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UNIVERSIDADE CATLICA DE PELOTAS
CENTRO POLITCNICO
PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM INFORMTICA
Sistema Brasileiro de TV Digital
por
Christian Puhlmann Brackmann
Trabalho Individual I
TI-2008/02
Orientado por Prof. Dr. Paulo Roberto Gomes Luzzardi
Pelotas, novembro de 2008
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Prefcio
Desde o comeo a imagem nos fascina. Inventamos muito. Buscamos a
qualidade
que o olho tem. Nunca chegamos to perto. uma nova TV, com imagem
mais ntida,
sem rudos e interferncias. E tudo isso resultado de uma
tecnologia que comea
com um pequeno detalhe: at h pouco as gravaes eram analgicas.
Marcas fsicas
eram feitas em uma fita. No novo sistema, todo tipo de informao
e gravao
digitalizada, ou seja, transformada por frmulas em cdigos
Primeira transmisso local de TV Digital no RS.
Abertura do Jornal do Almoo (05/11/2008)
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SUMRIO
1 Introduo 10
2 Diferenas entre a tecnologia analgica e digital 12
3 A Implantao da TV Digital no Brasil 15
4 O Sistema Brasileiro de Televiso (SBTVD) 28
5 O middleware brasileiro: Ginga 31
5.1 Ginga-NCL (Linguagem Declarativa)
5.1.1 XHTML
5.1.2 Lua
5.2 Ginga-J (Linguagem Procedural)
5.5 Ginga-CC (Common Core)
35
35
35
37
39
6 Ferramenta Disponibilizada para testes: Virtual Set-Top Box
41
7 Canal de Retorno 42
8 Difuso de Dados 46
9 Interao 49
10 Concluso 51
11 Trabalhos Futuros 52
12 Referncias Bibliogrficas 54
3
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LISTA DE FIGURAS
1 Mltiplos percursos do sinal causando sobreposio de bits
recebidos (BARBOSA et. al, 2008)
13
2 Diferentes tipos de interferncia e a recuperao de dados
(BARBOSA et. al, 2008a)
14
3 Cronograma de incio de transmisso da TV Digital (FSBTVD,
2006)
15
4 Camadas genricas dos sistemas de TV Digital (BECKER,
2008)
18
5 Exemplo de transmisso hierrquica e recepo parcial (ABNT
NBR 15604:2007).
20
6 Exemplo de URD Full-Seg 20
7 Exemplo de URD One-Seg 21
8 Formato Entrelaado e Progressivo 24
9 Arquitetura interna de um Terminal de Acesso (BARBOSA et.
al, 2008)
25
10 Arquitetura interna de um Terminal de Acesso (CPqD, 2006)
25
11 Middlewares existentes atualmente em terminais de acesso
(SOUZA, 2008)
27
12 Camadas do Sistema Brasileiro de TV Digital (SOUZA, 2008)
28
13 Arquitetura do Middleware Ginga (OPENGINGA, 2008) 33
14 Possveis formas de canais de comunicao 42
15 Sistema de transmisso e recepo de TV Digital (Adaptado de
BARBOSA, 2008)
44
16 Envio de dados por Carrossel 48
17 Tratamento de arquivo corrupto 48
18 Diagrama - novos dispositivos fsicos de interao com a TVDi
53
4
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LISTA DE TABELAS
1 Domiclios com bens durveis e servios de acesso a
comunicao em 2007 (IBGE, 2007)
10
2 Domiclios com bens durveis e servios de acesso a
comunicao de 1992 a 2007 (IBGE, 2007)
10
3 Prazos para implantao da TV Digital em diferentes regies
(Adaptado de FSBTVD, 2006).
16
4 Sinal digital ativos e a serem implantados no Brasil 17
5 Funes e opcionais em URDs 22
6 Resolues obrigatrias e opcionais em receptores de TV
Digital (ABNT NBR 15604:2007).
23
7 Perfis do H.264 (BARBOSA, 2008) 29
8 Perfis do MPEG-4 HE-ACC (BARBOSA, 2008) 30
9 Funcionalidades mnimas previstas para os URDs 49
5
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
SBTVD Sistema Brasileiro de TV Digital
API Application Programming Interface
ARIB Association of Radio Industries and Businesses
ATSC Advanced Common Application Plataform
BP Baseline Profile
BST-OFDM Band Segmented Transmission - Orthogonal Frequency
Division
CIF Common Intermediate Format
CPU Central Processing Unit
DASE Digital Television Application Software Environment
DAVIC Digital Audio-Video Council
DSM-CC Digital Storage Media, Command and Control
DVB Digital Video Broadcasting
EAD Educao a Distncia
GPLv2 General Public License Version 2
HAVI Home Audio-Video Interoperability
HD DVD High Definition Digital Video Disc
HDMI High-Definition Multimedia Interface
HDTV High-Definition Television
HP High Profile
ISDB Integrated Services Digital Broadcasting
ITU International Telecommunication Union
MHP Multimedia Home Plataform
MP3 MPEG Layer-3 Audio
MPEG Moving Picture Expert Group
NCL Nested Context Language
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P2P Peer-to-Peer
RF Radiofreqncia
SBR Spectral Band Replication
SDTV Standard Definition Television
SMIL Synchronized Multimedia Integration Language
STB Set-Top Box
TVDI Televiso Digital Interativa
URD Unidade de Recepo Digital
VM Virtual Machine
XHTML eXtensible Hypertext Markup Language
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RESUMO
Desde os anos 90, discute-se TV Digital Terrestre no Brasil.
Esta discusso gerou,
naturalmente, interesses tecnolgicos e comerciais no Sistema
Brasileiro de TV Digital
(SBTVD). Baseado no sistema de TV Digital Japons, a criao do
padro SBTVD levou em
considerao tambm um conjunto de peculiaridades especficas dos
costumes, questes
sociais e da geografia nacional para que a televiso digital
tivesse ao alcance de todos os
brasileiros.
Este trabalho tem o objetivo de mostrar o estado-da-arte da TV
digital no Brasil,
apresentando uma viso geral do Sistema Brasileiro de TV Digital,
bem como o middleware
criado pela Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro
(PUC-RJ) e Universidade
Federal de Pernambuco (UFPE) chamado Ginga.
8
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ABSTRACT Since the 1990s terrestrial Digital TV is being
discussed in Brazil. These discussions have,
naturally, made several technological and commercial interests
in the Brazilian Digital TV
System. Based on the Japanese Digital TV system, the creation of
the Brazilian system also
considered factors of the countrys culture, social issues, and
the terrain, so that digital TV
could reach all Brazilian citizens.
This objective of this research is to show the state of art of
the Brazilian digital TV,
presenting an overview of the system and also about the
middleware developed by PUC-RIO
(Pontifcia Universidade Catlica) and UFPE (Universidade Federal
de Pernambuco).
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1. Introduo
Desde a implantao do primeiro canal de TV, a BBC (British
Broadcasting Corporation) de
Londres, fundada em 1936, a televiso j passou por vrias mudanas,
em um constante
processo de evoluo e adaptao s novas necessidades sociais. Um
grande acontecimento
da televiso ocorreu na dcada de 50, onde j era possvel assistir
imagens coloridas. No final
da dcada de 80 iniciaram os testes com diferentes tipos de
modulaes do sinal audiovisual
digital para transmisso terrestre e por satlite. (BBC, 2008)
A televiso um dos mais importantes meios de comunicao no Brasil
e sempre teve um
forte papel integrador, sendo um agente de cultura e
entretenimento. Com uma forte
penetrao popular, mais de 94% dos domiclios brasileiros
(demonstrado na Tabela 1)
recebem informao e se integram ao contexto brasileiro atravs da
televiso. Em algumas
localidades, esse o nico meio de comunicao existente (BECKER,
2004).
Tabela 1: Domiclios com bens durveis e servios de
acesso a comunicao em 2007 (IBGE, 2007)
Tabela 2: Domiclios com bens durveis e servios de
acesso a comunicao de 1992 a 2007 (IBGE, 2007)
10
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Apesar do Sistema de TV Digital Terrestre Brasileiro ter sido
definido recentemente, as
transmisses de TV por satlite j so feitas de forma digital h
mais de 10 anos no Brasil.
Com diversas tcnicas de digitalizao e compresso dos sinais de
vdeo e udio, emissoras
de TV, empresas de ensino distncia e outras com interesses em
transmisso de vdeo j
utilizam satlites para transmisso dos seus sinais de TV Digitais
por todo pas.
A TV Digital Terrestre uma evoluo tecnolgica da TV Analgica,
trazendo mais
qualidade de vdeo e udio, aumento da oferta de programao e
possibilidades de novos
servios e aplicaes.
11
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2. Diferenas entre a tecnologia analgica e digital
Uma das principais caractersticas da transio da TV analgica para
a digital o aumento da
resoluo, melhora da qualidade de imagem e som, fim de chuviscos
e chiados, alm de
fantasmas. Estes efeitos sobre a imagem ocorrem quando h
interferncia e rudos no sinal
original, limitando a capacidade do sistema. Os dois tipos de
rudos (aleatrio e impulsivo)
so melhor detalhados a seguir.
Rudos aleatrios ocorrem em todos os espectros de freqncia e
infelizmente no podem
ser evitados. Na transmisso analgica, eles so responsveis pela
queda da qualidade do
sinal recebido, causando os conhecidos chuviscos na imagem. A
queda da qualidade
depende da relao entre a) potncia do sinal e b) rudo (tambm
conhecido como relao
S/N). De acordo com a distncia do televisor com a fonte de
transmisso (torre), diminui
tambm a qualidade do sinal. Em sistemas digitais, o rudo pode
modificar um nvel digital
do sinal a ser recebido a ponto de ser confundido e causando
erro de bit. Para no ocorrer este
tipo de problema, todos os padres de TV digital adotadas no
mundo utilizam um cdigo de
corretores de erros. Se a taxa de erros estiver acima de um
limiar, o cdigo corretor capaz
de corrigir todos os erros e no ocorre perda de qualidade, ao
contrrio o que ocorre quando o
sinal muito fraco: o cdigo de correo no consegue recuperar a
transmisso e acaba
inclusive inserindo bits errados. Por este motivo usual dizer
que tem-se um sinal perfeito e
sem chuviscos.
12
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Figura 1: Mltiplos percursos do sinal
causando sobreposio de bits recebidos (BARBOSA et. al, 2008)
Outra forma de deteriorao do sinal recebido o chamado mltiplo
percurso. Este efeito
causado pelos diferentes caminhos que o sinal pode realizar.
Cada um dos percursos pode
apresentar atenuao e atrasos diferentes dos demais, fazendo com
que o sinal recebido seja
sobreposto de vrias maneiras (como mostrado na Figura 1). Este
tipo de efeito reflexivo em
prdios, casas e outros tipos de elevaes ngremes do terreno
resultam no efeito fantasma
no sistema analgico e no digital um fenmeno chamado de ISI
(Inter Symbol interference),
ou em portugus: interferncia entre smbolos. O ISI um termo que
denota a sobreposio
entre os bits recebidos. Se houver um retardo a ponto de
sobrepor o smbolo, o ISI pode
tornar invivel a recepo.
Existem ainda outras fontes de possveis interferncias, tais como
os rudos impulsivos. Os
rudos impulsivos so aqueles causados por motores eltricos
(eletrodomsticos, elevadores,
motores industriais, entre outros), veculos automotores,
transformadores de distribuio de
energia eltrica, descargas atmosfricas, etc.
13
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Figura 2: Diferentes tipos de interferncia e a
recuperao de dados (BARBOSA et. al, 2008a)
Demonstra-se na Figura 2 uma breve explicao de como ocorre a
deteriorao do sinal do
sinal original e sua recuperao. No topo mostrado como o sinal
original transmitido, logo
abaixo so os efeitos ocasionados pela reflexo do sinal (rudos
aleatrios) e o rudo branco
Gaussiano (rudos impulsivos) e como o sinal recebido pela URD
(Unidade Receptora
Decodificadora). A URD ser responsvel por receber o sinal e com
a utilizao do cdigo de
recuperao e os instantes de amostragem recuperar o sinal
original, garantido uma excelente
qualidade de imagem e som ao telespectador. O excesso de rudos
na recepo pode
ocasionar uma rajada de erros em smbolos consecutivos do sinal e
o sistema corretor de
erros no ser capaz de corrigir o cdigo recebido, levando a queda
da recepo. Esta
ocorrncia age de forma diferente no sistema analgico, pois por
pior que seja o sinal o
telespectador pode continuar assistindo. No caso da TV digital,
o sinal chega perfeito ou no
chega. Por este motivo foi importante avaliar qual sistema de
transmisso o melhor e mais
adequado para as residncias brasileiras.
14
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3. A Implantao da TV Digital no Brasil
A TV Digital, aps anos de atraso em relao a outros pases, chega
no Brasil como uma
nova tendncia de mercado. A primeira transmisso de sinal digital
terrestre aberta feita no
Brasil aconteceu em dois de dezembro de 2007, na cidade de So
Paulo. Ainda assim, a
disponibilidade de captao do sinal digital era restrito a alguns
bairros da capital. Desde
ento, o sinal tem se espalhado por outros bairros e at mesmo
outras cidades. Destaca-se na
Figura 3 e Tabela 3, o cronograma de implantao da transmisso
digital. Este cronograma
indica o perodo para a implantao do sinal digital em cada regio
do pas. Espera-se que at
2016 todos os telespectadores j estejam aptos a receber a
programao televisiva totalmente
digital e que, desta forma, possa extinguir o sinal analgico em
mbito nacional.
Figura 3: Cronograma de incio de transmisso da TV Digital
(FSBTVD, 2006).
Na Tabela 3 so mostrados os mesmos dados da Figura 3, porm em um
formato de melhor
compreenso. Indicou-se os prazos iniciais e finais de cada
implantao, dividos pelos grupos
de implantao. Na Grande So Paulo no houve uma data de incio de
implantao, pois seu
uso era apenas experimental. Definiu-se apenas um prazo final
para o incio oficial das
transmisses.
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Fase Incio Implantao Prazo Final Cidades Compreendidas
SP - Dezembro/2007 Grande So Paulo
1 Janeiro/2008 Janeiro/2010 Geradoras de Belo Horizonte,
Braslia, Rio de Janeiro, Salvador e Fortaleza
2 Maio/2008 Maio/2010 Geradoras de Belm, Curitiba, Goinia,
Manaus, Porto Alegre e Recife.
3 Setembro/2008 Setembro/2010Geradoras de Campo Grande, Cuiab,
Joo
Pessoa, Macei, Natal, So Luiz e Teresina.
4 Janeiro/2008 Janeiro/2011 Geradoras de Aracaj, Boa Vista,
Florianpolis, Macap, Palmas Porto Velho, Rio Branco, e
Vitria.
5 Maio/2009 Maio/2011 Demais Geradoras
6 Junho/2009 Junho/2011 Retransmissoras Capitais e DF
7 Junho/2011 Junho/2013 Retransmissoras de outras
localidades
Tabela 03: Prazos para implantao da TV Digital
em diferentes regies (Adaptado de FSBTVD, 2006).
Vale lembrar que de acordo com EMBRATEL (2008), o sinal digital
j transmitido faz dez
anos no Brasil atravs de satlites de alta tecnologia da
companhia. Para a captao deste
sinal, necessrio obter equipamentos especficos para captao de
sinal por antenas
parablicas e que possam decodificar o sinal de forma correta e
ntegra, como por exemplo, o
receptor digital de satlite de alta definio Zinwell srie ZDX
(ZINWELL, 2008). Como
este sistema no o foco deste trabalho, sero discutidos apenas
temas pertinentes ao Sistema
Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD-T).
Mesmo existindo um cronograma de implantao do sinal digital, ele
no est sendo seguido
com rigorosidade, pois j ocorre uma divergncia em relao aos
prazos estipulados na
Tabela 03. Esta divergncia detalhada na Tabela 04, onde para o
Grupo G3 no h previso
16
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de incio de transmisses em nenhuma das capitais e para o Grupo
G4 houve um
adiantamento no incio das transmisses.
Grupo Cidade Incio das Transmisses
SP Grande So Paulo 02/DEZ/20071
G1 Belo Horizonte 07/ABR/20082
G1 Rio de Janeiro 16/JUN/20083
G2 Goinia 04/Ago/20084
G2 Curitiba 22/OUT/20085
G2 Porto Alegre 04/NOV/20086
G3 - -
G4 Florianpolis Final de NOV/20087
Tabela 4: Sinal digital ativos e a serem implantados no
Brasil
Uma das grandes inovaes que a TV Digital traz a interatividade.
De acordo com o
dicionrio Aurlio, interatividade qualquer ao que se exerce
mutuamente entre duas ou
mais coisas, ou duas ou mais pessoas. A interao permitir que o
telespectador participe
ativamente da programao que est sendo transmitida atravs de
aplicaes que so enviadas
juntamente transmisso do sinal digital, ou seja, parte da banda
ser alocada para o envio de
dados. Os aplicativos, assim como nos computadores, possuem
inmeros recursos que esto
disponveis ao programador, para codificar seu aplicativo.
Com o surgimento das novas oportunidades frente televiso, ocorre
em paralelo uma
imensa revoluo entre os tipos de telespectadores, pois surgem os
telespectadores ativos, ou
seja, o modelo de transmisso digital cria um novo modelo de
relacionamento com seu
pblico (COSTA et. al, 2008) (FLORES, 2008).
Alm disso, surgem tambm os programas no-lineares. A definio
vista logo a seguir:
1http://www.forumsbtvd.org.br/2http://idgnow.uol.com.br/telecom/
3http://g1.globo.com/Noticias/0,,MUL603578-15515,00.html
4http://g1.globo.com/5http://olhardigital.uol.com.br/6http://zerohora.clicrbs.com.br/
7http://zerohora.clicrbs.com.br/
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"Programa no-linear um programa de TV composto no apenas pelo
udio
principal e vdeo principal, mas tambm por outros dados
transmitidos em
conjunto. Estes dados constituem outros udios e vdeos, alm do
principal,
imagens, textos, etc., e um aplicativo relacionando
temporalmente e
especialmente todos esses objetos de mdia. Esse relacionamento
pode ser
guiado por interaes do usurio telespectador, ao qual poder ser
delegado
o controle de fluxo de um programa televisivo, determinando se
um
determinado contedo deve ser exibido ou no e, em sendo, a forma
como
ser exibido. Como o fluxo de um programa televisivo deixa de ser
contnuo
em sua concepo e com vrios caminhos alternativos de exibio,
esse
programa chamado de no-linear." (BARBOSA, 2008)
A interao com a televiso s possvel havendo aplicativos
especficos para a televiso que
executado na camada de aplicao do terminal de acesso.
Todos os sistemas de TV Digital no mundo utilizam um sistema de
camadas para a
organizao dos diferentes padres do sistema, como mostrado na
Figura 4. O funcionamento
das camadas comparvel ao do utilizado em redes, ou seja, cada
camada responsvel pelo
tratamento de uma informao especfica. As camadas so (em ordem
de
execuo): modulao, transporte, compresso de udio e vdeo,
middleware e aplicao.
Figura 4: Camadas genricas dos sistemas de TV Digital (BECKER,
2008)
Pode-se ver na Figura 4 que os aplicativos so localizados acima
do middleware.
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Um middleware uma classe de software desenvolvida para gerenciar
a complexidade e
heterogeneidade inerentes ao sistema (BAKKEN, 2001).
Programas de TV digital interativa podem ser entendidos como
aplicaes
hipermdia/multimdia. Nesse cenrio, sistemas hipermdia (ou
multimdia interativos) iro se
constituir em uma das ferramentas mais importantes a serem
dominadas. Sistemas de autoria
hipermdia so o suporte para a gerao de informao, no se
restringindo apenas
concepo dos contedos em si, mas incluindo tambm a concepo de
como eles devem ser
apresentados. Sistemas de exibio hipermdia (ncleo central
dos
chamados middlewares para Set-Top Boxes) so os responsveis pela
apresentao
especificada. Todos esses sistemas tm por base alguma linguagem
de especificao.
Contedos para TV digital interativa so usualmente concebidos
usando uma linguagem
declarativa (aplicaes essas que para serem exibidas tm o suporte
do
chamado middleware declarativo), ou uma linguagem imperativa (a
linguagem Java
predomina e, nesse caso, as aplicaes tm o suporte do chamado
middleware procedural).
Alm do suporte criao de contedos, o middleware tem a funo de
virtualizar os
aparelhos de televiso de diferentes fabricantes, definindo para
os que produzem contedo
uma viso nica de plataforma. Esse papel confere ao middleware
fundamental importncia,
pois ele quem regula as relaes entre duas indstrias estratgicas
para o pas de: a)
produo de contedo e b) fabricao de aparelhos receptores.
Os aparelhos receptores, tambm conhecidos como terminal de
acesso, so dispositivos de
recepo e decodificao de sinais de televiso digital que so
conectados a um televisor por
meio de cabos ou qualquer outro tipo de conexo e que, para
tanto, disponibilizam interfaces
de sada de udio e vdeo, sejam elas analgicas ou digitais (ABNT
NBR 15604, 2007).
Aparelhos mais modernos tambm possuem interfaces de entrada e
comunicao, tais como:
USB, Ethernet, Rede Sem-Fio, etc.
Vale ressaltar ainda que o terminal de acesso possui um sistema
operacional sendo executado
na CPU (Central Processing Unit). Como o dispositivo foi
fabricado para uma funo
especfica, ele pode ser considerado um sistema embarcado. Um
sistema embarcado
qualquer componente em um sistema maior que realiza seu
processamento local (WOLF,
2002). Acima da camada do sistema operacional est localizada a
camada do middleware.
19
-
O fato de o equipamento possuir um sistema operacional
diferenciado possibilita grande
flexibilidade, tanto de aplicaes, tanto de decodificaes de udio
e vdeo. O tipo de URD
pode variar de acordo com a conduo da codificao do canal. O
SBTVD possui uma
conduo de 13 unidades de segmento, conforme demonstrado na
Figura 5.
Figura 5: Exemplo de transmisso hierrquica e recepo parcial
(ABNT NBR 15604:2007).
Para haver a decodificao do sinal digital, necessrio uma URD ou
tambm chamado de
terminais de acesso. Os terminais de acesso se dividem em duas
categorias:
1. Full-Seg (utiliza todos os segmentos do canal):
So dispositivos capazes de decodificar informaes de udio, vdeo,
dados etc.
contidas na camada do fluxo de transporte de 13 segmentos
destinada ao servio fixo
(indoor) e mvel. Receptores full-seg podem ser de dois tipos:
integrado (dispositivo
de recepo de sinais de televiso digital integrado ao monitor,
dispensando interfaces
de sadas dos sinais de udio e vdeo) ou externo (Set-Top Box ou
Conversor Digital
mostrado na Figura 6) e devem converter diferentes tipos de
resolues, conforme
mostrado na Tabela 5.
20
-
Figura 6: Exemplo de URD Full-Seg
2. One-Seg (utiliza apenas um segmento do canal)
Os receptores one-seg (exemplificado na Figura 7) devem
obrigatoriamente pelo
menos suportar a decodificao de vdeo nos formatos: CIF (Common
Intermediate
Format) com razo de aspecto de 4:3, QVGA (Quarter Video Graphics
Array) e
SQVGA (Sub-QVGA), ambos com razo de aspecto de 4:3 e 16:9. Estes
formatos de
vdeo so apresentados na Tabela 5 e 6, podendo, a critrio do
fabricante do receptor,
ser adicionadas outras resolues.
Destinado para receptores mveis ou "handhelds", decodifica
exclusivamente
informaes de udio, vdeo, dados etc., contidas na camada A
localizada no
segmento central dos 13 segmentos. O middleware embarcado no
receptor one-
seg deve obrigatoriamente contemplar as especificaes do
Ginga-NCL stand-
alone com mquina de execuo LUA. A ponte com uma mquina Java
opcional.
Figura 7: Exemplo de URD One-Seg
21
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Apresenta-se na Tabela 5 as diferentes especificaes apresentadas
pelo CPqD (Centro de
Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicaes) para os terminais
de acesso (CPqD,
2006):
Tabela 5: Funes e opcionais em URDs (CPqD, 2006)
De acordo com a tabela de modelos apresentados na Tabela 5, o
consumidor possui vrias
alternativas de terminais de acesso de TV Digital. Os modelos vo
aumentando
gradativamente em robustez, do bsico ao avanado.
No modelo bsico, o usurio tem a opo de um aparelho contendo
simplesmente o
necessrio para assistir aos programas transmitidos pela emissora
em baixa qualidade. Um
dos pontos fracos deste modelo a falta do middleware Ginga no
equipamento, ou seja, no
h interao do usurio com a programao.
Diferentemente do modelo anterior, os modelos mais avanados j
possuem
o middleware instalado e, conseqentemente, possuem
interatividade, alm de interfaces para
22
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outros dispositivos (tais como: armazenamento externo, teclados,
mouse, etc.) e sadas para
televisores de alta resoluo (HDMI - High-Definition Multimedia
Interface).
Conforme comentado anteriormente, as URDs trabalham com
diferentes tipos de resolues.
Na Tabela 6 so listados os diferentes padres de resoluo e sua
obrigatoriedade:
Tabela 6: Resolues obrigatrias e opcionais em
receptores de TV Digital (ABNT NBR 15604:2007).
As diferentes opes de formato possuem a finalidade de aumento de
compatibilidade com
diferentes equipamentos e para que o telespectador possa
usufruir da melhor qualidade de
imagem disponvel.
Conforme apresentado na Tabela 6, nota-se que os formatos que so
obrigatrios em
dispositivos Full-Seg possuem no final uma letra que indica o
modo que a tela executa a
varredura de pixels na tela. As letras i e p indicam a freqncia
com que as imagens so
projetadas na tela, mostrado na Figura 8. No formato entrelaado
(letra i, do ingls
interlaced), apenas metade das linhas de pixels da tela se
acende a cada vez, enquanto a outra
metade permanece apagada formando a iluso de uma resoluo maior
com apenas metade da
imagem formada. Isso ocorre alternadamente 60 vezes por segundo.
Assim, cada linha se
acende 30 vezes a cada segundo, e a imagem atualizada 30 vezes
por segundo. (CLICRBS,
2008)
No formato progressivo (letra p), todas as linhas de pixels se
acendem ao mesmo tempo 60
vezes por segundo. Isso significa que a imagem completa da cena
atualizada na tela 60
vezes por segundo. (CLICRBS, 2008)
23
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Figura 8: Formato Entrelaado e Progressivo (CLICRBS, 2008)
Apresenta-se nas Figuras 9 e 10, exemplos de diagramas em blocos
dos terminais de acesso
que pode ou no estar embutido no aparelho de televiso. O sinal
recebido, passa pelas
seguintes etapas (um diagrama mais detalhado pode ser visto
tambm na Figura 15):
1 - Demodulao (sintonia e retirada do canal de freqncia);
2 - Demultiplexao (os fluxos de udio, vdeo e dados so
separados);
3 - Entrega do sinal aos decodificadores de udio, vdeo e
CPU.
Tambm so indicados alguns outros componentes, tais como: IR
(interface de rede), CR
(controle remoto), CPU (unidade de processamento), RF (entrada e
sada de sinais de
radiofreqncia) e entradas e sadas de vdeo.
24
-
Figura 9: Arquitetura interna de um Terminal de Acesso (BARBOSA
et. al, 2008)
Figura 10: Arquitetura interna de um Terminal de Acesso (CPqD,
2006)
Os diagramas apresentados nas Figuras 9 e 10 mostram dois
diferentes modelos de terminal
de acesso. Foram criados e desenhados pela PUC-Rio e CPqD,
respectivamente. No so
notadas muitas diferenas entre as arquiteturas, exceto o elo
entre a CPU, onde se encontra o
sistema operacional e tambm o middleware, com a sada de vdeo e
udio. Tal elo
essencial para ocorrer a comunicao entre o fluxo de imagem e
udio principal com o os
aplicativos executados no ncleo de processamento do terminal de
acesso. Sem este elo, no
possvel incluir na tela de exibio a interfaces, menus, msicas,
efeitos de som, entre
outros. Ou seja, a execuo de todas as funes necessrias para a
experincia completa dos
aplicativos interativos no seria vivel no primeiro modelo.
Diferentemente do primeiro
25
-
modelo, o segundo modelo possui um elo entre o ncleo de
processamento e controle com o
"Processador Grfico", ou seja, j h uma comunicao entre o
middleware e a sada de vdeo
do equipamento, a qual ser ligada ao televisor. Este elo torna
possvel misturar e fundir
imagens de diferentes fontes (fluxo de imagem principal e imagem
gerada pelo aplicativo
sendo executado no CPU). Mesmo havendo este elo, no torna ainda
completo todos os
mdulos e fases necessrias para haver a experincia de
interatividade completa com o
usurio, pois no h uma mixagem de som.
Os atuais middlewares existentes para Set-Top Box so (BECKER,
2004) (MORRIS, 2005)
(Veja Figura 11):
DASE (Digital Television Application Software Environment): Foi
desenvolvido como um padro norte-americano para a camada
de middleware em Set-Top Box de TVs Digitais. O DASE utiliza
uma
mquina virtual Java como mecanismo que facilita a execuo de
aplicaes interativas baseadas em Java, mas tambm permite o uso
de
linguagens declarativas, usadas na Web, como HTML e
JavaScript;
ARIB (Association of Radio Industries and Businesses): O
middleware japons padronizado pela organizao ARIB.
Esse middleware formado por alguns padres, como o ARIB
STD-B24
(Data Coding and Transmission Specification for Digital
Broadcasting),
que define uma linguagem declarativa (BML Broadcast Markup
Language) baseada em XML (Extensible Markup Language), e usada
para
especificao de servios multimdia para TV Digital. Outra
especificao
do middleware o ARIB-STD B23 (Application Execution Engine
Platform for Digital Broadcasting), baseada no padro europeu
(MHP), e
que permite a execuo de aplicaes interativas baseadas em
Java;
MHP (Multimedia Home Plataform): O padro europeu de middleware
para TV Digital busca oferecer um ambiente de TV
digital interativa, independente de hardware e software
especficos, aberto
e inter-opervel, para receptores e set-top box de TV Digital.
Seu ambiente
de execuo baseado no uso de uma mquina virtual Java e em um
26
-
conjunto APIs que possibilitam aos programas escritos em Java, o
acesso a
recursos e facilidades do receptor digital de forma padronizada.
Uma
aplicao DVB (Digital Video Broadcasting) usando API Java
denominada aplicao DVB-J. Alm do uso da API Java, o MHP 1.1
introduziu a possibilidade de usar uma linguagem de
programao
semelhante ao HTML, denominada DVB-HTML.
GINGA: O middleware brasileiro pode ser dividido em quatro
macro-sistemas principais: Ginga-NCL, Ginga-J (permitem o
desenvolvimento
de aplicaes seguindo dois paradigmas de programao
diferentes:
declarativo e procedural), Ginga-CC e o Sistema Operacional
(Linux).
Dependendo das funcionalidades requeridas no projeto de cada
aplicao,
um paradigma possuir uma melhor adequao que o outro. Nos
captulos
seguintes, o middleware Ginga ser melhor detalhado.
Figura 11: Middlewares existentes atualmente
em terminais de acesso (SOUZA, 2008)
Para um melhor entendimento das funcionalidades do middleware
brasileiro, no captulo
seguinte ser feito uma introduo ao Sistema Brasileiro de TV
Digital (SBTVD), onde o
Ginga o middleware.
27
-
4. O Sistema Brasileiro de Televiso (SBTVD)
Conforme pode ser visto na Figura 12, o SBTVD segue a tendncia
de outros middlewares e
seu funcionamento particionado em camadas. Os padres adotados
so:
Figura 12: Camadas do Sistema Brasileiro de TV Digital (SOUZA,
2008)
So mostrados a seguir um detalhamento das camadas do SBTVD
(Sistema Brasileiro de TV
Digital):
BST-OFDM (Band Segmented Transmission - Orthogonal Frequency
Division Multiplexing): Na modulao OFDM, divide-se o canal em
diversas sub-portadoras e transmite essas sub-portadoras
paralelas umas
com as outras, e cada uma carrega uma poro da informao. Isto
permite
que mesmo com interferncias, somente uma pequena parte da
informao
transmitida seja perdida e por isso tecnologia OFDM mais imune
a
interferncias do ambiente. O BST responsvel pela segmentao
de
banda, ou seja, torna vivel o particionamento do espectro de 6
MHz em
trs partes: video, udio e dados.
MPEG-2 System (Moving Pictures Expert Group) - Camada de
Transporte: O padro MPEG-2 tambm foi adotado na camada de
transporte em outros padres, como o norte-americano e europeu.
Esta
camada responsvel em conduzir o audio e vdeo em mdias frgeis e
que
28
-
so sujeitas a perdas de dados, como a transmisso por
antenas.
H.264 - Camada de Vdeo: Para que seja possvel a visualizao da
imagem, tanto em telas de alta resoluo e tambm em aparelhos
portteis,
se faz uso de dois perfis do codec H.264. O perfil HP (High
Profile) com
nvel 4.0 (bit rate mximo de 25 Mbit/s) foi desenvolvido para
transmisses e armazenamento de vdeos em discos. Bit rate a
unidade de
quantidade de bits por segundo. Este padro, alm de ser utilizado
em
transmisses de TV de alta definio, adotado tambm nos discos
de
Blu-Ray e HD DVD. O perfil BP (Baseline Profile) com nvel 1.3
(bit rate
mximo de 768 kbit/s) destinado a aplicaes mveis e
videoconferncias. Seu uso restrito a dispositivos com baixos
recursos
computacionais. Vale salientar ainda que o uso do codec H.264,
ao invs
do MPEG-2 um dos diferenciais do padro brasileiro com o
padro
Japons (ISDB).
Na Tabela 7 so mostrados os dois perfis do H.264 utilizado no
SBTVD:
Tabela 7: Perfis do H.264 (BARBOSA, 2008)
MPEG-4 HE-AAC (High Eficiency - Advanced Audio Coding) - Camada
de udio: Considerado por muitas pessoas o sucessor do MP3
(MPEG-1
Audio Layer 3), foi especificado no padres MPEG-2 e MPEG-4.
Composto por um sistema que utiliza o mtodo SBR (Spectral
Band
Replication) para alta eficincia de codificao de udio, tanto
em
receptores fixos, assim como portteis. Esta tecnologia leva em
conta o
modelo psicoacstico humano, resultando um udio de alta qualidade
e a
gerao de baixa taxa de bits.
29
-
Na Tabela 8 so mostrados os dois perfis do MPEG-4 HE-ACC
utilizado
no SBTVD.
Tabela 8: Perfis do MPEG-4 HE-ACC (BARBOSA, 2008),
Ginga - Camada de Middleware: desenvolvido pela PUC-RIO e UFPB.
responsvel pela interatividade e interface da aplicao. Ser visto
com
mais detalhes no prximo captulo.
Aplicaes: onde se encontram as aplicaes enviadas pelo canal de
dados. Eles so executados de acordo com as necessidades e
interesses do
telespectador.
30
-
5. O middleware brasileiro: Ginga
Conforme Ginga (2008), o nome foi escolhido porque considerada
uma qualidade, quase
indefinvel de movimento e atitude que os brasileiros possuem e
que evidente no que fazem.
Isto inclui a forma como caminham, falam, danam e se relacionam
com tudo em sua
vida. Considerado tambm um movimento fundamental da capoeira,
faz uma analogia com a
luta da liberdade e igualdade do povo brasileiro. O nome foi
escolhido em reconhecimento
cultura, arte e contnua liberdade deste povo. Conforme os
autores do padro de middleware,
o nome tambm faz uma meno aos anos de trabalho rduo da PUC-Rio e
da UFPB, quando
romperam barreiras e conseguiu-se torn-lo a nica inovao
brasileira a compor o Sistema
Brasileiro de TV Digital (SBTVD).
Desde sua concepo, o Ginga levou em considerao a necessidade de
incluso social/digital
e a obrigao do compartilhamento de conhecimento de forma livre.
Permitindo levar ao
cidado todos os meios para que ele obtenha acesso informao,
educao distncia
(EAD) e servios sociais apenas usando sua TV, o meio de
comunicao onipresente no pas.
O middleware Ginga leva em considerao a importncia da televiso,
presente na quase
totalidade dos lares brasileiros, como um meio complementar
incluso social/digital. Ele d
suporte para o que chamado de "aplicaes de incluso", tais como
T-Government, T-
Banking, T-Health e T-Learning. Tais servios incluem o acesso a
dados do governo
(imposto de renda, soliticao de documentos, etc.), servios
bancrios (extratos,
transferncias, etc.), servios de sade (marcar consultas,
visualizar exames, etc.) e material
educacional (EAD, material educativo, etc.) todas as classes
sociais, ou seja, atingindo os
objetivos de incluso digital e social de toda a populao
brasileira em potencial.
Adotado a licena GPLv2, possui especificao aberta, de fcil
aprendizagem e livre
de royalties, permitindo que todos os brasileiros produzam
contedo interativo. Isso dar
novo impulso s TVs comunitrias e produo de contedo pelas grandes
emissoras.
Ginga a camada de software intermediria (middleware) que permite
o desenvolvimento de
aplicaes interativas para a TV Digital do Sistema Brasileiro de
TV Digital (SBTVD) de
forma independente da plataforma de hardware dos fabricantes de
terminais de acesso (Set-
Top Boxes).
31
-
Conforme Gustavo Gindre, coordenador-executivo do Instituto de
Estudos e Projetos em
Comunicao e Cultura - INDECS e conselheiro eleito do Comit
Gestor da Internet no
Brasil - CGIbr, o Ginga foi a soma de dois middlewares: FlexTV
(atualmente conhecido
como Ginga-J) e o Maestro (atualmente conhecido como Ginga-NCL)
(OBSERVATORIO
DO DIREITO COMUNICAO, 2007).
Resultado de anos de pesquisas lideradas pela Pontifcia
Universidade Catlica do Rio de
Janeiro (PUC-Rio) e pela Universidade Federal da Paraba (UFPB),
o Ginga rene um
conjunto de tecnologias e inovaes brasileiras, que o tornam uma
especificao
de middleware mais avanada e, ao mesmo tempo, mais adequada
realidade do pas.
Como visto anteriormente, o middleware Ginga pode ser divididos
em quatro macro-sistemas
principais: Ginga-NCL, Ginga-J, Ginga-CC e Sistema Operacional .
Dependendo das
funcionalidades requeridas no projeto de cada aplicao, um
paradigma possuir uma melhor
adequao que o outro. Apresenta-se na Figura 13 a arquitetura
completa
do middleware Ginga.
32
-
Figura 13: Arquitetura do Middleware Ginga (OPENGINGA, 2008)
O middleware Ginga deve estar instalado em um Set-Top Box (STB),
aparelho responsvel
pela converso do sinal digital e tambm pela execuo das aplicaes
interativas. Logo,
todos os telespectadores devero possuir um decodificador com o
middleware Ginga
instalado, para que dessa forma possam usufruir de todos os
benefcios que a TV Digital pode
lhes proporcionar.
De acordo com OPENGINGA (2008), o middleware composto pelas
seguintes bibliotecas :
33
-
libdirectfb-1.0-0: Biblioteca grfica projetada tendo como alvo
sistemas embarcados. Oferece acelerao do hardware grfico utilizando
o mnimo
de recursos possveis;
libdirectfb-dev: Arquivos necessrios para compilar e associar
programas que utilizam DirectFB;
libdirectfb-extra: Prov pacotes extras ao DirectFB. Este pacote
contm os seguintes provedores adicionais: imagem PNG, imagem
JPEG,
fonte FreeType, sistema X11;
liblua5.1-dev: Contm a implementao da linguagem Lua;
libxine-dev: Biblioteca que contm os arquivos de
desenvolvimento
(cabealhos, documentao) para desenvolvedores da biblioteca do
player
Xine. Suporta vdeo no formato MPEG-1 /2 e alguns tipos de AVI.
Suporta
fluxos recebidos pela interface de rede, legendas e at mesmo
arquivos no
formato MP3 ou OGG. Esta biblioteca extensvel atravs de plugins
para
contedos de udio e vdeo, entrada de mdias, demuxers, etc.
libxine1: Biblioteca de mdia do Xine; libjpeg62-dev: Biblioteca
de desenvolvimento para tratamento de arquivos
JPEG;
libfreetype6-dev: um pacote de desenvolvimento de tipografia
digital, especialmente, para sistemas embarcados;
libwxgtk2.6-dev: Biblioteca de classes em C++ que prov
componentes GUI (Graphic User Interface) e outras funcionalidades
em diversas
plataformas. Este pacote necessrio para a compilao de
programas WxWidgets;
libxvidcore4-dev: Biblioteca de desenvolvimento de codecs ISO
MPEG4; libx264-dev: Este pacote contm a biblioteca static e
cabealhos usado
para construir programas que usam a libx264. A libx264 uma
biblioteca
avanada para a tratamento de fluxos de vdeo com codificao
H.264
(MPEG-4 AVC);
libtiff4-dev: Biblioteca desenvolvimento que prover suporte para
TIFF (Tag Image File Format), um formato amplamente usando para
armazenamento de imagens. Este pacote inclui arquivos de
desenvolvimento, biblioteca esttica e arquivos de cabealho;
libxerces27-dev: Biblioteca de validao XML parser escrita em
C++; 34
-
libopenthreads-dev: Biblioteca de desenvolvimento que prov um
mnimo e completo OO (Object Oriented) thread interface para
programadores C++.
5.1 Ginga-NCL (Linguagem Declarativa)
Desenvolvido pela PUC-Rio para prover uma infra-estrutura de
apresentao de aplicaes
baseadas em documentos hipermdia escritos em linguagem NCL
(Nested Conext Language),
com facilidades para a especificao de aspectos de
interatividade, sincronismo espao-
temporal de objetos de mdia, adaptabilidade e suporte a mltiplos
dispositivos (GINGA-
NCL, 2008)
O Ginga-NCL utiliza uma linguagem declarativa. Uma das
caractersticas da linguagem
declarativa que ela descreve o que e no como seus procedimentos
funcionam, ou seja,
descrevem propriedades da soluo desejada, no especificando como
o algoritmo em si deve
agir.
Em conjunto com a linguagem NCL, pode-se fazer uso tambm da
linguagem Lua e
XHTML. Estes dois padres sero vistos logo a seguir.
5.1.1 XHTML
O XHTML (eXtensible Hypertext Markup Language) a unio das tags
HTML
(HyperText Markup Language) com as regas da XML (eXtensible
Markup
Language). Este padro amplamente utilizado na internet para
exibio de
pginas web em diversos dispositivos.
Pode-se fazer uso de ferramentas para verificar a correta
estrutura e cdigo de
arquivos XHTML utilizando um validador na pgina da W3C (World
Wide Web
Consortium).
5.1.2 Lua
Lua uma linguagem de programao muito leve e poderosa, sendo a
nica
linguagem desenvolvida por brasileiros, fora dos eixos
EUA/Japo/Europa. Foi
35
-
desenvolvida na Tecgraf, na PUC-Rio, por Roberto Ierusalimschy,
Luiz Henrique de
Figueiredo e Waldemar Celes, em 1993.
A motivao no Tecgraf para o desenvolvimento desta linguagem
partia de uma forte
demanda para aplicaes que fossem configurveis externamente.
Conseguindo isso,
pode-se dizer que possvel modificar diversos aspectos essenciais
das aplicaes
sem a necessidade de recompilar a aplicao. Esse tipo de
configurao era muito
mais do que simples escolhas de tipo de fonte de texto, mas
tambm era necessrio
poder tomar decises em tempo de execuo que somente os usurios
sabiam qual.
(CELES, 2008)
A partir da, Lua tem se estendido pelo mundo inteiro, sendo
muito utilizada para
programao em robs e em jogos. Tudo isto facilitado pelo fato de
ser de uso
gratuto, alm de cdigo aberto, inclusive para aplicaes
comerciais. Outra vantagem
desta linguagem , por ela ser de fcil aprendizado para qualquer
programador, desde
que ele esteja ambientado com linguagens de script, orientadas
objetos ou
funcionais. No fundo, Lua pode ser to simples ou to complexa
como se queira. ~
(CELES, 2008)
Basicamente, Lua uma linguagem de extenso, ou seja, o cdigo
programado
dentro de um cdigo de outra linguagem (geralmente esta linguagem
C),
aprimorando e facilitando a programao, alm de permitir uma
prototipagem rpida e
um acesso programvel pelo usurio tecnologia implementada pela
aplicao. Mas
sendo tambm muito usada como um interpretador stand-alone, onde
o programa
todo escrito em Lua, sem a necessidade do programador possuir
conhecimento da API
C. Neste caso, as funes pr-definidas de Lua formam o ambiente de
programao
atravs das bibliotecas padro da linguagem, alm de eventuais
pacotes de extenso
que podem ser agregados.
As bibliotecas de Lua podem ser usadas em qualquer plataforma
que tenha um
compilador compatvel com o padro ANSI, j que Lua foi
desenvolvida
completamente em ANSI C.
Lua uma linguagem que facilita muito a programao de aparelhos
pequenos e
36
-
portteis, j que apresenta um cdigo compacto e modular, havendo a
possibilidade de
remover componentes desnecessrios.
Os chunks, como so chamados os trechos de cdigo em Lua, podem
ser pr-
compilados para um formato binrio e interpretado
posteriormente.
Lua muito usada para ligar linguagens e aplicaes diferentes que
possuem uma
interface com C. Sendo tambm, usada como linguagem de script de
altssimo nvel.
Tanto a inteligncia artificial de um rob como a inteligncia em
um jogo de
computador poderiam ter seu comportamento implementado
facilmente em Lua.
Por ser muito simples, Lua reduz muito o trabalho dos
programadores, sendo utilizada
em testes de algoritmos antes de suas implementaes definitivas,
alm de servir
como uma linguagem de descrio de dados. (CELES, 2008)
5.2 Ginga-J (Linguagem Procedural)
Em desenvolvimento pela UFPB e SUN, o Ginga-J promete prover uma
infra-estrutura de
execuo de aplicaes baseadas em linguagem Java, com facilidades
especificamente
voltadas para o ambiente de TV Digital.
Atualmente, a linguagem procedural ainda no se encontra nos
terminais de acesso devido a
problemas de royalties do uso do Java Virtual Machine. Sua
implantao est prometida para
maio de 2009 (LUCA, 2008).
O Ginga-J uma plataforma que utiliza outras APIs para o
processamento de classes
compiladas. Estas, so consideradas como componentes e cada uma
definida para um tipo
de servio, conforme descrito a seguir:
API Java: utilizada para apresentao, seleo de servios, controle
dos grficos na tela. Criada pela Sun Microsystems (SUN, 2008) e
desenvolvida no ambiente J2ME Plataforma Java 2 Micro
Edition (JAVATV, 2008), sendo uma extenso da plataforma Java,
uma
API utilizada no desenvolvimento de contedo para Televiso
Digital
37
-
Interativa, pois prov as funcionalidades necessrias em um
terminal de
acesso.
A API apresenta um alto nvel de abstrao, isto uma caracterstica
que
facilita no desenvolvimento, pois o desenvolvedor no se preocupa
com as
camadas inferiores, que se referem aos protocolos de servios,
transmisso
e rede. Funciona como uma espcie de middleware, pois se situa
entre o
sistema operacional e as aplicaes.
Podem ser encontradas no Java TV, a JVM (Java Virtual Machine)
e
vrias bibliotecas destinadas a TVDI (TV Digital e Interativa),
que contm
no terminal de acesso. Isso permite ao desenvolvedor escrever
apenas uma
nica vez o cdigo, pois a JVM torna compatvel para os receptores,
sem
se preocupar em saber qual o hardware e software do equipamento.
Esta
uma das vantagem do Java, pois torna a aplicao portvel e
compatvel
em vrios ambientes.
O Java TV ainda oferece servios e informaes de servios (SI
Service
Information), onde servio pode ser considerado um programa
de
televiso, ou seja, um conjunto de contedo (vdeo, udio e dados)
para
apresentao no terminal de acesso.
SI uma coleo de informaes que especificam o contedo dos servios,
que
so armazenadas em uma base de dados denominada SI database. Alm
disso, o
Java especifica pacotes que so utilizados para o
desenvolvimento
de interfaces, navegao, servios e transportes. Pode-se citar
alguns exemplos,
como:
o javax.tv.carousel: Fornece acesso a arquivos de radio difuso e
diretrio de dados;
o javax.tv.graphics: Permite que Xlets (programas em Java
especficos para TV Digital) possam obter seu repositrio
principal;
o javax.tv.locator: Oferece formas para referenciar dados ou
aplicativos acessveis pela API JavaTV;
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-
o javax.tv.xlet: Prov interfaces para o desenvolvimento e
comunicao entre aplicaes, oferecendo um gerenciamento
do mesmo.
API DAVIC (Digital Audio-Visual Council): Criada pela associao
DAVIC, especifica formatos de contedo para objetos como udio,
vdeo,
textos e hipertexto e ainda controla o acesso ao aplicativo e a
lngua
adotada (udio e legenda);
API Havi (Home Audio Video): Criada por uma associao de
companhias de produto eletrnicos, com objetivo de atuar na
apresentao e interface
grfica do usurio, sendo mais robusta do que API Java Sun, ou
seja,
uma API que possui um padro para interconexo e interoperao de
udio
e vdeo digital, a fim de interagirem entre si na rede. Alm
disso, pode
gerenciar a rede, a interface do usurio e a comunicao dos
componentes.
Essa API permite que usurios controlem a aplicao atravs de botes
de
um controle remoto (SILVA, 2005);
API DVB (Digital Video Broadcasting): API relacionada ao padro
europeu DVB, necessria para segurana, acesso de dados e para
dispositivos de I/O (entrada/sada).
5.5 Ginga-CC (Common Core)
Oferece suporte bsico para os ambientes declarativos (Ginga-NCL)
e procedural (Ginga-J),
ficando entre os ambientes e o sistema operacional de forma que
suas principais funes
sejam para tratar a exibio de vrios objetos de mdia, tais como:
JPEG, MPEG4, MP3, GIF,
entre outros formatos.
Fornece, ainda, o controle do plano grfico para o modelo
especificado para o SBDTV.
Tambm controla o acesso ao "Canal de Retorno", que o mdulo
responsvel por controlar
o acesso a camada de rede.
O Ginga-CC tambm responsvel pelos meios de obter contedos,
atravs de
procedimentos e decodificadores de contedo unificado, sendo que
esse contedo pode ser de
origem, tanto do Fluxo de Transporte que vem no carrossel de
objetos (que ser explicado
39
-
mais detalhadamente no captulo 7), segundo a multiplexao de
dados em MPEG-2 ST, ou
ento pelo canal de comunicao com a Internet, tambm conhecido
como canal de retorno.
Tanto o Ginga-CC, quanto uma aplicao residente, faz uso de
chamadas ao sistema
operacional.
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-
6. Ferramenta Disponibilizada para testes: Virtual Set-Top
Box
O Ginga-NCL Virtual Set-top Box, tambm conhecido como Ginga-NCL
Development Set-
Top Box (GINGA-NCL, 2008), consiste em um emulador virtual de um
set-top box contendo
o middleware Ginga-NCL instalado. Ele foi desenvolvido pela
PUC-Rio em linguagem Java,
e tem como base para seu funcionamento a distribuio Fedora
(FEDORA, 2008) do Sistema
Operacional Linux.
Pelo fato desse emulador suportar apenas a parte voltada para a
linguagem NCL
do middleware Ginga, aplicaes baseadas em Java que utilizam Java
TV, ainda no podem
ser executadas no Ginga-NCL Virtual STB. Porm, o middleware
Ginga d perfeitas
condies para os testes de aplicaes baseadas em NCL.
O uso de NCL em aplicaes para TV Digital Interativa proporciona
uma maior facilidade na
construo de uma interface amigvel para o telespectador, se
comparada com Java,
justamente por se tratar de uma linguagem que utiliza documentos
hipermdia. Porm, todo o
poder computacional que Java possui, no aparece na linguagem
NCL, dificultando a
execuo de determinadas operaes como acesso a servios a internet
e banco de
dados. Para acesso internet pelo Lua, por exemplo, necessita-se
o uso de uma classe
especfica chamada de TCP, o que ocorre de forma transparente no
Java.
41
-
7. Canal de Retorno
Um assunto recorrente em muitas discusses o canal de retorno dos
URDs. Estes canais de
retorno j esto presentes em set-top boxes atravs de interface
ethernet, como pode ser visto
nos equipamentos da Proview modelo XPS-1000 (Proview, 2008) e
Zinwell modelo ZDS-
620S (Zinwell, 2008). Denota-se "Canal de Retorno" (Figura 14,
item A) o canal de
comunicao de dados entre a URD e a nuvem, ou seja, o envio de
dados ocorre em ambos os
sentidos e no apenas em um. Demonstra-se ainda na Figura 14, o
canal de comunicao da
emissora com a nuvem (item B) e outros possveis pontos de
comunicao (item C). de
extrema importncia levar em considerao todos os possveis pontos
de comunicao dos
URDs, pois aps a aplicao estar sendo executada na URD, ela tem a
possibilidade de
trafegar seus dados pela nuvem, ou seja, o canal de comunicao
pode conectar-se a um
servio em um datacenter (ex: banco de dados, web services, etc.)
e outras residncias (ex:
P2P). Um diagrama mais detalhado apresentado na Figura 15.
Figura 14: Possveis formas de canais de comunicao
Na Figura 15 so apresentadas todas as fases de converso,
transmisso, recepo e formas de
comunicaes existentes no Sistema Brasileiro de Televiso Digital.
Partindo da emissora
(lado esquerdo), a imagem e som so gerados nos programas
televisivos (estdios ou mdias
gravadas) e os mesmos so codificados para os padres do SBTVD
(vide Tabela 7 e 8). Os
dados que sero enviados tambm so gerados pelo servidor de
aplicativos da emissora. Na
fase da multiplexao (transmisso simultaneamente de dois ou mais
fluxos em um mesmo
42
-
canal de transmisso), os trs fluxos se transformam em apenas um
a fim de proceder com a
transmisso do mesmo. Porm, antes da transmisso em si, o fluxo de
dados multiplexados
precisa ser modulado (converso para sinal analgico,
possibilitando seu transporte por meio
de ondas portadoras, como ocorre, p. ex., na transmisso de dados
por modem ou fax). O sinal
modulado ento enviado antena emissora e se propaga no ar.
No lado direito so representadas as seqncias de processos que
ocorrem dentro do terminal
de acesso (por exemplo: set-top box). O sinal recebido por uma
antena do tipo UHF (Ultra-
High Frequency) na residncia do telespectador e demodulado
(processo que consiste em
extrair, de uma onda de RF modulada em amplitude, freqncia, ou
fase, o sinal original
usado na modulao), dividindo um nico fluxo em trs novos: udio,
vdeo e dados. O udio
e vdeo seguem diretamente para a tela de exibio, enquanto os
dados seguem para
o middleware localizado na unidade de processamento do
equipamento e se houver
necessidade iro se misturar ao udio e vdeo do programa
televisivo.
O aplicativo pode vir a exigir uma comunicao com algum servio
externo do equipamento.
Para isto, ser necessrio um canal de comunicao com a internet
(nuvem). Este assunto tem
sido alvo de muita discusso, pois apenas 20% das pessoas no
Brasil tem acesso internet
(IBGE, 2007) e isto dificulta a interao do telespectador com os
aplicativos interativos que
necessitam uma comunicao externa, tais como: enquetes,
e-commerce, entre outros. A fim
de aumentar o nmero de telespectadores interativos, estudam-se
vrios formatos do canal de
comunicao com o objetivo haver uma melhor incluso digital.
43
-
Figura 15: Sistema de transmisso e recepo de
TV Digital (Adaptado de BARBOSA, 2008)
Entre as vrias formas de comunicaes possveis, as mais citadas at
agora pelo governo e
fabricantes, so: linha de telefone (discada), rede sem-fio
(wi-fi), ADSL (Asymmetric Digital
Subscriber Line), PLC (Power Line Communication), GSM/GPRS,
CDMA2000/1xRTT e WiMAX.
44
-
A grande barreira para a escolha do melhor sistema a incluso
digital de pessoas de baixa
renda.
Conforme Meloni (2007), uma da alternativa vivel de canal de
retorno seria a utilizao da
tecnologia WiMAX-700, uma tecnologia que opera em frequncias de
54 a 400MHz (VHF) e
de 400 a 960 MHz (UHF). Sua utilizao possui vrias vantagens,
tais como: melhor
penetrao de ondas dentro das residncias, maior propagao (at
65KM) e baixo custo de
produo, pois utiliza peas j presentes em eletrnicos de
entretenimento. A maior
propagao um detalhe muito importante a ser observado, pois
cidades de baixa densidade,
longe de emissoras, tambm seriam beneficiadas. Comparando-se as
diferentes tecnologias
acredita-se que esta soluo seja uma das tendncias em canal de
retorno.
No prximo captulo ser feito um melhor detalhamento do envio e
recebimento dos dados
(datacasting), enviados juntos com os fluxos de udio e vdeo.
45
-
8. Difuso de Dados
Conforme visto anteriormente, dentre os vrios benefcios da TV
digital em relao
analgica, o envio de dados em conjunto com a imagem e som. A
capacidade de difundir
dados digitais que no sejam fluxos de udio e vdeo nesse sinal
conhecida
como datacasting, e o pilar da interatividade na televiso
digital. o datacasting que
permite s aplicaes e demais dados correlacionados serem
transmitidos. (PICCIONI et. al.,
2005)
Existem quatro mecanismos de datacasting, so eles (PICCIONI et.
al., 2005): Data
Piping, Data Streaming, MPE (Multi-Protocol Encapsulation) e
Carrossis, sendo este
ltimo subdividido em: Carrossel de Dados e Carrossel de Objetos.
Os mecanismos de
carrossel de dados e carrossel de objetos so dois dos mecanismos
mais utilizados para a
difuso de dados nos sistemas DVB, ATSC e SBTVD, por este motivo
manter-se o foco
apenas nestes mecanismos.
Ambos modelos de carrossis so protocolos de difuso de dados
definidos pelo padro
DSM-CC (Digital Storage Media, Command and Control) (ISO/IEC
13818-6, 1996), a sexta
parte do conjunto de especificaes MPEG-2. O DSM-CC foi
originalmente desenvolvido
com o objetivo de fornecer funes semelhantes s presentes em
aparelhos de vdeo cassete
para o controle de fluxos de udio e vdeo de um fluxo de
transporte. Posteriormente o DSM-
CC foi estendido e dividido em vrias partes, com o intuito de
fornecer, entre outras, funes
como seleo, acesso e controle de fontes distribudas de vdeo e
suporte para a
transmisso de dados atravs de fluxos de transporte.
O protocolo denominado carrossel foi desenvolvido com o intuito
de possibilitar a difuso de
dados, de forma peridica, para set-top boxes. A idia bsica desse
protocolo de mdulos de
dados difundidos ciclicamente, de modo que, quando o receptor
necessitar determinado
mdulo, deve apenas aguardar o instante de sua prxima repetio no
fluxo de dados.
Na Figura 15 so apresentados os passos para o envio de arquivos
pelo carrossel.
Representam-se nele, o carrossel em formato de crculo, os
arquivos necessrios para a
execuo de um aplicativo no terminal de acesso (letras A, B e C)
e as extremidades
(emissora e o terminal de acesso).
No primeiro momento, o Terminal de Acesso (TA) localizado no
lado direito, no recebeu
nenhum arquivo da Emissora (lado esquerdo). Ao girar o
carrossel, chega o momento do
46
-
arquivo A ser carregado e difundido (passo 2). Como o TA no
possui ainda o arquivo A
registrado em sua memria, o arquivo recepcionado e mantido em
sua memria de
armazenamento at completar o carregamento de todos os arquivos
necessrios para a
execuo do aplicativo so recebidos. O mesmo processo se repete at
o TA receber o
restante dos arquivos (passos 3 e 4). No passo 5, todos os
arquivo j se encontram no TA e o
aplicativo est pronto para ser executado.
Na Figura 17 os mesmos arquivos so enviados, porm ilustra-se um
problema no envio dos
dados entre a emissora e o TA. Diferentemente da Figura 15 no
passo 5, o aplicativo no
encontra-se apto para ser executado, pois h falta de um dos
arquivos necessrios para sua
execuo. O TA ter que aguardar a repetio do arquivo na prxima
seqncia cclica do
arquivo (passo 6) e carregar os arquivos ausentes em sua memria.
No passo 7 representa-se
o momento em que o TA est apto a executar o aplicativo, pois
todos os arquivo foram
recebidos e encontram-se ntegros.
47
-
Figura 16: Envio de dados por Carrossel Figura 17: Tratamento de
arquivo corrupto
Note que no h comunicao no sentido terminal de acesso -
emissora, pois se torna
desnecessrio e invivel neste modelo de envio de dados, pois no h
um canal de
comunicao entre as duas extremidades.
Com a possibilidade de envio de arquivos audiovisuais e arquivos
de dados no mesmo sinal
de transmisso, surge a possibilidade do envio de aplicativos
para os terminais de acesso para
que o telespectador possa interagir com o programa televisivo.
No captulo seguinte, ser
discutido o dispositivo responsvel pela interao do telespectador
com a televiso: o
controle remoto.
48
-
9. Interao
De acordo com as normas da ABNT (ABNT NBR 15604, 2007), que
regulamenta os
receptores de TV Digital, so listadas as funes bsicas do
equipamento e sua interface
(fsica e virtual) com o usurio. So listadas na Tabela 9 algumas
funes previstas para o
URDs.
Tipo de Receptor
Funcionalidade Full-Seg One-Seg
A. Acessibilidade
EPG (Eletronic Program Guide) Opcional Opcional
Classificao Indicativa Obrigatrio Obrigatrio
Closed-caption Opcional Opcional
Audiodescrio Opcional Opcional
Locuo Opcional Opcional
Dublagem Opcional Opcional
Janela de LIBRAS Opcional Opcional
B. Controle Remoto (funes mnimas) Opcional Opcional
Botes Bsicos (Liga/Desliga, Numricos,
Seleo Sequencial de Canais) Recomendado Recomendado
Botes de Controle de Volume Opcional Opcional
Boto do Guia de Programao Opcional Opcional
C. Controle Remoto (funes interativas) Opcional Opcional
Boto Confirma Recomendado Recomendado
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Boto Sair Recomendado Recomendado
Boto Voltar Recomendado Recomendado
Botes Direcionais (, , , ) Recomendado Recomendado
Botes Coloridos Recomendado Recomendado
Boto de Informao sobre o evento Recomendado Recomendado
Boto Menu Recomendado Recomendado
Tabela 9: Funcionalidades mnimas previstas para os URDs.
As funcionalidades no se limitam s citadas na Tabela 9, pois a
norma prev interfaces
digitais de alta velocidade, so elas: porta USB 2.0 (Universal
Serial Bus Specification 2.0),
IP (ethernet) e serial.
Nenhuma das interfaces obrigatria, porm aumenta extremamente as
possibilidades do
usurio a fazer uso de dispositivos dos mais variados tipos em
conjunto com o equipamento.
O uso de outros dispositivos (alm do controle remoto) incluem
(CPqD, 2006):
teclado, mouse, joystick, impressora, modem, armazenamento,
entre outros. Mesmo havendo
a citao destes dispositivos nos documentos do CPqD, os mesmos no
so mencionados nas
normas brasileiras (ABNT).
As diferentes possibilidades de conexes do equipamento favorece
a criao de novos
dispositivos especficos para TV Digital, bem como o uso de
tecnologias j existentes
(teclado, mouse, etc.).
50
-
10. Concluses
A demanda por estudos relacionados TV Digital aumenta a cada dia
no pas, visto que ser
implementada a transmisso digital em outros estados e interior
dos que j possuem na
capital. Este trabalho procurou reunir o maior nmero de
informaes possveis que so
relevantes ao funcionamento da TV Digital, sua interao,
demonstrar o estado-da-arte da TV
digital no Brasil e o que essencial compreender a respeito do
assunto para seu
aprofundamento.
Os benefcios trazidos pela TV digital s casas dos brasileiros,
incluindo a melhoria de
qualidade de som e imagem, como tambm a incluso de novas
funcionalidades
(interatividade) so pontos decisivos para a aceitao dos
telespectadores e a rpida
digitalizao da televiso.
O padro adotado pelo Brasil, chamado de SBTVD (Sistema
Brasileiro de TV Digital),
baseado no padro japons ISDB e adaptado s necessidades
brasileiras e s tecnologias mais
recentes no mercado e seu middleware, Ginga, evolui com muita
velocidade.
Dividido em duas partes distintas, o Ginga compreende dois
paradigmas de programao
diferentes. Integrando o Ginga-J com o Ginga-NCL, oferece-se ao
desenvolvedor da
aplicao de TV digital a possibilidade de trabalhar tanto com uma
linguagem procedural,
quanto com uma declarativa.
No primeiro semestre de 2008, foi lanada oficialmente a parte
procedural do middleware e
este se faz necessrio difundir o conhecimento frente demanda
nacional e internacional de
profissionais.
Ainda em um momento de imaturidade, a TV digital no Brasil no
possui ainda
interatividade devido a royalties pelo uso da mquina virtual
Java. Uma verso definitiva
dever ser disponibilizada na metade de 2009 pelos rgos
competentes e s ento ser
possvel desfrutar de todas as maravilhas que a TV digital
proporciona.
51
-
11. Trabalhos Futuros
Pretende-se como trabalhos futuros um estudo mais aprofundado
sobre as possibilidades, formas, metodologias, paradigmas,
barreiras e dispositivos de interao (perifricos), levando em
considerao sua facilidade, praticidade e compatibilidade com o
telespectador e os aplicativos televisivos.
Conforme MIRANDA (2008), existem diversos trabalhos a respeito
de aplicativos complexos e o uso do limitado controle remoto para a
interao homem-mquina. Uma forma de solucionar este tipo de
problema, conforme o autor, o uso de novos dispositivos fsicos de
interao. Tais dispositivos so demonstrados na Figura 18 de forma
bastante completa. No ponto mais central so explicitados os autores
que podem contribuir diretamente com o desenvolvimento de novos
artefatos fsicos de interao (camada contribuio) e que possuem
interesses e/ou expectativas acerca desse desenvolvimento (camada
comunidade).
A TV Digital ainda est muita imatura e a interatividade ainda no
est completamente funcional no Brasil. Muito h ainda a se pesquisar
e criar com o SBTVD e sua arquitetura aberta se torna uma grande
ferramenta de incluso digital.
Ser que o futuro da TV Digital Interativa se resumir a controles
remotos arcaicos e desajeitados e menus complexos sem
usabilidade?
52
-
Figura 18: Diagrama Novos Dispositivos Fsicos de Interao com a
TVDI (MIRANDA et al., 2008).
53
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12. Referncias Bibliogrficas
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