Digital Video Broadcasting - Terrestrial DVB-T, pozemní digitální vysílání, Set Top Box, digitální televize, digitalizace vysílání, doplňkové služby (EPG, MHP)

Digital Video Broadcasting - Terrestrial DVB-T

1. Pozemní digitální vysílání (DVB-T) a jeho výhody

Pozemní digitální vysílání (Digital Video Broadcasting - Terrestrial DVB-T) je nový systém přenosu televizního signálu, který postupně nahradí současné televizní vysílání.

Výhody pro diváka

• lepší příjem - nižší nároky na přijímací anténu, spolehlivý příjem na prutovou anténu; nedochází k degradaci signálu a jsou odstraněny vady obrazu jako zašumění, sněžení či "duchové"

• zvýšení počtu vysílaných programů - nyní je vysílací prostor téměř obsazen současnými programy a zavedením digitálního vysílání se jeho kapacita několikanásobně zvýší

• kvalita obrazu a zvuku - možnost pružné volby kvality vysílaného obrazu a zvuku až po obraz s vysokým rozlišením a zvuk CD kvality

• mobilita - možnost používat přenosné přijímače s jednoduchými anténami, např. v pohybujících se dopravních prostředcích

• interaktivní služby - grafický teletext, programový průvodce, hry, sázení, elektronický obchod a další

Přínosy pro stát

• optimální využití frekvenčního spektra - v současnosti již není možné přidat pro přeplněnost frekvenčního spektra další celoplošný program. Pásmo uvolněné digitalizací, které nebude využito pro vysílání DVB-T, bude možné použít i pro jiné účely.

• ekologické aspekty - vysílač digitálního vysílání DVB-T spotřebuje pouze desetinu potřeby elektrické energie vysílače analogového

• investice do ekonomiky - v souvislosti se zaváděním nové technologie

Přínosy DVB-T pro průmysl, obchod a služby

• poptávka po nové technologii - vzhledem k tomu, že se počítá s kompletním přechodem na digitální vysílání během příštích 10 až 15 let, bude zde velký prostor pro výrobce a prodejce set-top boxů a integrovaných televizních přijímačů

• placená televize - prostor pro nové placené programy a rozšířené možnosti jejich ochrany před pirátským příjmem

• nové služby - nové služby, komunikační platformy, prostor pro elektronický obchod prostřednictvím digitální televize

2. Kódování video signálu v DVB-T: MPEG 2

Televizní řetěz je na vysílací straně složen ze tří základních funkčních celků. 1. Televizní studio vytváří základní obrazové, zvukové a příp. datové signály a převádí je do digitální formy. 2. Zdrojové kódování a multiplex zahrnuje redukci bitového toku, kódování a multiplexování obrazových, zvukových a datových signálů podle celosvětově přijatého standardu MPEG 2. 3. Kanálové kódování zajišťuje zabezpečení signálů proti přenosovým chybám a digitální modulaci nosné vlny. Problematika kanálového kódování spadá do oblasti zájmu projektu DVB (Digital Video Broadcasting). Na přijímací straně jsou odpovídající funkční celky řazeny v obráceném pořadí.Digitalizace v podstatě znamená náhradu spojitého analogového signálu sledem binárních čísel uspořádaných do slov konstantní délky, měnících se v rytmu vzorkovacího kmitočtu. Bitový tok je pak dán součinem vzorkovacího kmitočtu a délky slova. Při multiplexování více signálů se (při splnění určitých předpokladů) jejich bitové toky sčítají.Obrazový signál se v digitálním televizním studiu rozvádí obvykle v sériovém 10bitovém digitálním tvaru SDI (Serial Digital Interface) 270 Mbit/s. V případě osmibitového kvantování se paralelní signál doplní na 10 bitů dvěma nejméně významnými bity s nulovou hodnotou. Digitální studiový stereofonní zvukový signál podle standardu AES/EBU se nejčastěji vzorkuje kmitočtem 48 kHz s kvantizací 2 x 20 bitů, čemu odpovídá užitečný bitový tok 1,92 Mbit/s. Celkový bitový tok pro stereofonní pár přenášený ve studiu kabelem je 3,072 Mbit/s (48 kHz, 2 x 32 bitů). Celý řetěz digitální terestriální televize je značně složitý a je popsán ve standardech mezinárodních organizací ISO/IEC (kódování MPEG 2) a ETSI (projekt DVB). Jenom standardy MPEG 2 mají přitom přes tisíc stran textů, obrázků a tabulek. Minimálně stejný rozsah mají i standardy ETSI týkající se celé problematiky DVB. Z těchto čísel jednoznačně vyplývá nutnost značného zjednodušování a zaměření pozornosti pouze na základní principy nejdůležitějších operací při zpracování digitálního signálu DVB-T.2.1 Kódování obrazu podle standardu MPEG 2Zkratka MPEG 2 vznikla z názvu skupiny expertů pro pohyblivé obrazy (Moving Picture Experts Group), jejíž oficiální název je pracovní skupina WG 11 podvýboru SC 29 spojených technických výborů JTC 1 Mezinárodní standardizační organizace ISO a Mezinárodní elektrotechnické komise IEC, zkráceně ISO/IEC/JTC1/SC29/WG11. Skupina pracuje od roku 1988 a v roce 1993 dokončila návrh standardu MPEG 1 (ISO/IEC 11172-1 až 3), který se zabývá digitálním kódováním obrazu a přidružených zvuků bitovým tokem do 1,5 Mbit/s. Ve standardu MPEG 1 se obraz kóduje ve standardním výměnném formátu SIF (Standard Interchange Format) s 288 aktivními neprokládanými řádky, 352 aktivními prvky na řádku a opakovacím kmitočtem 25 Hz. Práce na standardu MPEG 2 přímo navazovaly včetně zajištění jednostranné slučitelnosti, základní části standardu byly dokončeny koncem roku 1994 (ISO/IEC 13818-1 až 3). Nejdůležitější vlastností kódování MPEG je jeho pružnost a otevřenost. Standard MPEG 2 je založen na definování syntaxe přenášeného bitového toku a vlastností dekodéru. Každý dekodér MPEG 2 musí umět dekódovat všechny bitové toky až do maximálního pro danou úroveň (Level) a daný profil (Profile) a také všechny úrovně a profily nižší. Vlastnosti kodéru nejsou jednoznačně definovány a konkrétní řešení je ponecháno na výrobcích. Standard také připouští celou řadu variant, které se mohou měnit velmi rychle v závislosti na charakteru kódovaného obrazu a zvuku. Informace o vybraných variantách se přenášejí v toku dat spolu s užitečným signálem tak, aby dekodér na základě těchto informací správně dekódoval. Takto by norma neměla být omezujícím faktorem pro budoucí technický rozvoj a měla by podporovat permanentní postupné zdokonalování kodérů bez změny dekodérů, což se již prokázalo i v praxi. Druhým aspektem tohoto přístupu je skutečnost, že kodéry mohou být složité a drahé, zatímco dekodéry by měly být zejména při větších sériích levné.2.2 Členění obrazu v standardu MPEG 2Kódování obrazu vychází z doporučení ITU-R BT.601 a BT.656, s rozkladem obrazu na 576 aktivních řádků, 720 aktivních obrazových prvků na řádku, 25 snímků/s s prokládaným nebo neprokládaným řádkováním a aktivním bitovým tokem 165 Mbit/s. Tento bitový tok je nutno prostředky zdrojového kódování zredukovat na 3 až 6 Mbit/s, tj. dosáhnout kompresních poměrů kolem 50:1, případně i vyšších. MPEG 2 rozeznává tyto hierarchické struktury televizního obrazu: sekvence, skupina obrázků GOP (Group of Pictures), obrázek (picture), tj. snímek nebo půlsnímek, pruh makrobloků (slice), makroblok, blok, vzorek (sample).Vzorky jsou reprezentovány osmibitovými informacemi o jasu nebo chrominanci obrazových prvků. Skupina 8 x 8 jasových nebo chrominančních vzorků tvoří blok, čtyři jasové bloky spolu s odpovídajícími chrominančními bloky tvoří makroblok. Počet bloků v makrobloku závisí na způsobu vzorkování chrominančních informací. V nejběžnějším systému označovaném 4:2:0 je v makrobloku po jednom bloku CB a CR (obr. 1).