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Jorge Fernandes 1,2 Guido Lemos 3 Gledson Elias Silveira 3

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(1)

Introdução à Televisão Digital Interativa: Arquitetura,

Protocolos, Padrões e Práticas Dia 3

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

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

Jorge Fernandes (jhcf@cic.unb.br) 1,2 Guido Lemos (guido@di.ufpb.br) 3

Gledson Elias Silveira (gledson@di.ufpb.br) 3

1 Departamento de Ciência da Computação – Universidade de Brasília

(2)

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] Espial. (2002) “iTV Development Platform”.

http://www.devicetop.com/dt/tutorials/DVB-MHP-RefImpl.ZIP. Acessado em junho de 2004.

[8] DAVIC. (1999) “DAVIC 1.4.1 Specification Part 9: Information Representation”.

(3)

Padrões de TV Digital

(4)

TVD: Os Padrões Mundiais Estabelecidos

• DVB - Digital Video Broadcasting

• ATSC - Advanced Television Systems Committee

• ISDB - Integrated Services Digital

Broadcasting

(5)

TDV: As opções atuais de padrão

MPEG2 Sistemas

MPEG2 SDTV MPEG2 HDTV

MPEG2 BC MPEG2 AAC Dolby AC3

MHP DASE ARIB

Aplicação1 AplicaçãoN

Aplicações

Middleware

Codificação

Transporte

(6)

DVB – Digital Video Broadcasting:

Padrão Europeu de TV Digital

• Consórcio iniciado em setembro de 1993

– Composto por mais de 300 membros

• fabricantes de equipamentos, operadoras de redes,

desenvolvedores de software e órgãos de regulamentação de 35 países

• Conjunto de documentos relacionados à

transmissão, transporte, codificação e middleware.

• Adotado

– União Européia, Austrália, Nova Zelândia, Malásia, Hong

Kong, Singapura, Índia e África do Sul. Na Inglaterra há

mais de um milhão de receptores digitais instalados.

(7)

Arquitetura do Padrão DVB

MPEG2 Sistemas

MPEG2 SDTV MPEG2 HDTV

MPEG2 BC MPEG2 AAC Dolby AC3

MHP DASE ARIB

Aplicação1 AplicaçãoN

Aplicações

Middleware

Codificação

Transporte

(8)

DVB: Modulação e Transmissão

• DVB-T

– Opera em canais de 6, 7 ou 8 MHz, Modulação COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

– Taxa de transmissão pode variar entre 5 e 31,7 Mbps.

– A transmissão SDTV no DVB-T permite a difusão de até seis programas simultaneamente em uma mesma largra de banda terrestre.

• DVB-C (transmissão via cabo);

– Modulação 64-QAM – 6 bits de dados por símbolo

• DVB-S (transmissão via satélite)

– Modulação QPSK

• DVB-MC (transmissão via microondas operando em freqüências de até 10GHz);

– MMDS – 16,32 ou 64 QAM

• DVB-MS (transmissão via microondas operando em freqüências acima

de 10GHz).

(9)

DVB – SI: Service Information

Tabelas Adicionadas ao MPEG2-TS-PSI

• Obrigatórias

– NIT – Network Information Table

• Descreve organização física do multiplexador

• TS associado a cada rede

• Características da rede – SDT – Service Description

Table

• Nome do Provedor de serviços

• Tipo: Rádio, TV ou Teletexto – EIT – Event Information Table

• Nome, início e duração de um programa

– TDT – Time and Date Table

• Opcionais

– BAT – Bouquet Association Table

– RST – running Status Table

– TOT – Time offset Table

– ST – Stuffing Table

(10)

Comitê ATSC: Advanced Television Systems Committee

Padrão Americano de TV Digital

• Iniciado em 1982 e composto por cerca de 170 membros

– fabricantes de equipamentos, operadores de redes,

desenvolvedores de software e órgãos de regulamentação.

• Em funcionamento nos Estados Unidos desde novembro de 1998

– adotado pelo Canadá, Coréia do Sul, [Taiwan e Argentina]

• Formado por um conjunto de documentos que

definem os diversos padrões adotados, incluindo

aqueles relacionados à transmissão, transporte,

codificação e middleware.

(11)

Arquitetura do Padrão ATSC

MPEG2 Sistemas

MPEG2 SDTV MPEG2 HDTV MPEG2 BC MPEG2 AAC Dolby AC3

MHP DASE ARIB

Aplicação1 AplicaçãoN

Aplicações

Middleware

Codificação

Transporte

(12)

ATSC: Modulação e Transmissão

• Na radiodifusão terrestre

– opera com canais de 6, 7 ou 8 MHz e utiliza a modulação 8- VSB

• Apresenta problemas na recepção por antenas internas e não permite a recepção móvel

• Televisão a cabo

– 64-QAM (similar ao DVB)

• Transmissões via satélite

– QPSK (similar ao DVB)

• O modelo de negócios americano foi direcionado

para a televisão de alta definição (HDTV)

(13)

ATSC-PSIP: Program and System Information Protocol

Tabelas adicionadas ao MPEG-2-TS-PSI

• TVCT – Terrestrial Virtual Channel Table

– Descreve canais transportados

• MGT – Master Guide Table

– Tipo, PIDs e versões de todas as outras PSIP tables

• Rating Region Table

– Guia de indicação de faixa etária para os pais

• STT – System Time Table – Hora e data atuais

• EIT – Event Information Table

– Descreve as próximas 3 horas de eventos (programas de

(14)

ISDB - Integrated Services Digital Broadcasting Padrão japonês de televisão digital

• Especificado em 1999 no Japão pelo grupo DiBEG - Digital Broadcasting Experts Group (DiBEG, 2004), criado em 1997

– Composto por várias empresas e operadoras de televisão.

• Até o momento, adotado apenas no Japão

• É amplamente divulgado que o ISDB reúne o maior conjunto de facilidades: alta definição - HDTV, transmissão de dados e recepção

móvel e portátil

(15)

Arquitetura do Padrão ISDB

MPEG2 Sistemas

MPEG2 SDTV MPEG2 HDTV MPEG2 BC MPEG2 AAC Dolby AC3

MHP DASE ARIB

Aplicação1 AplicaçãoN

Aplicações

Middleware

Codificação

Transporte

(16)

ISDB: Modulação e Transmissão

• ISDB-T

– Opera com canais de 6, 7 ou 8 MHz

– Utiliza a modulação COFDM, com variações

• Projetado para suportar sistemas hierárquicos com múltiplos níveis

– Alcança uma taxa de transmissão que varia entre 3,65 e 23,23 Mbps.

• Televisão a cabo

– 64-QAM

• Satélite

– 8-PSK

• Convivência SDTV e HDTV

(17)

Padrões de Middleware

• Apresentação dos blocos fundamentais e dos padrões de TVDI mundialmente conhecidos. A estrutura geral do padrão DVB/MHP é apresentada como

exemplo de tecnologia consolidada.

(18)

Middleware: Um Modelo de Portabilidade

• Uma camada de software que provê uma API (Application

Programming Interface) genérica, padronizada e bem definida que abstrai especificidades e heterogeneidades de hardware e software dos diversos tipos de dispositivos

Hardware

Sistema Operacional API Genérica

Aplicações

•Desenvolvedores independentes

•Diferentes provedores de serviços

•Diversas áreas de aplicação

•Implementações independentes

•Diferentes plataformas de hardware

•Diferentes plataformas de software

•Diversos tipos de set-top box

(19)

Padrões e Blocos de

Middleware para TV Digital

Padrões

• MHP - Multimedia Home Platform

• DASE - DTV

Application Software Environment

• ARIB - Association of Radio Industries and Businesses

Blocos Fundamentais

• DAVIC - Digital Audio-Visual Council

• HAVi - Home Audio Video

Interoperability

• Java TV

(20)

DAVIC

(21)

DAVIC - Digital Audio-Visual Council[8]

Padrão da indústria para

interoperabilidade fim-a-fim de

informações

audiovisual digital interativa e por

difusão.

(22)

DAVIC 1.4.1 Specification Part 9: Principais APIs

• Resource Notification API

– Registro de interesse e notificação sobre determinados recursos

• Tuning API

– Sintoniza os diferentes fluxos de transporte MPEG-2

• MPEG Component API

– Acesso basico ao fluxo de transporte MPEG-2-TS

• MPEG-2 Service Information API

– Acessa informações de serviços (DVB-SI) presentes em fluxos MPEG-2

• MPEG-2 Section Filter API

– Acessa dados mantidos em seções privadas MPEG-2

• Conditional Access API

– Sistema de controle de acesso

• DSM-CC User-to-Network API

– Controle das sessões DSM-CC.

(23)

Tuning API[8]

(24)

Section Filter API[8]

(25)

HAVi[5]

(26)
(27)

HAVi - Home Audio Video Interoperability

• Padrão para interconexão e interoperação de dispositivos de áudio e vídeo digital

• Cenário de Uso

– O STB pode ser conectado em uma rede HAVi, podendo compartilhar seus recursos com outros dispositivos e usar os recursos de outros dispositivos para compor aplicações mais sofisticadas.

– Um STB pode gerar um menu completo que permite ao usuário acessar funcionalidades de qualquer dispositivo ou uma

combinação de dispositivos HAVi, usando somente o controle remoto da televisão e apresentando o sistema de forma

consistente para o usuário, como programar o aparelho de vídeo

(28)

HAVi – Tipos de Dispositivos

• Controllers

– FAV: Full audio video device

• HAVi L2 GUI

– IAV: Intermediate audio video device

• HAVi L1 GUI

• Controlled

– BAV: Base audio video device

– LAV: Legacy audio video device

(29)

HAVi Level 2 User Interface

• Subset de Java AWT 1.1

– Somente a parte TV friendly

• Suporte para diferenças em:

– Pixel aspect ratio – Screen aspect ratio – Screen size

• Alpha blending e video/image layering

• Suporte para controle remoto

• Conjunto próprio de componentes de GUI

(30)

Java AWT Subset for HAVi

L2 [5]

(31)

HAVi Display

(HScreen) Model[3]

(32)

Mapeamento do Display Model através de Classes

HScreenDevice[3]

(33)

HScreenConfiguration e

Templates[3]

(34)

Gerenciamento de Janelas

(35)

Solicitando um Espaço no Display

• HSceneFactory

– Retorna um objeto HScene a partir de um HSceneTemplate

• HScene

– HContainer – Main Top Level Component – Componentes visíveis devem ser

adicionados

– Deve solicitar foco para aparecer, obtendo

(36)

Hierarquia de Componentes e

Transparências[5]

(37)

HAVi Widget Framework

(38)

HAVi Widget Framework

• Eventos

• Comportamentos

– Behaviors

• Aparências

– Skins – HLook

• Widgets

(39)

Eventos e Listeners HAVi[5]

(40)

Entrada de Dados: HAVi L2 GUI

• Dispositivos:

– Controle remoto (org.havi.iu.event) – Herdam de java.awt.event.KeyEvent

• ColoredKeys (VK_COLORED_KEY_1, …)

• Dedicated Keys (power on, volume, channel up, down)

– Teclado ou mouse (java.awt.*)

• Determinação de Capacidade

– HKeyCapabilities, HMouseCapabilities – HRcCapabilities

• getRepresentation()

(41)

HAVi x PersonalJava

HAVi

org.havi.ui.HNoInputPreferred

org.havi.ui.HKeyboardInputPreferred org.havi.ui.HActionInputPreferred

org.havi.ui.HAdjustmentInputPreferred

Personal Java com.sun.awt.NoInputPreferred

com.sun.awt.KeyboardInputPreferred

(42)

Comportamentos

• HComponent

– Superclasse de todos os componentes HAVi

• HVisible

– Componentes que tem apenas um estado (visível)

• HNavigable (Navegável) – Ganha e perde foco

• HActionable (Acionável)

– Três estados: focused, normal, actioned

• HSwitchable (Ligável/Desligável) – Quatro estados

• HAdjustementValue

– Armazena valores de ajuste

• HItemValue

– Produz ItemEvents

• HTextValue

– Produz TextEvents

(43)

Transições de Estado de

Hswitchable [5]

(44)

Aparências[3]

• HTextLook – Apresentação de conteúdo textual simplificado

• HGraphicLook – Apresentação de conteúdo gráfico

• HAnimateLook – Apresentação de uma seqüência de imagens animadas

• HRangeLook – Apresentação de um valor em um intervalo

• HSinglelineEntryLook – Apresentação de uma linha de conteúdo textual editável

• HMultilineEntryLook – Apresentação de múltiplas linhas de conteúdo textual editável

• HListGroupLook - Apresentação de um

grupo de itens e dos itens contidos na

mesma

(45)

Widgets

(46)

HAVi Widgets

• Simple Text/Graphic/Animate Widgets

• Buttons

• Ranges

• Lists

• TextEntry

(47)

Simples[3]

(48)

Buttons[3]

• HTextButton (HActionable)

• HGraphicButton (HActionable)

• HToggleButton (HSwitchable)

– Agrupado com HToggleGroup

(49)

Ranges[3]

• HStaticRange

• HRange (HNavigable)

• HRangeValue (HNavigable +

HAdjustmentValue)

(50)

Lists[3]

• HListGroup

– Conjunto de HListElement

(51)

TextEntry[3]

• HSinglelineEntry (HTextValue)

• HMultilineEntry (HTextValue)

(52)

Havi Component Behaviors[3]

(53)

HAVi Containers[3]

(54)

Java TV

(55)

Java TV: Proposta e a Realidade

HAVi DAVIC

MHP/DASE/ARIB

App App App

(56)

Elementos Abrangidos pela

JavaTV[6]

(57)

APIs JavaTV

• javax.tv.locator

– Referencia dados e recursos via JavaTV

• javax.tv.service

– Acessa os dados da SI database

• javax.tv.media

– Gerencia os

componentes do transport stream

• javax.tv.xlet

• javax.tv.graphics

– Gerencia a área do display

• javax.tv.carousel

– Acesso ao DSM-CC

Object e Data Carrossel

• javax.tv.util

– Gerencia eventos temporizados e sincronização

• javax.tv.net

(58)

Selecionando um Serviço (Canal)[6]

• ServiceContext

– Permite selecionar o serviço (sintonizar)

• ServiceContentHandler

– Apresenta o serviço (JMF Player)

(59)

Xlet: Gerenciamento de

Aplicação e Ciclo de Vida[6]

(60)

MHP/DVB: Um Middleware

(um pouco mais …) Maduro

(61)
(62)

Construindo um Xlet HelloWorld

Demonstração

(63)

Ambiente para Desenvolviment

o MHP em

Equipe (Frolich,

(64)

Uma plataforma pessoal para

desenvolvimento DVB-J/MHP

(65)

Introdução à Televisão Digital Interativa: Arquitetura,

Protocolos, Padrões e Práticas Dia 3

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

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

Jorge Fernandes (jhcf@cic.unb.br) 1,2 Guido Lemos (guido@di.ufpb.br) 3

Gledson Elias Silveira (gledson@di.ufpb.br) 3

1 Departamento de Ciência da Computação – Universidade de Brasília

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