ITU-R INFORME BT 2044 SPANISH-2004 Tolerable round-trip time delay for sound-programme and television broadcast programme inserts C Context and rationale《声音节目和电视广播的可容忍的往返时间延迟》.pdf

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1、 I. UIT-R BT.2044 1 INFORME UIT-R BT.2044 Retardo de tiempo admisible de ida y vuelta para las inserciones en programas radiofnicos y de radiodifusin de televisin Contexto y fundamentos (Cuestin UIT-R 35/6) (2004) NDICE Pgina 1 mbito 2 2 Referencias Bibliogrficas y Bibliografa 2 3 Trminos y definici

2、ones . 3 4 Abreviaturas y siglas 3 5 Causas del retardo y el eco . 4 5.1 Contexto 4 5.2 Antecedentes histricos 4 5.3 Diseo del sistema y factores de configuracin frente a las prcticas de funcionamiento . 5 5.4 Diseo del sistema y factores de configuracin que causan retardo y eco. 6 5.4.1 Procesos de

3、 codificcin/decodificacin 6 5.4.2 Retardo de propagacin 6 5.5 Magnitud del retardo en varios medios de transmisin 7 5.6 Magnitud del retardo en los cdecs de vdeo 7 5.7 Magnitud del retardo en los cdecs de audio 8 5.8 Simetra del circuito 10 5.9 Prcticas operativas que causan eco . 10 5.10 Retardo en

4、tre el sonido y la imagen . 10 6 Efectos del retardo y el eco 10 6.1 Retardo de audio y retardo de vdeo. 10 6.2 Variables que afectan la perturbacin. 11 6.3 Ecos y fusin. 11 6.4 Tipos de perturbacin y sus efectos 12 6.5 Adaptacin 12 7 Resumen . 12 2 I. UIT-R BT.2044 1 Cometido Este Informe tiene por

5、 objeto examinar los efectos del retardo y el nivel del eco en un bucle de repliegue de audio en el contexto de produccin de radiodifusin. Tambin estudia los efectos del retardo de audio-vdeo. No se contemplan los efectos de reverberacin y ruido adicionales en el entorno de escucha y se supone que n

6、o hay una prdida significativa en la calidad de la seal del sistema de comprobacin tcnica. 2 Referencias Bibliogrficas y Bibliografa 1 TECHNICAL REPORT ETR 250 julio de 1996 Transmission and Multiplexing (TM). Speech communication quality from mouth to ear for 3.1 kHz handset telephony across networ

7、ks European Telecommunications Standards Institute, http:/pda.etsi.org/pda/queryform.asp. 2 ETSI Technical report ETR 262 enero de 1996 Broadband integrated services digital network (B-ISDN); Asynchronous transfer mode (ATM); Video on demand (VOD) network aspects. European Telecommunications Standar

8、ds Institute. 3 TECHNICAL REPORT ETR 275 abril de 1996 Transmission and Multiplexing (TM). Considerations on transmission delay and transmission delay values for components on connections supporting speech communication over evolving digital networks. European Telecommunications Standards Institute,

9、 http:/pda.etsi.org/pda/queryform.asp. 4 Recomendacin UIT-R BT.1359 noviembre de 1998 Temporizacin relativa del sonido y la imagen para la radiodifusin. Unin Internacional de Telecomunicaciones. 5 ETSI/GSM Recommendation 06.10 Version 3.2.0 febrero de 1992 GSM Full Rate Speech Transcoding European T

10、elecommunications Standards Institute, http:/pda.etsi.org/pda/queryform.asp. 6 DAVIS, P. 1995 A tutorial on MPEG audio compression. IEEE Multimedia, p 60-74. 7 ONVURAL, R. 1994 Asynchronous transfer mode networks: performance issues, Boston, Artech House. 8 Technical Report TR 100 815 V1.1.1 febrero

11、 de 1999 Digital video broadcasting; guidelines for the handling of Asynchronous transfer mode signals in DVB systems. European Telecommunications Standards Institute. 9 C.S0014-0 Version 1.0 Enhanced Variable Rate Codec (EVRC) (CDMA2000 specification). Third Generation Partnership Project 2 (3GPP2)

12、 EIA/TIA, diciembre de 1999. 10 SIU-WAH WONG 1991 An Evaluation of 6.4 kbit/s Speech Codecs for Inmarsat-M System. IEEE, p. 629-632. 11 Recomendacin UIT-R BT.1377 1998 Marcado del retardo (procesamiento) del caudal en los aparatos de vdeo y audio. Unin Internacional de Telecomunicaciones. 12 EVEREST

13、, F.A. 1994 The Master Handbook of Acoustics. TAB Books/McGraw-Hill. 13 Recomendacin UIT-T G.114 (2003) Tiempo de transmisin en un sentido. 14 Recomendacin UIT-T G.113 (2001) Degradaciones de la transmisin debido al tratamiento de las seales vocales. 15 ES 200 677 V1.2.1 Public Switched Telephone Ne

14、twork (PSTN) marzo de 1998 Requirements for handset telephony. European Telecommunications Standards Institute. I. UIT-R BT.2044 3 16 LOCHNER, J.P.A. principalmente el procesamiento de codificacin/decodificacin y la longitud del trayecto desde el origen al destino1. El eco se debe a las fugas que se

15、 producen en torno a un bucle. A medida que aumenta el retardo, el eco asociado cada vez es ms apreciable y ms perturbador. 5.2 Antecedentes histricos Las molestias causadas por el retardo y los ecos del sonido son familiares en salas de gran tamao y en los estadios deportivos y, desde luego, no es

16、un problema nuevo. En las comunicaciones electrnicas, el problema apareci en primer lugar en la telefona y la mayora de los conocimientos que se poseen sobre las causas y efectos del retardo en la radiodifusin se derivan de las experiencias obtenidas en esta rea. Por consiguiente, es til tener algun

17、os conocimientos sobre las causas y efectos del retardo en telefona y las estrategias que se han adoptado para controlar este problema. La sincronizacin del sonido y la imagen tampoco es un problema nuevo y los conocimientos que se tienen en esta rea se basan fundamentalmente en las experiencias con

18、 el cine. Cuando aparecieron por primera vez los sistemas de telefona, cada lnea telefnica requera un par de hilos separado, no solamente en la central local sino tambin entre centrales. En consecuencia, el coste de los pares de hilos supona una gran parte del coste total de la infraestructura. La u

19、tilizacin 1La longitud de un trayecto de seal puede ser considerablemente mayor que la distancia directa o geodsica entre dos puntos. La diferencia entre la longitud del trayecto de la seal y la distancia geodsica es particularmente importante cuando se utilizan satlites geoestacionarios. I. UIT-R B

20、T.2044 5 de un transformador hbrido de audio (fundamentalmente un sistema en puente para combinar y separar circuitos equilibrados) permiti que un solo par de hilos (sistema de dos hilos) transmitiese seales en ambos sentidos, logrando as reducir a la mitad los costes de transmisin de un sistema de

21、cuatro hilos. Las funciones de combinacin y separacin en este sistema no funcionaban adecuadamente pues exigan una buena adaptacin de impedancias con la lnea, en el extremo emisor y una lnea con una terminacin adecuada en el extremo receptor. Las caractersticas elctricas de las lneas de transmisin p

22、or hilos varan con la frecuencia, la distancia y las condiciones atmosfricas (los primeros telfonos, al igual que el telgrafo, utilizaban lneas reas) y los primeros circuitos hbridos slo podan adaptarse para unas caractersticas de lnea fijas. Por lo tanto, la fuga a travs del hbrido en el microtelfo

23、no, conocida como efecto local, es inevitable debido a la desadaptacin local y al eco en la lnea. La amplitud y fase del efecto local no es uniforme con la frecuencia y la seal de sonido que llega al auricular de un circuito hbrido con una ligera desadaptacin no es agradable ni inspira confianza. Pe

24、rmitiendo una pequea cantidad de fuga de banda ancha local a fin de suprimir la fuga por adaptacin no uniforme, se logra una respuesta ms uniforme de la voz del hablante en el auricular y tambin se le da cierta confianza de que el aparato est funcionando correctamente, al menos en el extremo cercado

25、. Por esa razn, es una prctica habitual desde hace mucho tiempo permitir deliberadamente una cierta fuga entre las mitades de un bucle de audio en los sistemas de 2 hilos. El eco procedente del extremo lejano de una lnea desadaptada era un problema relativamente menor en los primeros sistemas telefn

26、icos, pues las longitudes de las lneas rara vez superaban los 30 km. Cuando aparecieron los sistemas de amplificacin y se hizo posible la telefona a larga distancia, el problema del eco aument pues no slo haba ms puntos en los que la lnea poda estar desadaptada2, sino que adems el retardo del eco er

27、a notablemente mayor y ello aumentaba su audibilidad. La supresin del eco se convirti en un problema importante para las compaas telefnicas y contina siendo fundamental a la hora de mantener la calidad de las lneas de larga distancia. Con la aparicin de la multiplexacin y la digitalizacin, los moder

28、nos sistemas telefnicos son sistemas a 4 hilos entre centrales y en muchos casos3, esta estructura se mantiene hasta el propio microtelfono. El eco en la lnea constituir entonces nicamente un problema en los telfonos con altavoz. En la radiodifusin, la utilizacin de sistemas de comunicaciones a 2 hi

29、los se ha limitado a los canales de servicio y a los programas de lnea abierta a los oyentes. La radiodifusin en exteriores ha utilizado normalmente lneas independientes para el control del sonido y la componente del programa. El eco es relativamente fcil de controlar en estas situaciones4y suele se

30、r el retardo, y no el eco, el problema fundamental para los diseadores del sistema. 5.3 Diseo del sistema y factores de configuracin frente a las prcticas de funcionamiento El retardo y el eco pueden ser debidos al diseo del sistema, como en el caso de los sistemas de telefona, a la configuracin del

31、 sistema, tales como el grupo de imgenes establecido en un codificador de vdeo MPEG o a un inadecuado funcionamiento o prctica tcnica, tales como 2Una lnea telefnica analgica de larga distancia requiere repetidores cada 30 km, aproximadamente. En cada uno de estos puntos la lnea puede estar desadapt

32、ada y dar lugar a ecos. 3Por ejemplo, sistemas PABX digitales conectados de forma digital a la central local. 4No hay garantas sin embargo de que sea controlado. 6 I. UIT-R BT.2044 altavoces de control o auriculares con fugas en micrfonos abiertos. Para controlar el retardo y el eco en los bucles es

33、 necesario un adecuado diseo del sistema, o una configuracin apropiada del sistema y una buena prctica de funcionamiento. 5.4 Diseo del sistema y factores de configuracin que causan retardo y eco Existen dos causas principales del retardo en los sistemas de audio/vdeo: los procesos de codificacin/de

34、codificacin y la propagacin de la seal. 5.4.1 Procesos de codificacin/decodificacin Los procesos de codificacin/decodificacin en los sistemas digitales constan de dos etapas. La primera etapa de codificacin es la conversin analgica a digital y la segunda etapa es la compresin de los datos. En la dec

35、odificacin, el proceso es inverso: en primer lugar se descomprime la seal y a continuacin se convierte de digital a analgica. La conversin analgica a digital y la conversin digital a analgica son procesos relativamente rpidos y normalmente se llevan a cabo en el intervalo entre muestras. Para la rad

36、iodifusin de audio este intervalo es de 1/48 kHz, o aproximadamente 21 s. Para el audio de telefona este intervalo es de aproximadamente 1/8 kHz, o unos 125 s. Para el vdeo de radiodifusin de definicin normalizada es de 1/13 MHz, aproximadamente 77 ns. La compresin de datos se utiliza para disminuir

37、 la necesidad de anchura de banda y se emplea casi universalmente en la radiodifusin para la transmisin a larga distancia (entre edificios, localidades, ciudades o pases). El audio y el vdeo en la cadena de radiodifusin se transmiten normalmente en forma digital comprimida durante la produccin, inte

38、rcambio, distribucin y emisin de los programas. La compresin de datos se utiliza casi tambin de forma universal para la grabacin, aunque algunas de las normas de compresin para la grabacin, son distintas de las de transmisin. Los retardos debidos a la compresin de los datos son algo ms largos que lo

39、s causados por las conversiones analgico a digital y digital a analgico. Para lograr elevados factores de compresin, se disminuye la redundancia entre tramas de vdeo comparando las tramas con una trama patrn y codificando nicamente las diferencias. Por consiguiente, la codificacin de vdeo se basa en

40、 un grupo de imgenes en lugar de realizarse trama a trama. El proceso de comparacin de trama en la etapa de codificacin puede utilizar bloques de hasta 15 tramas con subgrupos de hasta 4 tramas. Un tamao de grupo de imagen de 15 imgenes da lugar a un mnimo retardo de 4 tramas. El retardo de codifica

41、cin total incluido el tiempo de procesamiento puede ser considerablemente ms elevado que el mnimo nmero de tramas intermedias y normalmente es, al menos, de 7 u 8 tramas para esta configuracin. En la etapa de decodificacin se producen retardos similares. El retardo debido a la compresin de datos del

42、 audio digitalizado es de un orden similar aunque las tcnicas de compresin son algo distintas de las que se utilizan para el vdeo. 5.4.2 Retardo de propagacin El retardo de propagacin puede dividirse en dos factores: retardo de distancia y retardo de conmutacin o latencia. Los retardos de propagacin

43、 debido a la distancia son del orden de 5 s/km de longitud de trayecto en un guiaondas, en un cable o en una fibra ptica y del orden de 3,3 s/km para las seales radiadas. En ambos casos, la longitud del trayecto puede ser similar a la distancia directa punto a punto (geodsica) o puede ser considerab

44、lemente mayor, como sucede en los casos de transmisin por satlite. Para largas distancias, este retardo puede ser comparable a los retardos de codificacin/decodificacin. Una seal que se desplace con propagacin terrenal al lado opuesto del globo terrqueo presenta un retardo de distancia de unos 100 m

45、s. Por satlite, el retardo de distancia para el mismo destino es de unos 280 ms, suponiendo que en la retransmisin intervenga un solo satlite geoestacionario (situado a una altitud de 36 000 km sobre la superficie de la Tierra o 42 000 km desde el horizonte). I. UIT-R BT.2044 7 Por lo general, los r

46、etardos de conmutacin no son perceptualmente significativos en los sistemas de portadoras analgicas o en los sistemas digitales sncronos. Los sistemas digitales con conmutacin de paquetes, tales como el modo de transmisin asncrono (ATM), presentan retardos en cada nodo de conmutacin pues all se reti

47、ene cada paquete y se lee su encabezamiento antes de retransmitirle al siguiente espacio disponible a travs de una lnea adecuada. Por tanto, se produce un retardo debido al proceso de lectura/asignacin de trayecto y debido a la espera en cola. Este retardo se conoce como latencia. Como el trayecto d

48、e transmisin se asigna dinmicamente para cada paquete en los sistemas con conmutacin de paquetes, tambin hay una cierta variabilidad en el retardo de transmisin, conocida como fluctuacin de fase. Los retardos de conmutacin de paquetes, sin embargo, son pequeos (aproximadamente unos pocos milisegundos) comparados con el retardo de distancia para grandes distancias. Los retardos por conmutacin de paquetes tambin son bastante coherentes para un trayecto constante. La mayor parte de la fluctuacin de fase proviene ge