica es una señal compuesta por luminancia, crominancia y sincronía dispuestas de la siguiente manera:

Televisión Analógica Banda Base

El audio en banda base debe tener un nivel de 0 dBm y el rango de frecuencias de acuerdo a la norma es de 50 a 15,000 Hz. La mayoría de los transmisores utilizan circuitos balanceados con impedancia de 600 W.

VppdBm 09.10

Televisión Analógica Procesamiento

Diagrama a bloques típico de la transmisión analógica.

Excitador Amplificador

de video

Amplificador

de audio

Diplexer Filtros

Video

Audio

Televisión Analógica Modulación AM

Amplitud modulada (AM) es un tipo de modulación lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la onda portadora de tal manera que esta cambie con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.

Señal de video modulada en amplitud con doble banda lateral.

Forma de onda típica de la señal de video con la banda lateral inferior recortada.

Televisión Analógica Modulación AM

Televisión Analógica Modulación FM

La frecuencia modulada (FM) es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia. En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora.

Televisión Digital

Con Resolución Suprema N° 019-2009-MTC del 23 de abril del 2009, se resolvió adoptar el estándar ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial), con las mejoras tecnológicas que hubiere al momento de su implementación, como sistema de televisión digital terrestre para el Perú. El 5 de Enero del 2010 se aprobó el Convenio denominado “Documento de Confirmación del Proyecto Piloto del Sistema de Transmisión de Televisión Digital Terrestre ISDB-T en la República del Perú” suscrito entre el Ministerio de Transportes y Comunicaciones del Perú y el Ministerio de Asuntos Internos y Comunicaciones de Japón para la implementación de la señal digital de IRTP.

Televisión Digital

El denominador común que tienen ambas transmisiones la Análoga y la Digital, es el ancho de banda de 6 MHz que se respetó o adoptó para la transmisión digital. Esto evitó la replanificación del espectro radioeléctrico asignado para la operación de Televisión. .

Además del Canal de 6 MHz que utiliza la TV Digital, las características más importantes son las siguientes: El nivel de energía en el ancho de banda es constante, no existen las tres frecuencias portadoras con que cuenta la transmisión análoga, sólo se inserta una frecuencia piloto de referencia a 0.309441 MHz del límite inferior del canal asignado.

Televisión Digital

Se requiere la digitalización de las señales de audio, video y datos, ésto último es un valor agregado conque cuenta esta Tecnología. La tasa o velocidad de transmisión de la información Digital es de 19.39 MBits/Seg. La digitalización y compresión de la señal en video se realiza en el estándar MPEG-2, para el audio en Dolby AC-3 y los servicios agregados (datos) en MPEG-2.

Estándares TDT

Estándares para la transmisión de la Televisión Digital Terrestre - ATSC (Advanced Television Systems Committee) E.U.A. - DVB (Digital Video Broadcasting) Europa - ISDB (Integrated Services Digital Broadcast) Japón - DTMB (Digital Terrestrial Multimedia Broadcast) China

Estándares TDT

PARAMETRO ATSC DVB ISDB

Ancho de banda 6 MHz 6, 7 u 8 MHz

Velocidad de flujo de

datos 19.39 Mbps 19.6 Mbps 19 Mbps

Compresión de video MPEG-2 MPEG-2 y MPEG-4

Compresión de audio Dolby AC-3 MPEG-2 y Dolby AC-3 MPEG-2

Multiplexado MPEG-2

Modulación 8-VSB COFDM OFDM

COFDM: Codec Orthogonal Frecuency Division Multiplex

Estándares TDT

PARAMETRO ATSC DVB ISDB

Tipo de Señal HD HD HD

Líneas y barrido 1080i 720p 1080i 720p 1080i

Relación de

Aspecto 16:9 16:9 16:9

Muestra por línea

activa X Cantidad

de líneas activas

1920

X

1080

1280

X

720

1920

X

1080

1280

X

720

1920

X

1080

Estándares TDT

PARAMETRO ATSC DVB ISDB

Tipo de Señal SD SD SD

Líneas y barrido 480i 480p 480i 480p 480i

Relación de

Aspecto 16:9 y 4:3 16:9 y 4:3 16:9 y 4:3

Muestra por línea

activa X Cantidad

de líneas activas

720

X

483

720

X

576

544

X

576

720

X

483

Televisión Digital HD-SDI, SD-SDI

SDI (Serial Digital Interface) es un interfaz de alta capacidad para trabajar con vídeo digital sin comprimir y en tiempo real. HD-SDI (High Definition Serial Digital Interface) es la interfaz serial que trabaja con altas tazas de transferencia de datos de hasta 1.485 Gb/s SD-SDI (Standard Definition Serial Digital Interface) es la interfaz serial que trabaja con tazas de transferencia de datos de 270 Mb/s.

The Moving Pictures Experts Group desarrolló el estándar de compresión MPEG-2 para video, audio y datos, este método de compresión se basa en eliminar información redundante y tiene las siguientes características:

Barrido Entrelazado y progresivo

Estructura de muestreo 4:2:0, 4:2:2 y 4:4:4

Resolución Hasta 16,383 pixeles X 16,383 líneas

Formatos de imagen (Relación de aspecto)

4:3 y 16:9

Velocidad de datos codificados 400 bps hasta 439.5 Gbps

Codificación de imagen Intra cuadros e inter cuadros

Compresión MPEG-2

• Para digitalizar una imagen con la máxima calidad, la digitalizaríamos por componentes RGB a la misma frecuencia de muestreo cada componente, esto es, 4:4:4 • La realidad es que se usa para esto normalmente el formato de componentes YUV ya que ocupa menos . Se sabe que una imagen en blanco y negro, o sea, la señal de luminancia Y es: Y= 0,299R+0,587G+0,114B • como vemos, la señal que más ocupa es G . Entonces, podemos digitalizar la señal con Y y diferencias de color U, V, siendo : (R – Y) + Y = R (G – Y) + Y = G (B – Y) + Y = B. • Por convencionalismo: B-Y se la denomina U y a la diferencia R-Y se la denomina V.

Diferencia Entre 4:2:2 y 4:4:4

Diferencia Entre 4:2:2 y 4:4:4

• Entonces, si digitalizamos mediante Y, U y V ahorramos espacio y podremos obtener una señal RGB original que es lo que veremos . Luego ahora podríamos hablar de digitalizar una señal YUV a 4:4:4, es decir, el mismo muestreo para componente para obtener una RGB sin pérdidas pero gastando menos bits en la digitalización . * Pero por otra parte, el ojo humano es mucho más sensible a las variaciones de luz que a las de color, de modo que podemos digitalizar la señales U y V a la mitad de la frecuencia de muestreo de Y (mitad de resolución). Entonces eso es una relación de muestreo 4:2:2 .

* Por ejemplo, para una calidad o resolución de 720x576 digitalizaríamos YUV a 13,5 Mhz . Eso sería un muestreo YUV 4:4:4 . La realidad, es que es más fácil ver una relación en que Y es a 13,5 Mhz pero las señales de croma U y V se muestrean a la mitad, es decir, a 6,75 Mhz . Eso es una relación YUV 4:2:2 .

Televisión Digital Sistemas de Audio y Video

ATSC DVB, ISDB, DMH

ATSC, DVB, ISDB, DMH

Sistemas Tx y Rx DGITAL

Compresión Mpeg2 vs mpeg4

Video Ilustrativo

Estándar: NTSC ATSC

Ancho de banda de

6 MHz: Lo ocupa con una sola señal Se aprovecha con múltiples señales

Relación de

aspecto: 4:3 16:9 / 4:3

Tolerancia al ruido: Muy sensible Libre de ruido

Valores agregados: Closed Caption y SAP Multimedia e interactividad

Resolución: 525 líneas 1080i, 480i líneas

Calidad de señal: Se degrada No se degrada

Pot / Cobertura: 10 kW pico * 2.5 kW rms *

Comparación entre tecnologías

Las imágenes muestran las características de las señales de RF de un

transmisor analógico y uno digital.

Estándar: NTSC ATSC

Portadora video A 1.25 MHz del inicio del canal ------

Frecuencia piloto ------ A 0.309441 MHz del inicio del canal

Subportadora de color A 3.58 MHz de la port. video ------

Portadora de audio A 4.5 MHz de la port. video ------

Atenuación fuera de canal Entre -20 a -42 dB Entre -47 a -110 dB

Comparación entre tecnologías

Canal ISDB-T, Segmentos y Asignación de Programas

Configuraciones Probadas ISDB-T

Equipos de TV Digital

Las Entradas de video provenientes de las cámaras HD y de audio de la mezcladora digital son combinadas para ser tratadas como una sola a partir de esta etapa de codificación . A la salida tendremos una señal MPEG-4 HD/MPEG-2 AAC: (15Mbps) + one seg (350Kbps) de alredesor de 15.35Mbps.

ENCODER Z3 MVE-20 (DUAL CHANNEL)

Equipos de TV Digital

Ofrece la mejor relación costo-beneficio ya que integra 06 diferentes funciones que normalmente son realizados por equipos individuales: Servidor SI, Servidor EPG, Servidor de datos (GINGA), Servidor Close Caption, Multiplexor y Remultiplexor.

MUX/REMUX EITV PLAYOUT PROFESIONAL

Equipos de TV Digital-Costos

Equipos de TV Digital

Cronograma de Implementacion de la TV Digital en el Perú

Implementación de la TDT en el Perú

Esquema de la transmisión ISDB-T

El MOT 5 ATSC COMPACT dispone de la posibilidad de conectar una entrada de video compuesto analógico (PAL o NTSC) o SDI y 2 entradas de audio analógicas (L+R), estas señales son codificadas digitalmente y comprimidas según el estándar MPEG-2, para posteriormente llevar a cabo la modulación 8VSB según los estándares ATSC A/53 A/54 y A/64, de la que se obtiene una señal de frecuencia intermedia para ser finalmente convertida al canal deseado y amplificada en clase A hasta 5Wrms. Este equipo está diseñado para transmitir un solo programa de Televisión en un canal, por ello presenta la ventaja de la simplicidad a la hora de adaptar una televisión analógica a digital, ya que tan solo es necesario entrar al equipo con las señales procedentes del enlace analógico de microondas, y encender el equipo para estar en el aire transmitiendo en digital. También posee una entrada Transport Stream en formato ASI de forma que se pueda aplicar una señal ASI externa.

Transmisor de TV Digital ATSC

Transmisión Digital

Transmisión y Recepción ISDB-T, One Seg y Portatil

Señal de video se muestrea para la conversión Analógica/Digital

Unidad Básica de Información-PIXEL

Los Pixeles se agrupan

La Información Requiere Comprimir

Señal de Video Digitalización

Transmisión Digital Asignación de Servicios en un Canal

La señal de Video: Resolución Por lo General la Televisión Digital de alta resolución utiliza 1280x720 píxeles en modo de barrido progresivo (720p) ó 1920x1080píxeles en modo entrelazado (1080i).

La televisión digital estándar tiene menos resolución 640x480 ó 720x480píxeles con NTSC, 768x576 ó 1024x576píxeles con PAL en 4:3 y 16:9 respectivamente.

La televisión Digital acepta varios formatos de Transmisión, a diferentes resoluciones

Bloques funcionales de los 03 Estándares

Servicios Interactivos

Alternativa Digital HDTV, SDTV, LDTV e Interactividad

COMPARACIÓN TECNICA ENTRE ESTANDARES

CARACTERÍSTICAS DE LOS ESTANDARES DE LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE

Transmisión de Datos

Transmisión de Datos

APLICACIONES (VIDEOS)

PANELES DE TV VHF/UHF PD 2000

Características.

* Rango de Frecuencias 470-890MHz.

• Ganancia: 13dBi.

• Polarización: Horizontal.

• Impedancia: 50 Ohm.

• VSWR

• Tipo de conector DIN 7/16 Hembra.

• Peso: 15.8Kg

Torres y Antenas de Transmisión

GAP FILLERS (GAP=Brecha FILLERS=Relleno)

• Es un Reemisor de la TDT.

• Rellenan los huecos de la cobertura de la TDT de tipo SFN.

• No genera ISI (Interferencia Intersimbólica).

• Respetan los intervalos de guarda introducidos por la modulación OFDM.

• El intervalo de guarda es un parámetro clave en la planificación de redes SFN y determina la distancia máxima que puede existir entre transmisores.

INTERVALO DE GUARDA

INTERVALO DE GUARDA

Sistemas de Alertas Tempranas Tsunamis y Terremotos

JMA: Agencia Metereológica de Japón.

NHK: Estación de Comunicación Nacional.

EWBS: Alerta de Emergencia del sistema de Radiodifusión

ALERTA TEMPRANA PARA TERREMOTOS (EEW)

Difusión de Datos (Data Broadcasting)

SISTEMAS DE ALERTA DE SISMO

TRANSMISOR UHF OMB 1.5Kw ETAPA DE ALIMENTACIÓN

• 1.- Relay (24VDC).

• 2.- Fuentes Switching (32Vdc y 24Vdc).

• 3.- Tarjeta de Expansión 2K

• 4.- Tarjeta de Control.

• 5.- Tarjeta DisLeds.

• 6.- Capacitadores de Arranque para las turbinas.

• 7.- 04 Ventiladores para enfriamiento de las fuentes Switchings.

• 8.- Supresor 32 A.

• 9.- Breakeador Principal.

Sección RF – S-1500 1.- 4 Conectores filtrados para los bloques terminales.

2.-4 vias para los divisores de Potencia.

3.- 8 Etapas Finales de 200W.

4.- 8 vias salida combinador de potencia.

5.-Acoplador de salida UHF (Este toma muestras de Potencia Directa y Reflejada).

6.- Turbinas de Enfriamiento.

7.- Tarjeta de control de adaptación de Señales.

8.- 02 Vías de entrada para el Divisor de Potencia.

9.- Driver 200W UHF Modulador RF.

10. Tarjeta de Entrada de RF.

Panel Frontal S-1500 UHF Amplificador de Potencia

1.- Display LCD, cuenta con 4 líneas x 20 caracteres y con iluminación de fondo.

2.- Control Keyboard, con 4 teclas blancas Direccionales y 2 teclas de control (Ok y Cancel).

3.- Perilla, para abrir el pequeño panel frontal y tener acceso algunos accesos de control.

4.- Grupo de Leds: ALARM, TELEM, PROG, CPU, ON.

5.-Rejilla de Ventilación.

6.- Monitor RF.

PANEL POSTERIOR TRANSMISOR S-1500 TV

1.- SWR Acoplador Entrada (Conector BNC Hembra).

2.- Entrada Monitor RF.

3.- Interlock.

4.- AC para el excitador.

5.- Atornillador de Tierra.

6.- Llave Principal.

7.- Entrada Principal 230Vac.

8.- Remoto. DB-9 Macho.

9.- RS-232. DB-9 Hembra.

10.- Telemetria. DB-9 Macho.

11.- Salida RF . Conector 7/16”.

12.- Monitor Salida RF.

13.- Entrada RF. Conector N Hembra.

Equipos de TV ANÁLOGO

Diagrama de bloques del Amplificador de Potencia

TRANSMISOR UHF 500W DITEL

GRACIAS