Tecnologia e Comunicações Interativas: TV Digital e Assistentes Virtuais, Manuais, Projetos, Pesquisas de Física

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Almirante Rodrigues Edson Matimbe Nemias Sitoe Serviços Multimédia Licenciatura em Engenharia Electrónica – Minor em Computação (4º ano) Universidade Pedagógica de Maputo 2021

Almirante Rodrigues Edson Matimbe Nemias Sitoe Serviços Multimédia Licenciatura em Engenharia Electrónica – Minor em Computação (4º ano) Universidade Pedagógica de Maputo 2021 Revisão bibliográfica, a ser apresentada na Faculdade de Engenharias e Tecnologias (FET) na cadeira de Redes Multimídia para o efeito de avaliação dos estudantes, sob orientação do Docente: Velito Gujamo.

• 2.1. Objectivos............................................................................................................................................
• 2.1.1. Objectivos geral.................................................................................................................................
• 2.1.2. Objectivos específicos........................................................................................................................
• 2.2. Metodologia do trabalho.....................................................................................................................
• a) Método de pesquisa................................................................................................................................
• b) Técnica de pesquisa.................................................................................................................................
• c) Materiais usados......................................................................................................................................
• 3. VoIP (Voice-Over IP).................................................................................................................................
• 3.1. Definição..............................................................................................................................................
• 3.3. Características do VOIP........................................................................................................................
• 3.4. Alternativas para o uso do VoIP...........................................................................................................
• a) Discador/Aplicativo/Softphone................................................................................................................
• b) ATA (Adaptador telefônico analógico).....................................................................................................
• c) Telefone IP...............................................................................................................................................
• 4. Televisão interativa..................................................................................................................................
• 4.1. Conceitos básicos.................................................................................................................................
• a) Televisão..................................................................................................................................................
• b) Televisão digital (ou DTV, das suas siglas em inglês: digital TV)..............................................................
• c) Sinal Digital..............................................................................................................................................
• d) Conversor, decodificador ou receptor de televisão (em inglês: set-top box, STB ou power box)............
• 4.2. Definição..............................................................................................................................................
• 4.3. Funcionamento....................................................................................................................................
• 4.3.1. Caminho de retorno...........................................................................................................................
• 4.3.2. Formas de interação........................................................................................................................
• a) Interatividade com um televisor............................................................................................................
• b) Interatividade com conteúdo de programa de TV.................................................................................
• c) Interatividade com conteúdo relacionado à TV.....................................................................................
• 5. Assistente virtual inteligente.................................................................................................................
• 5.1. Definição............................................................................................................................................
• 5.2. Hisória - Nascimento de assistentes virtuais inteligentes: 1990 — Presente.....................................
• 5.3. Funcionamento - básico.....................................................................................................................
• 5.4. Método de interação.........................................................................................................................
• 5.5. Dispositivos........................................................................................................................................
• 5.6. Serviços..............................................................................................................................................
• 6. Realidade Aumentada............................................................................................................................
• 6.1. Definição............................................................................................................................................
• 6.2. Funcionamento..................................................................................................................................
• 5.3. Classificação dos sistemas quanto ao tipo de display utilizado..........................................................
• a) Sistema de visão óptica direta...............................................................................................................
• b) Sistema de visão por vídeo baseado em monitor..................................................................................
• c) Sistema de visão óptica por projeção....................................................................................................
• 5.4. Realidade aumentada móvel.............................................................................................................
• 5.5. Vantagens e Desvantagens da realidade aumentada........................................................................
• a) Vantagens..............................................................................................................................................
• b) Desvantagens........................................................................................................................................
• 6. Videoconferencia...................................................................................................................................
• 6.1. Definição............................................................................................................................................
• 6.2. Arquitetura e Funcionamento............................................................................................................
• 6.3. Componentes e tipos.........................................................................................................................
• 6.4. Tipos de sistemas de videoconferência..............................................................................................
• a) Sistemas dedicados................................................................................................................................
• b) Sistemas de desktop..............................................................................................................................
• c) Plataformas WebRTC.............................................................................................................................
• 6.5. Modos de videoconferência..............................................................................................................
• 6.6. Cancelamento do Echo......................................................................................................................
• 6.7. Requisitos de largura de banda..........................................................................................................
• 6.8. Padrões..............................................................................................................................................
• 6.9. Camadas de conferência....................................................................................................................
• 6.10. Vantagens da videoconferência........................................................................................................
• 7. Conclusão..............................................................................................................................................
• 8. Referências bibliográficas......................................................................................................................

Introdução O grande desenvolvimento da tecnologia nos últimos anos trouxe as comunicações em tempo real aprimoradas em áudio, vídeo e dados no reino de aplicativos altamente especializados. As comunicações multimídia tornaram-se parte do conjunto padrão de funções suportadas pela infraestrutura em rede. Bom, a presente revisão bibliográfica far-se-á em torno de alguns serviços multimídia. 2.1. Objectivos 2.1.1. Objectivos geral Estudar os seguintes serviços multimídia:  VoIP;  Televisão Interactiva;  Assistentes Virtuais;  Realidade Aumentada; e  Videoconferência 2.1.2. Objectivos específicos  Definir os conceitos dos seguintes serviços: VoIP, televisão interativa, assistente virtual, realidade aumentada e videoconferência;  Descrever o funcionamento básico dos seguintes serviços: VoIP, televisão interativa, assistente virtual, realidade aumentada e videoconferência;  Apontar vantagens e desvantagens (caso aplicáveis) dos seguintes serviços: VoIP, televisão interativa, assistente virtual, realidade aumentada e videoconferência; 2.2. Metodologia do trabalho a) Método de pesquisa O método de pesquisa que foi usado é de carácter qualitativo. b) Técnica de pesquisa O presente trabalho está baseado em referências bibliográficas, e páginas Web disponíveis na bibliografia do trabalho. c) Materiais usados Para a realização deste trabalho foram usados os seguintes materiais:  Laptop;

a) Discador/Aplicativo/Softphone É um programa que pode ser instalado no Computador ou no Celular. Exemplos: Skype, Adphone, Camfrog, Fring, Gizmo, Google Talk. Figura: Aplicação do discador. b) ATA (Adaptador telefônico analógico) É um aparelho que tem duas entradas, uma para internet e outra para um aparelho de telefone fixo convencional, ambas ligadas por cabo. Dessa forma, é possível utilizar um aparelho de telefone fixo convencional de mesa ou sem fio e usufruir das ligações VoIP de forma mais cômoda, sem a necessidade de computador. Figura: Adaptador telefônico analógico. c) Telefone IP O Telefone IP é a junção entre um ATA e um aparelho telefone convencional. O Telefone IP já é um aparelho de telefone que se conecta direto a internet e assim pode fazer ligações com a tecnologia voip. Bem simples.

Figura: Telefone.

4. Televisão interativa 4.1. Conceitos básicos a) Televisão É um sistema de transmissão de imagens e som à distância através de ondas eletromagnéticas. No caso da televisão por cabo, a transmissão é feita através de uma rede especializada. A noção de televisão surgiu com a combinação do vocábulo grego tele (“distância”) e o termo latim visio (“visão”). O conceito permite referir-se tanto ao sistema de transmissão como ao dispositivo que permite a visualização das imagens (também chamado televisor), a programação televisiva e a emissora de televisão. [1] b) Televisão digital (ou DTV, das suas siglas em inglês: digital TV) Refere-se ao conjunto de tecnologias de transmissão e recepção de imagem e som, através de sinais digitais. Em contraste com a televisão tradicional, que codifica os dados de maneira analógica, a televisão digital codifica os seus sinais de forma binária, habilitando assim a possibilidade de criar vias de retorno entre o consumidor e o produtor de conteúdos, abrindo a possibilidade de criar aplicações interativas, e a capacidade de transmitir vários sinais num mesmo canal designado, graças à diversidade de formatos existentes. [9] c) Sinal Digital É uma sequência discreta (descontínua) no tempo e em amplitude. Isso significa que um sinal digital só é definido para determinados instantes de tempo, e que o conjunto de valores que pode assumir é finito.[ https://pt.wikipedia.org/wiki/Sinal_digital] d) Conversor, decodificador ou receptor de televisão (em inglês: set-top box, STB ou power box) São termos que descrevem um equipamento que se conecta a um televisor e a uma fonte externa de sinal e transforma esse sinal em conteúdo no formato que possa ser apresentado em uma tela. [https://pt.wikipedia.org/wiki/Set-top_box]

amostra de produto). No entanto, a interatividade ainda é possível, pois ainda há a oportunidade de interagir com um aplicativo que é transmitido e baixado para o descodificador (para que você ainda possa escolher ângulos de câmera, jogar jogos etc.). De sublinhar que cada vez mais o caminho de retorno está se tornando uma conexão IP de banda larga, e alguns receptores híbridos agora são capazes de exibir vídeo da conexão IP ou de sintonizadores tradicionais. Alguns dispositivos agora se dedicam a exibir vídeo apenas a partir do canal IP, que deu origem a IPTV - Internet Protocol Television. O surgimento do "caminho de retorno da banda larga" deu nova relevância à TV Interativa, pois abre a necessidade de interagir com servidores, anunciantes e operadores de sites de vídeo sobre demanda. [3] 4.3.2. Formas de interação A iTV permite várias formas de interação, como:  Conteudo programado;  Conteudo relacionado a TV;  Servicos de televisao interativa;  Etc. a) Interatividade com um televisor A interatividade com um televisor por sí só já é muito comum, começando com o uso do controle remoto para permitir comportamentos de navegação no canal, e evoluindo para incluir vídeo sob demanda, videocr-como pausa, salto comercial e afins. Ela não altera nenhum conteúdo ou sua linearidade inerente, apenas como os usuários controlam a visualização desse conteúdo. [3] b) Interatividade com conteúdo de programa de TV Em seu sentido mais profundo, a interatividade com conteúdo normal de programas de TV é aquela que é "TV interativa", mas também é a mais desafiadora de produzir. Essa é a ideia de que o programa, em si, pode mudar com base na entrada do espectador. Formas avançadas, que ainda têm perspectiva incerta de se tornarem mainstream, incluem dramas onde os espectadores podem escolher ou influenciar detalhes finais. [3] c) Interatividade com conteúdo relacionado à TV A interatividade com conteúdo relacionado à TV pode ter a maior promessa de alterar a forma como assistimos TV. Exemplos incluem obter mais informações sobre o que está na TV, clima, esportes, filmes, notícias ou afins. Semelhante (e mais provável de pagar as contas), obtendo mais informações sobre o que está sendo anunciado, e a capacidade de comprá-lo - (depois que inovadores futuristas fazê-lo) é chamado de "tcommerce" (abreviação de "televisão commerce").

Etapas parciais nesse sentido já estão se tornando um fenômeno de massa, já que sites e serviços de telefonia móvel coordenam com programas de TV (nota: esse tipo de TV interativa está sendo chamada de "TV de participação" e GSN e TBS são proponentes dela). [3]

5. Assistente virtual inteligente 5.1. Definição Um assistente virtual inteligente (ou assistente pessoal inteligente) é um agente de software que pode realizar tarefas ou serviços para um indivíduo. Estas tarefas ou serviços são baseados na entrada do usuário, geolocalização, e a capacidade de acessar informações de uma variedade de fontes on-line, tais como condições meteorológicas e de trânsito, notícias, os preços das ações, horários de usuários, entre outros. [4] Figura: Alexa - Assitente virtual da Amazon. [6] 5.2. Hisória - Nascimento de assistentes virtuais inteligentes: 1990 — Presente A tecnologia de reconhecimento de fala digital dos anos 1990 tornou-se uma característica do computador pessoal com a IBM, Philips e Lemout & Hauspie lutando pelos clientes. Muito mais tarde, o lançamento no mercado do primeiro smartphone IBM Simon em 1994 lançou as bases para assistentes virtuais inteligentes como os conhecemos hoje. [5] Em 1997, o software Dragon's Naturally Speaking poderia reconhecer e transcrever a fala humana natural sem pausas entre cada palavra em um documento a uma taxa de 100 palavras por minuto. Uma versão de Naturally Speaking ainda está disponível para download e ainda é usada hoje, por exemplo, por muitos médicos nos EUA e no Reino Unido para documentar seus registros médicos. [5]

 Incorporado em um sistema operacional móvel (OS), assim como a Siri da Apple em dispositivos iOS e o BlackBerry Assistant em dispositivos BlackBerry 10, ou em um sistema operacional desktop, como cortana no Sistema Operacional Microsoft Windows; [5]  Embutido em um smartphone independente do SO, assim como a Bixby no Samsung Galaxy S8 e Note 8; [5]  Dentro de plataformas de mensagens instantâneas, assistentes de organizações específicas, como o Aerobot da Aeromexicono Facebook Messenger ou o Wechat Secretary no WeChat; [5]  Dentro de aplicativos móveis de empresas específicas e outras organizações, como Dom da Domino's Pizza; e [5]  Em aparelhos, carros e tecnologia vestível. [5] 5.6. Serviços Os assistentes virtuais podem fornecer uma grande variedade de serviços. Estes incluem:  Fornecer informações como tempo, definir um alarme, fazer listas de tarefas e listas de compras; [5]  Reproduzir música de serviços de streaming como Spotify e Pandora; jogar estações de rádio; ler áudio livros; e [5]  Reproduz vídeos, programas de TV ou filmes em televisões, transmitindo de, por exemplo Netflix. [5]

6. Realidade Aumentada 6.1. Definição O avanço da tecnologia e a procura constante de novos métodos inovadores levaram ao desenvolvimento não só de utensílios e máquinas que facilitam o nosso dia-a-dia, mas principalmente de sistemas que nos permitem aumentar a realidade em que vivemos. A Realidade Aumentada é uma tecnologia que permite ao utilizador transportar o ambiente virtual para o seu espaço em tempo real, utilizando um dispositivo tecnológico, podendo usar a interface do ambiente real para manusear os objetos reais e virtuais. (SILVA; 2013). 6.2. Funcionamento A realidade aumentada exige a existência de apenas três componentes básicos:  Objeto real com algum tipo de marca de referência, que possibilite a interpretação e criação do objeto virtual;  Câmara ou dispositivo capaz de captar e transmitir a imagem do objeto real; e

 Software capaz de interpretar o sinal transmitido pela câmara ou dispositivo. O processo de formação do objeto virtual contempla as seguintes etapas:

1. Colocação do objeto real em frente à câmara, ou direcionar a câmara do dispositivo tecnológico para um objeto;
2. Captação da imagem e sua transmissão ao equipamento que a irá interpretar;
3. Envio, por parte da câmara, das imagens obtidas, em tempo real, para o software que gerará o objeto virtual;
4. O software encontra-se programado para retornar determinado objeto virtual, dependendo do objeto que for mostrado à câmara;
5. O dispositivo de saída exibe o objeto virtual em sobreposição ao real, como se ambos fossem um só. O facto das formas do objeto serem reconhecidas pelo software, faz com que os elementos reais sejam visionados pela câmara, acrescidos de informação, virtual em 3D, sobre os mesmos. 5.3. Classificação dos sistemas quanto ao tipo de display utilizado Os sistemas de realidade aumentada podem ser classificados conforme o tipo de display utilizado: óptica direta, vídeo baseado em monitor ou projeção. a) Sistema de visão óptica direta Estes sistemas utilizam óculos ou capacetes com lentes que permitem a recepção direta da imagem real, ao mesmo tempo que possibilitam a projeção de imagens virtuais devidamente ajustadas com a situação real. Figura: Diagrama adaptado do sistema de visão optica direct e dispositivos de visão optica directa. b) Sistema de visão por vídeo baseado em monitor O sistema de visão por vídeo baseado em monitor utiliza uma webcam para capturar o cenário real, o qual depois de capturado é misturado com os objetos virtuais gerados por computador e apresentado no monitor. c) Sistema de visão óptica por projeção

 Um único utilizador (se apresentar paralaxe nula);  Os projetores vulgares apenas focam um plano;  Quanto maior o nº de projetores maior a complexidade em manter um alinhamento correto da geometria e calibração das cores.

6. Videoconferencia 6.1. Definição É uma tecnologia que permite o contacto visual e sonoro entre pessoas que estão em lugares diferentes, dando a sensação de que os interlocutores encontram-se no mesmo local. Permite não só a comunicação entre um grupo, mas também a comunicação pessoa-a-pessoa. [7] 6.2. Arquitetura e Funcionamento Em geral os equipamentos de videoconferência (terminais ou CODECs) disponíveis no mercado possuem capacidade de estabelecer uma comunicação ponto a ponto, e para que vários pontos se conectem simultaneamente é preciso utilizar um equipamento denominado MCU (Multiponto Control Unit). O funcionamento da MCU assim como de outros componentes necessários a videoconferência são especificados pelo padrão H.323 e SIP. Também é possível estabelecer uma conexão entre varios pontos utilizando a tecnologia de conexão Multicast. O Multicast é pouco utilizado por ser uma tecnologia de rede que não esta presente na Internet apenas em redes privadas e fechadas. [7] 6.3. Componentes e tipos A tecnologia principal usada é a compressão digital de fluxos de áudio e vídeo em tempo real. O hardware ou software que executa a compactação é chamada de codec (coder/decodificador). [8] Os outros componentes necessários para um sistema de videoconferência incluem:  Entrada devídeo: câmera de vídeo, ou webcam;  Saída de vídeo : monitor de computador, televisão ou projetor;  Entrada de áudio: microfones, cd/leitor de DVD, toca-fitas ou qualquer outra fonte de saída de áudio Pré-Amplificador;  Saída de áudio: geralmente alto-falantes associados ao dispositivo de exibição ou telefone  Transferência de dados: rede telefônica analógica ou digital, LAN ou Internet; e  Computador: uma unidade de processamento de dados que une os outros componentes, faz a compressão e descompressão, inicia e mantém a vinculação de dados através da rede. 6.4. Tipos de sistemas de videoconferência a) Sistemas dedicados

Estes têm todos os componentes necessários embalados em um único equipamento, geralmente um console com uma câmera de vídeo de alta qualidade controlada remotamente. O console contém todas as interfaces elétricas, o computador de controle e o codec baseado em software ou hardware. [8] b) Sistemas de desktop Estes são complementos (placas de hardware ou codec de software) para PCs e laptops normais, transformando-os em dispositivos de videoconferência. A maioria dos sistemas de desktops funciona com o padrão H.323. [8] c) Plataformas WebRTC São soluções de videoconferência que não são residentes usando um aplicativo de software, mas estão disponíveis através do navegador padrão da Web. A tecnologia WebRTC não requer nenhum software ou instalação add on, em vez disso, um navegador de internet compatível com WebRTC age como um cliente para facilitar chamadas de videoconferência de 1 para 1 e 1 para muitos. [8] 6.5. Modos de videoconferência Os sistemas de videoconferência usam dois métodos para determinar a melhor de exibição do vídeo. São eles: a) A Presença Contínua: que simplesmente exibe todos os participantes ao mesmo tempo, geralmente com a exceção de que o espectador ou não vê seu próprio feed, ou vê seu próprio feed em miniatura. [8] b) O Switch ativado por voz: que escolhe seletivamente um feed para exibir em cada ponto final, com o objetivo de mostrar a pessoa que está falando no momento. Isso é feito escolhendo o feed (diferente do visualizador) que tem a entrada de áudio mais alta (talvez com alguma filtragem para evitar a troca por picos de volume de curta duração). Muitas vezes, se nenhuma parte remota está falando no momento, o feed com o último alto- falante permanece na tela. [8] 6.6. Cancelamento do Echo O cancelamento acústico de eco (AEC) é um algoritmo de processamento que usa o conhecimento da saída de áudio para monitorar a entrada de áudio e filtrar a partir dele ruídos que ecoam de volta após algum atraso de tempo. Se não forem atendidos, esses ecos podem ser amplificados novamente isso por várias vezes, levando a problemas incluindo:  A parte remota ouvindo sua própria voz voltando para eles (geralmente significativamente atrasado); [8]  Forte reverberação, o que torna o canal de voz inútil; [8]  Uivando criado pelo feedback; [8]

Realiza a alocação, gerenciamento e roteamento de recursos. Essa camada, juntamente com a Interface do Usuário, cria reuniões (programadas ou não programadas) ou adiciona e remove os participantes de uma conferência. [8] c) Controle ou Plano de Sinalização O plano contém as pilhas que sinalizam diferentes pontos finais para criar uma chamada e/ou uma conferência. Os sinais podem ser, mas não se limitam a protocolos H.323 e Protocolo de Iniciação de Sessão (SIP). Esses sinais controlam as conexões de entrada e saída, bem como os parâmetros de sessão. [8] d) Plano de mídia Controla a mistura de áudio e vídeo e streaming. Essa camada gerencia protocolos de transporte em tempo real, pacotes de datagrama do usuário (UDP) e PROTOCOLO DE CONTROLE de Transporte em Tempo Real (RTCP). O RTP e o UDP normalmente carregam informações como o tipo de carga útil que é o tipo de codec, taxa de quadros, tamanho de vídeo e muitos outros. O RTCP, por outro lado, atua como um protocolo de controle de qualidade para detectar erros durante o streaming. [8] 6.10. Vantagens da videoconferência  Economia de tempo, evitando o deslocamento físico para um local especial; [7]  Economia de recursos, com a redução dos gastos com viagens; [7]  Mais um recurso de pesquisa, já que a reunião pode ser gravada e disponibilizada posteriormente; e [7]  Os softwares que apoiam a realização da videoconferência, em sua maioria, permitem também, através da utilização de ferramentas de compartilhamento de documentos: o Visualização e alteração pelos integrantes do diálogo em tempo real; o Compartilhamento de aplicações; o Compartilhamento de informações (transferência de arquivos).

7. Conclusão A presente revisão bibliográfica permitiu tirar algumas ilações descritas adiante. E bom, dizer que as redes multimídia e multimídia tem suas raízes em videoconferência. A visão tradicional das redes multimidias muitas vezes busca valor tangível em termos de redução de custos, especialmente despesas de viagem reduzidas. A videoconferência permite que indivíduos e grupos se encontrem cara a cara sem o gasto e o desgaste associados a viagens caras. A telefonia baseada em IP, também é conhecida como voip (voice-over-IP), para as corporações, o benefício tangível também é a redução de custos usando a rede de dados instalada ou intranet para transportar tráfego de voz que, de outra forma, estaria viajando sobre o sistema de telefone público baseado em pedágio. 8. Referências bibliográficas [1] - https://conceito.de/televisao. Visitado aos 10 de janeiro de 2021. [2] - https://www.techopedia.com/definition/11699/interactive-television-itv. Visitado aos 10 de janeiro de 2021. [3] - https://en.wikipedia.org/wiki/Interactive_television. Visitado aos 10 de janeiro de 2021 [4] - https://pt.wikipedia.org/wiki/Assistente_virtual_inteligente. Visitado aos 10 de janeiro de

[5] - https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_assistant. Visitado aos 10 de janeiro de 2021. [6] - https://hips.hearstapps.com/amv-prod-gp.s3.amazonaws.com/gearpatrol/wp-content/ uploads/2017/07/how-a-virtual-assistant-works-gear-patrol-full-lead.jpg. Visitado aos 10 de janeiro de 2021. [7] - https://pt.wikipedia.org/wiki/Videoconferência. Visitado aos 10 de janeiro de 2021. [8] - https://en.wikipedia.org/wiki/Videotelephony. Visitado aos 10 de janeiro de 2021. [9] - https://pt.wikipedia.org/wiki/Televisão_digital. Visitado aos 10 de janeiro de 2021. [10] - ACKERMAN, Elise (2013). Google gets in your face - Google Glass offers a slightly augmented version of reality. Spectrum.IEEE.ORG AZUMA, Ronald (1997). A Survey of Augmented Reality. Presence. Vol. 6, pp. 355-385 AZUMA, Ronald (2001). Recent Advances in Augmented Reality. [11] - Computers & Graphics, Ronald Azuma HRL Laboratories, LLC BALCISOY, Selim, THALMANN, Daniel (1997). Interaction between Real and Virtual Humans in Augmented Reality.Published in Proc. Computer Animation'97, IEEE CS Press, pp. 31-3.