Sobre la conversión de formatos y normas de Televisión Argentina

Sobre la conversión de formatos y normas de Televisión
Argentina en la transición hacia la Televisión Digital Terrestre.
Ing. Mauricio Franco. DNI: 22.360.957. Mat. COPITEC Nº 5583
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Buenos Aires, 1º de Septiembre de 2009
Objetivo:
Desarrollar y explicar la problemática de los diferentes estándares y formatos de
producción de material audiovisual, y su conversión entre ellos; su incidencia en los
esquemas de grabación y distribución de contenidos, su retrocompatibilidad con los
sistemas analógicos y digitales existentes; y el impacto de las conversiones a formatos
de diferentes cantidades de imágenes por segundo.
Alcance:
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Poderes del Estado Argentino.
Radiodifusores (Broadcasters).
Organismos Públicos con ingerencia en Radiodifusión.
Productoras privadas.
Areas técnicas y de soporte.
Generadores de contenido audiovisual en general.
Desarrolladores de sistemas de grabación, archivo y emisión de contenido.
Evaluadores y Consultores.
Ing. Mauricio Franco. DNI: 22.360.957. Mat. COPITEC Nº 5583
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La problemática de la conversión de normas y formatos de video, y su
impacto en la Televisión Digital Terrestre (TDT)
Con el advenimiento de la Televisión Digital, supongamos el hipotético caso de que los
radiodifusores argentinos deban comenzar a hacer transmisiones en 60 cuadros por
segundo, abandonando los 50 cuadros adoptados desde el comienzo de la Televisión en
Argentina.
El primer punto a tener en cuenta es desde el punto de vista del televidente:
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Deja de lado la retrocompatibilidad con el actual sistema de Televisión Color
PAL-N, adoptado por ley Nº 21895. En este caso los STB (Set Top Boxes) que
reciben la señal digital y se conectan a los actuales televisores analógicos, deberán
ser NTSC, ya que como explicamos al principio el PAL-N es de 50 campos por
segundo, y el NTSC es de 60 campos por segundo.

En este caso, sólo se podrán ver las señales en aquellos televisores llamados
“binorma”. Cualquier usuario que no posea uno de estos aparatos, quedará
automáticamente excluido de la televisión digital.

Puede pensarse en una conversión interna del STB de una señal original de 60
campos a 50, generando una salida en PAL-N. Esto es por supuesto mas caro de
implementar, aumentando el valor comercial del STB, y degradando la calidad de la
señal.
Paralelamente a ello, el radiodifusor debe definir cual sería el esquema de trabajo a
adoptar, respetando el hipotético caso de transmitir señales a 60 cuadros por segundo.
Las posibilidades serían las siguientes:
Opción 1: Comenzar a generar contenidos con una frecuencia de 60 campos por
segundo.
Puede pensarse que, aprovechando la versatilidad de las modernas cámaras digitales y
los centros de producción actuales, la elección de generar contenidos a 50 o a 60
campos por segundo, solamente necesita de una sencilla reconfiguración de los
sistemas. Esto es una simplificación extrema, que no tiene en cuenta problemas técnicos
y económicos inherentes a los esquemas de trabajo de los radiodifusores. Cambiar la
frecuencia de generación de imágenes, introduciría una altísima complejidad a los
sistemas de producción. Entre ellos podemos destacar:
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Los problemas de retardo de audio, inherentes a cualquier conversión.
Inclusión de material pregrabado o de archivo (en 50 campos por segundo)
Complejidad para la conversión ascendente o Up-Conversion y descendente o
Down-Conversion (de Definición Estándar a Alta Definición y viceversa)
Marcados problemas con la iluminación. Se genera un efecto de parpadeo en la
imagen resultante como resultado de la diferencia de 10 Hertz entre la fuente de luz
(conectada a los 50Hz de línea) y la velocidad de obturación de la cámara (60
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obturaciones por segundo). Problema aún mas relevante cuando se realizan en
ambientes no controlados, como recitales o exteriores nocturnos.
Por todo lo mencionado, los radiodifusores argentinos en su totalidad han preferido
generar contenidos digitales en 50 campos por segundo para modos entrelazados, y
25 o 50 cuadros para modos progresivos.
Esta decisión es independiente de la norma de transmisión que finalmente sea
adoptada.
En cualquiera de estos dos casos, las conversiones hacia arriba o hacia abajo, requieren
equipos de menor costo, y que degradan mucho menos la calidad de imagen resultante.
Esto supuestamente daría lugar a la Opción 2 explicada debajo:
Opción 2: Seguir generando y procesando contenidos en 50 ciclos, y convertir la
señal a 60 ciclos antes de entrar a la etapa de transmisión.
En este caso, los sistemas de producción y captura mantienen una coherencia a través de
todo el esquema de trabajo, pudiendo hacer conversiones hacia arriba o hacia abajo de
manera eficiente y relativamente económica, quedando la conversión de ciclos sólo en
la etapa de transmisión.
De todas maneras esta opción generaría varios inconvenientes de peso, tanto de índole
técnico como económico, a saber:
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Perdida intrínseca de calidad debido a la conversión NTSC: Como se sabe, los
radiodifusores y productoras generan material en la norma PAL-B, es decir con un
ancho de banda de 8 MHz por lo cual el material originado tiene aún una mayor
calidad que la que se puede transmitir. Si ese contenido es convertido a NTSC (es
decir a 6 MHz) entonces habrá una perdida de calidad innata e irrecuperable,
particularmente en la resolución vertical. De hecho, que el Estado y los
Radiodifusores hayan optado desde los comienzos de la televisión a colores por
generar material en PAL-B (en vez de NTSC o PAL-N) es hoy, en términos
técnicos y de calidad de imagen, una excelente ventaja hacia la transición
digital. Para que este beneficio sea posible, el compresor MPEG debe procesar
directamente la señal PAL-B entrante (como lo hacen hoy día los sistemas digitales
para satélite por ejemplo) y los receptores STB simplemente reconstruyan en su
salida analógica, la señal a PAL-N, como se expresa anteriormente. Esto
afortunadamente es sencillo y económico de implementar, ya que se trata de una
conversión desde el dominio digital al analógico dentro del STB.

Menor eficiencia en el uso del espectro radioeléctrico: Al convertir de 50
imágenes por segundo a 60, el conversor genera información artificial, con el fin de
reconstruir los cuadros de imágenes faltantes. Luego esta nueva señal de 60
imágenes por segundo es inyectada al compresor de video digital, conocido
comúnmente como encoder MPEG2 o MPEG4, para luego ser transmitida. Puede
calcularse fácilmente que la información total de una señal de 60 imágenes por
segundo es 20% mayor que la de un señal de 50 imágenes por segundo. Por lo tanto
se necesita un 20% mas de carga binaria para una señal de 60 ciclos que para
una de 50 ciclos. Lo destacable de este caso es que esa carga binaria extra del 20%
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se utilizaría para procesar información creada artificialmente con el solo fin de
adaptarse al sistema de transmisión, que en el caso contrario sería totalmente
innecesaria. Otra manera de explicar este efecto es plantear que a igual carga
binaria (y resolución), una señal de 50 campos por segundo tendría una mayor
calidad de imagen (menor compresión) que una de 60 campos por segundo.

Deterioro de la calidad de imagen: Aún el más avanzado conversor digital afecta
en la calidad de imagen al realizar la modificación de la cantidad de cuadros por
segundo. Si bien es impresionante el poder computacional de estos modernos
conversores, y su fidelidad, la señal resultante es una versión modificada de la
original.

Menor eficiencia en el procesamiento del compresor MPEG: Una de los métodos
utilizados para la compresión de imágenes en movimiento es justamente eso:
detectar el movimiento de los objetos. Al hacer esto, el compresor crea “vectores de
movimiento”, es decir datos que representan un objeto o parte de él moviéndose por
el cuadro a velocidad constante. Si estas imágenes en movimiento son manipuladas
antes de ser comprimidas (como por ejemplo agregando un cuadro cada 5 para
hacer 30 cuadros por segundo de los 25 originales como lo hacen los conversores de
bajo costo) entonces la continuidad de ese movimiento se verá interrumpida y por lo
tanto el compresor no podrá generar dichos vectores de movimiento. En definitiva,
esto compromete la eficiencia del compresor MPEG y por lo tanto degrada aún mas
la calidad de la señal resultante.
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Problemas en la reutilización de material. Cuando se utiliza material que fue
emitido por el propio radiodifusor u otro, sería necesario volver a convertirlo a 50
ciclos, lo cual requiere el uso de un conversor para ese sólo fin, agregando
complejidades en la producción digital.

Altos costos de implementación: Esto es sin duda el más crítico de los
inconvenientes. Como fue expresado mas adelante, el costo de los conversores de
norma, oscilan entre los USD 50.000 y los USD 200.000 FOB, de acuerdo a la
definición y calidad requerida, siempre hablando de lo que se conoce como estándar
de calidad “broadcast”.
Así, alguna de las dos situaciones siguientes puede suceder:
1. Suponiendo el caso hipotético de transmitir exclusivamente en Alta Definición.
Un radiodifusor deberá contar con al menos dos conversores con un costo total
de USD 400.000 ya que sería imposible contar con uno solo y no tener un
respaldo. Vale recordar que este conversor sería tan necesario como el propio
transmisor, por lo que no podría desafectarse nunca de la cadena de
transmisión. Esto sin contar las cuestiones de reutilizacion de material
mencionadas anteriormente que agregaría mas unidades.
2. Supongamos ahora el caso de generar varias señales de definición estándar, o
bien una combinación de estándar y alta definición. Además de multiplicar la
ineficiencia en el uso del espectro explicada anteriormente, el radiodifusor
debería invertir en la compra de varios conversores para procesar cada uno
de las señales generadas.
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
Recaer en la necesidad de agregar equipos (y puntos de falla) en la cadena de
transmisión: Como lo fue en su momento la compulsa del PAL y del NTSC,
caeríamos en la misma situación de tener que intercalar dispositivos de conversión
en una cadena crítica como lo es la Transmisión. Vale destacar dos cosas al respecto
que se diferencian del momento donde aquella decisión fue asumida:
1. Los broadcasters se equiparon con sistemas de grabación a 50 ciclos desde la
aparición de la TV en colores y por lo tanto su parque tecnológico es para tal
fin.
2. Para ese momento los defensores del NTSC criticaban fuertemente la
adopción del PAL-N como variación del PAL-B por necesitar del equipo de
trascodificación (con el objetivo de canalizar en 6 MHz frente a los 8 MHz
del PAL-B). Por el otro lado los defensores del PAL demostraban que era un
sacrificio válido dada la mayor definición de imagen debido a las 87 líneas
horizontales extra, por lo tanto la relación de compromiso se inclinaba a
favor del PAL, y que además favorecía al desarrollo de la tecnología
nacional por tratarse de un estándar propio.
Hoy día, el agregado de un conversor de 50 a 60 imágenes por segundo no es
consecuencia de ninguna relación de compromiso entre un mejor
estándar y su adaptación a la canalización argentina, ni tampoco está
relacionada con un desarrollo de la industria nacional.
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Retrasos en el surgimiento de la TDT: El punto anteriormente explicado sobre los
costos de implementación es sin duda la piedra fundamental para cualquier
radiodifusor que pretenda comenzar con transmisiones digitales. Caso que se ve
agravado para los radiodifusores del interior, con menores recursos y menores
posibilidades de inversión. Cuanto mas dinero sea necesario invertir para la
implementaron de la TDT, mas tiempo deberán tomarse los radiodifusores
para hacerlo, y por lo tanto, mas tarde comenzará a ser una realidad.
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Fallas en el principio de “Inclusión Social” y en el acortamiento de la “Brecha
Digital”: Como se expresó anteriormente, si el sistema digital a utilizar no
contempla el uso “hereditario” del PAL-N en los receptores STB, entonces una parte
importante de los televidentes quedarán automáticamente excluidos de la Televisión
Digital, es decir todos aquellos que NO posean un televisor binorma (NTSC y PALN). Claramente los mas afectados serán los grupos de bajos recursos que no han
podido renovar su televisor en los últimos años, haciendo mas grande aún la “brecha
digital”, y en clara contradicción con lo que se pretende lograr.
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Retraso del apagón analógico y liberación del espectro radioeléctrico. Este tema
es sin duda consecuencia de los puntos mencionados anteriormente. Hasta que la
TDT sea una realidad y haya tomado masa crítica, no será posible apagar las
transmisiones analógicas para liberar el espectro radioeléctrico que ellas ocupan.
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Conclusiones:
Por todo lo expresado en este informe, queremos recomendar los siguientes postulados,
independientemente al sistema de Televisión Digital Terrestre que se adopte para
Argentina:
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Incluir en forma explícita la generación, procesamiento, transmisión y
recepción de señales con una frecuencia de 50 campos por segundo para modos
entrelazados.
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Incluir en forma explícita la generación, procesamiento, transmisión y
recepción de señales con una frecuencia de 25 y 50 cuadros por segundo para
modos progresivos.
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Garantizar la retrocompatibilidad de los receptores digitales o STB (Set Top
Boxes) con la norma PAL-N adoptada por ley Nº 21895 en Argentina,
asegurando la inclusión en la TDT de todos los televisores analógicos existentes.
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