La figura 2.27 muestra un diagrama de bloques básico del sistema DTV. Esta representación se basa en la adoptada por el Sector de Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU-R). De acuerdo con este modelo, el sistema de televisión digital está compuesto por 3 subsistemas:
1. Subsistema de codificación y compresión de la fuente de entrada, 2. Subsistema de multiplexación y transporte, y
3. Subsistema de RF/Transmisión.
El “Subsistema de codificación y compresión de la fuente de entrada” se refiere a los métodos de reducción de la razón de bits, conocidos como compresión de datos, de las distintas aplicaciones (fuentes de entrada) como video, audio y datos auxiliares. Los datos auxiliares incluyen datos de control, datos de control de acceso condicional y datos asociados a las
aplicaciones como tal, por ejemplo, “closed captioning”. El objetivo que persigue el codificador es reducir el número de bits que se necesitan para representar la información de audio y video. El sistema de televisión digital emplea la técnica de compresión de video MPEG-2 para la codificación de video y la técnica Dolby AC-3 para la codificación de audio. El “Subsistema de multiplexación y transporte” se refiere a la forma en que se divide el flujo de datos digitales en paquetes de información, a la forma en que se identifican estos paquetes y su tipo y a los métodos de multiplexar los paquetes de video, de audio y de datos auxiliares para conformar un único flujo de transporte. En la Norma de televisión digital ATSC se emplea la sintaxis MPEG-2 en el flujo del paquete de transporte.
El “Subsistema de RF/Transmisión” realiza los procesos de codificación del canal y de modulación de la señal. El codificador del canal toma el flujo de bits de datos y le inserta información adicional que puede ser utilizada por el receptor para reconstruir la señal recibida, que quizás no coincida con la señal enviada debido a errores de transmisión. En la modulación se emplea el método de modulación digital 8-VSB.
En la figura 2.28 se muestran los protocolos que se utilizan en el sistema de televisión digital en cada una de las capas y se ilustra el modelo de referencia OSI para establecer una analogía entre ambos modelos de capas y saber las funciones que deben desempeñar los distintos niveles.
2.5.1.1 Estructura de la imagen.
En la Televisión Digital se utiliza una representación de los datos de los cuadros de una forma similar al empleado en las computadoras. Para esto se necesita muestrear los componentes de la televisión analógica y representar cada muestra con su equivalente digital. La estructura más pequeña que se utiliza para representar una imagen o cuadro es el Elemento de Imagen, conocido como “pel” o “pixel”. Los píxeles son los puntos de donde se obtienen las muestras individuales de la imagen en el proceso de exploración de cuadro o campo (recordemos que esta se realiza de izquierda a derecha dentro de las líneas y de arriba abajo en las líneas). Un pixel, desde el punto de vista matemático del muestreo, no tiene área, pero esto en la práctica no es así, pues el elemento explorador, intrínsicamente, tiene área. Una imagen o cuadro puede imaginarse como un arreglo rectangular de píxeles.
Los píxeles se agrupan dentro de la imagen en arreglos de 8 por 8 píxeles denominados bloques. Estos bloques pueden representar, indistintamente, muestras de luminancia o de crominancia. Estos bloques de píxeles se agrupan en estructuras denominadas macrobloques. Estos últimos están conformados por cuatro bloques de muestras de luminancia (por un arreglo de píxeles de 16 por 16) y dos bloques de crominancia para el formato 4:2:0. Como se puede observar en la figura 2.29, un macrobloque tiene en su estructura 256 muestras de luminancia, 128 de crominancia (64 para cada componente de color Cb y Cr), lo que en total representa 384 muestras por macrobloque. Lo anterior es válido desde el punto de vista del muestreo, porque en realidad, un macrobloque ocupa en la imagen, el área que corresponde a un arreglo de 16 por 16 píxeles.
Los macrobloques de una misma fila pueden ser agrupados en una estructura denominada “slice”. En el sistema ATV, el primer macrobloque de cada fila es también el inicio de una “slice”, pudiendo haber dentro de la misma fila más de una “slice”. El orden de los macrobloques dentro de cada “slice” es de izquierda a derecha al igual que el orden en que ocurre la exploración. Cada “slice” debe tener al menos un macrobloque. Las “slices” no se deben solapar unas con otras y la posición de estas puede cambiar de cuadro a cuadro. El primer y el último macrobloque de una “slice” deben estar en la misma fila horizontal, lo que quiere decir que no pueden haber “slices” que comiencen en una fila horizontal de macrobloques y terminen en otra, es por eso que el número máximo de macrobloques que puede tener una “slice” se puede calcular como el número de píxeles dividido por 16. La unidad primaria de codificación de una secuencia de video es la imagen o cuadro de video. Una imagen no es más que el conjunto de “slices” que constituyen el área activa de cuadro. Los cuadros se pueden agrupar y formar grupos de cuadros (GOPs). Un GOP debe empezar y terminar por una imagen de tipo I y esto es lo que los diferencia de las secuencias, ya que estas últimas incluyen varios GOPs y por ende, varias imágenes de tipo I. Normalmente, un GOP contiene de 12 a 16 cuadros. El uso de los GOPs es opcional tanto en MPEG-2 como en el sistema de TV digital.
Una secuencia de video es un conjunto de cuadros o imágenes consecutivas una detrás de la otra. Las secuencias comienzan con un encabezamiento de secuencia y terminan con un código de finalización en el flujo de datos. Las secuencias pueden tener encabezamientos
adicionales que pudieran servir como puntos de entrada, que no son más que puntos del flujo de datos codificado, a partir de los cuales el decodificador puede inicializarse correctamente para decodificar el flujo de datos [39].