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Introdução à Televisão Digital Interativa: Arquitetura, Protocolos, Padrões e Práticas, Copyright © 2004 by Jorge, Guido e Gledson.

Introdução à Televisão Digital Interativa: Arquitetura,

Protocolos, Padrões e PráticasDia 1

Minicurso com duração de 6 Horas, Apresentado na XXIII Jornada de Atualização em Informática do

XXIV Congresso da Sociedade Brasileira de Computação. JAI-SBC - 2004Disponível a partir de http://www.cic.unb.br/~jhcf/MyBooks

Jorge Fernandes ([email protected])1,2

Guido Lemos ([email protected])3

Gledson Elias Silveira ([email protected])3

1Departamento de Ciência da Computação – Universidade de Brasília2Afastado do DIMAp - UFRN

3Departamento de Informática da Universidade Federal da Paraíba


Objetivos do mini-curso e tratamento dado ao tema (6h)

• Apresentar uma visão geral dos aspectos técnicos atuais da área de TV Digital Interativa (TVDI), dentro de uma perspectiva teórico-prática.

• Aspectos teóricos – Abordados através da apresentação da

• Arquitetura de sistemas de TVDI• Protocolos para tratamento de Vídeo e TV digital • Padrões de middleware para receptores domésticos de TVDI

• Aspectos práticos – Breve Apresentação sobre Categorias de Aplicações em

TVDI– Demonstração

• montagem e uso de uma plataforma para desenvolvimento e teste de software e sistemas de TVDI.


Perfil desejado da audiência

• Alunos e profissionais de computação que atuam em desenvolvimento de software e sistemas distribuídos.


Estrutura

1 Introdução2 Arquitetura de Sistemas de TVDI3 Protocolos 4 Padrões de Middleware5 Práticas6 Considerações Finais


1. Introdução

1.1 O que é TV, Digital, Interativa1.2 Aplicações em Vídeo e TV Digital1.3 Vídeo Digital e Multimídia (MPEG-2,

MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21)1.4 Arquitetura, Protocolos e Padrões de

TVDI


2 Arquitetura de Sistemas de TVDI

2.1 Codificador2.2 Gerador de Carrossel2.3 Multiplexador2.4 STB/URD – Set-top Box/Unidade de

Recepção e Decodificação2.5 Canal de Interação


3 Protocolos

3.1 Família MPEG-23.1.1 Fluxos Elementares3.1.2 Pacotização3.1.3 Sistema

3.1.3.1 Programa3.1.3.2 Transporte

3.2 Interatividade


4 Padrões de Middleware

4.1 Blocos Fundamentais 4.1.1 DAVIC4.1.2 JavaTV - Xlets4.1.3 HAVi

4.2 Padrões Mundais de TVDI4.3 DVB/MHP: Um middleware maduro


5. Práticas

5.1 Plataforma de Desenvolvimento e Testes de Sistemas e Software de TVDI

5.2 Ciclo de Desenvolvimento de Software de TVDI


6. Considerações Finais


Principais Referências[1] Tektronix. (2002) “A Guide to MPEG Fundamentals and Protocol Analysis

(Including DVB and ATSC)”. Disponível URL: http://www.tektronix.com.[2] CPqD. (2001). “Relatório Integrador dos Aspectos Técnicos e Mercadológicos da

Televisão Digital”. Anatel. Março de 2001.[3] Edward M. Schwalb (2003), “iTV Handbook: Technologies and Standards”,

Prentice Hall PTR, July 2003.[4] DVB. (2004) “Digital Video Broadcasting Project”, www.dvb.org, acessado em

junho de 2004.[5] HAVi (2001). “HAVi v1.1 - Home Audio Video Interoperability Version 1.1”,

www.havi.org, acessado em junho de 2004.[6] Sun. (2000). “Java TV 1.0 - Java TV API Technical Overview: The Java TV API

White Paper”, Version 1.0, Sun Microsystems. November 2000. [7] Sun. (1999) “JMF 2.0 - Java Media Framework 2.0 API Guide”, Sun

Microsystems November 1999.[8] Jouni Paavilainen (2001) “Mobile Business Strategies”, Addison-Wesley, 2001.


Introdução

Apresenta um panorama geral dos conceitos e aplicações na

área de Vídeo, TV digital e multimídia.


Televisão Interativa

• Apresentação de menus e seleções de links em um aparelho de tv

• Associada ao conteúdo apresentado• Que pode estar interagindo com o

broadcaster


Televisão Digital

• Padrão para codificação, transmissão, modulação, difusão e recepção digital de programas televisivos

• TV Digital– Terrestre– Satélite– Cabo


Convergência Digital

• Mídia• TI• Telecom


Substituição Analógica->Digital

• Arquivos -> Sistemas de Arquivos• LP -> CD• Telefone Analógico -> Digital• Celular Analógico -> Digital• Televisão Analógica -> Digital


Ondas de Impacto na Transformação Analógica->Digital

• 1a – Substituição de Equipamentos de Estúdio / Laboratório

• 2a – Padrão Uniforme de Distribuição e Transmissão

• 3a – Novos Modelos de Negócios


Evolução dos Padrões Analógicos

• Padrões especificam as características da imagem, como número de pontos por linha, número de linhas por quadro, número de quadros por segundo, etc

• P&B– M, N, BGH

• Coloridos– NTSC (EUA): 525 linhas, 30 q/s, 60 q/s entrelaçados– SECAM (França)– PAL (Europa – Brasil)

• 625 linhas, 25q/s, 50 q/s entrelaçados

• Alta Definição– MUSE – Analógico - Satélite – 1125 linhas


Padrões de TV Digital

• 1987 (EUA)– A “Grande Aliança” adota o MPEG-2 – Totalmente digital– 1998 entra em operação o ATSC

• 1993 (Europa)– Consórcio DVB – DVB-T – opera em 1998, na inglaterra

• 1997 (Japão)– ISDB - Padrão próprio– 2000 entre em operação via satélite


Perfis e Níveis do DVB[1]

SDTV

HDTV

4:3

16:9


16:9 versus 4:3 [3]


Um Sistema de TVDI [3]


Aplicações em TVDI

• Televisão Digital de Alta Definição

• Democracia Eletrônica• Guias de Programação

Eletrônica (EPG)• Pay-Per-View• Personalização• Personal Video

Recorder

• Vídeo sob Demanda com Inscrição

• Propaganda Focalizada• T-Commerce• Jogos baseados na TV• Vídeo sob Demanda• Walled Garden• BroadBand Data Transfer• Rede Doméstica• Segurança Doméstica


Cadeia de Valor na Era da Convergência Digital

Back-End Wap/WebServers Internet Mobile/Broadcast

NetworkNetwork

ContentContent

ProvisionContent

Aggregation

SoftwareDevelopment

PaymentSolutions

SecuritySolutions

SoftwarePlatforms

ApplicationDevelopmentTechnology

Portals/Services/Channels

Devices (TV / Mobile)Interface


Serviços Propostos [http://www.devicetop.com]

• Sports Betting Services– [http://www.devicetop.com/site/page/static?sect=contest&CNTR=req_sports

&LEFT%20=contests_wrap_left&RIGHT=contests_wrap_right]

• Interactive Shopping Services – [http://www.devicetop.com/site/page/static?sect=contest&CNTR=req_shopp

ing&LE%20FT=contests_wrap_left&RIGHT=contests_wrap_right]

• PhotoFairy Photo Services – [http://www.devicetop.com/site/page/static?sect=contest&CNTR=req_photo

&LEFT=%20contests_wrap_left&RIGHT=contests_wrap_right]

• Classic Arcade Games– [http://www.devicetop.com/site/page/static?sect=contest&CNTR=req_game

s&LEFT=%20contests_wrap_left&RIGHT=contests_wrap_right]


[http://www.devicetop.com]

Apostas Interativas Esportivas• Visão Geral

– Serviço de apostas esportivas, altamente interativo

– Permite que usuários apostem em tempo real contra outros que assistem ao evento.

• Soluções– Usuário final – aposta sem sair de casa– Anunciantes – atingem uma audiência mais

focalizada– Provedores de serviços – oportunidades de lucrar

com novo conteúdo e serviços.



Usuário típico• Fanático por esportes, do sexo

masculino, que assistem duas ou mais horas de esportes por semana

• Outros aspectos– Usuários podem interagir com outros:

apostas, revisão de resultados, chat, etc– Ganho de pontos não monetários,

associados à compra de promoções, como uma pizza.



Funções do produto• Usuários apostam sobre resultados de eventos esportivos

específicos• Usuários interagem com outros que estão vendo o mesmo

programa• Usuários ganham pontos (não monetário) para melhorar status

relativo aos outros ou para comprar produtos (pizza, CDs,DVDs, etc)

• Usuários recebem feedback sobre como eles estão relativos aos outros

• Anunciantes encontram novos caminhos para atingir sua audiência

• Provedores de serviço descobrem novas formas de aumentar lucratividade



Funcionalidade Geral• Multiplayer• Grupos de Torcedores

– Criar, ver e entrar em novos grupos

• No Grupo de Torcedores– Enviar mensagens para outros membros– Fazer uma aposta ou múltiplas apostas– Mudar aposta

• Abertura e fechamento de prazo de apostas• Relatórios

– Situação do grupo– Situação individual– Arquivo de resultados



Função Multiplayer• Grupos agregados através dos

headends• Envolvimento dos participantes

localizados em cidades ou áreas rurais• Grupos de torcedores podem competir

com outros localizados em outras áreas



Design do Sports Betting Service• Client/Server

– Componente servidor e cliente• Client

– Interação entre usuário final e a aplicação• Server

– Administração do conteúdo que flui para o usuário

– Tratamento da interação com o usuário



Fluxo de Conteúdo• Administração de conteúdo regional• Xlets

– Usa HTTP– Faz perguntas e manda respostas, com contagem de pontos– Apresenta o sinal de TV e frames transparentes– Apresenta Score do usuário– Quadro de Messagens– Marcas

• coca-cola, pizza, etc

• Servlets– User Data Servlet– Content Provider Servlet



Modelo de Negócios• SBS oferecido sem custo adicional para

premium subscribers• Custo pago por anunciantes

– Apostas, Icones, Placares, Pontos, Quadro de mensagens

• Receita na venda de produtos


Arquitetura de Sistemas de TVDI

Apresenta uma análise top-down da arquitetura de sistemas de TVDI, iniciando-se com o tratamento de

interação com o usuário e introduzido aspectos do processo de codificação.


Arquitetura de Alto Nível de um Sistema de TV


Arquitetura de Alto Nível de um Sistema de TV

• Estúdio da Central de Produção – Produção

• responsável pela gravação de cenas, edição e criação dos programas– Armazenamento

• responsável por armazenar e recuperar o acervo de cenas e programas criados pelo Estúdio

– Transmissão • responsável pela transferência de cenas e programas intra-Estúdio e

inter-Estúdio, bem como a transmissão para a Rádio-Difusão.

• Rádio-Difusão– Transmissão para recepção via terrestre, satélite ou cabo

• Recepção Doméstica – recebe o sinal difundido através do conjunto Antena + Receptor

Analógico (em geral embutido no aparelho de TV) e envia este sinal para o Monitor de TV


Arquitetura Atual de

Sistemas de TV


Módulos Digitais em uma Estação de TV Atual

• Formatos de vídeo como o MiniDV, usados em produção de TV, empregam codificação digital de sinais.

• Aparelhos de TV empregam algum tipo de tratamento digital de imagens, como o PIP (picture in picture).

• Praticamente todo sistema de transmissão via satélite, inclusive a recepção doméstica de sinais de satélite, usa modulação digital.


Arquitetura de

Sistemas de TV Digital


Impactos da TVD

• Sobre o Estúdio– Câmera com maior resolução – Codificador MPEG-2– Streams de A/V armazenáveis em DVD – Ilha de Edição não Linear– distribuição dos programas através de

rede de computadores


Impactos da TVD

• Sobre a Central de Produções– Chamada de provedora de serviços– Streamer

• transmite e recebe fluxos de transporte MPEG-2 (MPEG-2-TS)• aumenta fortemente a capacidade de integração da Central

com uma maior quantidade de estúdios, inclusive externos• Reduz o uso de satélite

– Multiplexador• Agrega programas de vários estúdios para distribuição em rede

de tv


Impactos da TVD

• Impacto da TV Digital sobre a Rádio-Difusão– Técnicas de compressão

• Tornam possível transmitir pelo menos 4 programas com qualidade superior

• Transmitir programas e dados adicionais– Módulo Remultiplexador

• Responsável por fazer a multiplexação entre os vários TS gerados por uma ou mais centrais de produção

• Eliminar, substituir ou inserir programas e fluxos de dados que serão veiculados

• Inserir informações gerais sobre a programação dos vários canais veiculados

• Proteger programas cujo conteúdo é consumido através de pagamento (pay-per-view).

• Permite ao difusor operar uma maior quantidade de Centrais de Produção (Provedores de Serviços), o que aumenta a oferta de conteúdo e canais.


Impactos da TVD

• Sobre a Recepção Doméstica– Necessita de um STB

• equipamento digital com capacidade de processamento de sinais de áudio e vídeo, e eventualmente capacidade de execução de programas

• Capaz de receber, demodular, decodificar e remodular o sinal televisivo

• Gera sinal de A/V compatível com televisores analógicos

– Interação• Pseudo e Real


TV Digital Pseudo-InterativaEnhanced DTV


TV Digital Pseudo-Interativa

• Gerador de Carrossel – transforma um conjunto de arquivos de dados em um fluxo

elementar, empregado um esquema de transmissão cíclica de dados

• Multiplexador– funde um ou mais fluxos de dados aos fluxos de áudio e

vídeo que compõem os eventos e programas, os quais por sua vez compõem os serviços consumidos pela audiência.

• O STB Interativo – Interpreta computacionalmente os fluxos de dados

multiplexados– Exibe na TV uma interface com o usuário, – Permite à audiência interagir com o programa de TV através

do teclado ou controle remoto.


TV Digital

Interativa


Arquitetura Genérica de um STB Interativo


Arquitetura do Carrossel


Elementos da arquitetura do Carrossel

• Viabiliza a instalação dinâmica, no STB, de uma cópia de um sistema de arquivos produzido no Estúdio de Dados

• Gerador de Carrossel – Gerar um stream elementar de dados que, recebida pelo

STB, produz o sistema de arquivos remoto de alta latência.– Protocolo DSM-CC Object

• No STB interativo os arquivos do carrossel podem ter várias finalidades– EPG - Guia de Programação Eletrônica– Apresentar teletexto– Enviar uma aplicação a ser executada no STB


Modelo de Entrega de Serviços no Padrão DVB


Modelo de consumo de serviços de TV digital

• Evento– elemento atômico de produção de mídia– Agrupamento de streams elementares (A/V/D) com um tempo definido de

início e fim, como, por exemplo, a primeira parte de uma novela ou o primeiro tempo de uma partida de futebol

• Programa– Concatenação de um ou mais eventos produzidos por um estúdio, como

um capítulo de novela ou um show. • Serviço

– O serviço é a principal unidade de produção e consumo na TV digital.– Seqüência de programas (programação) controlada por um difusor, que

tem por objetivo atingir uma determinada audiência, e que é veiculado em uma determinada faixa de horários

• Bouquet– Unidade de distribuição das programações de uma Central de Produções.


BLNet: Um Serviço Interativo em Plataforma de TV Digital


Introdução à Televisão Digital Interativa: Arquitetura,

Protocolos, Padrões e PráticasDia 1

Minicurso com duração de 6 Horas, Apresentado na XXIII Jornada de Atualização em Informática do

XXIV Congresso da Sociedade Brasileira de Computação. JAI-SBC - 2004Disponível a partir de http://www.cic.unb.br/~jhcf/MyBooks

Jorge Fernandes ([email protected])1,2

Guido Lemos ([email protected])3

Gledson Elias Silveira ([email protected])3

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