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Constantino Pérez Vega
TELEVISIONCURSO 2011-2012
Dpto. de Ingeniería de Comunicaciones
2222
Características del Curso
Créditos: 6 (4.5 teóricos y 1.5 prácticos)
Clases presenciales
Horario:
Lunes: 10:30 a 11:30
Martes: 09:30 a 10:30
Miércoles: 08:30 a 09:30
Viernes: 10:30 a 13:30
Prácticas: Las prácticas consisten en trabajos a realizar y presentaciones en clase.
Aula 06
Aula 08
3333
Evaluación:
Continua, mediante trabajos y cuestionarios a lo largo del curso, más un trabajo/examen final.
Correo electrónico:
Se asume que todos los alumnos disponen de correo electrónico de la universidad.
Todos deberán mandar al inicio del curso un correo electrónico a la siguiente dirección y usar preferentemente el correo de la universidad:
con el siguiente asunto: “Alumno(a) de TV” e incluir su nombre y apellidos.
El empleo del correo electrónico es, básicamente, para:
-Información del profesor a la los alumnos.
-Atención de consultas y dudas de los alumnos.
-Sugerencias de los alumnos sobre la clase.
4444
Fundamentos de Televisión Analógica y Digital
Constantino Pérez Vega y José Mª Zamanillo
Editado por la Universidad de Cantabria
Libro de Texto
El texto cubre alrededor del 55% del contenido del curso, sin embargo algunos
temas han evolucionado
Otros materiales de apoyo docente
Durante el curso se proporcionará bibliografía adicional y direcciones web sobre los temas no contenidos en el texto.
Los temas no tratados en el texto se encuentran disponibles en la página web del profesor
5555
PPáágina Webgina Web
http://personales.unican.es/perezvr
Esta página está destinada, básicamente a los alumnos de las asignaturas de Sistemas de Telecomunicación y Televisión y contiene apuntes, notas, presentaciones en PowerPoint e información técnica sobre temas diversos relacionados con esas materias.
En general, el formato utilizado en los documentos de la página Web es PDF.
Su contenido puede ser copiado, impreso y utilizado sólo personalmente con propósitos no lucrativos.
Toda corrección o sugerencia sobre el contenido y formato de la página es bienvenida y se agradece.
6666
CONTENIDO DEL CURSO
1. Introducción a la Televisión y Sistemas Multimedia
2. Luz, Visión y el Sistema Visual Humano
3. Sonido y Audición
4. Propiedades, Características y Captura de Imágenes
5. Digitalización de la señal de imagen
6. Introducción al Procesado Digital de Imágenes
7. Compresión de vídeo
8. Compresión de audio
9. El sistema de transporte en TV digital
10.Codificación de canal en TV
11.Transmisión de TV: Estándares
12. Almacenamiento de imágenes y sonido
13. Reproducción de Imágenes
7777
INTRODUCCION A LA TELEVISIÓN
EVOLUCIÓN
1920 – 30: Sistemas electromecánicos basados en el disco de Nipkow u otros dispositivos electromecánicos.
1930 – 40 Sistemas electromecánicos y electrónicos.
1940 en adelante : Sistemas totalmente electrónicos.
1920 a c. 2000 – Sistemas Analógicos excepto para grabación.
2000 a la fecha: Sistemas digitales, excepto en países que continúan empleando sistemas analógicos o están en proceso de transición a digital.
c.1860 a c. 1929 – Primeros intentos de captura y transmisión de imágenes.
888
Los sistemas audiovisuales de comunicaciones constituyen lo que desde hace algunos años se viene designando ambiguamente como multimedia, del término en inglés media que en general se refiere a los medios de comunicación masiva y en las que se pueden englobar los siguientes:
•Prensa escrita.
•Radio.
•Televisión.
•Internet.
•Videoconferencia.
•Fax.
•Y un largo etcétera.
8
999
CD-Audio
MicrófonoEscáner
Web-cam
Video Profesional
TV
VCR Impresión en Color
Impresión en B/N
Cassette de Audio
CD-Audio
MicrófonoEscáner
Web-cam
Video Profesional
TV
VCR Impresión en Color
Impresión en B/N
Cassette de Audio
MultimediaTV en el contexto de las comunicaciones audiovisuales
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101010
En general, los sistemas multimedia están enfocados al mercado de consumo y aquí emplearemos ese término en tal sentido. Sin embargo hay numerosas aplicaciones en que se emplean técnicas comunes a estos sistemas y que, de hecho son de gran importancia para el bienestar humano.
Por ejemplo...
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111111
Medicina
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12121212
131313
González, R. C. and Woods, R.E. Digital Image Processing, 3rd Ed. Pearson Education Inc. 2008
Aplicaciones médicas: mamografía
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141414
González, R. C. and Woods, R.E. Digital Image Processing, 3rd Ed. Pearson Education Inc. 2008 14
151515
Aneurisma de aorta abdominal
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161616
Aplicaciones militares
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171717
Visión infrarroja y termografía
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181818
Astronomía
18
191919
Astronomía
19
20202020
212121
Cámaras de vigilancia y otros fines
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222222
Industriales
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232323
Facsímil
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242424
Videoconferencia
Aplicaciones:
• Enseñanza•Telemedicina:
•Diagnóstico•Teleasistencia•Imágenes médicas
•Industria•Empresas•Domésticas
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252525
Las comunicaciones audiovisuales comprenden dos aspectos:
Técnico
Producción
La infraestructura técnica proporciona el vehículo para los programas y materiales producidos (contenidos)
Los contenidos están condicionados por un modelo. La producción está condicionada por:
•Infraestructura técnica
•Condicionamientos políticos, económicos o de otra índole
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262626
Los contenidos son prácticamente independientes del vehículo utilizado.
En el caso de la Radio y la Televisión:
Transmisión radioeléctrica terrestre
Transmisión por satélite
Transmisión por cable.
Distribución por microondas.
Grabación en medios magnéticos u ópticos
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272727
Generación
Procesado
Transmisión
Recepción
Procesado
Presentación
2727
282828
VEHICULO
28
292929
Vehículo
Transmisión terrestreTorre de Ostankino, Moscú (540 m)
29
303030
Vehículo
Transmisión por satélite
Intelsat IX
30
313131
Receptor desatélite
Modulador
Conversor(remodulador)
Multiplexor
Modulador
Centro local de producción
Antena para recepción
de satélite
vídeo
audio
RF
Audio + vídeo
Antena para recepción
terrestre (VHF y UHF)
Transmisión por cable
31
323232
Antena transmisora de tipo sectorial
Antena receptora (parábola o corneta)
Unidad Interior
LNB
Recepción vía satélite
Recepción terrestre
VHF/UHF
Otras señales
generadas localmente
Receptor de TV
Modulación y
Multiplexado
Transmisor
deMicroondas
Distribución por microondas (LMDS, MMDS)
32
333333
Vehículo
Grabación
Medios magnéticos: cinta y disco
33
343434
Vehículo
Grabación
Medios ópticos: CD y DVD
34
353535
Algunos conceptos básicos: Barrido
La imagen de una escena se proyecta sobre un sensor optoeléctronico y se explora secuencialmente línea a línea de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo para su transmisión o almacenamiento.
El total de líneas constituye un cuadro. Un cuadro está formado por dos campos, uno de líneas impares y otro de líneas pares. Esto se designa como barrido entrelazado y tiene por finalidad evitar el parpadeo de la imagen.
El número de líneas determina la resolución de la imagen
El número de líneas y de cuadros por segundo determina el ancho de banda
Líneas impares Campo impar
Líneas pares Campo par
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363636
4
3
16
9
Relación de aspecto
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d/2d
4H
maxLínea 1
Línea 2
Observador
H
4/3H
4H
1.5'
Observador
Resolución
383838
línea n+1 línea n Borrado
Nivel negro
Nivel blanco
38
393939
525 (NTSC) o 625 (PAL) líneas por cuadro
30 (NTSC) o 25 (PAL) cuadros/segundo
Estándares de barrido
39
404040
Captura de imágenes
Cámaras
40
414141
Generación de sonido
41
42424242
UN POCO DE HISTORIA
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
43434343
Frederick Collier Backwell. Máquina de facsímil (1848)
444444
Alexander Bain: Máquina de facsímil (1850)
454545
Facsímil 1
Pantelégrafo de Caselli (c. 1860)
http://www.ece.rice.edu/~jdw/images/95137a05.qt45
464646
Alexander Bain (1811-1877) en los Estados Unidos realizó trabajos similares de manera independiente aún antes que Caselli
46
474747
"Su d'un telefotografo ad un solo filo",
Atti della R. Accademia dellescienze di Torino,
Vol. XIV, disp. 4.a (Marzo 1879), Torino.
Carlo Mario PEROSINO (1879)
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484848
Fotófono: Alexander Graham Bell y Sumner Tainter (1870)
4949
Fuente luminosa
Espejo vibratorio
Haz luminoso modulado en
intensidad
Espejo parabólico
Fotoceldas de selenio
Auricular telefónico
505050
Shelford Bidwell
“Tele-Photography”. Nature, Feb. 10 1881.“Telegraphic Photography and Electric Vision”. Nature, Junio 4 1908.
Primero en utilizar una fotocelda de selenio para barrer la imagen
Estimó que una imagen contedría entre 16,000 y 150,000 y tendría que explorarse a una velocidad de 10 cuadros por segundo.
5151
Fototelégrafo de Bidwell
52525252
535353
“Cámara de selenio”de George R. Carey en 1875
Seeing by Electricity. Scientific American. June 5, 1880.
En Europa ConstantinSenlecq concibió una idea semejante de forma independiente en la misma época.
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54545454
Tentativas en los Laboratorios Bell con un sistema puramente eléctrico
555555
Paul Gottlieb Nipkow - 1884
55
56565656
575757
Archibald Campbell Swinton (1869-1933)
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Distant Electric Vision. in Nature, vol. 78, no. 2016, p.151. June 18, 1908.
585858
Nature, No. 2016, 18 de junio de 1908
58
595959
Boris Rosing – Rusia – 1907
Demostró con éxito, en el Instituto Técnico de San Persburgo, la reproducción de imágenes mediante el barrido de la pantalla de un tubo de rayos catódicos. En el transmisor utilizó un sistema electromecánico con un disco de Nipkow
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60606060La idea fue concebida en 1907 y probada en 1911
616161
John Logie Baird (1888-1946)
61
62626262
636363
Fig. 3. Receptor de Baird con Disco de Nipkow
63
64646464
Baird: 1ª demostración 1926
http://www.bairdtelevision.com/firstdemo.htmlhttp://www.youtube.com/watch?v=gX4I9-BCuII&feature=related
65656565
30 Líneas por cuadro
48 líneas por cuadro
150 líneas por cuadro
66666666
Charles F. Jenkins. Primeras transmisiones en EEUU en 1928
676767
Televisión Prismática de Jenkins - 1920
67
68686868
Imagen transmitida por televisión en los Estados Unidos en 1936
69696969
1928 – Octagon 3 pulgadas.
70707070
Rusia – 1934
717171
SISTEMAS ELECTRÓNICOS
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72727272
737373
ANTECEDENTES
1855 Heinrich Geissler inventa una bomba de vacío y el tubo de Geissler
1859 Julius Plucker identifica por vez primera los rayos catódicos
1878 William Crookes inventa el tubo de Crookes y es el primero en confirmar la existencia de los rayos catódicos
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747474
Antecedentes...2
1897 Karl Ferdinand Brauninventa un TRC con pantalla fluorescente y dispositivo de barrido
1931 Allen B. Du Mont desarrolla en 1931 el primer TRC práctico y durable
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757575
Bobinas deflectoras Pantalla
Haz electrónico
Recubrimiento conductor interior
Alto voltaje
Rejilla de control
Filamento
calefactor
Cátodo emisor
Cañón electrónico
Señal eléctrica de vídeo
(electrodos aceleradores y de enfoque)
Emisión luminosa
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76767676
Radioskop: Diagrama de una patente solicitada en 1926 en Hungría por Kálmán Tihanyi.
77777777
Patente europea de Kálmán Tihany en 1928. Su diseño fue aprovechado por Zworykin en el diseño del iconoscopio en 1931
Concibió también la primera pantalla plana (plasma)
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Philo T. Farnsworth – Disector de Imagen – c.1928
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Cámara de Philo T. Fanswoth con disector de imagen c. 1940
808080
Ulises Armand Sanabria
En 1930 demostró la televisión en Chicago, cuatro meses después de la demostración de Jenkins e independientemente de éste.
Puede considerársele a la par de Jenkins y Alexanderson, como uno de los tres primeros inventores de televisión en los Estados Unidos
En 1926 fue el primero en utilizar barrido entrelazado y, en 1928, el primero en transmitir simultáneamente imágenes y sonido
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81818181
Emitrón (1933)
Isaac Schoenberg (1880-1963)
82828282
Cámara con emitrón
83838383
84848484
85858585
Manfred von Ardenne
8686868686
Manfred von Ardenne
Cámara con iconoscopio utilizada en los Juegos Olímpicos de Berlín en 1936
Iconoscopio
87878787
Patente iconoscopio -1923 (sólo la patente)
Vladimir K. Zworykin(1889-1992)
88888888
Patente iconoscopio -1923
89898989
Patente Iconoscopio 1935
90909090
Iconoscopio
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Cámara con iconoscopio – c.1938
92929292
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Orticón de Imagen
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Cámara monocromática con orticón 1950
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Vidicon – 1950 en adelante
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Telecine con vidicón
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Cámara portátil con vidicón
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RECEPTORES DE TV
99999999
Receptor de TV de unas 60 líneas por cuadro de alrededor de 1930. De hecho son dos receptores de onda
corta, uno para el sonido y otro para la imagen.
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Receptores de finales de la década de 1930 y principios de los 40
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Calidad típica de imagen en los años 30 - 40
102102102102
Receptor de TV “de lujo”, de finales de los años 40
103103103103
Rusia - 1939Alemania - 1939
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Dumont 1947
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Receptores en bares, típico a finales de los 50 y principios de los 60
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SISTEMAS ANALOGICOS DE TELEVISION
MONOCROMATICOS (B/N)
405 líneas/cuadro, 25 cuadros/seg. En Inglaterra hasta c.1980?
525 líneas/cuadro, 30 cuadros/seg.
625 líneas/cuadro, 25 cuadros/seg
COLOR
NTSC: 525 líneas/cuadro, 30 cuadros/seg.
PAL: 625 líneas/cuadro, 25 cuadros/seg.
SECAM:625 líneas/cuadro, 25 cuadros/seg.
PAL-M: 525 líneas/cuadro, 30 cuadros seg.
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En el contexto actual de televisión digital:
Alta Definición (HDTV):
Doble de líneas y cuadros por segundo que SDTV
Relación de aspecto: 16:9
EDTV (Enhanced Definition TV)
Aprox. 750 líneas/cuadro, 25 o 50 cuadros/seg.
SDTV (Standard Definition TV).
La tradicional. 625 líneas/cuadro, 25 cuadros/seg.
LDTV (Low definition TV)
Supuestamente para aplicaciones móviles.
Definición
escalable
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Estándares
Garantizan la calidad del servicio.
Ofrecen garantía a los fabricantes y a los usuarios o consumidores.
Garantizan la compatibilidad entre equipos de muy diversos fabricantes.
Un receptor de TV fabricado hace sesenta años, puede seguir utilizándose en la actualidad.
108
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Ancho de banda base
Vídeo analógico: 4.5 MHz (NTSC y PAL‐M)
5.5 MHz (PAL y SECAM)
Ancho de banda de RF
Vídeo + audio asociado: 6 MHz (NTSC y PAL‐M)
7 u 8 MHz (PAL y SECAM)
TV terrestre y cable
TV vía satélite
Vídeo + audio asociado: 24 a 36 MHz
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Tipos de modulación (TV analógica)
TV terrestre y cable:
Vídeo modulado en amplitud, con vestigio de banda lateral y audio modulado en frecuencia, con separacion entre portadoras, de 4.5 o 5.5 MHz
TV vía satélite y microondas
Audio y vídeo modulados en frecuencia
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Calidad objetiva, profesional o de contribución
Una señal que cumple con los parámetros definidos por los estándares y que pueden medirse con instrumentos adecuados.
Las señales con fines de contribución deben cumplir con las normas de calidad objetiva.
Este tipo de señales están destinadas a transmisión y/o procesado subsecuente como grabación o edición en el estudio de TV.
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Calidad subjetiva o de distribución
Señales de vídeo y audio subjetivamente aceptablespara un observador promedio.
Calidad “VHS”
Este tipo de señales no están destinadas a transmisión ni a procesado subsecuente. Cuando más, a grabación en aparatos de uso doméstico
Seales de calidad aceptable, equivalente a 250 líneas de resolución horizontal, aproximadamente a un ancho de banda de 3 MHz.
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Televisión de Alta Definición (HDTV)
Se define, un tanto ambiguamente, como la que tiene el doble del número de líneas por cuadro y una relación de aspecto de 16:9
Ninguno de los sistemas analógicos de HDTV tuvo aceptación general.
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Algunos aspectos de los sistemas analógicos y digitales de TV en el contexto actual de la
televisión
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Generación
Procesado
Transmisión
Recepción
Procesado
Presentación
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116116116
PRODUCCION Y CONTENIDOS
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Según desde el punto de vista que se aplique los ʺmodelosʺ de televisión pueden clasificarse de varias formas:
Una:
• Estatales, aunque no necesariamente controlados por el gobierno, por ejemplo, BBC, NHK, CBC.
• Privados, aunque no necesariamente con fines mercantiles, por ejemplo PBS.
Otra:
• De servicio público.
• Mercantiles o comerciales. El criterio actual es el de programar lo que el público pretendidamente demanda y no necesariamente lo que puede ser de provecho, excepto que produzca beneficios económicos.
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En Europa y otros países asiaticos, Canadá y algunos países latinoamericanos, el modelo original fue el de servicio público. A partir de finales de 1970 y antes, en algunos casos, fueron paulatinamente evolucionando a modelos comerciales, con muy pocas excepciones.
En los Estados Unidos, el modelo aplicado fue siempre comercial, con algunas excepciones como PBS (Public Broadcasting System)
La televisión de servicio público es, casi siempre, de propiedad estatal y, en bastantes casos, controlada por el estado y a su servicio.
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En el terreno tecnológico, los avances han sido impresionantes. Sin embargo en el terreno de contenidos (programación), estos no han variado substancialmente desde los inicios de la televisión.
Lo que ha cambiado ha sido la cantidad y forma de la oferta de programas y su presentación al público.
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En España...
La televisión se incorpora más tarde que en la mayoría de los países europeos. Oficialmente en 1958. En realidad, 1962 – 63.
Enrique de las Casas, jefe de programas de TVE y más tarde director de la primera cadena, escribió en 1959 que “no olvidemos que por una serie de razones etnológicas y definitorias, el pueblo español no parece ser un consumidor nato de TV. Ni el clima, ni el estilo de vida, ni las cualidades imaginativas de la gran masa española parecen hacer de ella un buen cliente para la TV”.
120
121121121
El modelo español de televisión fue estatal y ésta estuvo invariablemente controlada completamente por el gobierno.
Los canales estatales (TVE‐1 y TVE‐2) adoptaron un modelo claramente mercantil a lo largo de los años ochenta, manteniendo sin embargo, una línea del claro control del gobierno en turno. Esta situación seguirá, aparentemente, en el futuro previsible.
La introducción de los canales privados (Antena 3, Tele 5 y Canal+) a finales de los 80, aumentó la oferta de programas al público.
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La evolución en la producción de programas es consecuencia de los continuos avances técnicos
La evolución en los contenidos, si es que la habido, es consecuencia de la variación en los gustos del auditorio y de las políticas de mercado
Veamos...
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NOTICIAS
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Telenovelas
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Series
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HISTORIA
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Religión
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Documentales
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CINE
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Deportes
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INFANTILES
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ʺFamosos y temas del corazónʺ
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Publicidad
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Y también...
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Telebasura (Reality show)
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Telebasura
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En resumen...
La evolución de la televisión en las últimas décadas ha sido principalmente técnica, con lo que se ha facilitado la producción de programas y permitido aumentar su oferta
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En el futuro, a corto y medio plazo...
Se mantendrá un cierto número de canales en abierto, por vía terrestre, destinada al público en general, principalmente al que no tiene acceso a los servicios de cable o satélite, o bien que no los puede pagar. Esta programación se nutrirá, en buena medida con publicidad y seguirá siendo de carácter generalista.
Por otra parte se aumentará la oferta de canales de pago por vía terrestre a precios que podrían ser inferiores a los de satélite o cable.
Los contenidos no cambiarán apreciablemente, excepto en el sentido de que tenderán a ser temáticos.
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