La televisión digital

La televisión digital 
Introducción
La llegada de la televisión digital supone un cambio tan radical como el que supuso el paso del blanco y negro al color. Se trata de conseguir imágenes mejores, pero no se queda ahí, sino que también se van a abrir las puertas a la futura introducción de servicios hasta ahora inimaginables, como la recepción móvil de televisión, la interactividad, la televisión a la carta o los servicios multimedia tan de moda hoy en día con la explosión de Internet.
El principal problema de la televisión analógica es que no saca partido al hecho de que en la mayoría de los casos, las señales de vídeo varían muy poco al pasar de un elemento de imagen (píxel) a los contiguos, o por lo menos existe una dependencia entre ellos. En pocas palabras, se derrocha espectro electromagnético. Además al crecer el número de estaciones transmisoras, la interferencia pasa a convertirse en un grave problema.
Los canales radioeléctricos de la televisión digital ocupan la misma anchura de banda (8MHz) que los canales utilizados por la televisión analógica pero, debido a la utilización de técnicas de compresión de las señales de imagen y sonido (MPEG), tienen capacidad para un número variable de programas de televisión en función de la velocidad de transmisión, pudiendo oscilar entre un único programa de televisión de alta definición (gran calidad de imagen y sonido) a cinco programas con calidad técnica similar a la actual (norma de emisión G con sistema de color PAL), o incluso más programas con calidad similar al vídeo. Sin embargo, inicialmente, se ha previsto que cada canal múltiple (canal múltiple se refiere a la capacidad de un canal radioeléctrico para albergar varios programas de televisión) de cobertura nacional o autonómica incluya, como mínimo, cuatro programas. Por el momento, no se contempla la emisión de programas de televisión de alta definición.
El empleo de la televisión digital terrestre como medio para la difusión de televisión proporciona una serie de beneficios frente a otras posibles opciones:

• Al utilizar como medio de difusión la red terrestre nos permite una recepción en el hogar sencilla y poco costosa, ya que emplea el mismo sistema de recepción de la televisión analógica, e incluso con la antena anterior, sin merma de calidad.
• Permite la recepción portátil y en movimiento.
• Puede emplear redes de frecuencia única lo que conlleva el uso de un menor número de frecuencias.
• Requiere menor potencia de transmisión.
• Incrementa el número de programas con respecto a la televisión analógica actual, permitiendo múltiples programas y servicios multimedia en cada canal radioeléctrico.
• Mejora de la calidad de la imagen y del sonido (se evitan los efectos de nieve y de doble imagen de la televisión analógica) en la zona de cobertura, consecuencia de la robustez de la señal digital frente al ruido, las interferencias y la propagación multi trayecto.
• La elevada resolución espacial de un sistema de televisión digital permite un realismo mayor, que se puede apreciar en una pantalla más grande.
• Permite el aumento de la relación de aspecto. El formato convencional es de 4:3, mientras que con la televisión digital se permite el formato panorámico de 16:9.
• Se puede ofrecer un sonido multi canal, con calidad de disco compacto.
• Además la multiplicidad de canales de audio permite conseguir el efecto de sonido perimétrico empleado en las salas de cine. Aparte, estos canales podrían emplearse para transmitir diferentes idiomas con el mismo programa de vídeo.
• Abre las puertas del hogar a la Sociedad de la Información, debido a que permite la convergencia TV-PC. El televisor pasará a convertirse en un terminal multimedia que podrá admitir datos procedentes de los servicios de telecomunicaciones, suministrando servicios de valor añadido como correo electrónico, cotizaciones de bolsa, videoteléfono, guías electrónicas de programas (EPG), vídeo bajo demanda, pay per view, teletexto avanzado, banco en casa, tienda en casa, etc.
• Facilita los servicios de ámbito nacional, regional y local.
• Permite el desarrollo equilibrado entre servicios en abierto (Servicio Universal) y servicios de pago.

Los televisores actuales no permiten la recepción de la nueva señal digital para obtener una imagen visualizable, por lo que caben dos soluciones:

• La solución obvia es comprarse un televisor digital, pero hasta que el sistema no esté completamente introducido, los televisores digitales de pantalla grande apta para televisión digital serán caros.
• La solución más económica es añadir al receptor de televisión corriente un aparato decodificador, que convierta la señal digital en una señal analógica. Aunque el espectador no percibirá la calidad propia de la televisión digital, la calidad de la imagen superará la que tendría el mismo programa transmitido por un canal analógico.

Grupos y Foros Dedicados al Desarrollo y Puesta en Funcionamiento de la Televisión Digital (especialmente en Europa)

• Proyecto Europeo DVB (Digital Video Broadcasting), que establece las normas para difusión digital que se aplican a todas las formas de difusión (satélite, cable terrestre y otras).
• Foro DIGITAG (DIGital Terrestrial Action Group), que se encarga de unificar criterios de requisitos de servicio , de funcionalidades del receptor, de aspectos regulatorios con todas las matizaciones propias de cada país y de fomentar la rápida introducción de televisión digital .
• Proyecto VALIDATE (Verification And Launch of Integrated Digital Advanced Television in Europe), que es el grupo de trabajo que valida todas las experiencias de televisión digital , en cuanto a la compatibilidad de los distintos receptores.
• Proyecto MOTIVATE, que analiza la posibilidad de recepción móvil de la televisión digital
• Proyecto VIDITER (Video Digital TERrestre), constituye el primer proyecto español en televisión digital terrenal, y cuyo objetivo es desarrollar una red de televisión digital terrenal y evaluar el comportamiento de este nuevo sistema, con experiencias reales de emisión.
• dTTb (digital Terrestrial Television broadcasting).

Las normas para la televisión digital han sido desarrolladas en Europa por el Proyecto DVB, integrado por más de 200 organizaciones. Debido a su menor complejidad, las normas de satélite y cable han precedido uno o dos años a la norma de TV terrestre, y así se ha reflejado en su respectiva implantación.
TV digital vs. TV analógica
El principal problema de la televisión analógica es que no saca partido al hecho de que en la mayoría de los casos, las señales de vídeo varían muy poco al pasar de un elemento de imagen (píxel) a los contiguos, o por lo menos existe una dependencia entre ellos. En pocas palabras, se derrocha espectro electromagnético. Además al crecer el número de estaciones transmisoras, la interferencia pasa a convertirse en un grave problema.
En la televisión analógica, los parámetros de la imagen y del sonido se representan por las magnitudes analógicas de una señal eléctrica. El transporte de esta señal analógica hasta los hogares ocupa muchos recursos. En el mundo digital esos parámetros se representan por números; en un sistema de base dos, es decir, usando únicamente los dígitos "1" y "0".
El proceso de digitalización de una señal analógica lo realiza el conversor analógico/digital. Esta representación, numérica en bits, permite someter la señal de televisión a procesos muy complejos, sin degradación de calidad, que ofrecen múltiples ventajas y abren un abanico de posibilidades de nuevos servicios en el hogar. Sin embargo, la señal de televisión digital ofrecida directamente por el conversor analógico/digital contiene una gran cantidad de bits que no hacen viable su transporte y almacenamiento sin un consumo excesivo de recursos.
La cantidad de bits que genera el proceso de digitalización de una señal de televisión es tan alto que necesita mucha capacidad de almacenamiento y de recursos para su transporte.
Ejemplos de la cantidad de bits que genera la digitalización de 3 diferentes formatos de televisión:

• En formato convencional (4:3) una imagen digital de televisión está formada por 720x576 puntos (píxels). Almacenar una imagen requiere: 1 Mbyte. Transmitir un segundo de imágenes continuas, requiere una velocidad de transmisión de 170 Mbits/s.
• En formato panorámico (16:9) una imagen digital de televisión está formada por 960x 576 puntos (píxels): requiere un 30% más de capacidad que el formato 4:3
• En formato alta definición la imagen digital de televisión consiste en 1920 x1080 puntos (pixels). Almacenar una imagen requiere más de 4Mbyte por imagen. Transmitir un segundo de imágenes continuas, requiere una velocidad de transmisión de 1Gbit/s. Afortunadamente, las señales de televisión tienen más información de la que el ojo humano necesita para percibir correctamente una imagen. Es decir, tienen una redundancia considerable. Esta redundancia es explotada por las técnicas de compresión digital, para reducir la cantidad de "números" generados en la digitalización hasta unos niveles adecuados que permiten su transporte con una gran calidad y economía de recursos.

Estas y otras técnicas han sido los factores que han impulsado definitivamente el desarrollo de la televisión Digital, permitiendo el almacenamiento y transporte de la señal de televisión digital con un mínimo uso de recursos.
Llegada de la Televisión Digital en Estados Unidos y desarrollo de un estándar digital
El cambio a la nueva modalidad ocurrió a finales del año 1998. El sistema que se mantenía vigente hasta entonces, fue establecido en los años cuarenta y cincuenta por la Comisión Nacional de Sistemas de Televisión (NTSC). El cambio ha seguido un proceso lento y a menudo muy controvertido.
Funcionarios de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC), cadenas emisoras de televisión, fabricantes y académicos trataban de crear un estándar digital que no dejara inmediatamente anticuados los televisores existentes.
El nuevo sistema opera sobre todo en la banda de 470 a 890 MHz (canales 14 a 83) y en frecuencias UHF). El sistema nuevo y el antiguo deberán coexistir hasta el 2006, en que deben cesar las emisiones de señales NTSC, tanto en la banda de 54 a 216 MHz (canales 2 a 13), como en frecuencias UHF y VHF.
La FCC reasignará entonces dichos canales a la televisión digital.
La FCC creó en 1987 una comisión asesora sobre servicios de televisión avanzada, la ACATS, que debía asesorar a la FCC sobre el servicio de televisión avanzada en Estados Unidos, incluida la preparación de un estándar técnico.
En 1988 la ACATS pidió a las industrias, universidades y laboratorios que propusieran normas para la televisión avanzada.
En marzo de 1990 la FCC dio un paso fundamental. Decidió que el servicio de televisión avanzada se daría en régimen de difusión simultánea (simulcast) con el servicio convencional, y no en régimen de compatibilidad de receptores (este último fue el enfoque que se siguió al introducir la televisión en color, en que la señal debería poderse ver tanto en televisores en color como en blanco y negro). En el régimen de compatibilidad de receptores, la señal de televisión de alta definición (HDTV) podría captarse y visualizarse en los receptores actuales convencionales. Pero la señal de HDTV requiere mucha más información que una señal de color, por lo que el receptor exigiría un canal suplementario para introducir la información adicional (otro canal de 6 MHz).
Esto plantea varios problemas:

• Al transmitirse la señal HDTV por un canal NTSC tendremos un sistema poco eficaz, poco moderno y poco rentable.
• Hay que asignar un canal nuevo por cada canal NTSC existente.

Por estos motivos, es por lo que se optó por el enfoque simulcast. La señal HDTV se transmite por un canal propio de 6 MHz independientemente de la señal NTSC (en lugar de emplear compatibilidad de receptores, en el que la señal HDTV se obtiene de la señal NTSC y de la información que va en el canal suplementario). Así podría equiparse un sistema de transmisión moderno para la señal HDTV completa.
No obstante persiste el inconveniente de que los televisores actuales no pueden recibir una señal HDTV. Para evitar que estos televisores se quedaran de repente inservibles, la FCC asignó un nuevo canal por servicio a cada una de las 1500 estaciones de Estados Unidos que lo solicitasen. Durante un periodo de transición, la FCC exigiría que el mismo programa fuera transmitido simultáneamente (o con muy poco retraso) tanto por HDTV, como por NTSC (más tarde se suprimiría este requisito). Cuando una gran parte del país ya utilizase la nueva televisión, se suprimiría el servicio NTSC, y la porción de espectro que ocupaba se utilizaría para nuevos canales HDTV u otros servicios.
Esta decisión tuvo una repercusión decisiva en el desarrollo de una norma para la HDTV.
Poco después comenzaron a recibirse propuestas para sistemas HDTV, y la ACATS y la FCC decidieron someter a evaluación cinco propuestas técnicas: una analógica y cuatro digitales. Estas propuestas técnicas se analizaron en el Centro de Pruebas de Televisión Avanzada de Alexandria, mientras que la calidad de la imagen se evaluaba en el Laboratorio de Evaluación de Televisión Avanzada de Ottawa.
En febrero de 1993, tras revisar los resultados la ACATS llegó a la conclusión de que los cuatro sistemas digitales superaban en prestaciones al analógico. A su vez, cada uno de los cuatro sobresalía en distintos aspectos. Así que la ACATS animó a los promotores a que organizaran en un solo sistema los elementos mejores de los cuatro y lo sometieran a evaluación.
En mayo de 1993 se constituyó la Gran Alianza, un consorcio integrado por AT&T, Zenith, el centro de investigación de David Sarnoff, General Instrument Corporation, el Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), Philips Electronics North America, y la francesa Thomson Consumer Electronics.
Entre 1993 y 1994 la Gran Alianza introdujo mejoras en los mejores elementos técnicos de los cuatro sistemas y creó un prototipo. En base a ese prototipo de HDTV, la comisión de Sistemas de Televisión Avanzada (consorcio de industrias) creó un estándar técnico.
Para poder transportar en un canal de 6 MHz (aproximadamente 20 Mbps) toda la información de una imagen de alta definición es necesario comprimir los datos (si no se comprimiera necesitaría del orden de Gbps). La propuesta de la Gran Alianza se basó en el sistema MPEG2.
La clave de la compresión según el sistema MPEG consiste en no enviar las imágenes completas (como en NTSC), sino sólo los cambios entre dichas imágenes. El resultado es que se necesitan muchos menos datos para actualizar una imagen. Los datos comprimidos de vídeo, audio y otros se multiplexan formando una sola sucesión de bits. Esta sucesión de bits modula una señal que se transmite por radiodifusión terrestre.
En recepción la señal se capta por una antena y se envía a un receptor, que demodulará la señal para obtener la sucesión de bits original. Estos bits se de-multiplexan y se recuperan los datos comprimidos para pasar a descomprimirlos a continuación.
En noviembre de 1995 la ACATS recomendó a la FCC el estándar elaborado por la Comisión de Sistemas de Televisión Avanzada, y ésta lo aceptó en 1996 salvo por un detalle. Suavizó la restricción de la norma en la que se limita a 18 los formatos de resolución de vídeo autorizados.
A principios de 1997 la FCC añadió otras disposiciones en apoyo del nuevo estándar técnico, como por ejemplo la asignación de canales.El sistema de televisión digital basado en dicho estándar es muy flexible, y permite por ejemplo que un canal de 6MHz pueda ofrecer imágenes de alta resolución y sonido perimétrico multicanal, o bien transmitir varios programas de televisión de calidad comparable a la de los programas actuales. Esta flexibilidad ha hecho sustituir el acrónimo de Televisión de Alta Definición (HDTV) por el de Televisión Digital (DTV). Además el estándar está abierto para que se le puedan incorporar futuras mejoras técnicas.
Aspectos técnicos de los sistemas de televisión digital
Básicamente, existen dos normas de Televisión Digital Terrestre, una Americana (desarrollada por el ATSC), y otra Europea (desarrollada por el ETSI).
Reseña técnica al sistema americano:
Este sistema, está basado en una modulación 8-VSB. Es un sistema de Banda Lateral Vestigial (al igual que los sistemas analógicos) basado en una modulación 8-QAM que se extiende hasta 64-QAM con una codificación de Trellis.
Existe un tercer estándar de televisión digital terrestre, el Japonés, denominado ISDB (Integrated Services Digital Broadcasing), quizá de menor importancia o despliegue que los anteriores.
El sistema europeo de difusión de televisión digital terrenal
El sistema europeo está basado en las especificaciones del DVB-T (Digital Video Broadcast-Terrestrial), realizadas en el ETSI (European Telecommunications Standards Institute), y recogidas en el documento ETS 300 744 de Marzo de 1997. Dicho estándar ha sido adoptado por los países Europeos, así como por países de fuera, como Australia, Brasil o India.
A continuación se describe brevemente los aspectos técnicos más relevantes del DVB-T, en su aplicación a los sistemas de difusión de Televisión Digital Terrestre.
Como se recoge en la propia norma, el proyecto DVB (Digital Video Broadcast) es un consorcio de organizaciones tanto públicas como privadas, con objeto de establecer el marco para la introducción de servicios de televisión digital basados en MPEG-2. Esto es, se propone abordar las necesidades reales en este campo teniendo presente la situación y estado de los mercados, así como las circunstancias económicas, tanto de la electrónica de consumo, como de la industria de difusión de televisión. En el sistema se definen los esquemas de modulación y codificación de canal para difusión de servicios terrestres de LDTV (Limited Definition Television), SDTV (Standard Definition Television), EDTV (Enhanced Definition Television) y HDTV (High Definition Television).
El desarrollo del DVB-T se basó en un conjunto de requisitos de usuario producido por el Módulo Comercial (Commercial Module) del proyecto DVB. Los miembros del DVB contribuyeron al desarrollo técnico del DVB-T a través del DTTV-SA (Digital Terrestrial Television-System Aspects), grupo de trabajo del Módulo Técnico (Technical Module). Proyectos europeos como SPECTRE, STERNE, HD-DIVINE, HDTVT, dTTb, y otras organizaciones desarrollaron hardware de sistema y resultados, que eran comunicados al DTTV-SA.
Una de las principales características del DVB-T es el empleo de paquetes MPEG-2, lo cual implica que es transportable cualquier información que sea digitalizable (vídeo, audio, datos multimedia, etc...). Además, se incluyen en las especificaciones un conjunto de canales de retorno para los usuarios con objeto de interactuar con los servicios digitales recibidos (ver apartado de receptores de usuario).
 Plataforma multimedia del hogar

En 1997 el Proyecto DVB extendió su alcance a la Plataforma Multimedia del Hogar (MHP), que estará formada por el terminal de acceso desde el hogar (STB, TELEVISIÓN, PC), sus periféricos y la red digital en casa.
Esta plataforma permitirá al usuario servicios interactivos y acceso a Internet (e-mail, chat,...). La plataforma aumentará la capacidad de la STB permitiéndole que proporcione servicios interactivos. La plataforma es una solución software que hace la televisión más útil, divertida y al servicio de los hogares. Además, creará nuevas oportunidades económicas para los operadores de red y sus proveedores de contenidos, hardware y software. Se abren grandes posibilidades en cuanto a los aparatos, desde las avanzadas STBs hasta las televisores de alta definición integradas. Un papel crucial en cuanto a la integración es el de la API (Application Programming Interface).
Las normas de DVB ofrecen grandes oportunidades a los fabricantes de receptores. Es probable que los productos iniciales difieran substancialmente. Las posibilidades para los usuarios también son enormes, ya que podrán recibir una combinación de contenidos mejorados, imágenes de alta calidad y nuevos servicios. Las especificaciones de DVB permiten manejar múltiples métodos de transmisión. Una posibilidad para los usuarios es la recepción combinada terrestre/satélite, aunque es poco probable al principio.
Plataforma multimedia del hogar
La plataforma será una arquitectura abierta, basada en los estándar de internet, que cumplirá las normas mundiales de difusión de televisión digital, incluyendo DVB, ATSC y ARIB, y ATVEF. Esto permitirá a los proveedores de contenidos crear programas una sola vez para verlos en cualquier parte. También soportará normas de Internet como HTML, JavaScript y HTML Dynamic, así como todos los contenidos interactivos autorizados de acuerdo con el ATVEF ( Advanced Television Enhancement Forum).

Los requisitos básicos que debe cumplir la plataforma son:

• Difusión mejorada con interactividad local.
• Interactividad mediante un canal de retorno.
• Acceso a Internet.

Televisión de alta definición
Después de años de investigación, la NHK del Japón desarrolló el primer sistema moderno de televisión de alta definición, de pantalla ancha y de 1,125 líneas con barrido de imagen de 60 Hz, logrando igualar la calidad cinematográfica de la película de 35 mm.
Conforme aumentaba el interés por la alta definición, en 1987 la Comisión Federal de Comunicación FCC de los EEUU propició la formación de la Comisión Asesora sobre el Servicio de Televisión Avanzada (ACATS, por sus siglas en inglés), encargada de seleccionar un sólo estándar de transmisión terrestre de televisión avanzada para los EEUU, estándar para un sistema de televisión de alta definición capaz de ser transmitido en forma simultánea con la señal NTSC vigente, y por tanto restringida al esquema de utilización de canales de 6 MHz de ancho de banda.
El 1o. de junio de 1990, la compañía General Instruments de San Diego, California, propuso un sistema terrestre de televisión de alta definición HDTV completamente digital, marcando con ello un parteaguas en la historia de la televisión. La era digital iniciaba, marcando el fin de la televisión analógica e imponiendo el enorme reto a los industriales de reinventar completamente la televisión.
En un esfuerzo de concertación y de apego a estrategias nacionales de predominio de mercados, el gobierno estadounidense propuso a los principales fabricantes que trabajaban cada cual en su propuesta, que unieran sus esfuerzos en una "Gran Alianza" para proponer un solo sistema de televisión de alta definición digital, con -lo mejor de lo mejor- en cuanto a tecnologías de cada uno de los participantes: AT&T (Lucent), MIT, General Instruments, Zenith Electronics Corporation, North American Philips, David Sarnoff Research Center (RCA), y Thompson Consumer Electronics.
El sistema de televisión de alta definición HDTV propuesto tendría dos modalidades principales: 1,080 líneas activas con 1,920 píxeles cuadrados por línea, con barridos entrelazados de 59.94 y 60 cuadros por segundo, y 720 líneas activas, con 1,280 píxeles por línea, con barridos progresivos de 59.94 y 60 cuadros por segundo. Ambos formatos operarían igualmente con barridos progresivos de 30 y 24 cuadros por segundo, para la transmisión de programas filmados.
El sistema de la Gran Alianza emplea compresión de vídeo y sistemas de transporte MPEG-2, audio Dolby Digital (AC-3), y modulación 8-VSB en banda lateral vestigial. Con ello, se desarrolló un sistema de pantalla ancha, con relación ancho/altura de 16:9, con cinco veces más calidad de imagen que la televisión de definición estándar de 480 líneas activas y relación ancho/altura de 4:3. Todo ello comprimido en un canal estrecho de televisión de 6 MHz de ancho de banda.
A pesar de haberse logrado esta proeza de la ingeniería electrónica, la FCC cedió ante los intereses de la industria de la computación, y solicitó en 1995 que se incluyeran en el estándar digital varios formatos menores de televisión de definición estándar (SDTV, por sus siglas en inglés) de 480 líneas con barridos progresivos y entrelazados (ver tabla ).
Formatos disponibles para la televisión digital,
según la Tabla III de la Norma ATSC

* se codifican 1088 líneas para satisfacer requerimiento MPEG-2 de ser múltiplo de 16 (i) y 32 (p).
Finalmente, el 24 de diciembre de 1996, el gobierno norteamericano aprobó como norma obligatoria para la transmisión terrestre de televisión digital y de alta definición, la norma para SDTV y HDTV de la ACATS, documentada por el Comité de Sistemas de Televisión Avanzada (ATSC, por sus siglas en inglés). Esta norma, conocida como la Norma ATSC, dejó fuera lo referente a la imposición del tipo de barrido (sólo progresivo, o sólo entrelazado), en aras de lograr, una vez más, el consenso con el grupo de interés de la industria de la computación.
A partir de la adopción de la Norma ATSC, el organismo gubernamental encargado de la asignación del espectro en los EEUU acordó iniciar la asignación gratuita de canales digitales a todos los concesionarios de canales de televisión analógica, con el fin de estimular la transmisión digital simultánea de programación. Además, se fijó como meta importante en esta transición a transmisión digital, el que se regrese el canal analógico NTSC al final del período de transición, que como meta se fijó el año de 2006 fecha razonable para la finalización del servicio de transmisión de señales NTSC.
Con la Norma ATSC, será necesario tomar decisiones acerca de la calidad de la imagen que será transmitida al usuario, esto es, si se le enviará un determinado programa en definición estándar SDTV, aprovechando el canal digital para el envío de varios programas simultáneos en modo "SDTV múltiplex", o si se le enviará con la máxima calidad disponible de alta definición HDTV, para así ser más competitivo. La transmisión en alta definición HDTV podría ser el medio preferido para eventos deportivos y programación en horario estelar. Al respecto, varias cadenas televisivas de los EEUU, operadores de cable y programadores de DBS han hecho pública su intención de proporcionar servicios de programación de televisión de alta definición HDTV, para finales de 1998, y al menos en los diez principales mercados de ese país (entre ellos DirecTV y HBO).
Al día de hoy, el factor limitante para alcanzar la alta definición en el hogar, es la no existencia de pantallas de televisor capaces de manejarla. Mes con mes se anuncian mejoras, como la ofrecida recientemente por Fujitsu, en torno a haber desarrollado una pantalla plana de 42 pulgadas y formato ancho de relación 16:9, con 1,024 pixeles por línea; a sólo un paso de la alta definición total. Sin embargo, el máximo potencial de la norma para televisión de alta definición HDTV exige más de lo que puede ofrecer la mejor de las pantallas de televisor de hoy en día, por lo que esta revolución en tecnología de televisión digital está detonando el arranque de un nicho tecnológico de investigación y desarrollo industrial en los fabricantes de pantallas de televisor, sector que durante muchos años permaneció estancado, sin ofrecer innovaciones importantes. Su nuevo reto consiste en poder crear una nueva experiencia en televisión, con pantallas más anchas y de mucho mejores características visuales.
Formatos de compresión
Para ver la necesidad de los formatos de compresión vamos a resumir el proceso de digitalización del vídeo analógico. El vídeo analógico define el estándar de líneas por fotograma y fotogramas por segundo (no todas las líneas contienen vídeo activo). Para digitalizar una señal de vídeo analógico es necesario muestrear todas la líneas de vídeo activo. Cada muestra de color se codifica en señal Y-U-V (Y- luminancia, U y V crominancia). Un ejemplo de conversión de señal analógica de televisión en color a una señal en vídeo digital sería:
Sistema PAL : 576 líneas activas, 25 fotogramas por segundo, para obtener 720 pixels y 8 bit por muestra a 13,5Mhz:
Luminancia(Y): 720x576x25x8 = 82.944.000 bits por segundo
Crominancia(U): 360x576x25x8 = 41.472.000 bits por segundo
Crominancia(V): 360x576x25x8 = 41.472.000 bits por segundo
Número total de bits: 165.888.000 bits por segundo (aprox. 166 Mbits/sg). Ninguno de los sistemas comunes de transmisión de vídeo proporcionan transferencias suficientes para este caudal de información (el Vídeo CD tiene un índice de transferencia de 1,4 Mbps y la televisión por cable 6Mbps)
Diferentes tipos de compresión
Compresión MPEG
Es un estándar definido específicamente para la compresión de vídeo, utilizado para la transmisión de imágenes en vídeo digital. El algoritmo que utiliza además de comprimir imágenes estáticas compara los fotogramas presentes con los anteriores y los futuros para almacenar sólo las partes que cambian. La señal incluye sonido en calidad digital. El inconveniente de este sistema es que debido a su alta complejidad necesita apoyarse en hardware específico.
Existen diferentes opciones dependiendo del uso:
MPEG-1 Estándar escogido por Vídeo-CD: calidad VHS con sonido digital.
MPEG-2 Se usa en los DVD (Digital Vídeo Disk). Calidad superior al MPEG-1.
MPEG-3 Gran calidad de vídeo: 1920x1080x30 Hz con transferencias entre 20 y 40 Mbps.
MPEG-4 Está en fase de desarrollo.
Compresión MJPEG
Básicamente consiste en tratar al vídeo como una secuencia de imágenes estáticas independientes y su compresión y descompresión mediante el algoritmo JPEG, para luego, recomponer la imagen de vídeo. Esto se puede realizar en tiempo real e incluso con poca inversión en hardware. El inconveniente de este sistema es que no se puede considerar como un estándar de vídeo pues ni siquiera incluye la señal de audio. Oro problema es que la dependencia que tiende de las transferencias del sistema de almacenamiento, pues el índice de compresión no es muy grande. En la práctica es factible conseguir la calidad SVHS con lo que se pueden realizar trabajos semiprofesionales.
Conclusión
La concepción de una televisión más eficiente (mayor calidad), ha traído consigo la necesidad de introducir tecnología digital a los sistemas de televisión. La inserción de esta tecnología la podemos visualizar a partir de cómo se trabaja la señal de TV desde su obtención hasta la presentación en la pantalla de los televisores, por lo que se podría decir que existen dos métodos generales para trabajar TV digital a partir del tratamiento de la señal:
La señal análoga de TV es convertida a digital para ser transmitida y posteriormente ser llevada de nuevo a análoga en el receptor, con lo cual aumenta la eficiencia de transmisión y también presenta la posibilidad de añadir nuevas prestaciones.
Un sistema digital propiamente dicho, en el cual la señal es digitalizada antes de su salida de la cámara para su posterior tratamiento y transmisión digital hasta su presentación en el receptor.
Si evaluamos las ventajas que ofrece la TV Digital entre las que podemos citar: confiabilidad, multiplexado más eficiente, miniaturización, manejo de proceso de datos, menos problemas de calibración, mayor complejidad en el manejo de la capacidad, versatilidad y el poseen mayor capacidad de canales nos daremos cuenta que es la forma que más se adapta a los cambios presentes y futuros que se desarrollan en la humanidad.
Además, las comunicaciones digitales se han visto beneficiadas por la tendencia de la industria a utilizar componentes de estado sólido para la construcción de sus sistemas. Estos componentes proporcionan mayor confiabilidad que cualquier otro componente utilizado en sistemas análogos. Gracias a estos componentes de estado sólido, tales como circuitos integrados, el tamaño de los equipos de comunicaciones ha sido tremendamente reducido y como consecuencia el manejo de datos resulta más eficiente que con técnicas analógicas.
Las tendencias modernas en comunicación, son dirigidas a la creación de sistemas cada vez más complejos que son manejados con gran facilidad debido a la digitalización. Esto se debe en gran parte a la gran versatilidad de los sistemas digitales.
Actualmente la TV digital no es ampliamente utilizada en el campo de la televisión comercial debido a ciertos problemas de ancho de banda, pero, sin embargo, estos problemas están siendo superados. La televisión digital en sus inicios ha sido explotada en el campo de las investigaciones aeroespaciales en el estudio de la luna y otros planetas en el cual se prueba a resultado ser exitosa. También ha resultado ser un éxito en las sofisticados sistemas armados de vigilancia y como una forma de defensa para el área militar.
 Enlaces relacionados:
http://www.asenmac.com/tvdigital/index.html
http://www.broadcast99.com/quantel/quanenbroad/quanenbroad.htm
http://www.citedi.mx/intranet/hdtv-ipn.htm
http://www.ibertronica.es/video.htm
Trabajo realizado por:
Ramón Mateo