Tecnologias mais relevantes
Vamos então conhecer um pouco das tecnologias que estão por dentro destas televisões que nos permitem consumir conteúdos de tão alta qualidade e de uma maneira tanto imersiva quanto desejamos.
4.1. Arquitetura
A verdade é que é, por mais resolução que a nossa televisão tenha, é o conteúdo 4K dos programas transmitidos através de estações de satélite que define a nossa ideia de alta definição.
Podemos receber/produzir o conteúdo 4K através de transmissão via satélite ou através de broadcast de uma máquina 4K. A partir daí, como mostra a figura 4, temos dois caminhos possíveis: o caso do satélite, em que o sinal passa por um desmodulador, descodificador, até ser modulado por um modulador Quadrature Amplitude Modulation (CAS/QAM); e o caso da câmera 4K, onde o processo passa pelo codificador de vídeo High Efficiency Vídeo Coding (HEVC), norma H.265 segundo o ITU-T. Em ambos os casos o sinal tem que passar, como mostra figura 4, por um MPEG transport stream (MPEG-TS), um digital container format padrão que corrige e sincroniza erros, de modo a que a transmissão possa ser mantida na íntegra quando o canal é degradado por sistemas baseados quer por moduladores RF/QAM quer por IP, por meio da rede de cabo e recebidos em um cabo STB 4K.
O conteúdo de vídeo 4K pode ser transmitido através da rede de transporte HFC existente, que lida com 64QAM e/ou 256QAM como transmissão de RF. Este mesmo conteúdo pode também ser transmitido via DOCSIS ou FTTH como transmissão IP .
Na figura abaixo encontra-se a arquitetura do processo de aquisição de conteúdo 4k.
4.2. Codificação Áudio
Para a codificação áudio foi desenvolvido um sistema de som multicanal 22.2 (Hamasaki 22.2) de maneira a que proporcione a melhor experiência de som surround num sistema de UHDTV . A principal característica deste sistema é que os altifalantes são posicionados não só à altura dos nossos ouvidos, mas também por baixo e por cima do consumidor, em contraste com o sistema de som convencional de um anfiteatro . Este sistema é constituído por 24 altifalantes divididos em 3 camadas: uma camada superior com 9 canais, uma camada intermédia com 10 canais e uma camada inferior com 3 canais (mais 2 canais de low-frequency effects (LFE)).
Foram também realizados vários testes subjetivos comparando a impressão de diversos atributos espaciais usando conteúdo de UHDTV com imagens numa sala de grandes dimensões. Estes testes demonstraram que os consumidores têm melhores impressões dos vários atributos espaciais numa área de audição mais ampla com o sistema de som multicanal 22.2 do que com outros tipos de sistemas de som.
Na figura em baixo tem-se o funcionamento do codificador de áudio Hamasaki 22.2 .
4.3. Codificação vídeo
Falemos agora da codificação vídeo, aquilo que nos permite diferenciar a resolução e qualidade de imagem/experiência deste tipo de tecnologia com as demais existentes no mercado (e que tiveram o seu período de domínio no mercado).
4.3.1. HEVC
O sistema de codificação de vídeo HEVC traz-nos uma nova norma para a codificação de vídeo que tem o potencial de oferecer um desempenho melhor do que as normas anteriores, como o H.264/AVC.
O vídeo de origem, constituído por uma sequência de frames (ou vídeo frames), é compactado por um codificador de vídeo HEVC para criar um fluxo de bits de vídeo codificado. Este fluxo é, posteriormente, armazenado ou transmitido. Chegado ao descodificador de vídeo, é descompactado para criar uma sequência de frames descodificada.
Em termos estruturais, o HEVC tem a mesma estrutura básica que os padrões anteriores, como o MPEG-2 Vídeo e o H.265/AVC. No entanto, o HEVC contém muitas melhorias incrementais que se destacam pela participação mais flexível de grandes a pequenas partições, de uma maior flexibilidade nos modos de previsão e do tamanho dos blocos de transformação, filtros de interpolação e desbloqueio mais sofisticados, previsão mais sofisticada e sinalização de modos e vetores de movimento, bem como recursos para suportar um processamento paralelo mais eficiente .
Na figura em baixo encontra-se dispositivo HEVC.
4.3.2. VP9
Falemos agora do codificador VP9, desenvolvido pela Google, que permite o streaming de vídeos em HD, Full HD e até 4K, sem comprometer a sua conexão à internet. O VP9 executa vídeos com resoluções avançadas sem ter que ocupar mais banda larga do que aquela que tem, garantindo desta maneira a qualidade da reprodução, consumindo metade da quantidade de conexão consumida por outros codificadores.
Refira-se ainda que este codificador, já por muitos apontado como o futuro do streaming de vídeo, com uma tecnologia de open source, é já utilizado por empresas “gigantes” do sector de streaming, casos do YouTube e da Netflix. De acordo com o portal de vídeos do Google, apenas em 2014, mais de 25 bilhões de horas em vídeos VP9 foram vistas no site, “bilhões das quais não seriam executadas em alta definição sem os benefícios de consumo de banda do VP9”, garante o engenheiro de software do YouTube, Steven Robertson, numa publicação no blog oficial do portal .
Os principais navegadores da atualidade já apresentam suporte para esta tecnologia, garantindo, assim, a sua execução junto do player em HTML5, formato também suportado pelos principais browsers da atualidade .
Na figura em baixo encontra-se diferentes browsers, serviços de broadcast entre outras empresas e o tipo de codec que já suportam
4.4. Transmissão
De entre os vários protocolos de transmissão existentes, focar-nos-emos somente no sistema ATSC 3.0, uma versão melhorada dos standards ATSC para transmissão televisiva criada pelo Advanced Television Systems Committee (ATSC).
O ATSC 3.0 engloba cerca de 20 normas que abrangem diferentes aspetos, tendo, no total, mais de 1000 páginas de documentação. É a primeira norma de televisão do mundo baseada em Internet Protocol (IP) para transmissão base de conteúdos televisivos.
Essas mesmas normas foram desenhadas de forma a fornecer suporte para novas tecnologias, incluindo HEVC para canais de vídeo com resolução acima dos 2160p (4K) a 120 frames por segundo, ampla gama de cores, Dolby AC-4 e áudio MPEG-H 3D.
O sistema promete, assim, revolucionar a indústria de transmissão. Ao contrário da versão 1.0, é escalável, móvel e oferece mais canais, resoluções de TV UHD 4K, taxas de atualização de até 120 Hz, melhor receção seja em casa como em dispositivos móveis. Assim como a transmissão de TV tradicional, ATSC 3.0 funcionará através do ar, mas, num mundo cada vez mais móvel, terá como vantagem o fato das pessoas terem bons sinais de dados quer em casa como no trabalho.
As primeiras grandes utilizações do ATSC 3.0 ocorreram na Coreia do Sul, com os principais canais televisivos do país a lançarem serviços terrestres deste sistema em maio de 2017, em preparação para os Jogos Olímpicos de Inverno de 2018. Em novembro de 2017, a Comissão Federal de Comunicações dos Estados Unidos da América aprovou regulamentos que permitem às emissoras nacionais fornecer, de forma voluntária, serviços ATSC 3.0, sendo, contudo, oferecidos juntamente com um sinal digital ATSC padrão.