Datos técnicos: normas y estándares

Utilización del estándar europeo DVB

La Televisión Digital Terrestre (TDT) española sigue el estándar europeo propuesto por DVB (Digital Video Broadcasting), una asociación de fabricantes, operadores, radiodifusores, y otras empresas relacionadas con la difusión de contenidos audiovisuales que diseña normas estándar para la normalización de las emisiones digitales.

La TDT española utiliza la variante DVB-T, diseñada especialmente para las transmisiones terrestres a través del aire, que aporta determinadas características especiales ante otras variantes diseñadas para la difusión por cable (DVB-C), satélite (DVB-S) o las orientadas a dispositivos móviles (DVB-H).

La variante terrestre (DVB-T) fue más compleja de diseñar, ya que debe hacer frente a variadas fuentes de ruido cuyos efectos deben ser mitigados en la mayor proporción posible para garantizar la continuidad y estabilidad del servicio.

Una de las claves de DVB-T es el uso de OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing), muy similar a COFDM, y que también se usa en otro tipo de transmisiones como DVB-H y DAB entre otras. Éste proporciona un esquema de modulación que aporta un elevado número de subportadoras ortogonales en un pequeño espacio de emisión y con una baja tasa de datos para cada una de ellas, lo que prolonga en el tiempo la transmisión de cada bit. Esta característica amplía la robustez de la señal ante interferencias y dobles recepciones, utilizando éstas últimas de manera aditiva y no destructiva.

Para poder hacer un uso aditivo de dobles recepciones es necesario establecer un tiempo de guarda que permita que señales que se reciben con un determinado tiempo de desincronía sean reconocidas como una misma señal, provocando una adición y una señal más robusta. Si las señales se reciben con un tiempo de desincronía mayor que el tiempo de guarda, el resultado es destructivo y la consecuencia es la pérdida de calidad de la señal, lo que se traduce en la imposibilidad de extracción de datos para la visualización de los canales de televisión.

Esta característica técnica permite además la creación de redes de frecuencia única. Éstas no son más que emisiones idénticas que se emiten de manera sincronizada desde distintos puntos geográficos utilizando la misma frecuencia para cubrir de manera total todo un área geográfica. Este modo de actuar realiza un uso totalmente eficiente del espectro radioeléctrico, ya que no es necesaria la asignación de varias frecuencias sino de tan sólo una para cubrir ese área.

Modulación COFDM y ventajas asociadas

El espectro está legislativamente dividido en canales de 8 MHz (hasta un total de 49). La modulación mediante COFDM permite obtener unas señales cuadradas que se ajustan en gran medida al ancho de banda asignado a cada canal, por lo que las emisiones digitales no saturan los canales de emisión adyacentes, como sí ocurría en las emisiones analógicas. Esto da como posibilidad la utilización de canales adyacentes sin temor a que se produzcan incompatibilidades, por lo que se redunda en el uso eficiente del espacio radioeléctrico.

OFDM ofrece dos modos distintos para definir la onda portadora: 2K carriers plus QAM y 8K carriers plus QAM. El primero corrige el efecto Doppler para favorecer la recepción en movilidad, mientras que el segundo otorga una mayor robustez y protección agregando más subportadoras. En España se utiliza el modo 8K.

La modulación de las señales se realiza en 64QAM (Quadrature Amplitude Modulation), un tipo avanzado de modulación digital, que permite definir un total de 64 estados diferentes.

Ancho de banda y formatos de emisión

La configuración utilizada en España, anteriormente expuesta, proporciona un total de 19,91 Mbps (Megabits por segundo) a través de cada canal, que puede ser utilizado libremente por los operadores para la difusión simultánea de varios canales de vídeo (TV), varios de audio(radio), aplicaciones interactivas MHP u otros servicios (EPG, EPG extendida, etc.).

Los canales de televisión se envían codificados en la norma MPEG-2, que ofrece una calidad de imagen muy superior aun con una menor tasa de datos a la de MPEG-1, su antecesora. MPEG-2 es la norma utilizada en el popular formato DVD, y es lo suficientemente flexible como para permitir a los operadores configurar determinados parámetros que les permitan aprovechar al máximo su ancho de banda disponible, manteniendo el debido compromiso con la calidad de imagen y sonido.

Si bien la tasa de datos utilizada en el soporte DVD es por lo general más elevada que la que se ofrece a través de las emisiones de televisión digital, el formato MPEG-2 permite seguir ofreciendo una calidad de imagen muy superior a la que en muchos casos se reciben por vía analógica, llena de nieve, rayas, doble imagen, etc.

El formato MPEG-2 necesita alrededor de 3,5 Mbps para cada flujo de vídeo estándar que se envía, lo que le permite ofrecer una calidad de imagen aceptable. Si ese flujo de vídeo contiene imágenes con gran cantidad de variaciones y movimientos (caso de retransmisiones deportivas, películas de acción, ...), el ancho de banda que se recomienda consumir asciende a entre 4,5 y 6 Mbps.

En la actualidad, existe una norma más avanzada, MPEG-4, que realiza una codificación más eficiente, ofreciendo mayor calidad de imagen con una tasa menor de información, e incluso mostrando capacidades de visualización de objetos 3D. MPEG-4 ofrece un perfil básico (MPEG-4 parte 2) y otro avanzado (MPEG-4 parte 10), denominado H.264.

Esta norma, H.264, permite ofrecer vídeo de alta calidad (24 imágenes por segundo) con tasas relativamente bajas de datos, y se perfila como una de las normas del futuro reciente. Así, permite ofrecer vídeo con resolución 176x144 (10-15 imágenes por segundo) con unos 55 Kbps, vídeo con resolución 640x480 con entre 1 y 2 Mbps, vídeo con resolución 1280x720 (alta definición) con 6 Mbps y vídeo con resolución 1920x1080 (alta definición completa) con 8 Mbps.

En el caso de la emisión de audio (radios, canales de sonido de los canales de TV), la tasa mínima que mantiene una calidad de audio similar a la del CD es de 192 Kbps para emisiones estéreo. Por debajo de esa tasa, el audio ofrece una calidad mediocre y no resulta fiel al audio original que se pretende emitir. La tecnología digital permite también la emisión de audio en forrmato Dolby Digital - AC3, que da la posibilidad de recibir hasta 6 canales diferenciados de audio, con una codificación muy eficiente.

En la imagen se muestra el uso medio que en la actualidad realizan los operadores del ancho de banda disponible. El canal de 8MHz presenta 20 divisiones, que representan cada espacio de un megabit por segundo que pueden transmitir, hasta alcanzar el total de 19,91 Mbps de que disponen. Cada fragmento de color representa un uso concreto: flujos de vídeo (imagen) para los distintos programas de televisión que se emiten, flujos de audio para el sonido de los programas de TV así como para emisiones complementarias de emisoras de radio, servicios de teletexto y otros servicios bajo el estándar MHP o de información de programación (EPG).

Como se puede apreciar, la mayor parte del ancho de banda consumido es destinado a la emisión de los flujos de imagen de los programas de televisión.

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