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Sistema de TV de Ultra-Alta definição

Visão Geral
Nos dias de hoje já se tornaram corriqueiros os comentários sobre televisão em alta definição (HDTV), não só nos ambientes técnicos como domésticos, apesar de se tratar de uma tecnologia tão nova que apenas metade dos países do mundo a possui. Quando dizemos que metade dos países do mundo a possui, não significa que todas as cidades desses países se beneficiam dessa tecnologia. Nos Estados Unidos, por exemplo, quando ocorreu o switch-off analógico à meia noite de 12 de junho de 2009, cerca de 3 milhões de lares (equivalente a 2,5% do mercado) ficaram sem televisão, pois além de algumas pequenas emissoras ainda não terem efetuado a migração para o digital – e por isso ficaram fora do ar – um grande número de telespectadores ainda não havia adquirido o seu set-top box ou trocado seu receptor analógico por um com conversor digital embutido.

No Brasil, onde o desligamento total da TV analógica está previsto para 2016, por enquanto, pouquíssimas localidades desfrutam dessa nova tecnologia, estimando-se o número de usuários que já possui conversores em cerca de 1%.

O Japão, por sua vez, programou seu switch- off analógico para julho de 2011, mas já está investindo em pesados estudos num sistema substituto para a atual tecnologia de televisão digital.

A televisão estatal japonesa NHK (Nippon Hoso Kyokai – Japan Broadcasting Corporation) vem pesquisando desde 1995 nos seus Laboratórios de Pesquisa Científica e Tecnológica (NHK Science and Technical Research Laboratories), um sistema de televisão de Ultra-Alta Definição que será o sucessor do atual HDTV. O UHDTV (Ultra High Definition TeleVision), que tem como base o SHV (Super Hi-Vision), envolve uma tecnologia que revoluciona totalmente os atuais conceitos de câmeras de TV, sistemas de áudio e projetores de imagens e sistemas de transmissão de sinais via satélite na banda de 21 GHz, faixa até então nunca utilizada.

A primeira transmissão
O sistema já havia sido apresentado publicamente pela primeira vez, em março de 2002, por ocasião da inauguração do novo prédio do NHK STRL, mas em novembro de 2005 ocorreu a primeira transmissão oficial ao vivo, em Aichi (Japão), dos sinais de áudio e vídeo não comprimidos em SHV, para uma distância superior a 260 km, por meio de uma rede de fibra ótica utilizando uma técnica denominada DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), num evento que marcou o 75° aniversário do NHK STRL. Em dezembro desse ano, o feito se repetiu, mas dessa vez a transmissão foi feita para que o público assistisse ao Red & White Year-end Song Festival.

No mês de abril de 2006, o sistema foi apresentado na NAB (Las Vegas). Em setembro de 2006, durante o congresso do IBC (International Broadcasting Convention) em Amsterdam-Holanda, aconteceu a primeira exibição do SHV na Europa, numa demonstração que contou com a participação de várias empresas japonesas sob o comando da NHK. Nesse evento, o que se podia ver num grande teatro especialmente preparado, com capacidade para 400 pessoas, era uma imensa tela de projeção de 600 polegadas diagonais (aproximadamente 9 metros x 6 metros), com relação de aspecto de 16:9 que impressionou pelo elevado número de linhas de varredura (4000) e pela altíssima qualidade da imagem exibida, com resolução de 33 milhões de pixels (7.680 x 4.320) e um ângulo de visão horizontal de 100 graus (figura-1). A qualidade da imagem era tamanha que, mesmo muito próximas da tela, as pessoas não podiam perceber as linhas de varredura. E o som, ….. um sistema de 22.2 multicanais!

Tanto que, no fim da feira, dois números ecoavam nos ouvidos dos participantes: 16 vezes a resolução do HDTV e som de 22.2 multicanais.

Apenas para termos uma noção do que isso representa, a resolução de um sistema de HDTV atual é de 2 milhões de pixels no padrão de 1.920 x 1.080 e a da TV analógica normal é de 200 mil pixels. A resolução do UHDTV é então, 16 vezes maior que a do HDTV. A relação de quadro de 60 Hz com varredura progressiva produz uma imagem com 4.000 linhas de varredura, impossível de serem notadas visualmente.

A figura-2 ilustra a comparação entre as resoluções dos vários sistemas de exibição atuais, desde o sistema analógico de 720 x 480 (200 mil pixels) até o SHV com 7.680 x 4.320 (32 milhões de pixels), ou seja, uma resolução 160 vezes maior do que o nosso melhor sistema analógico.

Na figura-3 podemos visualizar o que representa esse grande incremento do ângulo de visibilidade horizontal de 30 para 100 graus, bem como o aumento que isso proporciona nas distâncias em que os espectadores devem se posicionar para assistir às exibições. Esses fatores, somados à qualidade do sistema de áudio de 22.2 canais, constituído de três camadas de alto falantes de forma a produzir um som espacial tridimensional, provocam um substancial aumento da sensação de realidade e presença causando uma incrível certeza de “imersão”, ou seja, em determinados instantes a platéia é capaz de jurar que faz parte da cena, uma vez que tanto a grande tela como o som envolvem completamente o espectador. Ninguém consegue assistir estaticamente a uma exibição, sem acompanhar com movimentos giratórios de cabeça o desenvolvimento das ações que ocorrem dentro da sala.

Em 2007, quatro laboratórios europeus e japoneses especializados em mídia de radiodifusão se agruparam numa associação que recebeu o nome de Broadcast Technology Futures (BTF), com a finalidade principal de pesquisar e desenvolver novas tecnologias para serem aplicadas às mídias futuras. Esse grupo é assistido pelo departamento técnico da EBU (European Broadcast Union) e dele fazem parte NHK STRL (Nippon Hoso Kyokai Science & Technology Research Laboratories) – Tókio-Japão; BBC R&I (British Broadcasting Corporation Research & Innovation) – Londres-Inglaterra; IRT (Institut für Rundfunktechnik) –Munique-Alemanha e RAI CRIT (Radio Televisione Italiana Centro Ricerche e Innovazione Tecnologica) – Turim-Itália

No princípio do ano de 2008, foram iniciados pelo grupo BTF com o suporte da EBU, os mais importantes testes e experimentos da área do UHDTV, contando também com a participação das empresas Eutelsat, Siemens, Cable & Wireless e SIS. Na tabela, apresentamos a discriminação dos experimentos realizados. Esses testes foram finalizados em setembro desse mesmo ano com a maior demonstração já feita numa transmissão internacional de uma programação em SHV, durante o IBC em Amsterdã.

O formato de imagem adotado pelo SHV se tornou padrão SMPTE em outubro de 2007 e o som 22.2 multicanais em agosto de 2008.

Diagrama geral de um sistema de TV em ultra-alta definição

Na figura-4, podemos observar o diagrama básico representativo de um sistema de UHDTV, desde a produção até o lado do usuário. Por se tratar de um sistema em desenvolvimento, tem sofrido algumas variações no decorrer do tempo, mas nos dá uma boa noção do nível da tecnologia envolvida.

A partir de 2006, a demonstração do SHV vem ocorrendo em todas as edições da NAB (Las Vegas) e do IBC (Amsterdã), sendo que a cada ano uma inovação tecnológica é acrescentada ao sistema que, diga-se de passagem, já é todo especial.

Uma grande variedade de equipamentos para uso exclusivo no sistema foi desenvolvida e vem sendo aperfeiçoada mês a mês, incluindo câmeras de vídeo, displays, projetores, discos rígidos, gravadores, sistemas de som, sistemas de transmissão ótica com a tecnologia DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), sistema de codificação baseado em MPEG-2 para distribuição de programas, utilizando rede IP, transmissão experimental via satélite, utilizando a banda de 21 GHz e conversores de formatos para varredura de 2.160 linhas e HDTV, tudo isso tendo sido projetado (para não dizer re-inventado) especialmente para o SHV.

A NHK aponta como principais aplicações imediatas para o Sistema de TV de Ultra- Alta Definição o uso médico, segurança, monitoração, transmissão ao vivo de locais distantes via fibra ótica, exibições a públicos, entre outras.

Para os consumidores domésticos, os cientistas da NHK dizem que não se deve esperar que o sistema esteja disponível para antes de 2025.

*Alberto é supervisor de Projetos da TV Cultura de São Paulo Vice-diretor editorial da SET diretor da Adeseda-Consultoria, Projetos e Instalações (adeseda@uol.com.br)

Referências:

1) Y. Shishikui, Y. fujita and K. Kubota: “Super hi-vision – the star of the show!” – eBU Technical review – January 2009;
2) John Zubrzycki, Thomas davies, Peter-calvert Smith, Paul Styles, Bill Whiton, Yukihiro nishida, Masaru Kanazawa: “The london-amsterdam live contribution link” – eBU Technical review – January 2009;
3) folder “Super Hi-Vision” da nhK, distribuído durante a naB de 2009.
4) folder “The Never Ending Evolution of Television” da nhK, distribuído durante a naB de 2009.

Revista da SET – ed. 108