La televisión digital ( DTV ) es la transmisión de señales de televisión mediante codificación digital , a diferencia de la tecnología de televisión analógica anterior que utilizaba señales analógicas . En el momento de su desarrollo, se consideró un avance innovador y representó la primera evolución significativa en la tecnología de la televisión desde la televisión en color en la década de 1950. [1] La televisión digital moderna se transmite en televisión de alta definición (HDTV) con mayor resolución que la televisión analógica. Por lo general, utiliza una relación de aspecto de pantalla ancha (comúnmente 16:9 ) en contraste con el formato más estrecho ( 4:3 ) de la televisión analógica. Hace un uso más económico del escaso espacio del espectro radioeléctrico ; puede transmitir hasta siete canales en el mismo ancho de banda que un solo canal analógico [2] y proporciona muchas características nuevas que la televisión analógica no puede. Alrededor del año 2000 comenzó la transición de la transmisión analógica a la digital. Se han adoptado diferentes estándares de transmisión de televisión digital en diferentes partes del mundo; A continuación se detallan los estándares más utilizados:
Las raíces de la televisión digital están ligadas a la disponibilidad de computadoras económicas y de alto rendimiento . No fue hasta la década de 1990 que la televisión digital se convirtió en una posibilidad real. [7] Anteriormente, la televisión digital no era viable en la práctica debido a los requisitos imprácticamente altos de ancho de banda del vídeo sin comprimir , [8] [9] que requería alrededor de 200 Mbit/s para una señal de televisión de definición estándar (SDTV), [8] y más de 1 Gbit/s para televisión de alta definición (HDTV). [9]
A mediados de la década de 1980, Toshiba lanzó un televisor con capacidades digitales, que utilizaba chips de circuitos integrados , como un microprocesador, para convertir señales de transmisión de televisión analógica en señales de video digital , permitiendo funciones como congelar imágenes y mostrar dos canales a la vez . En 1986, Sony y NEC Home Electronics anunciaron sus propios televisores similares con capacidades de vídeo digital. Sin embargo, todavía dependían de señales de transmisión de televisión analógica, y las transmisiones de televisión digital real aún no estaban disponibles en ese momento. [10] [11]
En 1986, Nippon Telegraph and Telephone (NTT) y el Ministerio de Correos y Telecomunicaciones (MPT) de Japón propusieron un servicio de transmisión de televisión digital , donde había planes para desarrollar un servicio de "Sistema de red integrado". Sin embargo, no fue posible implementar prácticamente un servicio de televisión digital de este tipo hasta que la adopción de formatos de compresión de vídeo DCT con compensación de movimiento, como MPEG , lo hizo posible a principios de los años 1990. [8]
A mediados de la década de 1980, las empresas japonesas de electrónica de consumo avanzaban con el desarrollo de la tecnología HDTV y la emisora pública japonesa NHK propuso el formato analógico MUSE como estándar mundial. Los avances japoneses fueron vistos como pioneros que amenazaban con eclipsar a las empresas electrónicas estadounidenses. Hasta junio de 1990, el estándar japonés MUSE, basado en un sistema analógico, era el favorito entre los más de 23 conceptos técnicos diferentes bajo consideración.
Entre 1988 y 1991, varias organizaciones europeas trabajaron en estándares de codificación de vídeo digital basados en DCT para SDTV y HDTV. El proyecto EU 256 de CMTT y ETSI , junto con la investigación de la emisora italiana RAI , desarrolló un códec de vídeo DCT que transmite SDTV a 34 Mbit/s y HDTV con calidad cercana a un estudio a aproximadamente 70-140 Mbit/s. La RAI lo demostró con una retransmisión de la Copa Mundial de la FIFA de 1990 en marzo de 1990. [9] [12] Una empresa estadounidense, General Instrument , también demostró la viabilidad de una señal de televisión digital en 1990. Esto llevó a que se convenciera a la FCC de retrasar su decisión. en un estándar de televisión avanzado (ATV) hasta que se pueda desarrollar un estándar de base digital.
En marzo de 1990, cuando quedó claro que un estándar digital era factible, la FCC tomó una serie de decisiones críticas. En primer lugar, la Comisión declaró que el nuevo estándar de televisión debe ser más que una señal analógica mejorada , sino que debe ser capaz de proporcionar una auténtica señal HDTV con al menos el doble de resolución que las imágenes de televisión existentes. Luego, para garantizar que los espectadores que no deseaban comprar un nuevo televisor digital pudieran seguir recibiendo retransmisiones televisivas convencionales, dictaminó que el nuevo estándar ATV debía poder transmitirse simultáneamente en diferentes canales. El nuevo estándar ATV también permitió que la nueva señal DTV se basara en principios de diseño completamente nuevos. Aunque es incompatible con el estándar NTSC existente, el nuevo estándar DTV podría incorporar muchas mejoras. [7]
El estándar final adoptado por la FCC no produjo un estándar universal para formatos de escaneo, relaciones de aspecto o líneas de resolución. Este resultado fue el resultado de una disputa entre la industria de la electrónica de consumo (a la que se unieron algunas emisoras) y la industria informática (a la que se unieron la industria cinematográfica y algunos grupos de interés público) sobre cuál de los dos procesos de escaneo ( entrelazado o progresivo ) es superior. El escaneo entrelazado, que se utiliza en televisores de todo el mundo, escanea primero las líneas pares y luego las impares. El escaneo progresivo, que es el formato utilizado en las computadoras, escanea líneas en secuencias, de arriba a abajo. La industria informática argumentó que el escaneo progresivo es superior porque no parpadea como el escaneo entrelazado. También argumentó que el escaneo progresivo permite conexiones más fáciles con Internet y es más económico convertir a formatos entrelazados que viceversa. La industria cinematográfica también apoyó el escaneo progresivo porque ofrece un medio más eficiente para convertir la programación filmada a formatos digitales. Por su parte, la industria de la electrónica de consumo y las emisoras argumentaron que el escaneo entrelazado era la única tecnología que podía transmitir imágenes de la más alta calidad posible entonces (y actualmente), es decir, 1.080 líneas por imagen y 1.920 píxeles por línea. Las emisoras también favorecieron el escaneo entrelazado porque su vasto archivo de programación entrelazada no es fácilmente compatible con un formato progresivo. [7]
DirecTV en Estados Unidos lanzó la primera plataforma satelital digital comercial en mayo de 1994, utilizando el estándar Digital Satellite System (DSS). [13] [14] Las transmisiones digitales por cable fueron probadas y lanzadas en los EE. UU. en 1996 por TCI y Time Warner . [15] [16] La primera plataforma digital terrestre se lanzó en noviembre de 1998 como ONdigital en el Reino Unido, utilizando el estándar DVB-T . [17]
La televisión digital admite muchos formatos de imagen diferentes definidos por los sistemas de transmisión de televisión que son una combinación de tamaño y relación de aspecto (relación ancho-alto).
En la radiodifusión de televisión digital terrestre (TDT), la gama de formatos se puede dividir en dos categorías: televisión de alta definición (HDTV) para la transmisión de vídeo de alta definición y televisión de definición estándar (SDTV). Estos términos por sí solos no son muy precisos y existen muchos casos intermedios sutiles.
Uno de los varios formatos diferentes de HDTV que se pueden transmitir a través de DTV es: 1280 × 720 píxeles en modo de escaneo progresivo (abreviado 720p ) o 1920 × 1080 píxeles en modo de vídeo entrelazado ( 1080i ). Cada uno de estos utiliza una relación de aspecto de 16:9 . HDTV no se puede transmitir a través de canales de televisión analógicos debido a problemas de capacidad de los canales .
SDTV, en comparación, puede utilizar uno de varios formatos diferentes que adoptan la forma de diversas relaciones de aspecto dependiendo de la tecnología utilizada en el país de transmisión. NTSC puede ofrecer una resolución de 640 × 480 en 4:3 y 854 × 480 en 16:9 , mientras que PAL puede ofrecer 768 × 576 en 4:3 y 1024 × 576 en 16:9 . Sin embargo, las emisoras pueden optar por reducir estas resoluciones para reducir la velocidad de bits (por ejemplo, muchos canales DVB-T en el Reino Unido utilizan una resolución horizontal de 544 o 704 píxeles por línea). [18]
A cada canal de televisión terrestre DTV de transmisión comercial en América del Norte se le asigna suficiente ancho de banda para transmitir hasta 19 megabits por segundo. Sin embargo, la emisora no necesita utilizar todo este ancho de banda para un solo canal de difusión. En cambio, la transmisión puede utilizar el Protocolo de información de programas y sistemas y subdividirse en varios subcanales de video (también conocidos como feeds) de diferentes calidades y tasas de compresión, incluidos los servicios de transmisión de datos que no son de video .
Una emisora puede optar por utilizar una señal digital de definición estándar (SDTV) en lugar de una señal HDTV , porque la convención actual permite que el ancho de banda de un canal DTV (o " multiplex ") se subdivida en múltiples subcanales digitales (similar a lo que la mayoría Las estaciones de radio FM ofrecen HD Radio , que brindan múltiples transmisiones de programación de televisión completamente diferente en el mismo canal. Esta capacidad de proporcionar una única señal HDTV o múltiples señales de menor resolución a menudo se denomina distribución del presupuesto de bits o multidifusión. En ocasiones, esto se puede organizar automáticamente, utilizando un multiplexor estadístico . Con algunas implementaciones, la resolución de la imagen puede estar limitada de manera menos directa por el ancho de banda; Por ejemplo, en DVB-T , los organismos de radiodifusión pueden elegir entre varios esquemas de modulación diferentes, lo que les da la opción de reducir la tasa de bits de transmisión y facilitar la recepción para los espectadores más distantes o móviles.
Hay varias formas diferentes de recibir televisión digital. Uno de los medios más antiguos para recibir DTV (y TV en general) es a través de transmisores terrestres mediante una antena (conocida como antena en algunos países). Este método de entrega se conoce como televisión digital terrestre (TDT). Con la TDT, los espectadores están limitados a los canales que tienen un transmisor terrestre dentro del alcance de su antena.
Otros métodos de entrega incluyen cable digital y satélite digital . En algunos países donde las transmisiones de señales de TV se realizan normalmente mediante microondas , se utiliza el servicio de distribución multipunto multicanal digital. Se han ideado otros estándares, como la transmisión multimedia digital (DMB) y la transmisión de video digital portátil (DVB-H), para permitir que dispositivos portátiles como teléfonos móviles reciban señales de TV. Otra forma es la televisión por protocolo de Internet (IPTV), que consiste en la entrega de televisión a través de una red informática. Finalmente, una forma alternativa es recibir señales de televisión digital a través de Internet abierto ( televisión por Internet ), ya sea desde un servicio central de streaming o un sistema P2P (peer-to-peer).
Algunas señales están protegidas mediante cifrado y respaldadas con fuerza de ley en virtud del Tratado de Copyright de la OMPI y la legislación nacional que lo implementa, como la Ley de Copyright del Milenio Digital de EE. UU . El acceso a canales cifrados se puede controlar mediante una tarjeta extraíble, por ejemplo a través de la interfaz común o CableCard .
Las señales de televisión digital no deben interferir entre sí y también deben coexistir con la televisión analógica hasta su eliminación progresiva. La siguiente tabla proporciona las relaciones señal-ruido y señal-interferencia permitidas para diversos escenarios de interferencia. Esta tabla es una herramienta regulatoria crucial para controlar la ubicación y los niveles de potencia de las estaciones. La televisión digital es más tolerante a las interferencias que la televisión analógica. [19]
Las personas pueden interactuar con un sistema DTV de varias maneras. Se puede, por ejemplo, consultar la guía electrónica de programas . Los sistemas DTV modernos a veces utilizan una ruta de retorno que proporciona información del usuario final a la emisora. Esto es posible a través de televisión por cable o mediante una conexión a Internet, pero no es posible solo con una antena estándar.
Algunos de estos sistemas admiten vídeo bajo demanda utilizando un canal de comunicación localizado en un vecindario en lugar de en una ciudad (terrestre) o en un área incluso más grande (satélite).
1seg (1 segmento) es una forma especial de ISDB . Cada canal se divide además en 13 segmentos. Doce están destinados a HDTV y el otro a receptores de banda estrecha como televisores móviles y teléfonos móviles .
La DTV tiene varias ventajas sobre la televisión analógica , la más importante es que los canales digitales ocupan menos ancho de banda y las asignaciones de ancho de banda son flexibles dependiendo del nivel de compresión y resolución de la imagen transmitida. Esto significa que las emisoras digitales pueden ofrecer más canales digitales en el mismo espacio, ofrecer servicios de televisión de alta definición o proporcionar otros servicios distintos de la televisión, como multimedia o interactividad. DTV también permite servicios especiales como multiplexación (más de un programa en el mismo canal), guías electrónicas de programas e idiomas adicionales (hablados o subtitulados). La venta de servicios distintos de la televisión puede proporcionar una fuente de ingresos adicional a los organismos de radiodifusión.
Las señales digitales y analógicas reaccionan de manera diferente a las interferencias. Por ejemplo, los problemas comunes con la televisión analógica incluyen imágenes fantasma , ruido de señales débiles y otros problemas que degradan la calidad de la imagen y el sonido, aunque el material del programa aún se pueda ver. Con la televisión digital, debido al efecto acantilado , la recepción de la señal digital debe ser casi completa; de lo contrario, no se podrá utilizar ni el audio ni el vídeo.
La TV analógica comenzó con sonido monofónico y posteriormente desarrolló el sonido de televisión multicanal con dos canales de señal de audio independientes. DTV permite hasta 5 canales de señal de audio más un canal de graves de subwoofer , lo que produce transmisiones de calidad similar a las de las salas de cine y los DVD. [20]
Las señales de televisión digital requieren menos potencia de transmisión que las señales de televisión analógica para transmitirse y recibirse satisfactoriamente. [21]
Las imágenes DTV tienen algunos defectos de imagen que no están presentes en la televisión analógica o el cine cinematográfico, debido a las limitaciones actuales de la velocidad de bits y los algoritmos de compresión como MPEG-2 . Este defecto a veces se denomina ruido de mosquito . [22]
Debido a la forma en que funciona el sistema visual humano, los defectos en una imagen que se localizan en características particulares de la imagen o que van y vienen son más perceptibles que los defectos que son uniformes y constantes. Sin embargo, el sistema DTV está diseñado para aprovechar otras limitaciones del sistema visual humano para ayudar a enmascarar estos defectos, por ejemplo permitiendo más artefactos de compresión durante el movimiento rápido donde el ojo no puede rastrearlos y resolverlos tan fácilmente y, a la inversa, minimizando los artefactos en fondos fijos que, cuando el tiempo lo permite, pueden examinarse detenidamente en una escena.
Los operadores de DTV de transmisión, cable, satélite e Internet controlan la calidad de imagen de los codificadores de señales de televisión utilizando algoritmos sofisticados basados en neurociencia, como la herramienta de medición de calidad de video de medida del índice de similitud estructural (SSIM). Otra herramienta llamada fidelidad de información visual (VIF) se utiliza en el sistema de monitoreo de calidad de video Netflix VMAF .
Los cambios en la recepción de la señal debido a factores como la degradación de las conexiones de la antena o las condiciones climáticas cambiantes pueden reducir gradualmente la calidad de la televisión analógica. La naturaleza de la televisión digital da como resultado un vídeo perfectamente decodificable inicialmente, hasta que el equipo receptor comienza a captar interferencias que dominan la señal deseada o si la señal es demasiado débil para decodificarla. Algunos equipos mostrarán una imagen confusa con daños importantes, mientras que otros dispositivos pueden pasar directamente de un vídeo perfectamente decodificable a ningún vídeo o bloquearse. [23] Este fenómeno se conoce como efecto acantilado digital. [24]
Pueden ocurrir errores de bloqueo cuando la transmisión se realiza con imágenes comprimidas. Un error de bloque en un solo cuadro a menudo resulta en cuadros negros en varios cuadros posteriores, lo que dificulta la visualización.
Para ubicaciones remotas, los canales distantes que, como señales analógicas, antes se podían utilizar en un estado nevado y degradado pueden, como señales digitales, ser perfectamente decodificables o dejar de estar disponibles por completo. El uso de frecuencias más altas agrava estos problemas, especialmente en los casos en los que no se dispone de una línea de visión clara desde la antena receptora hasta el transmisor, porque normalmente las señales de frecuencias más altas no pueden atravesar obstáculos tan fácilmente.
Los televisores que sólo tienen sintonizadores analógicos no pueden decodificar transmisiones digitales. Cuando cesa la transmisión analógica por aire, los usuarios de aparatos con sintonizadores sólo analógicos pueden usar otras fuentes de programación (por ejemplo, cable, medios grabados) o pueden comprar decodificadores para sintonizar las señales digitales. En Estados Unidos, estaba disponible un cupón patrocinado por el gobierno para compensar el costo de una caja convertidora externa.
La transición a la televisión digital comenzó ya a finales de los años 1990 y se ha completado país por país en la mayor parte del mundo.
Antes de la conversión a televisión digital, la televisión analógica transmitía audio para canales de televisión en una señal portadora de FM separada de la señal de video. Esta señal de audio FM se puede escuchar utilizando radios estándar equipadas con los circuitos de sintonización adecuados.
Sin embargo, después de la transición a la televisión digital , ningún fabricante de radios portátiles ha desarrollado todavía un método alternativo para que los radios portátiles reproduzcan sólo la señal de audio de los canales de televisión digital; La radio DTV no es lo mismo.
La adopción de un estándar de transmisión incompatible con los receptores analógicos existentes ha creado el problema del descarte de un gran número de receptores analógicos durante la transición a la televisión digital. En 2009 se citó a un superintendente de obras públicas diciendo: "Algunos de los estudios que he leído en las revistas especializadas dicen que hasta una cuarta parte de los hogares estadounidenses podrían tirar un televisor a la basura en los próximos dos años tras el cambio de regulación". [25] En 2009, se estima que 99 millones de receptores de televisión analógica estaban sin usar en hogares sólo en los EE. UU. y, si bien algunos receptores obsoletos están siendo modernizados con convertidores, muchos más simplemente se arrojan a vertederos donde representan una fuente de metales tóxicos como así como plomo y en menor cantidad materiales como bario , cadmio y cromo . [26] [27]
Según un grupo de campaña, un monitor de computadora o televisor CRT contiene un promedio de 8 libras (3,6 kg) de plomo. [28] Según otra fuente, el plomo en el vidrio de un CRT varía de 1,08 lb a 11,28 lb, según el tamaño y el tipo de pantalla, pero el plomo se encuentra en forma de óxido de plomo "estable e inmóvil" mezclado con el vidrio. [29] Se afirma que el plomo puede tener efectos negativos a largo plazo en el medio ambiente si se vierte en un vertedero. [30] Sin embargo, la envoltura de vidrio puede reciclarse en instalaciones debidamente equipadas. [31] Otras partes del receptor pueden estar sujetas a eliminación como material peligroso .
Las restricciones locales sobre la eliminación de estos materiales varían ampliamente; en algunos casos, las tiendas de segunda mano se han negado a aceptar la reventa de receptores de televisión en color en funcionamiento debido a los crecientes costos de deshacerse de los televisores no vendidos. Las tiendas de segunda mano que todavía aceptan televisores donados han informado de aumentos significativos en el número de receptores de televisión usados en buenas condiciones y que funcionan, abandonados por los espectadores, que a menudo esperan que no funcionen después de la transición digital. [32]
En Michigan, en 2009, un reciclador estimó que hasta un hogar de cada cuatro se desharía o reciclaría un televisor el año siguiente. [33] La transición a la televisión digital, la migración a receptores de televisión de alta definición y la sustitución de los CRT por pantallas planas son factores que contribuyen al creciente número de receptores de televisión analógicos basados en CRT desechados.
Varios estudios han demostrado que los vidrios de cuello y embudo de CRT son desechos peligrosos, mientras que el vidrio del panel muestra poca toxicidad.
