UNIVERSIDADE CATLICA DE PELOTAS

CENTRO POLITCNICO

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM INFORMTICA

Sistema Brasileiro de TV Digital

por

Christian Puhlmann Brackmann

Trabalho Individual I

TI-2008/02

Orientado por Prof. Dr. Paulo Roberto Gomes Luzzardi

Pelotas, novembro de 2008

Prefcio

Desde o comeo a imagem nos fascina. Inventamos muito. Buscamos a qualidade

que o olho tem. Nunca chegamos to perto. uma nova TV, com imagem mais ntida,

sem rudos e interferncias. E tudo isso resultado de uma tecnologia que comea

com um pequeno detalhe: at h pouco as gravaes eram analgicas. Marcas fsicas

eram feitas em uma fita. No novo sistema, todo tipo de informao e gravao

digitalizada, ou seja, transformada por frmulas em cdigos

Primeira transmisso local de TV Digital no RS.

Abertura do Jornal do Almoo (05/11/2008)

2

SUMRIO

1 Introduo 10

2 Diferenas entre a tecnologia analgica e digital 12

3 A Implantao da TV Digital no Brasil 15

4 O Sistema Brasileiro de Televiso (SBTVD) 28

5 O middleware brasileiro: Ginga 31

5.1 Ginga-NCL (Linguagem Declarativa)

5.1.1 XHTML

5.1.2 Lua

5.2 Ginga-J (Linguagem Procedural)

5.5 Ginga-CC (Common Core)

35

35

35

37

39

6 Ferramenta Disponibilizada para testes: Virtual Set-Top Box 41

7 Canal de Retorno 42

8 Difuso de Dados 46

9 Interao 49

10 Concluso 51

11 Trabalhos Futuros 52

12 Referncias Bibliogrficas 54

3

LISTA DE FIGURAS

1 Mltiplos percursos do sinal causando sobreposio de bits

recebidos (BARBOSA et. al, 2008)

13

2 Diferentes tipos de interferncia e a recuperao de dados

(BARBOSA et. al, 2008a)

14

3 Cronograma de incio de transmisso da TV Digital (FSBTVD,

2006)

15

4 Camadas genricas dos sistemas de TV Digital (BECKER,

2008)

18

5 Exemplo de transmisso hierrquica e recepo parcial (ABNT

NBR 15604:2007).

20

6 Exemplo de URD Full-Seg 20

7 Exemplo de URD One-Seg 21

8 Formato Entrelaado e Progressivo 24

9 Arquitetura interna de um Terminal de Acesso (BARBOSA et.

al, 2008)

25

10 Arquitetura interna de um Terminal de Acesso (CPqD, 2006) 25

11 Middlewares existentes atualmente em terminais de acesso

(SOUZA, 2008)

27

12 Camadas do Sistema Brasileiro de TV Digital (SOUZA, 2008) 28

13 Arquitetura do Middleware Ginga (OPENGINGA, 2008) 33

14 Possveis formas de canais de comunicao 42

15 Sistema de transmisso e recepo de TV Digital (Adaptado de

BARBOSA, 2008)

44

16 Envio de dados por Carrossel 48

17 Tratamento de arquivo corrupto 48

18 Diagrama - novos dispositivos fsicos de interao com a TVDi 53

4

LISTA DE TABELAS

1 Domiclios com bens durveis e servios de acesso a

comunicao em 2007 (IBGE, 2007)

10

2 Domiclios com bens durveis e servios de acesso a

comunicao de 1992 a 2007 (IBGE, 2007)

10

3 Prazos para implantao da TV Digital em diferentes regies

(Adaptado de FSBTVD, 2006).

16

4 Sinal digital ativos e a serem implantados no Brasil 17

5 Funes e opcionais em URDs 22

6 Resolues obrigatrias e opcionais em receptores de TV

Digital (ABNT NBR 15604:2007).

23

7 Perfis do H.264 (BARBOSA, 2008) 29

8 Perfis do MPEG-4 HE-ACC (BARBOSA, 2008) 30

9 Funcionalidades mnimas previstas para os URDs 49

5

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

SBTVD Sistema Brasileiro de TV Digital

API Application Programming Interface

ARIB Association of Radio Industries and Businesses

ATSC Advanced Common Application Plataform

BP Baseline Profile

BST-OFDM Band Segmented Transmission - Orthogonal Frequency Division

CIF Common Intermediate Format

CPU Central Processing Unit

DASE Digital Television Application Software Environment

DAVIC Digital Audio-Video Council

DSM-CC Digital Storage Media, Command and Control

DVB Digital Video Broadcasting

EAD Educao a Distncia

GPLv2 General Public License Version 2

HAVI Home Audio-Video Interoperability

HD DVD High Definition Digital Video Disc

HDMI High-Definition Multimedia Interface

HDTV High-Definition Television

HP High Profile

ISDB Integrated Services Digital Broadcasting

ITU International Telecommunication Union

MHP Multimedia Home Plataform

MP3 MPEG Layer-3 Audio

MPEG Moving Picture Expert Group

NCL Nested Context Language

6

P2P Peer-to-Peer

RF Radiofreqncia

SBR Spectral Band Replication

SDTV Standard Definition Television

SMIL Synchronized Multimedia Integration Language

STB Set-Top Box

TVDI Televiso Digital Interativa

URD Unidade de Recepo Digital

VM Virtual Machine

XHTML eXtensible Hypertext Markup Language

7

RESUMO

Desde os anos 90, discute-se TV Digital Terrestre no Brasil. Esta discusso gerou,

naturalmente, interesses tecnolgicos e comerciais no Sistema Brasileiro de TV Digital

(SBTVD). Baseado no sistema de TV Digital Japons, a criao do padro SBTVD levou em

considerao tambm um conjunto de peculiaridades especficas dos costumes, questes

sociais e da geografia nacional para que a televiso digital tivesse ao alcance de todos os

brasileiros.

Este trabalho tem o objetivo de mostrar o estado-da-arte da TV digital no Brasil,

apresentando uma viso geral do Sistema Brasileiro de TV Digital, bem como o middleware

criado pela Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro (PUC-RJ) e Universidade

Federal de Pernambuco (UFPE) chamado Ginga.

8

ABSTRACT Since the 1990s terrestrial Digital TV is being discussed in Brazil. These discussions have,

naturally, made several technological and commercial interests in the Brazilian Digital TV

System. Based on the Japanese Digital TV system, the creation of the Brazilian system also

considered factors of the countrys culture, social issues, and the terrain, so that digital TV

could reach all Brazilian citizens.

This objective of this research is to show the state of art of the Brazilian digital TV,

presenting an overview of the system and also about the middleware developed by PUC-RIO

(Pontifcia Universidade Catlica) and UFPE (Universidade Federal de Pernambuco).

9

1. Introduo

Desde a implantao do primeiro canal de TV, a BBC (British Broadcasting Corporation) de

Londres, fundada em 1936, a televiso j passou por vrias mudanas, em um constante

processo de evoluo e adaptao s novas necessidades sociais. Um grande acontecimento

da televiso ocorreu na dcada de 50, onde j era possvel assistir imagens coloridas. No final

da dcada de 80 iniciaram os testes com diferentes tipos de modulaes do sinal audiovisual

digital para transmisso terrestre e por satlite. (BBC, 2008)

A televiso um dos mais importantes meios de comunicao no Brasil e sempre teve um

forte papel integrador, sendo um agente de cultura e entretenimento. Com uma forte

penetrao popular, mais de 94% dos domiclios brasileiros (demonstrado na Tabela 1)

recebem informao e se integram ao contexto brasileiro atravs da televiso. Em algumas

localidades, esse o nico meio de comunicao existente (BECKER, 2004).

Tabela 1: Domiclios com bens durveis e servios de

acesso a comunicao em 2007 (IBGE, 2007)

Tabela 2: Domiclios com bens durveis e servios de

acesso a comunicao de 1992 a 2007 (IBGE, 2007)

10

Apesar do Sistema de TV Digital Terrestre Brasileiro ter sido definido recentemente, as

transmisses de TV por satlite j so feitas de forma digital h mais de 10 anos no Brasil.

Com diversas tcnicas de digitalizao e compresso dos sinais de vdeo e udio, emissoras

de TV, empresas de ensino distncia e outras com interesses em transmisso de vdeo j

utilizam satlites para transmisso dos seus sinais de TV Digitais por todo pas.

A TV Digital Terrestre uma evoluo tecnolgica da TV Analgica, trazendo mais

qualidade de vdeo e udio, aumento da oferta de programao e possibilidades de novos

servios e aplicaes.

11

2. Diferenas entre a tecnologia analgica e digital

Uma das principais caractersticas da transio da TV analgica para a digital o aumento da

resoluo, melhora da qualidade de imagem e som, fim de chuviscos e chiados, alm de

fantasmas. Estes efeitos sobre a imagem ocorrem quando h interferncia e rudos no sinal

original, limitando a capacidade do sistema. Os dois tipos de rudos (aleatrio e impulsivo)

so melhor detalhados a seguir.

Rudos aleatrios ocorrem em todos os espectros de freqncia e infelizmente no podem

ser evitados. Na transmisso analgica, eles so responsveis pela queda da qualidade do

sinal recebido, causando os conhecidos chuviscos na imagem. A queda da qualidade

depende da relao entre a) potncia do sinal e b) rudo (tambm conhecido como relao

S/N). De acordo com a distncia do televisor com a fonte de transmisso (torre), diminui

tambm a qualidade do sinal. Em sistemas digitais, o rudo pode modificar um nvel digital

do sinal a ser recebido a ponto de ser confundido e causando erro de bit. Para no ocorrer este

tipo de problema, todos os padres de TV digital adotadas no mundo utilizam um cdigo de

corretores de erros. Se a taxa de erros estiver acima de um limiar, o cdigo corretor capaz

de corrigir todos os erros e no ocorre perda de qualidade, ao contrrio o que ocorre quando o

sinal muito fraco: o cdigo de correo no consegue recuperar a transmisso e acaba

inclusive inserindo bits errados. Por este motivo usual dizer que tem-se um sinal perfeito e

sem chuviscos.

12

Figura 1: Mltiplos percursos do sinal

causando sobreposio de bits recebidos (BARBOSA et. al, 2008)

Outra forma de deteriorao do sinal recebido o chamado mltiplo percurso. Este efeito

causado pelos diferentes caminhos que o sinal pode realizar. Cada um dos percursos pode

apresentar atenuao e atrasos diferentes dos demais, fazendo com que o sinal recebido seja

sobreposto de vrias maneiras (como mostrado na Figura 1). Este tipo de efeito reflexivo em

prdios, casas e outros tipos de elevaes ngremes do terreno resultam no efeito fantasma

no sistema analgico e no digital um fenmeno chamado de ISI (Inter Symbol interference),

ou em portugus: interferncia entre smbolos. O ISI um termo que denota a sobreposio

entre os bits recebidos. Se houver um retardo a ponto de sobrepor o smbolo, o ISI pode

tornar invivel a recepo.

Existem ainda outras fontes de possveis interferncias, tais como os rudos impulsivos. Os

rudos impulsivos so aqueles causados por motores eltricos (eletrodomsticos, elevadores,

motores industriais, entre outros), veculos automotores, transformadores de distribuio de

energia eltrica, descargas atmosfricas, etc.

13

Figura 2: Diferentes tipos de interferncia e a

recuperao de dados (BARBOSA et. al, 2008a)

Demonstra-se na Figura 2 uma breve explicao de como ocorre a deteriorao do sinal do

sinal original e sua recuperao. No topo mostrado como o sinal original transmitido, logo

abaixo so os efeitos ocasionados pela reflexo do sinal (rudos aleatrios) e o rudo branco

Gaussiano (rudos impulsivos) e como o sinal recebido pela URD (Unidade Receptora

Decodificadora). A URD ser responsvel por receber o sinal e com a utilizao do cdigo de

recuperao e os instantes de amostragem recuperar o sinal original, garantido uma excelente

qualidade de imagem e som ao telespectador. O excesso de rudos na recepo pode

ocasionar uma rajada de erros em smbolos consecutivos do sinal e o sistema corretor de

erros no ser capaz de corrigir o cdigo recebido, levando a queda da recepo. Esta

ocorrncia age de forma diferente no sistema analgico, pois por pior que seja o sinal o

telespectador pode continuar assistindo. No caso da TV digital, o sinal chega perfeito ou no

chega. Por este motivo foi importante avaliar qual sistema de transmisso o melhor e mais

adequado para as residncias brasileiras.

14

3. A Implantao da TV Digital no Brasil

A TV Digital, aps anos de atraso em relao a outros pases, chega no Brasil como uma

nova tendncia de mercado. A primeira transmisso de sinal digital terrestre aberta feita no

Brasil aconteceu em dois de dezembro de 2007, na cidade de So Paulo. Ainda assim, a

disponibilidade de captao do sinal digital era restrito a alguns bairros da capital. Desde

ento, o sinal tem se espalhado por outros bairros e at mesmo outras cidades. Destaca-se na

Figura 3 e Tabela 3, o cronograma de implantao da transmisso digital. Este cronograma

indica o perodo para a implantao do sinal digital em cada regio do pas. Espera-se que at

2016 todos os telespectadores j estejam aptos a receber a programao televisiva totalmente

digital e que, desta forma, possa extinguir o sinal analgico em mbito nacional.

Figura 3: Cronograma de incio de transmisso da TV Digital (FSBTVD, 2006).

Na Tabela 3 so mostrados os mesmos dados da Figura 3, porm em um formato de melhor

compreenso. Indicou-se os prazos iniciais e finais de cada implantao, dividos pelos grupos

de implantao. Na Grande So Paulo no houve uma data de incio de implantao, pois seu

uso era apenas experimental. Definiu-se apenas um prazo final para o incio oficial das

transmisses.

15

Fase Incio Implantao Prazo Final Cidades Compreendidas

SP - Dezembro/2007 Grande So Paulo

1 Janeiro/2008 Janeiro/2010 Geradoras de Belo Horizonte, Braslia, Rio de Janeiro, Salvador e Fortaleza

2 Maio/2008 Maio/2010 Geradoras de Belm, Curitiba, Goinia, Manaus, Porto Alegre e Recife.

3 Setembro/2008 Setembro/2010Geradoras de Campo Grande, Cuiab, Joo

Pessoa, Macei, Natal, So Luiz e Teresina.

4 Janeiro/2008 Janeiro/2011 Geradoras de Aracaj, Boa Vista,

Florianpolis, Macap, Palmas Porto Velho, Rio Branco, e Vitria.

5 Maio/2009 Maio/2011 Demais Geradoras

6 Junho/2009 Junho/2011 Retransmissoras Capitais e DF

7 Junho/2011 Junho/2013 Retransmissoras de outras localidades

Tabela 03: Prazos para implantao da TV Digital

em diferentes regies (Adaptado de FSBTVD, 2006).

Vale lembrar que de acordo com EMBRATEL (2008), o sinal digital j transmitido faz dez

anos no Brasil atravs de satlites de alta tecnologia da companhia. Para a captao deste

sinal, necessrio obter equipamentos especficos para captao de sinal por antenas

parablicas e que possam decodificar o sinal de forma correta e ntegra, como por exemplo, o

receptor digital de satlite de alta definio Zinwell srie ZDX (ZINWELL, 2008). Como

este sistema no o foco deste trabalho, sero discutidos apenas temas pertinentes ao Sistema

Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD-T).

Mesmo existindo um cronograma de implantao do sinal digital, ele no est sendo seguido

com rigorosidade, pois j ocorre uma divergncia em relao aos prazos estipulados na

Tabela 03. Esta divergncia detalhada na Tabela 04, onde para o Grupo G3 no h previso

16

de incio de transmisses em nenhuma das capitais e para o Grupo G4 houve um

adiantamento no incio das transmisses.

Grupo Cidade Incio das Transmisses

SP Grande So Paulo 02/DEZ/20071

G1 Belo Horizonte 07/ABR/20082

G1 Rio de Janeiro 16/JUN/20083

G2 Goinia 04/Ago/20084

G2 Curitiba 22/OUT/20085

G2 Porto Alegre 04/NOV/20086

G3 - -

G4 Florianpolis Final de NOV/20087

Tabela 4: Sinal digital ativos e a serem implantados no Brasil

Uma das grandes inovaes que a TV Digital traz a interatividade. De acordo com o

dicionrio Aurlio, interatividade qualquer ao que se exerce mutuamente entre duas ou

mais coisas, ou duas ou mais pessoas. A interao permitir que o telespectador participe

ativamente da programao que est sendo transmitida atravs de aplicaes que so enviadas

juntamente transmisso do sinal digital, ou seja, parte da banda ser alocada para o envio de

dados. Os aplicativos, assim como nos computadores, possuem inmeros recursos que esto

disponveis ao programador, para codificar seu aplicativo.

Com o surgimento das novas oportunidades frente televiso, ocorre em paralelo uma

imensa revoluo entre os tipos de telespectadores, pois surgem os telespectadores ativos, ou

seja, o modelo de transmisso digital cria um novo modelo de relacionamento com seu

pblico (COSTA et. al, 2008) (FLORES, 2008).

Alm disso, surgem tambm os programas no-lineares. A definio vista logo a seguir:

1http://www.forumsbtvd.org.br/2http://idgnow.uol.com.br/telecom/ 3http://g1.globo.com/Noticias/0,,MUL603578-15515,00.html 4http://g1.globo.com/5http://olhardigital.uol.com.br/6http://zerohora.clicrbs.com.br/ 7http://zerohora.clicrbs.com.br/

17

"Programa no-linear um programa de TV composto no apenas pelo udio

principal e vdeo principal, mas tambm por outros dados transmitidos em

conjunto. Estes dados constituem outros udios e vdeos, alm do principal,

imagens, textos, etc., e um aplicativo relacionando temporalmente e

especialmente todos esses objetos de mdia. Esse relacionamento pode ser

guiado por interaes do usurio telespectador, ao qual poder ser delegado

o controle de fluxo de um programa televisivo, determinando se um

determinado contedo deve ser exibido ou no e, em sendo, a forma como

ser exibido. Como o fluxo de um programa televisivo deixa de ser contnuo

em sua concepo e com vrios caminhos alternativos de exibio, esse

programa chamado de no-linear." (BARBOSA, 2008)

A interao com a televiso s possvel havendo aplicativos especficos para a televiso que

executado na camada de aplicao do terminal de acesso.

Todos os sistemas de TV Digital no mundo utilizam um sistema de camadas para a

organizao dos diferentes padres do sistema, como mostrado na Figura 4. O funcionamento

das camadas comparvel ao do utilizado em redes, ou seja, cada camada responsvel pelo

tratamento de uma informao especfica. As camadas so (em ordem de

execuo): modulao, transporte, compresso de udio e vdeo, middleware e aplicao.

Figura 4: Camadas genricas dos sistemas de TV Digital (BECKER, 2008)

Pode-se ver na Figura 4 que os aplicativos so localizados acima do middleware.

18

Um middleware uma classe de software desenvolvida para gerenciar a complexidade e

heterogeneidade inerentes ao sistema (BAKKEN, 2001).

Programas de TV digital interativa podem ser entendidos como aplicaes

hipermdia/multimdia. Nesse cenrio, sistemas hipermdia (ou multimdia interativos) iro se

constituir em uma das ferramentas mais importantes a serem dominadas. Sistemas de autoria

hipermdia so o suporte para a gerao de informao, no se restringindo apenas

concepo dos contedos em si, mas incluindo tambm a concepo de como eles devem ser

apresentados. Sistemas de exibio hipermdia (ncleo central dos

chamados middlewares para Set-Top Boxes) so os responsveis pela apresentao

especificada. Todos esses sistemas tm por base alguma linguagem de especificao.

Contedos para TV digital interativa so usualmente concebidos usando uma linguagem

declarativa (aplicaes essas que para serem exibidas tm o suporte do

chamado middleware declarativo), ou uma linguagem imperativa (a linguagem Java

predomina e, nesse caso, as aplicaes tm o suporte do chamado middleware procedural).

Alm do suporte criao de contedos, o middleware tem a funo de virtualizar os

aparelhos de televiso de diferentes fabricantes, definindo para os que produzem contedo

uma viso nica de plataforma. Esse papel confere ao middleware fundamental importncia,

pois ele quem regula as relaes entre duas indstrias estratgicas para o pas de: a)

produo de contedo e b) fabricao de aparelhos receptores.

Os aparelhos receptores, tambm conhecidos como terminal de acesso, so dispositivos de

recepo e decodificao de sinais de televiso digital que so conectados a um televisor por

meio de cabos ou qualquer outro tipo de conexo e que, para tanto, disponibilizam interfaces

de sada de udio e vdeo, sejam elas analgicas ou digitais (ABNT NBR 15604, 2007).

Aparelhos mais modernos tambm possuem interfaces de entrada e comunicao, tais como:

USB, Ethernet, Rede Sem-Fio, etc.

Vale ressaltar ainda que o terminal de acesso possui um sistema operacional sendo executado

na CPU (Central Processing Unit). Como o dispositivo foi fabricado para uma funo

especfica, ele pode ser considerado um sistema embarcado. Um sistema embarcado

qualquer componente em um sistema maior que realiza seu processamento local (WOLF,

2002). Acima da camada do sistema operacional est localizada a camada do middleware.

19

O fato de o equipamento possuir um sistema operacional diferenciado possibilita grande

flexibilidade, tanto de aplicaes, tanto de decodificaes de udio e vdeo. O tipo de URD

pode variar de acordo com a conduo da codificao do canal. O SBTVD possui uma

conduo de 13 unidades de segmento, conforme demonstrado na Figura 5.

Figura 5: Exemplo de transmisso hierrquica e recepo parcial (ABNT NBR 15604:2007).

Para haver a decodificao do sinal digital, necessrio uma URD ou tambm chamado de

terminais de acesso. Os terminais de acesso se dividem em duas categorias:

1. Full-Seg (utiliza todos os segmentos do canal):

So dispositivos capazes de decodificar informaes de udio, vdeo, dados etc.

contidas na camada do fluxo de transporte de 13 segmentos destinada ao servio fixo

(indoor) e mvel. Receptores full-seg podem ser de dois tipos: integrado (dispositivo

de recepo de sinais de televiso digital integrado ao monitor, dispensando interfaces

de sadas dos sinais de udio e vdeo) ou externo (Set-Top Box ou Conversor Digital

mostrado na Figura 6) e devem converter diferentes tipos de resolues, conforme

mostrado na Tabela 5.

20

Figura 6: Exemplo de URD Full-Seg

2. One-Seg (utiliza apenas um segmento do canal)

Os receptores one-seg (exemplificado na Figura 7) devem obrigatoriamente pelo

menos suportar a decodificao de vdeo nos formatos: CIF (Common Intermediate

Format) com razo de aspecto de 4:3, QVGA (Quarter Video Graphics Array) e

SQVGA (Sub-QVGA), ambos com razo de aspecto de 4:3 e 16:9. Estes formatos de

vdeo so apresentados na Tabela 5 e 6, podendo, a critrio do fabricante do receptor,

ser adicionadas outras resolues.

Destinado para receptores mveis ou "handhelds", decodifica exclusivamente

informaes de udio, vdeo, dados etc., contidas na camada A localizada no

segmento central dos 13 segmentos. O middleware embarcado no receptor one-

seg deve obrigatoriamente contemplar as especificaes do Ginga-NCL stand-

alone com mquina de execuo LUA. A ponte com uma mquina Java opcional.

Figura 7: Exemplo de URD One-Seg

21

Apresenta-se na Tabela 5 as diferentes especificaes apresentadas pelo CPqD (Centro de

Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicaes) para os terminais de acesso (CPqD,

2006):

Tabela 5: Funes e opcionais em URDs (CPqD, 2006)

De acordo com a tabela de modelos apresentados na Tabela 5, o consumidor possui vrias

alternativas de terminais de acesso de TV Digital. Os modelos vo aumentando

gradativamente em robustez, do bsico ao avanado.

No modelo bsico, o usurio tem a opo de um aparelho contendo simplesmente o

necessrio para assistir aos programas transmitidos pela emissora em baixa qualidade. Um

dos pontos fracos deste modelo a falta do middleware Ginga no equipamento, ou seja, no

h interao do usurio com a programao.

Diferentemente do modelo anterior, os modelos mais avanados j possuem

o middleware instalado e, conseqentemente, possuem interatividade, alm de interfaces para

22

outros dispositivos (tais como: armazenamento externo, teclados, mouse, etc.) e sadas para

televisores de alta resoluo (HDMI - High-Definition Multimedia Interface).

Conforme comentado anteriormente, as URDs trabalham com diferentes tipos de resolues.

Na Tabela 6 so listados os diferentes padres de resoluo e sua obrigatoriedade:

Tabela 6: Resolues obrigatrias e opcionais em

receptores de TV Digital (ABNT NBR 15604:2007).

As diferentes opes de formato possuem a finalidade de aumento de compatibilidade com

diferentes equipamentos e para que o telespectador possa usufruir da melhor qualidade de

imagem disponvel.

Conforme apresentado na Tabela 6, nota-se que os formatos que so obrigatrios em

dispositivos Full-Seg possuem no final uma letra que indica o modo que a tela executa a

varredura de pixels na tela. As letras i e p indicam a freqncia com que as imagens so

projetadas na tela, mostrado na Figura 8. No formato entrelaado (letra i, do ingls

interlaced), apenas metade das linhas de pixels da tela se acende a cada vez, enquanto a outra

metade permanece apagada formando a iluso de uma resoluo maior com apenas metade da

imagem formada. Isso ocorre alternadamente 60 vezes por segundo. Assim, cada linha se

acende 30 vezes a cada segundo, e a imagem atualizada 30 vezes por segundo. (CLICRBS,

2008)

No formato progressivo (letra p), todas as linhas de pixels se acendem ao mesmo tempo 60

vezes por segundo. Isso significa que a imagem completa da cena atualizada na tela 60

vezes por segundo. (CLICRBS, 2008)

23

Figura 8: Formato Entrelaado e Progressivo (CLICRBS, 2008)

Apresenta-se nas Figuras 9 e 10, exemplos de diagramas em blocos dos terminais de acesso

que pode ou no estar embutido no aparelho de televiso. O sinal recebido, passa pelas

seguintes etapas (um diagrama mais detalhado pode ser visto tambm na Figura 15):

1 - Demodulao (sintonia e retirada do canal de freqncia);

2 - Demultiplexao (os fluxos de udio, vdeo e dados so separados);

3 - Entrega do sinal aos decodificadores de udio, vdeo e CPU.

Tambm so indicados alguns outros componentes, tais como: IR (interface de rede), CR

(controle remoto), CPU (unidade de processamento), RF (entrada e sada de sinais de

radiofreqncia) e entradas e sadas de vdeo.

24

Figura 9: Arquitetura interna de um Terminal de Acesso (BARBOSA et. al, 2008)

Figura 10: Arquitetura interna de um Terminal de Acesso (CPqD, 2006)

Os diagramas apresentados nas Figuras 9 e 10 mostram dois diferentes modelos de terminal

de acesso. Foram criados e desenhados pela PUC-Rio e CPqD, respectivamente. No so

notadas muitas diferenas entre as arquiteturas, exceto o elo entre a CPU, onde se encontra o

sistema operacional e tambm o middleware, com a sada de vdeo e udio. Tal elo

essencial para ocorrer a comunicao entre o fluxo de imagem e udio principal com o os

aplicativos executados no ncleo de processamento do terminal de acesso. Sem este elo, no

possvel incluir na tela de exibio a interfaces, menus, msicas, efeitos de som, entre

outros. Ou seja, a execuo de todas as funes necessrias para a experincia completa dos

aplicativos interativos no seria vivel no primeiro modelo. Diferentemente do primeiro

25

modelo, o segundo modelo possui um elo entre o ncleo de processamento e controle com o

"Processador Grfico", ou seja, j h uma comunicao entre o middleware e a sada de vdeo

do equipamento, a qual ser ligada ao televisor. Este elo torna possvel misturar e fundir

imagens de diferentes fontes (fluxo de imagem principal e imagem gerada pelo aplicativo

sendo executado no CPU). Mesmo havendo este elo, no torna ainda completo todos os

mdulos e fases necessrias para haver a experincia de interatividade completa com o

usurio, pois no h uma mixagem de som.

Os atuais middlewares existentes para Set-Top Box so (BECKER, 2004) (MORRIS, 2005)

(Veja Figura 11):

DASE (Digital Television Application Software Environment): Foi desenvolvido como um padro norte-americano para a camada

de middleware em Set-Top Box de TVs Digitais. O DASE utiliza uma

mquina virtual Java como mecanismo que facilita a execuo de

aplicaes interativas baseadas em Java, mas tambm permite o uso de

linguagens declarativas, usadas na Web, como HTML e JavaScript;

ARIB (Association of Radio Industries and Businesses): O middleware japons padronizado pela organizao ARIB.

Esse middleware formado por alguns padres, como o ARIB STD-B24

(Data Coding and Transmission Specification for Digital Broadcasting),

que define uma linguagem declarativa (BML Broadcast Markup

Language) baseada em XML (Extensible Markup Language), e usada para

especificao de servios multimdia para TV Digital. Outra especificao

do middleware o ARIB-STD B23 (Application Execution Engine

Platform for Digital Broadcasting), baseada no padro europeu (MHP), e

que permite a execuo de aplicaes interativas baseadas em Java;

MHP (Multimedia Home Plataform): O padro europeu de middleware para TV Digital busca oferecer um ambiente de TV

digital interativa, independente de hardware e software especficos, aberto

e inter-opervel, para receptores e set-top box de TV Digital. Seu ambiente

de execuo baseado no uso de uma mquina virtual Java e em um

26

conjunto APIs que possibilitam aos programas escritos em Java, o acesso a

recursos e facilidades do receptor digital de forma padronizada. Uma

aplicao DVB (Digital Video Broadcasting) usando API Java

denominada aplicao DVB-J. Alm do uso da API Java, o MHP 1.1

introduziu a possibilidade de usar uma linguagem de programao

semelhante ao HTML, denominada DVB-HTML.

GINGA: O middleware brasileiro pode ser dividido em quatro macro-sistemas principais: Ginga-NCL, Ginga-J (permitem o desenvolvimento

de aplicaes seguindo dois paradigmas de programao diferentes:

declarativo e procedural), Ginga-CC e o Sistema Operacional (Linux).

Dependendo das funcionalidades requeridas no projeto de cada aplicao,

um paradigma possuir uma melhor adequao que o outro. Nos captulos

seguintes, o middleware Ginga ser melhor detalhado.

Figura 11: Middlewares existentes atualmente

em terminais de acesso (SOUZA, 2008)

Para um melhor entendimento das funcionalidades do middleware brasileiro, no captulo

seguinte ser feito uma introduo ao Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD), onde o

Ginga o middleware.

27

4. O Sistema Brasileiro de Televiso (SBTVD)

Conforme pode ser visto na Figura 12, o SBTVD segue a tendncia de outros middlewares e

seu funcionamento particionado em camadas. Os padres adotados so:

Figura 12: Camadas do Sistema Brasileiro de TV Digital (SOUZA, 2008)

So mostrados a seguir um detalhamento das camadas do SBTVD (Sistema Brasileiro de TV

Digital):

BST-OFDM (Band Segmented Transmission - Orthogonal Frequency Division Multiplexing): Na modulao OFDM, divide-se o canal em

diversas sub-portadoras e transmite essas sub-portadoras paralelas umas

com as outras, e cada uma carrega uma poro da informao. Isto permite

que mesmo com interferncias, somente uma pequena parte da informao

transmitida seja perdida e por isso tecnologia OFDM mais imune a

interferncias do ambiente. O BST responsvel pela segmentao de

banda, ou seja, torna vivel o particionamento do espectro de 6 MHz em

trs partes: video, udio e dados.

MPEG-2 System (Moving Pictures Expert Group) - Camada de Transporte: O padro MPEG-2 tambm foi adotado na camada de

transporte em outros padres, como o norte-americano e europeu. Esta

camada responsvel em conduzir o audio e vdeo em mdias frgeis e que

28

so sujeitas a perdas de dados, como a transmisso por antenas.

H.264 - Camada de Vdeo: Para que seja possvel a visualizao da imagem, tanto em telas de alta resoluo e tambm em aparelhos portteis,

se faz uso de dois perfis do codec H.264. O perfil HP (High Profile) com

nvel 4.0 (bit rate mximo de 25 Mbit/s) foi desenvolvido para

transmisses e armazenamento de vdeos em discos. Bit rate a unidade de

quantidade de bits por segundo. Este padro, alm de ser utilizado em

transmisses de TV de alta definio, adotado tambm nos discos de

Blu-Ray e HD DVD. O perfil BP (Baseline Profile) com nvel 1.3 (bit rate

mximo de 768 kbit/s) destinado a aplicaes mveis e

videoconferncias. Seu uso restrito a dispositivos com baixos recursos

computacionais. Vale salientar ainda que o uso do codec H.264, ao invs

do MPEG-2 um dos diferenciais do padro brasileiro com o padro

Japons (ISDB).

Na Tabela 7 so mostrados os dois perfis do H.264 utilizado no SBTVD:

Tabela 7: Perfis do H.264 (BARBOSA, 2008)

MPEG-4 HE-AAC (High Eficiency - Advanced Audio Coding) - Camada de udio: Considerado por muitas pessoas o sucessor do MP3 (MPEG-1

Audio Layer 3), foi especificado no padres MPEG-2 e MPEG-4.

Composto por um sistema que utiliza o mtodo SBR (Spectral Band

Replication) para alta eficincia de codificao de udio, tanto em

receptores fixos, assim como portteis. Esta tecnologia leva em conta o

modelo psicoacstico humano, resultando um udio de alta qualidade e a

gerao de baixa taxa de bits.

29

Na Tabela 8 so mostrados os dois perfis do MPEG-4 HE-ACC utilizado

no SBTVD.

Tabela 8: Perfis do MPEG-4 HE-ACC (BARBOSA, 2008),

Ginga - Camada de Middleware: desenvolvido pela PUC-RIO e UFPB. responsvel pela interatividade e interface da aplicao. Ser visto com

mais detalhes no prximo captulo.

Aplicaes: onde se encontram as aplicaes enviadas pelo canal de dados. Eles so executados de acordo com as necessidades e interesses do

telespectador.

30

5. O middleware brasileiro: Ginga

Conforme Ginga (2008), o nome foi escolhido porque considerada uma qualidade, quase

indefinvel de movimento e atitude que os brasileiros possuem e que evidente no que fazem.

Isto inclui a forma como caminham, falam, danam e se relacionam com tudo em sua

vida. Considerado tambm um movimento fundamental da capoeira, faz uma analogia com a

luta da liberdade e igualdade do povo brasileiro. O nome foi escolhido em reconhecimento

cultura, arte e contnua liberdade deste povo. Conforme os autores do padro de middleware,

o nome tambm faz uma meno aos anos de trabalho rduo da PUC-Rio e da UFPB, quando

romperam barreiras e conseguiu-se torn-lo a nica inovao brasileira a compor o Sistema

Brasileiro de TV Digital (SBTVD).

Desde sua concepo, o Ginga levou em considerao a necessidade de incluso social/digital

e a obrigao do compartilhamento de conhecimento de forma livre. Permitindo levar ao

cidado todos os meios para que ele obtenha acesso informao, educao distncia

(EAD) e servios sociais apenas usando sua TV, o meio de comunicao onipresente no pas.

O middleware Ginga leva em considerao a importncia da televiso, presente na quase

totalidade dos lares brasileiros, como um meio complementar incluso social/digital. Ele d

suporte para o que chamado de "aplicaes de incluso", tais como T-Government, T-

Banking, T-Health e T-Learning. Tais servios incluem o acesso a dados do governo

(imposto de renda, soliticao de documentos, etc.), servios bancrios (extratos,

transferncias, etc.), servios de sade (marcar consultas, visualizar exames, etc.) e material

educacional (EAD, material educativo, etc.) todas as classes sociais, ou seja, atingindo os

objetivos de incluso digital e social de toda a populao brasileira em potencial.

Adotado a licena GPLv2, possui especificao aberta, de fcil aprendizagem e livre

de royalties, permitindo que todos os brasileiros produzam contedo interativo. Isso dar

novo impulso s TVs comunitrias e produo de contedo pelas grandes emissoras.

Ginga a camada de software intermediria (middleware) que permite o desenvolvimento de

aplicaes interativas para a TV Digital do Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD) de

forma independente da plataforma de hardware dos fabricantes de terminais de acesso (Set-

Top Boxes).

31

Conforme Gustavo Gindre, coordenador-executivo do Instituto de Estudos e Projetos em

Comunicao e Cultura - INDECS e conselheiro eleito do Comit Gestor da Internet no

Brasil - CGIbr, o Ginga foi a soma de dois middlewares: FlexTV (atualmente conhecido

como Ginga-J) e o Maestro (atualmente conhecido como Ginga-NCL) (OBSERVATORIO

DO DIREITO COMUNICAO, 2007).

Resultado de anos de pesquisas lideradas pela Pontifcia Universidade Catlica do Rio de

Janeiro (PUC-Rio) e pela Universidade Federal da Paraba (UFPB), o Ginga rene um

conjunto de tecnologias e inovaes brasileiras, que o tornam uma especificao

de middleware mais avanada e, ao mesmo tempo, mais adequada realidade do pas.

Como visto anteriormente, o middleware Ginga pode ser divididos em quatro macro-sistemas

principais: Ginga-NCL, Ginga-J, Ginga-CC e Sistema Operacional . Dependendo das

funcionalidades requeridas no projeto de cada aplicao, um paradigma possuir uma melhor

adequao que o outro. Apresenta-se na Figura 13 a arquitetura completa

do middleware Ginga.

32

Figura 13: Arquitetura do Middleware Ginga (OPENGINGA, 2008)

O middleware Ginga deve estar instalado em um Set-Top Box (STB), aparelho responsvel

pela converso do sinal digital e tambm pela execuo das aplicaes interativas. Logo,

todos os telespectadores devero possuir um decodificador com o middleware Ginga

instalado, para que dessa forma possam usufruir de todos os benefcios que a TV Digital pode

lhes proporcionar.

De acordo com OPENGINGA (2008), o middleware composto pelas seguintes bibliotecas :

33

libdirectfb-1.0-0: Biblioteca grfica projetada tendo como alvo sistemas embarcados. Oferece acelerao do hardware grfico utilizando o mnimo

de recursos possveis;

libdirectfb-dev: Arquivos necessrios para compilar e associar programas que utilizam DirectFB;

libdirectfb-extra: Prov pacotes extras ao DirectFB. Este pacote contm os seguintes provedores adicionais: imagem PNG, imagem JPEG,

fonte FreeType, sistema X11;

liblua5.1-dev: Contm a implementao da linguagem Lua; libxine-dev: Biblioteca que contm os arquivos de desenvolvimento

(cabealhos, documentao) para desenvolvedores da biblioteca do player

Xine. Suporta vdeo no formato MPEG-1 /2 e alguns tipos de AVI. Suporta

fluxos recebidos pela interface de rede, legendas e at mesmo arquivos no

formato MP3 ou OGG. Esta biblioteca extensvel atravs de plugins para

contedos de udio e vdeo, entrada de mdias, demuxers, etc.

libxine1: Biblioteca de mdia do Xine; libjpeg62-dev: Biblioteca de desenvolvimento para tratamento de arquivos

JPEG;

libfreetype6-dev: um pacote de desenvolvimento de tipografia digital, especialmente, para sistemas embarcados;

libwxgtk2.6-dev: Biblioteca de classes em C++ que prov componentes GUI (Graphic User Interface) e outras funcionalidades em diversas

plataformas. Este pacote necessrio para a compilao de

programas WxWidgets;

libxvidcore4-dev: Biblioteca de desenvolvimento de codecs ISO MPEG4; libx264-dev: Este pacote contm a biblioteca static e cabealhos usado

para construir programas que usam a libx264. A libx264 uma biblioteca

avanada para a tratamento de fluxos de vdeo com codificao H.264

(MPEG-4 AVC);

libtiff4-dev: Biblioteca desenvolvimento que prover suporte para TIFF (Tag Image File Format), um formato amplamente usando para

armazenamento de imagens. Este pacote inclui arquivos de

desenvolvimento, biblioteca esttica e arquivos de cabealho;

libxerces27-dev: Biblioteca de validao XML parser escrita em C++; 34

libopenthreads-dev: Biblioteca de desenvolvimento que prov um mnimo e completo OO (Object Oriented) thread interface para

programadores C++.

5.1 Ginga-NCL (Linguagem Declarativa)

Desenvolvido pela PUC-Rio para prover uma infra-estrutura de apresentao de aplicaes

baseadas em documentos hipermdia escritos em linguagem NCL (Nested Conext Language),

com facilidades para a especificao de aspectos de interatividade, sincronismo espao-

temporal de objetos de mdia, adaptabilidade e suporte a mltiplos dispositivos (GINGA-

NCL, 2008)

O Ginga-NCL utiliza uma linguagem declarativa. Uma das caractersticas da linguagem

declarativa que ela descreve o que e no como seus procedimentos funcionam, ou seja,

descrevem propriedades da soluo desejada, no especificando como o algoritmo em si deve

agir.

Em conjunto com a linguagem NCL, pode-se fazer uso tambm da linguagem Lua e

XHTML. Estes dois padres sero vistos logo a seguir.

5.1.1 XHTML

O XHTML (eXtensible Hypertext Markup Language) a unio das tags HTML

(HyperText Markup Language) com as regas da XML (eXtensible Markup

Language). Este padro amplamente utilizado na internet para exibio de

pginas web em diversos dispositivos.

Pode-se fazer uso de ferramentas para verificar a correta estrutura e cdigo de

arquivos XHTML utilizando um validador na pgina da W3C (World Wide Web

Consortium).

5.1.2 Lua

Lua uma linguagem de programao muito leve e poderosa, sendo a nica

linguagem desenvolvida por brasileiros, fora dos eixos EUA/Japo/Europa. Foi

35

desenvolvida na Tecgraf, na PUC-Rio, por Roberto Ierusalimschy, Luiz Henrique de

Figueiredo e Waldemar Celes, em 1993.

A motivao no Tecgraf para o desenvolvimento desta linguagem partia de uma forte

demanda para aplicaes que fossem configurveis externamente. Conseguindo isso,

pode-se dizer que possvel modificar diversos aspectos essenciais das aplicaes

sem a necessidade de recompilar a aplicao. Esse tipo de configurao era muito

mais do que simples escolhas de tipo de fonte de texto, mas tambm era necessrio

poder tomar decises em tempo de execuo que somente os usurios sabiam qual.

(CELES, 2008)

A partir da, Lua tem se estendido pelo mundo inteiro, sendo muito utilizada para

programao em robs e em jogos. Tudo isto facilitado pelo fato de ser de uso

gratuto, alm de cdigo aberto, inclusive para aplicaes comerciais. Outra vantagem

desta linguagem , por ela ser de fcil aprendizado para qualquer programador, desde

que ele esteja ambientado com linguagens de script, orientadas objetos ou

funcionais. No fundo, Lua pode ser to simples ou to complexa como se queira. ~

(CELES, 2008)

Basicamente, Lua uma linguagem de extenso, ou seja, o cdigo programado

dentro de um cdigo de outra linguagem (geralmente esta linguagem C),

aprimorando e facilitando a programao, alm de permitir uma prototipagem rpida e

um acesso programvel pelo usurio tecnologia implementada pela aplicao. Mas

sendo tambm muito usada como um interpretador stand-alone, onde o programa

todo escrito em Lua, sem a necessidade do programador possuir conhecimento da API

C. Neste caso, as funes pr-definidas de Lua formam o ambiente de programao

atravs das bibliotecas padro da linguagem, alm de eventuais pacotes de extenso

que podem ser agregados.

As bibliotecas de Lua podem ser usadas em qualquer plataforma que tenha um

compilador compatvel com o padro ANSI, j que Lua foi desenvolvida

completamente em ANSI C.

Lua uma linguagem que facilita muito a programao de aparelhos pequenos e

36

portteis, j que apresenta um cdigo compacto e modular, havendo a possibilidade de

remover componentes desnecessrios.

Os chunks, como so chamados os trechos de cdigo em Lua, podem ser pr-

compilados para um formato binrio e interpretado posteriormente.

Lua muito usada para ligar linguagens e aplicaes diferentes que possuem uma

interface com C. Sendo tambm, usada como linguagem de script de altssimo nvel.

Tanto a inteligncia artificial de um rob como a inteligncia em um jogo de

computador poderiam ter seu comportamento implementado facilmente em Lua.

Por ser muito simples, Lua reduz muito o trabalho dos programadores, sendo utilizada

em testes de algoritmos antes de suas implementaes definitivas, alm de servir

como uma linguagem de descrio de dados. (CELES, 2008)

5.2 Ginga-J (Linguagem Procedural)

Em desenvolvimento pela UFPB e SUN, o Ginga-J promete prover uma infra-estrutura de

execuo de aplicaes baseadas em linguagem Java, com facilidades especificamente

voltadas para o ambiente de TV Digital.

Atualmente, a linguagem procedural ainda no se encontra nos terminais de acesso devido a

problemas de royalties do uso do Java Virtual Machine. Sua implantao est prometida para

maio de 2009 (LUCA, 2008).

O Ginga-J uma plataforma que utiliza outras APIs para o processamento de classes

compiladas. Estas, so consideradas como componentes e cada uma definida para um tipo

de servio, conforme descrito a seguir:

API Java: utilizada para apresentao, seleo de servios, controle dos grficos na tela. Criada pela Sun Microsystems (SUN, 2008) e

desenvolvida no ambiente J2ME Plataforma Java 2 Micro

Edition (JAVATV, 2008), sendo uma extenso da plataforma Java, uma

API utilizada no desenvolvimento de contedo para Televiso Digital

37

Interativa, pois prov as funcionalidades necessrias em um terminal de

acesso.

A API apresenta um alto nvel de abstrao, isto uma caracterstica que

facilita no desenvolvimento, pois o desenvolvedor no se preocupa com as

camadas inferiores, que se referem aos protocolos de servios, transmisso

e rede. Funciona como uma espcie de middleware, pois se situa entre o

sistema operacional e as aplicaes.

Podem ser encontradas no Java TV, a JVM (Java Virtual Machine) e

vrias bibliotecas destinadas a TVDI (TV Digital e Interativa), que contm

no terminal de acesso. Isso permite ao desenvolvedor escrever apenas uma

nica vez o cdigo, pois a JVM torna compatvel para os receptores, sem

se preocupar em saber qual o hardware e software do equipamento. Esta

uma das vantagem do Java, pois torna a aplicao portvel e compatvel

em vrios ambientes.

O Java TV ainda oferece servios e informaes de servios (SI Service

Information), onde servio pode ser considerado um programa de

televiso, ou seja, um conjunto de contedo (vdeo, udio e dados) para

apresentao no terminal de acesso.

SI uma coleo de informaes que especificam o contedo dos servios, que

so armazenadas em uma base de dados denominada SI database. Alm disso, o

Java especifica pacotes que so utilizados para o desenvolvimento

de interfaces, navegao, servios e transportes. Pode-se citar alguns exemplos,

como:

o javax.tv.carousel: Fornece acesso a arquivos de radio difuso e diretrio de dados;

o javax.tv.graphics: Permite que Xlets (programas em Java especficos para TV Digital) possam obter seu repositrio

principal;

o javax.tv.locator: Oferece formas para referenciar dados ou aplicativos acessveis pela API JavaTV;

38

o javax.tv.xlet: Prov interfaces para o desenvolvimento e comunicao entre aplicaes, oferecendo um gerenciamento

do mesmo.

API DAVIC (Digital Audio-Visual Council): Criada pela associao DAVIC, especifica formatos de contedo para objetos como udio, vdeo,

textos e hipertexto e ainda controla o acesso ao aplicativo e a lngua

adotada (udio e legenda);

API Havi (Home Audio Video): Criada por uma associao de companhias de produto eletrnicos, com objetivo de atuar na apresentao e interface

grfica do usurio, sendo mais robusta do que API Java Sun, ou seja,

uma API que possui um padro para interconexo e interoperao de udio

e vdeo digital, a fim de interagirem entre si na rede. Alm disso, pode

gerenciar a rede, a interface do usurio e a comunicao dos componentes.

Essa API permite que usurios controlem a aplicao atravs de botes de

um controle remoto (SILVA, 2005);

API DVB (Digital Video Broadcasting): API relacionada ao padro europeu DVB, necessria para segurana, acesso de dados e para

dispositivos de I/O (entrada/sada).

5.5 Ginga-CC (Common Core)

Oferece suporte bsico para os ambientes declarativos (Ginga-NCL) e procedural (Ginga-J),

ficando entre os ambientes e o sistema operacional de forma que suas principais funes

sejam para tratar a exibio de vrios objetos de mdia, tais como: JPEG, MPEG4, MP3, GIF,

entre outros formatos.

Fornece, ainda, o controle do plano grfico para o modelo especificado para o SBDTV.

Tambm controla o acesso ao "Canal de Retorno", que o mdulo responsvel por controlar

o acesso a camada de rede.

O Ginga-CC tambm responsvel pelos meios de obter contedos, atravs de

procedimentos e decodificadores de contedo unificado, sendo que esse contedo pode ser de

origem, tanto do Fluxo de Transporte que vem no carrossel de objetos (que ser explicado

39

mais detalhadamente no captulo 7), segundo a multiplexao de dados em MPEG-2 ST, ou

ento pelo canal de comunicao com a Internet, tambm conhecido como canal de retorno.

Tanto o Ginga-CC, quanto uma aplicao residente, faz uso de chamadas ao sistema

operacional.

40

6. Ferramenta Disponibilizada para testes: Virtual Set-Top Box

O Ginga-NCL Virtual Set-top Box, tambm conhecido como Ginga-NCL Development Set-

Top Box (GINGA-NCL, 2008), consiste em um emulador virtual de um set-top box contendo

o middleware Ginga-NCL instalado. Ele foi desenvolvido pela PUC-Rio em linguagem Java,

e tem como base para seu funcionamento a distribuio Fedora (FEDORA, 2008) do Sistema

Operacional Linux.

Pelo fato desse emulador suportar apenas a parte voltada para a linguagem NCL

do middleware Ginga, aplicaes baseadas em Java que utilizam Java TV, ainda no podem

ser executadas no Ginga-NCL Virtual STB. Porm, o middleware Ginga d perfeitas

condies para os testes de aplicaes baseadas em NCL.

O uso de NCL em aplicaes para TV Digital Interativa proporciona uma maior facilidade na

construo de uma interface amigvel para o telespectador, se comparada com Java,

justamente por se tratar de uma linguagem que utiliza documentos hipermdia. Porm, todo o

poder computacional que Java possui, no aparece na linguagem NCL, dificultando a

execuo de determinadas operaes como acesso a servios a internet e banco de

dados. Para acesso internet pelo Lua, por exemplo, necessita-se o uso de uma classe

especfica chamada de TCP, o que ocorre de forma transparente no Java.

41

7. Canal de Retorno

Um assunto recorrente em muitas discusses o canal de retorno dos URDs. Estes canais de

retorno j esto presentes em set-top boxes atravs de interface ethernet, como pode ser visto

nos equipamentos da Proview modelo XPS-1000 (Proview, 2008) e Zinwell modelo ZDS-

620S (Zinwell, 2008). Denota-se "Canal de Retorno" (Figura 14, item A) o canal de

comunicao de dados entre a URD e a nuvem, ou seja, o envio de dados ocorre em ambos os

sentidos e no apenas em um. Demonstra-se ainda na Figura 14, o canal de comunicao da

emissora com a nuvem (item B) e outros possveis pontos de comunicao (item C). de

extrema importncia levar em considerao todos os possveis pontos de comunicao dos

URDs, pois aps a aplicao estar sendo executada na URD, ela tem a possibilidade de

trafegar seus dados pela nuvem, ou seja, o canal de comunicao pode conectar-se a um

servio em um datacenter (ex: banco de dados, web services, etc.) e outras residncias (ex:

P2P). Um diagrama mais detalhado apresentado na Figura 15.

Figura 14: Possveis formas de canais de comunicao

Na Figura 15 so apresentadas todas as fases de converso, transmisso, recepo e formas de

comunicaes existentes no Sistema Brasileiro de Televiso Digital. Partindo da emissora

(lado esquerdo), a imagem e som so gerados nos programas televisivos (estdios ou mdias

gravadas) e os mesmos so codificados para os padres do SBTVD (vide Tabela 7 e 8). Os

dados que sero enviados tambm so gerados pelo servidor de aplicativos da emissora. Na

fase da multiplexao (transmisso simultaneamente de dois ou mais fluxos em um mesmo

42

canal de transmisso), os trs fluxos se transformam em apenas um a fim de proceder com a

transmisso do mesmo. Porm, antes da transmisso em si, o fluxo de dados multiplexados

precisa ser modulado (converso para sinal analgico, possibilitando seu transporte por meio

de ondas portadoras, como ocorre, p. ex., na transmisso de dados por modem ou fax). O sinal

modulado ento enviado antena emissora e se propaga no ar.

No lado direito so representadas as seqncias de processos que ocorrem dentro do terminal

de acesso (por exemplo: set-top box). O sinal recebido por uma antena do tipo UHF (Ultra-

High Frequency) na residncia do telespectador e demodulado (processo que consiste em

extrair, de uma onda de RF modulada em amplitude, freqncia, ou fase, o sinal original

usado na modulao), dividindo um nico fluxo em trs novos: udio, vdeo e dados. O udio

e vdeo seguem diretamente para a tela de exibio, enquanto os dados seguem para

o middleware localizado na unidade de processamento do equipamento e se houver

necessidade iro se misturar ao udio e vdeo do programa televisivo.

O aplicativo pode vir a exigir uma comunicao com algum servio externo do equipamento.

Para isto, ser necessrio um canal de comunicao com a internet (nuvem). Este assunto tem

sido alvo de muita discusso, pois apenas 20% das pessoas no Brasil tem acesso internet

(IBGE, 2007) e isto dificulta a interao do telespectador com os aplicativos interativos que

necessitam uma comunicao externa, tais como: enquetes, e-commerce, entre outros. A fim

de aumentar o nmero de telespectadores interativos, estudam-se vrios formatos do canal de

comunicao com o objetivo haver uma melhor incluso digital.

43

Figura 15: Sistema de transmisso e recepo de

TV Digital (Adaptado de BARBOSA, 2008)

Entre as vrias formas de comunicaes possveis, as mais citadas at agora pelo governo e

fabricantes, so: linha de telefone (discada), rede sem-fio (wi-fi), ADSL (Asymmetric Digital

Subscriber Line), PLC (Power Line Communication), GSM/GPRS, CDMA2000/1xRTT e WiMAX.

44

A grande barreira para a escolha do melhor sistema a incluso digital de pessoas de baixa

renda.

Conforme Meloni (2007), uma da alternativa vivel de canal de retorno seria a utilizao da

tecnologia WiMAX-700, uma tecnologia que opera em frequncias de 54 a 400MHz (VHF) e

de 400 a 960 MHz (UHF). Sua utilizao possui vrias vantagens, tais como: melhor

penetrao de ondas dentro das residncias, maior propagao (at 65KM) e baixo custo de

produo, pois utiliza peas j presentes em eletrnicos de entretenimento. A maior

propagao um detalhe muito importante a ser observado, pois cidades de baixa densidade,

longe de emissoras, tambm seriam beneficiadas. Comparando-se as diferentes tecnologias

acredita-se que esta soluo seja uma das tendncias em canal de retorno.

No prximo captulo ser feito um melhor detalhamento do envio e recebimento dos dados

(datacasting), enviados juntos com os fluxos de udio e vdeo.

45

8. Difuso de Dados

Conforme visto anteriormente, dentre os vrios benefcios da TV digital em relao

analgica, o envio de dados em conjunto com a imagem e som. A capacidade de difundir

dados digitais que no sejam fluxos de udio e vdeo nesse sinal conhecida

como datacasting, e o pilar da interatividade na televiso digital. o datacasting que

permite s aplicaes e demais dados correlacionados serem transmitidos. (PICCIONI et. al.,

2005)

Existem quatro mecanismos de datacasting, so eles (PICCIONI et. al., 2005): Data

Piping, Data Streaming, MPE (Multi-Protocol Encapsulation) e Carrossis, sendo este

ltimo subdividido em: Carrossel de Dados e Carrossel de Objetos. Os mecanismos de

carrossel de dados e carrossel de objetos so dois dos mecanismos mais utilizados para a

difuso de dados nos sistemas DVB, ATSC e SBTVD, por este motivo manter-se o foco

apenas nestes mecanismos.

Ambos modelos de carrossis so protocolos de difuso de dados definidos pelo padro

DSM-CC (Digital Storage Media, Command and Control) (ISO/IEC 13818-6, 1996), a sexta

parte do conjunto de especificaes MPEG-2. O DSM-CC foi originalmente desenvolvido

com o objetivo de fornecer funes semelhantes s presentes em aparelhos de vdeo cassete

para o controle de fluxos de udio e vdeo de um fluxo de transporte. Posteriormente o DSM-

CC foi estendido e dividido em vrias partes, com o intuito de fornecer, entre outras, funes

como seleo, acesso e controle de fontes distribudas de vdeo e suporte para a

transmisso de dados atravs de fluxos de transporte.

O protocolo denominado carrossel foi desenvolvido com o intuito de possibilitar a difuso de

dados, de forma peridica, para set-top boxes. A idia bsica desse protocolo de mdulos de

dados difundidos ciclicamente, de modo que, quando o receptor necessitar determinado

mdulo, deve apenas aguardar o instante de sua prxima repetio no fluxo de dados.

Na Figura 15 so apresentados os passos para o envio de arquivos pelo carrossel.

Representam-se nele, o carrossel em formato de crculo, os arquivos necessrios para a

execuo de um aplicativo no terminal de acesso (letras A, B e C) e as extremidades

(emissora e o terminal de acesso).

No primeiro momento, o Terminal de Acesso (TA) localizado no lado direito, no recebeu

nenhum arquivo da Emissora (lado esquerdo). Ao girar o carrossel, chega o momento do

46

arquivo A ser carregado e difundido (passo 2). Como o TA no possui ainda o arquivo A

registrado em sua memria, o arquivo recepcionado e mantido em sua memria de

armazenamento at completar o carregamento de todos os arquivos necessrios para a

execuo do aplicativo so recebidos. O mesmo processo se repete at o TA receber o

restante dos arquivos (passos 3 e 4). No passo 5, todos os arquivo j se encontram no TA e o

aplicativo est pronto para ser executado.

Na Figura 17 os mesmos arquivos so enviados, porm ilustra-se um problema no envio dos

dados entre a emissora e o TA. Diferentemente da Figura 15 no passo 5, o aplicativo no

encontra-se apto para ser executado, pois h falta de um dos arquivos necessrios para sua

execuo. O TA ter que aguardar a repetio do arquivo na prxima seqncia cclica do

arquivo (passo 6) e carregar os arquivos ausentes em sua memria. No passo 7 representa-se

o momento em que o TA est apto a executar o aplicativo, pois todos os arquivo foram

recebidos e encontram-se ntegros.

47

Figura 16: Envio de dados por Carrossel Figura 17: Tratamento de arquivo corrupto

Note que no h comunicao no sentido terminal de acesso - emissora, pois se torna

desnecessrio e invivel neste modelo de envio de dados, pois no h um canal de

comunicao entre as duas extremidades.

Com a possibilidade de envio de arquivos audiovisuais e arquivos de dados no mesmo sinal

de transmisso, surge a possibilidade do envio de aplicativos para os terminais de acesso para

que o telespectador possa interagir com o programa televisivo. No captulo seguinte, ser

discutido o dispositivo responsvel pela interao do telespectador com a televiso: o

controle remoto.

48

9. Interao

De acordo com as normas da ABNT (ABNT NBR 15604, 2007), que regulamenta os

receptores de TV Digital, so listadas as funes bsicas do equipamento e sua interface

(fsica e virtual) com o usurio. So listadas na Tabela 9 algumas funes previstas para o

URDs.

Tipo de Receptor

Funcionalidade Full-Seg One-Seg

A. Acessibilidade

EPG (Eletronic Program Guide) Opcional Opcional

Classificao Indicativa Obrigatrio Obrigatrio

Closed-caption Opcional Opcional

Audiodescrio Opcional Opcional

Locuo Opcional Opcional

Dublagem Opcional Opcional

Janela de LIBRAS Opcional Opcional

B. Controle Remoto (funes mnimas) Opcional Opcional

Botes Bsicos (Liga/Desliga, Numricos,

Seleo Sequencial de Canais) Recomendado Recomendado

Botes de Controle de Volume Opcional Opcional

Boto do Guia de Programao Opcional Opcional

C. Controle Remoto (funes interativas) Opcional Opcional

Boto Confirma Recomendado Recomendado

49

Boto Sair Recomendado Recomendado

Boto Voltar Recomendado Recomendado

Botes Direcionais (, , , ) Recomendado Recomendado

Botes Coloridos Recomendado Recomendado

Boto de Informao sobre o evento Recomendado Recomendado

Boto Menu Recomendado Recomendado

Tabela 9: Funcionalidades mnimas previstas para os URDs.

As funcionalidades no se limitam s citadas na Tabela 9, pois a norma prev interfaces

digitais de alta velocidade, so elas: porta USB 2.0 (Universal Serial Bus Specification 2.0),

IP (ethernet) e serial.

Nenhuma das interfaces obrigatria, porm aumenta extremamente as possibilidades do

usurio a fazer uso de dispositivos dos mais variados tipos em conjunto com o equipamento.

O uso de outros dispositivos (alm do controle remoto) incluem (CPqD, 2006):

teclado, mouse, joystick, impressora, modem, armazenamento, entre outros. Mesmo havendo

a citao destes dispositivos nos documentos do CPqD, os mesmos no so mencionados nas

normas brasileiras (ABNT).

As diferentes possibilidades de conexes do equipamento favorece a criao de novos

dispositivos especficos para TV Digital, bem como o uso de tecnologias j existentes

(teclado, mouse, etc.).

50

10. Concluses

A demanda por estudos relacionados TV Digital aumenta a cada dia no pas, visto que ser

implementada a transmisso digital em outros estados e interior dos que j possuem na

capital. Este trabalho procurou reunir o maior nmero de informaes possveis que so

relevantes ao funcionamento da TV Digital, sua interao, demonstrar o estado-da-arte da TV

digital no Brasil e o que essencial compreender a respeito do assunto para seu

aprofundamento.

Os benefcios trazidos pela TV digital s casas dos brasileiros, incluindo a melhoria de

qualidade de som e imagem, como tambm a incluso de novas funcionalidades

(interatividade) so pontos decisivos para a aceitao dos telespectadores e a rpida

digitalizao da televiso.

O padro adotado pelo Brasil, chamado de SBTVD (Sistema Brasileiro de TV Digital),

baseado no padro japons ISDB e adaptado s necessidades brasileiras e s tecnologias mais

recentes no mercado e seu middleware, Ginga, evolui com muita velocidade.

Dividido em duas partes distintas, o Ginga compreende dois paradigmas de programao

diferentes. Integrando o Ginga-J com o Ginga-NCL, oferece-se ao desenvolvedor da

aplicao de TV digital a possibilidade de trabalhar tanto com uma linguagem procedural,

quanto com uma declarativa.

No primeiro semestre de 2008, foi lanada oficialmente a parte procedural do middleware e

este se faz necessrio difundir o conhecimento frente demanda nacional e internacional de

profissionais.

Ainda em um momento de imaturidade, a TV digital no Brasil no possui ainda

interatividade devido a royalties pelo uso da mquina virtual Java. Uma verso definitiva

dever ser disponibilizada na metade de 2009 pelos rgos competentes e s ento ser

possvel desfrutar de todas as maravilhas que a TV digital proporciona.

51

11. Trabalhos Futuros

Pretende-se como trabalhos futuros um estudo mais aprofundado sobre as possibilidades, formas, metodologias, paradigmas, barreiras e dispositivos de interao (perifricos), levando em considerao sua facilidade, praticidade e compatibilidade com o telespectador e os aplicativos televisivos.

Conforme MIRANDA (2008), existem diversos trabalhos a respeito de aplicativos complexos e o uso do limitado controle remoto para a interao homem-mquina. Uma forma de solucionar este tipo de problema, conforme o autor, o uso de novos dispositivos fsicos de interao. Tais dispositivos so demonstrados na Figura 18 de forma bastante completa. No ponto mais central so explicitados os autores que podem contribuir diretamente com o desenvolvimento de novos artefatos fsicos de interao (camada contribuio) e que possuem interesses e/ou expectativas acerca desse desenvolvimento (camada comunidade).

A TV Digital ainda est muita imatura e a interatividade ainda no est completamente funcional no Brasil. Muito h ainda a se pesquisar e criar com o SBTVD e sua arquitetura aberta se torna uma grande ferramenta de incluso digital.

Ser que o futuro da TV Digital Interativa se resumir a controles remotos arcaicos e desajeitados e menus complexos sem usabilidade?

52

Figura 18: Diagrama Novos Dispositivos Fsicos de Interao com a TVDI (MIRANDA et al., 2008).

53

12. Referncias Bibliogrficas

ABNT NBR 15604 - Associao Brasileira de Normas Tcnicas, "Televiso digital

terrestre - Receptores", Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre, NBR 15604, 2007.

BARBOSA, S. D. J. SOARES, L. F. G. TV Digital Interativa no Brasil se faz com Ginga:

Fundamentos, Padres, Autoria Declarativa e Usabilidade. Em T. Kowaltowski e K.

Breitman (orgs.) Atualizaes em Informtica 2008. Rio de Janeiro, RJ: Editora PUC-Rio,

2008. pp. 105-174

BARBOSA, S. D. J. SOARES, L. F. G. TV Digital Interativa no Brasil se faz com Ginga:

Fundamentos, Padres, Autoria Declarativa e Usabilidade. Disponvel

em: http://www.ncl.org.br/documentos/JAI2008-ppt.pdf, acesso em: Out/2008.

BAKKEN, D. E. Middleware Encyclopedia of distributed computing, Kluwer Academic

Press, 2001.

BBC. British Broadcasting Corporation. Disponvel em: http://www.bbc.co.uk/info/,

acesso em: Nov/2008.

BECKER, V.; VARGAS, R.; GUNTER FILHO, ; MONTEZ, C. Jri Virtual I2TV: Uma

Aplicao para TV Digital Interativa Baseada em JavaTV e HyperProp. In webmdia

2004, Ribeiro Preto. Proceedings WebMedia & LA-Web 2004, 2004. v. 2. p. 12-19.

CELES,W. FIGUEIREDO, L. H. IERUSALIMSCHY, Roberto A Linguagem Lua e suas

Aplicaes em Jogos. Disponvel em: http://www.tvdi.inf.br/ upload / artigos / tutorial_sobre

_lua.pdf, acesso em: Set/2008.

CLICKRBS TV digital: como escolher um televisor. Disponvel em: http://www.clicrbs.

com.br/ especial/ rs/ tecnologia/ noticia/ detalhe/ TV-digital: - como escolher um -

televisor.html, acesso em: Out/2008.

54

COSTA, L. CARNEIRO, L. G. DORNELLES, M. KIST, C. CRIO, M. PEREZ, M. F.

ADAMSKI, R. SET: as novas relaes da mdia com o Pblico. Jornal Hipertexto / Jornal

da Famecos/PUCRS. Edio Ano 10, N 66. Set/2008.

CPqD Arquitetura de Referncia Sistema Brasileiro de Televiso Digital Terrestre

FUNTTEL. Disponvel em: http://itvproducoesinterativas.com.br/pdfs/relatorios/

Modelo_de_referencia_SBTVD-ANEXO1_arquitetura_referencia_sbtvd.pdf, acesso em:

Ago/2008.

EMBRATEL Lanamento do Satlite Star One C2. Disponvel em:

http://satelitec2.embratel.net.br/hdtv-tv-digital-star-one-c2.html, acesso em Ago/2008.

FEDORA Fedora Project. Disponvel em: http://www.fedoraproject.org, acesso em

Ago/2008

FLORES, V. F. FAUST, R. PIMENTA, M. S. Definindo uma Proposta para Avaliaes de

Usabilidade de Aplicaes para o Sistema Brasileiro de TV Digital, Anais do IHC

(Simpsio Brasileiro de Fatores Humanos em Sistemas Computacionais) 2008, pg. 88-97.

PUCRS.

FSBTVD Frum do Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre. Disponvel

em: http://www.forumsbtvd.org.br/, acesso em: Ago/2008.

GINGA. Middleware Ginga. Disponvel em: http://www.ginga.org.br/, acesso em

Ago/2008.

GINGA-NCL Virtual Set-top Box. Disponvel: http://www.ncl.org.br/ferramentas/fedora-

fc7-ginga-i386.zip, acesso em: Ago/2008.

IBGE, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica - IBGE. Pesquisa Nacional por

Amostra de Domiclios PNAD 2007 [S.l.], 2007.

ISO/IEC 13818-6 - Organization for Standardization. Coding of Moving Pictures and

55

Associated Audio- Extension for Digital Storage Media Command and Controls.

Disponvel em: http://www.iso.ch/cate/d25039.html, acesso em: Out/2008.

JAVATV. JavaTV API. Disponvel em http://java.sun.com/products/javatv/index.jsp, acesso

em Out/2008.

LUCA, C. TV Digital: Sun cumpre o prazo de entrega da especificao Java - Futurecom

2008. Disponvel em: http://www.convergenciadigital.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?

infoid=16507&sid=80, acesso em Out/2008.

MELONI, L. G. P. Return Channel for the Brazilian Digital Television System-

Terrestrial, Journal of the Brazilian Computer Society, no. 1; Vol. 13; Mar. 2007, ISSN

0104-650

MIRANDA, L. C. PICCOLO, L. S. G. BARANAUSKAS, M. C. Artefatos Fsicos de

Interao com a TVDI: Desafios e Diretrizes para o Cenrio Brasileiro. Anais do IHC

(Simpsio Brasileiro de Fatores Humanos em Sistemas Computacionais) 2008, pg. 60-69.

PUCRS.

MORRIS, S. SMITH-CHAIGNEAU, A. Interactive TV Standards: A Guide to MHP,

OCAP, and Java TV. Focal Press, 585p. 2005.

OBSERVATRIO DO DIREITO COMUNICAO TV digital: uma farsa chamada

ISDTV. Disponvel em: http://www.direitoacomunicacao.org.br/novo/content.php?option=

com_content&task=view &id=361, acesso em: Set/2008.

OPENGINGA. Ginga-j. Disponvel em: http://www.openginga.org/, acesso em: Set/2008.

PICCIONI, C. BECKER, V. MONTEZ, C. HERWEG, G. H. Datacasting e

Desenvolvimento de Servios e Aplicaes para TV Digital Interativa. In: TEIXEIRA,

Cesar Augusto Camilo; BARRRE, Eduardo; ABRO, Iran Calixto. (Org.). Web e

Multimdia: Desafios e Solues. Poos de Caldas, 2005, v. 01, p. 01-30.

56

57

PROVIEW, 2008 Grupo Proview, Disponvel: http://www.zinwell.com.br/, acesso em:

Out/2008

SILVA, J. Q. TV Digital Interativa. So Leopoldo: Unisinos. Monografia, Curso de

Especializao em Redes de Computadores, Centro de Cincias Exatas e Tecnolgicas,

Universidade do Vale do Rio dos Sinos. 56p. 2004.

SOUZA, G. L. SOARES, L. F. G. Interactive Television in Brazil. Disponvel

em: http://www.ncl.org.br/documentos/EuroiTV2007S.pdf, acesso em: Ago/2008.

SUN. Sun Microsystems. Disponvel em http://www.sun.com/, acesso em Out/2008.

WOLF, W What is embedded computing? Revista Computer, Edio Jan 2002, Volume:

35, p.136-137

ZINWELL, 2008 Zinwell do Brasil, Disponvel em: http://www.zinwell.com.br/ Acesso em:

Out/2008