[pt] O crescente número de formatos de mídias digitais fomentou a criação de aplicações multimídia interativas, incluindo o desenvolvimento de cenários interativos para múltiplos usuários. Existem muitos espaços onde artefatos multimídia são consumidos por grupos de pessoas, tais como ambientes domésticos com TV Digital, salas de Cinema Digital e salas de conferência com apresentações multimídia. Nesta tese, uma plataforma para execução de aplicações hipermídia distribuídas é proposta para ser utilizada em tais espaços onde ocorre consumo coletivo de multimídia interativa. A plataforma proposta usa a linguagem NCL como seu formato de descrição de aplicações, pois NCL é uma linguagem de cola para autoria de documentos hipermídia que suporta o conceito de aplicações multi-dispositivo através de abstrações declarativas. A plataforma estabelece uma arquitetura de software de referência, definindo mecanismos e interfaces para a integração de dispositivos heterogêneos. Um protótipo foi implementado e validado em diferentes cenários de uso, nos quais aplicações hipermídia usam recursos de mídia capturados por e sendo transmitidos para múltiplos dispositivos. / [en] The increase of digital media formats fostered the creation of interactive multimedia applications, including the development of multi-user interactive scenarios. There are many spaces where digital interactive multimedia artifacts are consumed by groups of people, such as homes with Digital TV, theaters with Digital Cinema and conferences with interactive lecture presentations. In this thesis, a platform to support the execution of distributed hypermedia applications is proposed aiming at these spaces of collective digital multimedia consumption. The proposed platform uses the NCL language as the application description format, since it is a hypermedia glue-language that supports the concept of multi-device applications following a declarative abstraction level. The platform establishes a reference software architecture, defining mechanisms and interfaces for heterogeneous device integration. A prototype is implemented and validated against different usage scenarios, in which hypermedia applications use media resources coming from and going to multiple devices.

[pt] A implementação de uma máquina de apresentação NCL, ou formatador, e uma tarefa complexa. Essa complexidade decorre, principalmente, da distância semântica que existe entre os documentos NCL, especificações declarativas de alto-nível, e as API que o formatador utiliza para apresentá-los, em geral imperativas e de baixo-nível. Quanto maior a distância, maior a complexidade do mapeamento e, consequentemente, da sua implementação que tende a ser ineciente e não-confiável. Este trabalho apresenta um novo perfil para a linguagem NCL, chamado NCL Raw, que elimina as redundâncias do EDTV | o principal perfil da NCL 3.0 | e, de certa forma, aproxima os documentos da máquina. O perfil Raw captura apenas os conceitos essenciais do EDTV que por sua vez podem ser usados para simular a linguagem completa. Ou seja, podemos usar o Raw como uma linguagem intermediária mais simples para a qual documentos EDTV podem ser convertidos antes de serem apresentados. Esta dissertação discute as possíveis arquiteturas para conversores NCL e apresenta uma implementacão de um conversor de documentos (EDTV para Raw). / [en] The implementation of a NCL presentation engine, or formatter, is a complex task. This complexity is mainly due to the semantic distance between NCL documents, high-level declarative specifications, and the API used by the formatter to present them, in most cases low-level and imperative. The greater the distance, the greater is the complexity of this mapping and, consequently, of its implementation, which is more likely to become ineficient and bug-prone. This work presents a new NCL profile, called NCL Raw, which eliminates most of the redundancies present in EDTV | the main profile of NCL 3.0 | and, in a certain way, reduces the distance between the documents and the machine. Raw profile captures only EDTV s essential concepts, which in turn can be used to simulate the whole language defined by EDTV itself. In other words, we can use the Raw profile as a simpler intermediate language to which EDTV documents can be converted before being presented. This dissertation discusses alternative architectures for NCL converters and presents the implementation of a document converter (from EDTV to Raw).

[pt] Em 2010, o Ministro das Comunicações instituiu o Sistema Brasileiro de Rádio Digital (SBRD). No entanto, um modelo de referência para o sistema ainda não foi definido. Este trabalho apresenta uma análise da radiodifusão sonora terrestre no Brasil e a partir desta são inferidos alguns requisitos para um rádio digital interativo. Esses requisitos são então utilizados para nortear a pesquisa. A relevância e importância do uso da NCL e do Ginga no rádio digital brasileiro, assim como acontece no Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD), são discutidas, e a definição da forma como deve ser feito o transporte de aplicações NCL nos dois sistemas de rádio digital sendo considerados para adoção pelo país é realizada. Um novo perfil da linguagem NCL para o rádio digital é definido. Esse novo perfil recebeu o nome de perfil Digital Radio, ou simplesmente DR. O Ginga também é definido para uso em receptores de rádio digital, sendo que novos exibidores de mídia e recursos adaptados ao contexto do rádio digital são introduzidos. A implementação do Ginga da PUC-Rio é apresentada com as modificações necessárias para o rádio digital. Adicionalmente, um ambiente para validar a interatividade no rádio digital com o Ginga foi montado e testes exercitando toda a cadeia de transmissão e recepção de rádio digital com aplicações NCL embutidas foram realizados. As definições e conclusões que resultaram da pesquisa visam contribuir para a definição de um Sistema Brasileiro de Rádio Digital que seja poderoso em termos comunicacionais e agregue os recursos mais relevantes para o meio na era digital. / [en] In 2010, the Minister of Communications instituted the Brazilian Digital Radio System (SBRD), however a reference model for the system has not yet been set. This text presents an analysis of the terrestrial radio broadcasting in Brazil and presents some requirements for an interactive digital radio. These requirements are then used to guide the research. The relevance and importance of the use of NCL and Ginga in the Brazilian digital radio as in Brazilian Digital TV System (SBTVD), are discussed, and the definition of how the transport of NCL applications should be done in the two digital radio systems being considered for adoption by the country is performed. A new profile of NCL for use in digital radio is defined. This new profile was named Digital Radio Profile, or just DR. Ginga is also defined for use in digital radio receivers, and new media players and features adapted to the digital radio context are introduced. PUC-Rio s implementation of the Ginga middleware is presented with the necessary modifications for digital radio use. In addition, an environment to validate the interactivity in digital radio with the Ginga was assembled and tests exercising the entire digital radio chain of transmission and reception with embedded NCL applications were performed. The definitions and conclusions that resulted from research activities are expected to contribute to the definition of a Brazilian Digital Radio System that is powerful in communicational terms and aggregates the most relevant technologies for the medium in the digital age.

[pt] A cadeia de trabalho presente na criação, desenvolvimento e transmissão de conteúdo hipermídia compreende vários atores, ambientes e equipamentos, desde o criador do conteúdo, passando pelo programador da aplicação até o operador do serviço de transmissão. Estando cada um desses atores imersos em diferentes ambientes de trabalho, e com papéis específicos na criação e edição do conteúdo a ser entregue ao usuário final. Nos dias de hoje, até mesmo os usuários finais, no caso da TV os telespectadores, estão exigindo ferramentas que possam enriquecer o seu conteúdo local. Uma única ferramenta de autoria não é capaz de atender esses diferentes atores e requisitos. Atualmente, existem ferramentas de autoria focadas em satisfazer uma pequena parte desses atores. Mas, essa pequena parte não é satisfeita em sua plenitude, visto que tais ferramentas foram construídas, muita das vezes, com base apenas em requisitos funcionais. Este trabalho discorre sobre a importância de aspectos não-funcionais no desenvolvimento de novas ferramentas de autoria hipermídia. É proposta uma arquitetura que habilita ferramentas a atingir os requisitos específicos de cada ator no processo de criação de conteúdo hipermídia. Essa arquitetura é sustentada sobre extensibilidade, adaptabilidade, performance e escalabilidade. Visando testar a proposta deste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta de autoria para aplicações NCL (Nested Context Language) que tem como base a arquitetura proposta. NCL foi escolhida por ser a linguagem padrão para o sistema declarativo (Ginga-NCL) de TV Digital Terrestre ISDB-TB e recomendação ITU-T para serviços IPTV. NCL permite a autoria de documentos hipermídia por meio de uma abordagem simples e expressiva. / [en] The chain of work present in the creation, development and transmission of hypermedia content includes several actors, environments and equipment, from the content creator, passing by the application developer all the way to the operator of the transmission service. Each of these actors is immersed in different work environments and has specific roles in the creation and editing of content being delivered to the final user. Nowadays, even final users are demanding tools that can enrich their content. A single authoring tool cannot meet these requirements and different actors. Currently, there are authoring tools focused on satisfying a small subset of these actors. But even this small part is not fully satisfied, since these tools were built, most of the times, based only on functional requirements. This work discusses the importance of non-functional aspects in the development of new hypermedia authoring tools. This dissertation proposes an architecture that enables tools to meet the specific requirements of each actor in the process of creating hypermedia content. This architecture relies on extensibility, adaptability, performance and scalability. In order to test the proposal of this work we have developed an authoring tool for applications NCL (Nested Context Language) that is based on the proposed architecture. NCL was chosen because it is the standard language for the declarative system (Ginga-NCL) part of the Terrestrial Digital TV of Brazil ISDB-TB and ITU-T IPTV services. NCL allows the authoring of hypermedia documents in a simple and expressive form.

[pt] A adoção do middleware Ginga como padrão para a TV digital interativa vem se concretizando tanto no Brasil quanto em boa parte da América Latina. Mesmo assim, as possibilidades criadas pelo padrão ainda são pouco exploradas pelos produtores de conteúdo. Grande parte das aplicações interativas veiculadas atualmente vem se restringindo a aplicações com conteúdos adicionais com pouca ou nenhuma relação com o conteúdo do vídeo principal. Em parte, isso se deve ao fato do produtor de conteúdo não está habituado a pensar na interatividade durante a etapa de planejamento do vídeo principal da aplicação. Este trabalho apresenta uma ferramenta que permite aos autores de aplicações interativas para TV digital projetar suas aplicações por meio de storyboards interativos. Dessa forma, várias alternativas de interação e leiaute podem ser testadas antes mesmo da produção do conteúdo final, e tanto a interatividade quanto o conteúdo do vídeo principal podem ser pensados juntos. Assim, programas interativos mais ricos podem ser produzidos, em que, por exemplo, o telespectador possa decidir o destino de um determinado personagem ou o andamento de um filme. Além disso, uma vez que todo o conteúdo audiovisual foi pensado e produzido, ele pode ser incorporado à ferramenta permitindo ao projetista fazer os últimos ajustes e, por fim, gerar a aplicação final, sem qualquer conhecimento em linguagem de programação. / [en] The adoption of the middleware Ginga as standard for interactive digital TV is becoming increasingly established in Brazil and in much of Latin America. However, the possibilities created by the middleware are still not well explored by content producers. Much of the currently interactive applications broadcasted has been restricted to just applications with the additional content with little or no relation with the main audiovisual content. Among other factors, when the author is interested in the design of interactive content from the design stage of audiovisual content, would favor the appearance of truly interactive programs, in which, for example, the viewer could decide the destiny of a particular character or the end of a film according to their preferences. This work presents a tool that allows authors of interactive applications for digital TV to design your application using interactive storyboards. Thus, several alternative interaction and layout can be tested even before the production of all audiovisual content, and much interactivity as the main video content can be thought together. Thereby, much richer interactive programs can be made, in which, for example, the viewer may decide the fate of a specific character or the progress of a movie. Moreover, since all final audiovisual content were produced, it can also be incorporated into the tool in order to make the final adjustment and generate the final application, without any knowledge of programming languages.

[pt] A apresentação de aplicações hipermídia dinâmicas pode ser vista em alguns casos como um processo de autoria recursivo, no qual aplicações são recriadas em tempo de apresentação quando modificações no conteúdo são desencadeadas por interações entre a máquina de apresentação e outras entidades (tais como usuários, objetos imperativos, aplicações externas etc.). Em alguns cenários de aplicações hipermídia dinâmicas, é possível identificar um padrão de composição hipermídia que se mantém mesmo após o documento ter sido recriado. Aplicações desse tipo são comuns, por exemplo, em um ambiente de TV Digital Interativa. A existência de um padrão durante a apresentação de uma aplicação para TV Digital Interativa permite estabelecer uma analogia entre os processos de recriar documentos dinamicamente e de especificar aplicações pelo método orientado a templates. Nesse último método, o autor especifica uma aplicação preenchendo lacunas deixadas por um template que representa o padrão de composição hipermídia da aplicação. Analogamente, na recriação dinâmica de documentos o módulo que processa atualizações no documento faz o papel de preencher as lacunas de templates. O objetivo principal do presente trabalho é definir uma arquitetura, inspirada nessa analogia, para estruturar aplicações NCL que podem ser refatoradas dinamicamente e que se mantêm em conformidade com seus respectivos templates. Nested Context Language (NCL) é a linguagem para autoria de aplicações do Sistema Brasileiro de TV Digital terrestre. Para validar a solução proposta, foram desenvolvidas uma aplicação que captura um cenário real de uso e uma ferramenta de autoria que permite especificar graficamente o preenchimento de templates. / [en] The presentation of dynamic hypermedia applications may be seen as a recursive authoring process, in which applications are recreated during presentation time, whenever content changes are triggered by interactions between the presentation engine and other entities such as users, imperative objects, external applications, etc. In some scenarios of dynamic hypermedia applications, it is possible to identify a hypermedia composition pattern that remains consistent even after the document is recreated. This kind of applications is common, for instance, in an Interactive Digital Television environment. The presence of such a pattern throughout the presentation of an application for Interactive Digital Television allows the establishment of an analogy between recreating documents dynamically and authoring applications through a template-driven authoring method. Using the latter, the authoring process is conducted by filling gaps left by a template that represents the hypermedia composition pattern of an application. Analogously, in the dynamic document re-creation, the module that processes document updates fulfills the role of filling the templates gaps. The main goal of the present work is to define an architecture, inspired by this analogy, to structure NCL applications that can be dynamically refactored and that remain conform to their respective templates. Nested Context Language (NCL) is the language of Brazilian System of Digital Terrestrial Television applications. In order to validate the proposal, an application that captures a real scenario and an authoring tool for specify graphically document filling was developed.

[pt] O advento da TV Digital traz muitas vantagens, como a melhora da imagem, do som e o suporte à interatividade. Um sistema de TV Digital especifica técnicas de codificação e transmissão de conteúdos televisivos a serem transmitidos das emissoras para os dispositivos receptores dos telespectadores. Um elemento importante definido por tais sistemas é o middleware. No contexto da TV Digital, o middleware oferece uma linguagem de programação a ser usada na criação das aplicações interativas. O middleware especificado pelo Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD), denominado Ginga, é composto por dois ambientes: um declarativo, o Ginga-NCL, e outro imperativo, o Ginga-J. Apenas o uso do Ginga-NCL é obrigatório nos dispositivos portáteis. Dentre as vantagens do Ginga-NCL, ressalta-se o fato da sua linguagem, a NCL, apresentar um conjunto de características que são adequadas para a criação de conteúdo televisivo interativo. É importante, entretanto, realizar uma implementação de referência do Ginga-NCL que sirva como prova de conceito da especificação, ou seja, que mostre a sua viabilidade de uso na prática. Este trabalho apresenta a primeira implementação de referência do Ginga-NCL para dispositivos portáteis, baseada na sua implementação de referência para os terminais fixos. Entre as plataformas estudadas, a do sistema operacional Symbian foi escolhida para a realização da implementação proposta, por apresentar as maiores vantagens. Os problemas encontrados durante o desenvolvimento da implementação proposta são apresentados juntamente com as soluções dadas. Ao final, testes sistêmicos foram usados na identificação e correção de erros da implementação resultante deste trabalho. / [en] The advent of the Digital TV brings many advantages, such as image and sound improvement and interactivity support. A Digital TV system defines codification and transmission techniques for content to be transmitted from broadcasters to receiver devices belonging to viewers. An important element defined for such systems is the middleware. In the Digital TV context, the middleware provides a programming language to be used on the creation of interactive applications. The middleware specified by the Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD), known as Ginga, is composed by two environments: one declarative, the Ginga-NCL, and another imperative, the Ginga-J. Only Ginga- NCL is mandatory in portable devices. Among the advantages of Ginga-NCL, stands out the fact of its language, the NCL, has a set of characteristics that are suitable for creation of interactive television content. However, it is important to make a Ginga-NCL reference implementation that can be used as proof of concept of the specification, which shows its use viability in practice. This work presents the first Ginga-NCL reference implementation for portable devices, based upon its reference implementation for fixed terminals. Among the studied platforms, the one provided by Symbian operating system was chosen to carry out the proposed implementation, since it has the greatest benefits. The problems found during the development of the proposed implementation are presented together with the solutions given. At the end, systemic tests were used on the identification and correction of errors of the implementation resulted from this work.

[pt] Ginga-NCL e a linguagem NCL foram recomendadas como ambiente de multimídia interativo e linguagem para IPTV, pela União Internacional das Telecomunicações (ITU do Inglês: International Telecommunication Union). Para promover o uso dessas tecnologias, é necessária a criação de ferramentas que ajudem a desenvolver aplicações usando NCL. Atualmente, o suporte de ferramentas para o desenvolvimento em NCL é um pouco limitado. Existem apenas poucos sistemas que auxiliam o desenvolvimento de aplicações NCL. Esses programas não ajudam muito os desenvolvedores em avaliar se o código NCL está bem escrito. Neste trabalho apresentamos o NCL-Inspector, um sistema de críticas para código NCL, que objetiva aumentar a capacidade do desenvolvedor em detectar aplicações NCL suscetíveis a erros. Também foram levantados requisitos desejáveis em sistemas de críticas para código. A forma como esses requisitos foram apresentados possibilita que sejam aplicados em qualquer sistema de crítica de código fonte. / [en] Ginga-NCL and the NCL language were selected as a recommendation as the interactive multimedia environment and language for IPTV by the International Telecommunication Union (ITU). In order to promote the use of these technologies, it is necessary to create tools to help developing applications using NCL. At present, the support provided by tools for NCL development is quite limited. There are only few available systems that can create NCL applications. These softwares do not help developers in assessing the quality of the written NCL code. In this dissertation, we propose NCLInspector, a critique system of the NCL code, which aims at leveraging the developer s skills in detecting error-prone NCL applications. Also, we specified the requirements for critiquing systems for source code inspection.

[pt] A existência de vários ambientes procedurais definidos para middlewares de Sistemas de TV Digital terrestre levou à criação de um framework conhecido como Globally Executable MHP (GEM). Esse padrão visa a harmonização de tais ambientes permitindo a execução global das aplicações. Nesse contexto, este trabalho descreve a construção de um ambiente de apresentação declarativo utilizando a API fornecida pelo GEM de forma a permitir a execução global do conteúdo declarativo produzido para o Sistema Brasileiro de TV Digital. / [en] The several procedural environment proposals for terrestrial Digital TV Systems led to the middleware framework recommendation known as Globally Executable MHP (GEM). This standard aims at the harmonization of such environments allowing the global execution of procedural applications but neglecting the declarative ones. In this context, this work describes the integration of the Ginga declarative environment using the API supplied by GEM and allowing the global execution of declarative contents produced for the Brazilian System of Digital TV (Sistema Brasileiro de TV Digital).

[pt] As linguagens multimídia de alto-nível atuais são limitadas. Suas limitações decorrem não da ausência de funcionalidades mas da complexidade causada pelo excesso delas e, especialmente, da sua definição não-estruturada. Linguagens como NCL, SMIL e HTML definem diversas construções para controlar a apresentação de dados audiovisuais, porém falham ao não descreverem precisamente como essas construções relacionam-se umas com as outras, particularmente em termos de comportamento. Não há uma separação clara entre construções básicas e construções derivadas; nem um princípio aparente de estruturação hierárquica na sua definição. Usuários dessas linguagens podem dispensar tal princípio, mas ele é imprescindível para as pessoas que definem e implementam essas linguagens: o princípio de estruturação hierárquica torna as especificações e implementações controláveis através da redução da linguagem a um conjunto de conceitos básicos (primitivos). Nesta tese, um conjunto de tais conceitos básicos é proposto e adotado como a linguagem de uma máquina virtual para apresentações multimídia. Mais precisamente, uma nova linguagem multimídia de alto-nível, chamada Smix (Synchronous Mixer), é apresentada e definida de forma a servir como camada de abstração adequada para a definição e implementação de linguagens multimídia de nível superior. Ao definir a linguagem Smix, isto é, ao escolher um conjunto de conceitos básicos, este trabalho visa o minimalismo mas ao mesmo tempo trata alguns dos principais problemas das linguagens multimídia de alto-nível atuais, a saber, os modelos semânticos inadequados de suas especificações e as abordagens não-sistemáticas de suas implementações. No lado da especificação, sustenta-se o uso de uma semântica síncrona simples porém expressiva, com uma noção temporal precisa. No lado da implementação, propõe-se uma arquitetura de duas camadas que facilita o mapeamento dos conceitos da especificação em primitivas de processamento digital de sinais. A camada superior (front end) é a realização da semântica e a camada inferior (back end) estrutura-se como um dataflow para processamento digital de sinais multimídia. / [en] Current high-level multimedia languages are limited. Their limitation stems not from the lack of features but from the complexity caused by the excess of them and, more importantly, by their unstructured definition. Languages such as NCL, SMIL, and HTML define innumerable constructs to control the presentation of audiovisual data, but they fail to describe how these constructs relate to each other, especially in terms of behavior. There is no clear separation between basic and derived constructs, and no apparent principle of hierarchical build-up in their definition. Users may not need such principle, but it is indispensable for the people who define and implement these languages: it makes specifications and implementations manageable by reducing the language to a set of basic (primitive) concepts. In this thesis, a set of such basic concepts is proposed and taken as the language of a virtual machine for multimedia presentations. More precisely, a novel high-level multimedia language, called Smix (Synchronous Mixer), is presented and defined to serve as an appropriate abstraction layer for the definition and implementation of higher level multimedia languages. In defining Smix, that is, choosing a set of basic concepts, this work strives for minimalism but also aims at tackling major problems of current high-level multimedia languages, namely, the inadequate semantic models of their specifications and unsystematic approaches of their implementations. On the specification side, the use of a simple but expressive synchronous semantics, with a precise notion of time, is advocated. On the implementation side, a two-layered architecture that eases the mapping of specification concepts into digital signal processing primitives is proposed. The top layer (front end) is the realization of the semantics, and the bottom layer (back end) is structured as a multimedia digital signal processing dataflow.