Цифровое телевидение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Цифровое телевидение

1.Общие сведения

2."Оцифровка" сигналов

3.Стандарты сжатия MPEG

4.Прием цифрового ТВ

5.Интернет-телевидение

Заключение

Источники информации



Введение

Тема реферата "Цифровое телевидение" по дисциплине "Основы электроники".

Эпоха аналогового телевидения неуклонно близится к концу. Недаром Еврокомиссия обязала все страны, входящие в Европейский Союз, закончить полный переход к цифровому телевещанию уже к 2015 г. Причин такой тотальной "нелюбви" к аналоговому вещанию очень много. Не последнюю роль сыграло отсутствие единого телевизионного стандарта. На сегодняшний день их три: NTSC, PAL и SECAM. Они несовместимы: получить цветное изображение на телевизоре другого стандарта практически невозможно.

Но самая большая беда аналогового телевидения -- его неудовлетворительное качество. Принцип частотного разделения видеосоставляющей сигнала не позволяет достаточно четко разграничить компоненты цвета и яркости в пересекающихся областях спектра. А уж отсортировать сигнал от помех позволяет только цифровое кодирование.



Цифровое телевидение

1. Общие сведения

цифровой телевидение сжатие видеоинформация

Системы цифрового телевидения бывают двух типов.

В системе первого типа (полностью цифровой) преобразование передаваемого изображения в цифровой сигнал и обратное преобразование цифрового сигнала в изображение осуществляются непосредственно в преобразователях свет-сигнал (видеокамерах) и сигнал-свет (экранах телевизоров). Во всех звеньях тракта передачи изображения и звука информация передается в цифровой форме. Такие системы пока только разрабатываются.

В цифровых ТВ-системах второго типа (рис.1) аналоговый сигнал, получаемый с датчиков (видеокамер), преобразуется в цифровую форму, передается, а затем в приемнике снова приобретает аналоговую форму, в которой подается на видеомонитор. При этом используются имеющиеся датчики аналоговых ТВ-сигналов и преобразователи сигнал-свет в телевизионных приемниках.

Рис. 1



Сейчас существуют три стандарта цифрового телевидения:

- ATSC (Advanced Television Systems Committee) -- американский;

- ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) -- японский (планируется использование этого стандарта в Бразилии);

- DVB (Digital Video Broadcasting) -- европейский.

Основываясь на способах доставки сигнала потребителю, цифровое телевидение разделяется на четыре вида: спутниковое, эфирное, кабельное и через Интернет (по ІР-сетям). Они, в той или иной степени, распространены во многих странах, и у каждого вида есть свои преимущества и недостатки.

Спутниковое телевещание имеет обширную зону покрытия, доступность в самых отдаленных уголках и большую пропускную способность (один спутник может обслуживать множество каналов вещания и, вдобавок к этому, выполнять еще и другие полезные функции). Из недостатков можно назвать высокую стоимость реализации.

Эфирное вещание требует меньших затрат на оборудование. Сигнал на окружающую территорию передают специальные ретрансляционные станции (башни). Исходный сигнал они получают с тех же спутников. Недостатком эфирного вещания является низкая помехозащищенность сигнала. К тому же, большинство ретрансляционного оборудования предназначено для аналогового вещания и не способно передавать цифровой сигнал.

Кабельное телевидение обеспечивает высокое качество передачи сигнала, нетребовательно к формату (его тип зависит от передающего оборудования, а не от самого кабеля), но также дорого.

Телевещание через Интернет (по IP-сетям) появилось не так давно (по сравнению с другими форматами). Оно с самого начала предназначено для цифрового вещания, но высокие требования к оборудованию и пропускной способности сети пока еще не позволяют работать с трансляцией в должном качестве.

В европейском стандарте эти виды учтены, поэтому выделяются наземное DVB-T (Terrestrial), спутниковое DVB-S (Satellite) и кабельное DVB-C (Cable) вещание, а также вещание для портативных устройств DVB-H (Handheld). Американский ATSC и японский ISDB стандарты -- сугубо наземные и не подразделяются на виды.

Трансляция цифрового сигнала требует определенной подготовки. Во-первых, это стандартизация принципов вещания. Во-вторых, установка нового оборудования, которое будет передавать цифровой сигнал в эфир. И в-третьих, необходимость убедить население сменить обычные телеприемники на новые, способные принимать цифровой сигнал, или, в крайнем случае, докупить специальные устройства для приема и декодирования сигнала. Это стоит денег, и не все потребители готовы их заплатить. Но есть преимущества, которые однозначно способны "склонить чашу весов" в пользу цифрового телевидения. Это -- более высокое качество аудио- и видеосигнала, высокая помехозащищенность трансляции и, наконец, возможность сделать телевидение интерактивным. "Цифра" позволит смотрящему программу участвовать в голосованиях, выбирать лучшие моменты, записывать желаемые передачи и, более того, смотреть только те передачи, которые хочется.

Но, самое главное, цифровое телевидение способно решить проблему "перенаселенности" телеэфира. Вместо одного аналогового телеканала в той же частотной полосе можно транслировать четыре цифровых. Еще одна проблема, которую решает цифровое телевидение, -- прием в движущемся автомобиле. Пользователям портативных телевизоров хорошо известен эффект многолучевого приема, когда изображение двоится и нужно подбирать наилучшее положение антенны в пространстве. В движущемся автомобиле такое положение найти, по понятным причинам, невозможно. Для цифрового телевидения эффект многолучевого приема практически не оказывает влияния на качество изображения.



2. "Оцифровка" сигналов

Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму представляет собой комплекс трех операций: дискретизацию, квантование и кодирование.

Дискретизация - замена непрерывного аналогового ТВ-сигнала S(t) последовательностью выборок (отсчетов) этого сигнала (Рис. 2). Эти отсчеты берутся в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом Т, который называется интервалом дискретизации. Величина, обратная интервалу дискретизации, называется частотой дискретизации. Наиболее распространена равномерная дискретизация с постоянным периодом, основанная на теореме Котельникова. Согласно этой теореме любой непрерывный сигнал S(t), имеющий ограниченный спектр частот (0...f_гp), может быть без потерь информации представлен значениями этого сигнала S_di. взятыми в дискретные моменты времени t_n=nT (п=1,2,3,... -- целые числа) при условии, что T?0,5/t_rp (Т -- период, или интервал дискретизации). Минимально допустимая частота дискретизации по Котельнику t_д.мин=2f_гp .

Рис.2

Понятно, чем меньше интервал дискретизации (выше частота дискретизации), тем меньше различия между исходным сигналом и его дис-кретизированной копией. Ступенчатая структура дискретизированного сигнала может быть сглажена с помощью фильтра нижних частот. Таким образом и осуществляется восстановление аналогового сигнала из дискретизированного.

За дискретизацией при преобразовании аналогового сигнала в цифровую форму следует процесс квантования, который заключается в замене полученных после дискретизации мгновенных значений отсчетов S_di ближайшими значениями из набора отдельных фиксированных уровней (рис.3). Квантование также представляет собой дискретизацию сигнала S_q, но не во времени, а по уровню. Фиксированные уровни, к которым "привязываются" отсчеты, называются уровнями квантования. Динамический диапазон изменения сигнала S(t), разбитый уровнями квантования на отдельные области значений (шаги квантования), образует шкалу квантования.

Рис.3

Последняя может быть как линейной, так и нелинейной, в зависимости от условий преобразования. Округление отсчета до ближайшего уровня (верхнего или нижнего) определяется положением порога квантования внутри шага квантования.

Дискретизированный и квантованный сигнал S_dq уже является цифровым. Действительно, если амплитуда импульсов дискретизированного сигнала S_d может принимать любые произвольные значения в пределах исходного динамического диапазона сигнала S(t), то операция квантования привела к замене возможных значений амплитуды сигнала ограниченным числом значений, равным числу уровней квантования. Таким образом, квантованная выборка сигнала выражается некоторым числом, определяемым числом уровней квантования.

Для передачи такого сигнала по каналам связи его лучше всего преобразовать в двоичную форму, т.е. каждое значение уровня сигнала записать в двоичной системе счисления. При этом номер (значение уровня) преобразуется в кодовую комбинацию символов "0" или "1" (рис.4). В этом состоит третья, заключительная oneрация по преобразованию аналогового сигнала S(t) в цифровой S_dq, называемая кодированием.

Все эти три операции выполняются одним техническим устройством -- аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый производится в устройстве, называемом цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи -- непременные блоки любых цифровых систем передачи, хранения и обработки информации.

При непосредственном кодировании телевизионного сигнала кодовые комбинации создаются с частотой, равной частоте отсчетов (частоте дискретизации f_д). Каждая кодовая комбинация соответствует определенному отсчету и содержит некоторое число m двоичных символов (битов). Кодовые слова можно передавать в параллельной или последовательной формах. Для передачи в параллельной форме надо использовать к линий связи (на рис.4 к=4).



Рис.4

Символы кодового слова одновременно передаются по линиям в пределах интервала дискретизации. Для передачи в последовательной форме интервал дискретизации надо разделить на подинтервалы-такты. В этом случае символы слова передаются последовательно по одной линии, причем на передачу одного символа слова отводится один такт.

При передаче цифровой информации по каналам связи скоростью передачи называется число передаваемых двоичных символов в единицу времени. За единицу скорости принимается 1 бит/с. Скорость передачи сигнала в цифровой форме будет равна произведению частоты дискретизации ?_д и числа двоичных символов в одном дискретном отсчете m:

V_n= f_д•m.

Если верхняя граничная частота ТВ-сигнала равна 6 МГц, то минимальная частота дискретизации, по теореме Котельникова, равна 12 МГц. Как правило, в системах цифрового телевидения частоту f_д выбирают немного выше минимально допустимой. Связано это с необходимостью унификации цифрового ТВ-сигнала для различных стандартов телевидения. В частности, для студийного цифрового оборудования рекомендована частота дискретизации 13,5 МГц.

Число уровней квантования сигнала должно быть выбрано не меньше максимального числа градаций яркости, различимых глазом, которое, в зависимости от условий наблюдения, колеблется в пределах 100...200. Отсюда m=6,6...7,6.

Очевидно, число символов в кодовой комбинации может быть только целым, а значит, разрядность кодовой комбинации m=7 (или 8). В первом случае кодовая комбинация может нести информацию о 128 возможных уровнях сигнала (градациях яркости), во втором случае -- 256. Если принять m =8, то скорость передачи цифровой информации

V_n=13,5•8=108 (Мбит/с).

Если учесть, что, кроме сигнала яркости, должна быть передана информация о цвете, то общий цифровой поток удвоится и будет равен 216 Мбит/с. Столь высоким быстродействием должны обладать как устройства преобразования ТВ-сигнала, так и каналы связи.

Передавать такой большой цифровой поток по каналам связи экономически нецелесообразно, поэтому следующей задачей является "сжатие" цифрового ТВ-сигнала. Резервы для уменьшения цифрового потока без ущерба для качества воспроизводимого изображения существуют. Эти резервы заключены в специфике ТВ-сигнала, обладающего значительной информационной избыточностью. Эту избыточность обычно разделяют, несмотря на некоторую условность такого деления, на статистическую и физиологическую.

Статистическая избыточность определяется свойствами изображения, которое не является в общем случае хаотическим распределением яркости, а описывается законами, устанавливающими определенные связи (корреляцию) между яркостями отдельных элементов. Особенно велика корреляция между соседними (в пространстве и во времени) элементами изображения. Знание корреляционных связей позволяет не передавать многократно одну и ту же информацию и сократить цифровой поток.

Второй тип -- физиологическая избыточность -- обусловливается ограниченностью зрительного аппарата человека. Учет физиологической избыточности позволяет не передавать в сигнале ту информацию, которая не будет воспринята нашим зрением.

Аналогично, несовершенство слухового аппарата человека позволяет "избавиться" от избыточной аудиоинформации в сигнале.

3. Стандарты сжатия MPEG

Уменьшение цифрового потока видеосигнала за счет сокращения избыточности в изображении осуществляется в цифровом телевидении применением специальных эффективных методов кодирования. Для этого используются стандарты сжатия, разработанные Экспертной группой по движущимся изображениям в кинематографии (Moving Picture Experts Group -- MPEG).

MPEG -- это стандарты, определяющие параметры сжатия аудио- и видеофайлов и преобразования их в форматы, более удобные для пересылки. MPEG состоит из трех частей: Audio, Video, System (синхронизация двух других).

По стандарту MPEG-1 потоки видео- и аудиоданных передаются со скоростью 150 Кбайт/с (как в односкоростном CD-ROM-проигрывателе) и управляются путем выборки ключевых видеокадров и заполнением только областей, изменяющихся между кадрами.

MPEG-1 оптимизирован для использования с разрешением: 352 ppl (point per line -- точек на линии), 240 lpf (line per frame -- линий в кадре), 30 fps (frame per second -- кадров в секунду) с цветовой схемой YC_BC_r (где Y-- яркостная составляющая, С_B=В-У и C_r=R-Y -- цветоразностные) и, к сожалению, обеспечивает качество видеоизображения более низкое, чем видео, передаваемое по телевизионному стандарту.

Перед началом кодирования происходит анализ видеоинформации, выбираются ключевые кадры, которые не будут изменяться при сжатии, а также кадры, при кодировании которых часть информации будет удаляться. Всего выделяется три типа кадров:

- кадры типа I (Intra frame) -- ключевые кадры, которые сжимаются без изменений;

- кадры типа Р (Predirected frame). При кодировании этих кадров часть информации удаляется, а при воспроизведении используется информация от предыдущих I или Р кадров;

- кадры типа В (Bidirectional frame). При кодировании потери информации еще более значительны, а при воспроизведении используется информация от двух предыдущих I или Р кадров.

Наличие В кадров в видеоролике -- тот фактор, благодаря которому MPEG-1 имеет высокий коэффициент сжатия, но не очень высокое качество. При кодировании формируется цепочка кадров разных типов (рис.5). Наиболее типичная последовательность -- IBBPBBPBBIBBPBBPBB... Соответственно, очередь воспроизведения по номерам кадров будет выглядеть так: 1423765...

По окончании разбивки кадров на разные типы начинается процесс подготовки к кодированию. С I кадрами это достаточно просто: кадр просто разбивается на блоки, которые имеют размеры 8x8 пикселей. А вот для того, чтобы сильнее сжать кадры типа Р и В, используется алгоритм предсказания движения.



Рис.5

В качестве входной информации алгоритм предсказания движения получает блок текущего кадра (8x8 пикселей) и аналогичные блоки от предыдущих кадров (I- или Р- типа). После обработки имеется следующая информация:

- вектор движения текущего блока относительно предыдущих;

- разница между текущим и предыдущими блоками, которая и подвергается дальнейшему кодированию.

Вся избыточная информация удаляется, благодаря чему и достигается столь высокий коэффициент сжатия, но невозможный без потерь. В случае корректного срабатывания алгоритма предсказания движения количество кадров разного типа (I:Р:В) в байтах соотносится примерно как 15:5:2, т.е. уменьшение объема видеоинформации налицо уже на стадии подготовки к кодированию.

Дальше начинается само кодирование. Процесс кодирования содержит в себе 3 стадии:

- преобразование Фурье (дискретное косинусное преобразование -- Discrete Cosine Transformation -- DTC);

- квантование (Quantization) -- перевод данных из непрерывной формы в дискретную;

- преобразование полученных блоков данных в их последовательность (преобразование из матричной формы в линейную).

Кодирование звука осуществляется отдельным звуковым кодером. По мере развития формата MPEG-1, звуковые кодеры неоднократно переделывались, становясь все эффективнее. К моменту окончательной стандартизации формата MPEG-1 было создано три звуковых кодера этого семейства: Layer I, Layer II (иногда называют Musicam по названию стандарта, послужившего прообразом) и Layer III. Принципы кодирования основаны на том, что для человеческого уха в несжатом звуке (CD-audio) передается много избыточной информации. Принцип сжатия работает на "эффектах маскировки" некоторых звуков (например, если идет сильный звук на частоте 1000 Гц, то более слабый звук на частоте 1100 Гц человек уже не слышит, чувствительность слуха падает примерно на 100 мс после окончания сильного звука). Психоакустическая модель (Psycoacustic), используемая в MPEG-1, разбивает весь частотный спектр на части, в которых уровень звука считается одинаковым, а затем удаляет звуки, не воспринимаемые человеком из-за эффектов маскировки.

Синхронизация аудио- и видеоданных осуществляется с помощью специально выделенного потока данных под названием System stream. Этот поток содержит встроенный таймер, который работает с частотой 90 кГц и содержит 2 слоя: системный с таймером и служебной информацией для синхронизации кадров с аудиотреком и компрессионный с видео- и аудиопотоками.

В современном цифровом телевидении используется стандарт MPEG-2, разработанный в 1992 г. Компрессия по стандарту MPEG-2 основана на том, что более 97% цифровых данных, представляющих видеосигнал, дублируются, т.е. являются избыточными и могут быть удалены без особого ущерба качеству изображения.

Применительно к видео избыточность бывает двух видов: пространственная (дублирование информации в пределах одного кадра) и временная (дублирование в последовательно расположенных кадрах). Алгоритм MPEG-2 анализирует видеоизображение в поисках повторений и избавляется от них. После удаления избыточности в формате MPEG-2 обеспечивается качественное видеоизображение при более низкой скорости передачи данных.

Вкратце этапы кодирования таковы:

- оцифровка видео, если оно было в аналоговом виде, и масштабирование до нужного размера кадра;

- перевод изображения из цветового пространства RGB в YCbCr. На этом этапе может происходить некоторая потеря информации, связанная с разным цветовым охватом RGB и YCbCr и с округлением результатов, но на глаз она обычно незаметна;

- анализ близкорасположенных кадров на предмет совпадений с целью устранения временной избыточности (потерь информации не происходит);

- двумерное дискретное косинусное преобразование (DCT) (потерь тоже почти нет);

- адаптивная квантизация этих коэффициентов (происходит наибольшая потеря информации и вносятся наибольшие искажения);

- дальнейшее сжатие с помощью RLE и кодов Хаффмана (без потерь);

- к полученным закодированным кадрам добавляются служебные заголовки, и получается PES (Packetized Elementary Stream).

Основным параметром, который задается MPEG-2-кодеру, является битрейт (объем выходного потока в битах за единицу времени). Чем он больше, тем более качественной получается картинка, хотя, конечно, неумелым кодированием можно все испортить. Ориентируясь на заданный битрейт, кодер должен динамически подстраивать параметры алгоритмов, используемых на разных этапах, чтобы битрейт выходного потока был как можно ближе к этому значению, но при этом минимально теряя в качестве. Задача однозначного решения не имеет, производители кодеров решают ее по-разному.

При кодировании аудиосигналов обеспечивается поддержка многоканальности (5+1 каналов -- left, center, right, left surround, right surround + sub-woofer), и появился стандарт AAC (Advanced Audio Coding -- прогрессивное кодирование звука) с очень высоким качеством звука (скоростью 64 Кбит/с на канал).

Разработанный следом формат MPEG-3 для телевидения высокой четкости (HDTV) с максимальным разрешением 1920x1080 точек при 30 кадрах/с и скоростью потока 20...40 Мбит/с не давал принципиальных улучшений по сравнению с MPEG-2 и благополучно "вымер".

Спецификации стандарта MPEG-4 были установлены в 1998 г. и приняты в качестве международного стандарта в 2000 г. Стандарт MPEG-4 задает принципы работы с изображением и звуком для трех областей: интерактивного мультимедиа (включая продукты, распространяемые на оптических дисках и через сеть), графических приложений (синтетического контента) и цифрового телевидения. Помимо аудио и видео, формат позволяет работать с естественными и синтезированными компьютером 2D- и 3D-объектами, производить привязку их взаимного расположения и синхронизацию друг относительно друга, а также указывать их интерактивное взаимодействие с пользователем. Кроме того, формат обеспечивает доступ к мультимедийной информации через каналы различной пропускной способности.

Алгоритм компрессии видео в MPEG-4 работает по той же схеме, что и в предыдущих форматах. При кодировании исходного изображения кодек ищет и сохраняет ключевые кадры, на которых происходит смена сюжета. А вместо сохранения промежуточных кадров прогнозирует и сохраняет лишь информацию об изменениях в текущем кадре по отношению к предыдущему. Полученная таким образом информация сжимается по алгоритмам компрессии. Но, в отличие от предыдущих форматов, которые делили изображение на прямоугольники, при обработке изображений кодек оперирует объектами произвольной формы. К примеру, человек, двигающийся по комнате, будет воспринят как отдельный объект, перемещающийся относительно неподвижного объекта -- заднего плана. Естественно, алгоритмы поиска и обработки подобных объектов требуют гораздо больше вычислительных ресурсов, нежели в случае MPEG-1/2.

Звуковая часть MPEG-4 также объектно-ориентирована. Аудио-объекты описываются на языке BIFS, что позволяет располагать источники звука в трехмерном пространстве сцены, управлять их характеристиками и применять к ним различные эффекты независимо друг от друга, перемещать источник звука при перемещении связанного с ним визуального объекта и т.п.

Для кодирования аудиообъектов MPEG-4 предлагает наборы музыкальных инструментов(для живых звуков и синтезированных). Для этого введено два языка: SAOL (Structured Audio Orchestra Language) и SASL (Structured Audio Score Language). Как следует из названия, первый задает оркестр, а второй -- то, что этот оркестр должен играть. Каждый инструмент оркестра представлен набором элементов цифровой обработки сигналов -- синтезаторов и цифровых фильтров, которые все вместе и синтезируют нужный звук. С помощью SAOL можно запрограммировать практически любой нужный инструмент, природный или искусственный звук. Сначала в декодер загружается набор инструментов, а затем поток данных SASL заставляет этот оркестр играть, управляя процессом синтеза.

В MPEG-4 картинка разделяется на различные элементы, называемые "медиаобъекты" (media objects), описывается структура этих объектов и их взаимосвязи, а затем они собираются в видеозвуковую сцену. Таким образом, видеозвуковая сцена состоит из медиаобъектов, которые объединены в иерархическую структуру:

- неподвижные картинки (например, фон);

- видеообъекты (говорящий человек);

- аудиообъекты (голос, связанный с этим человеком);

- текст, связанный сданной сценой;

- синтетические объекты, которые добавляются при демонстрации сцены конечному пользователю (например, синтезируется говорящая голова).

Такой способ представления данных позволяет:

- перемещать и помещать медиа-объекты в любое место сцены;

- трансформировать объекты (изменять их геометрические размеры, форму и пр.);

- собирать из отдельных объектов составной объект и проводить над ним какие-нибудь операции;

- изменять текстуру объекта (например, цвет), манипулировать объектом (заставить ящик передвигаться по сцене);

- изменять точку наблюдения за сценой.

Важнейшая особенность MPEG-4 в том, что окончательная сборка сцены происходит на приемном конце (в компьютере или телевизоре), и пользователь сам может формировать получаемое изображение, играя роль телережиссера. Более того, среди допустимых пользовательских команд есть изменение точки наблюдения, удаление, добавление и перемещение объектов внутри сцены и многое другое. Конечно, такое воздействие должно быть разрешено создателем аудиовизуального потока информации. Команды пользователя могут быть обработаны в декодере или пересланы на передающую сторону.

4. Прием цифрового ТВ

Телевизор, которым мы пользуемся сегодня, принять цифровой сигнал не в состоянии. Но это вовсе не означает, что "ящик" надо успеть заменить до 2015 г. Годится любой, даже самый старый телеприемник, лишь бы у него был обычный антенный вход. Посредником между телевизором и средой распространения сигнала послужит декодер (рис.6), так называемый "set-top-

box" ("коробка, установленная сверху"). Это и в самом деле "коробочка", которая обычно ставится на телевизор (рис.7). Устройство принимает цифровой сигнал, преобразует его в аналоговый и подает на вход ТВ-приемника, так что зрителю остается только выбрать канал. Set-top-box (STB) способен принимать программы ЦТВ стандартной четкости SDTV (Standard Definition TV) из различных физических каналов. Изображение выводится на обычный телевизор с 625 строками, а звук -- на любую стереосистему.

Рис. 6

Рис. 7

Другой путь постепенного перехода к полностью цифровому телевизионному приемнику -- это создание аналого-цифровых телевизоров, в которых в традиционное аналоговое шасси встраивается модуль для приема сигналов цифрового телевидения стандарта DVB-T.

На рис.8 представлена функциональная схема цифро-аналогового (гибридного) телевизора с встраиваемым DVB-T модулем. Телевизор предназначен для приема сигналов аналогового и цифрового эфирного телевидения стандарта DVB-T в диапазоне рабочих частот 51.. .858 МГц. При доработке шасси серийно выпускаемого телевизора (УСЦТ-200) адаптируется для установки в него через специальный разъем дополнительной цифровой DVB-T платы. Суть адаптации заключается в следующем:

- увеличение мощности блока питания (по цепи +5 В);

- замена аналогового тюнера на цифровой тюнер DTT7511 фирмы Thomson;

- переработка программного обеспечения управляющего процессора, что обеспечивает возможность совместной работы аналогового шасси и цифрового DVB-T модуля;

- установка дополнительных разъемов для подключения DVB-T платы.

В момент перехода телевизора на прием цифровых сигналов управляющий микроконтроллер по шине l²C передает команды управления для работы DVB-T-модуля. В этом случае цифровой сигнал после двух преобразований частоты в тюнере DTT7511 поступает на вход OFDM-демодулятора на СБИС SQC6100, где происходит демодуляция сигнала с каскадным декодированием. Алгоритмы обработки цифрового сигнала, связанные с демультиплексированием и декодированием цифрового вцдео и аудио, выполняются специализированным процессором обработки сигналов TMS320AV711.



Рис. 8

Такой подход позволяет достаточно легко совершенствовать гибридный телевизор, а в перспективе перейти к полностью цифровому телевизору с плазменным или жидкокристаллическим экраном. Обобщенная структура цифрового ТВ-приемника показана на рис.9. Приемник содержит следующие блоки:

- Frontend -- входной блок, состоящий из тюнера и демодулятора. Он получает сигнал с антенны или кабеля, конвертирует и демодулирует его в транспортный MPEG-поток;

- декомпрессоры аудио- и видеоданных, на которые поступают разделенные потоки;

- в случае приема сигнала со спутниковой антенны добавляется блок управления антенной -- DiSEqC (Digital Satellite Equipment Control).



Рис. 9

Преимуществом DVB-T является возможность нормального приема ТВ-программ в случае наложения зон уверенного приема нескольких телецентров, работающих на одной частоте (рис.10). Синхронизация телецентров происходит по эталону частот любого доступного спутника. Конечно, все телецентры, ведущие передачу программ на одной несущей, должны передавать пакет программ одновременно и идентично. Но в результате, становится ненужным строительство высоких антенных сооружений, в 6-7 раз уменьшается требуемое количество передатчиков (рис.11), а их мощность может быть снижена на 25...30%.

Рис. 10



Кроме того, стандарт DVB-T не требует отказа от существующих программ аналогового телевидения, так как обладает высокой защищенностью к аналоговому ТВ.

Рис. 11

5. Интернет-телевидение

Развитие рынка телекоммуникаций и конкуренция диктуют коммерческим операторам связи необходимость постоянно изобретать новые услуги. В последнее время наблюдается тенденция к интерактивным видеосервисам. Одной из наиболее перспективных интерактивных услуг является цифровое телевещание через Интернет (по ІР-сетям).

IPTV -- это системы, в которых IP-протоколы сети Интернет используются для трансляции телевизионных программ и применяется пакетная передача данных. В общем случае IPTV-сеть строится на основе распределенных информационных ресурсов. Обычно оператор предполагает размещение в сети IPTV нескольких видеосерверов, "заряженных" разным контентом. В состав сети IPTV (рис.12) входят следующие компоненты:

- распределенные по сети видеосерверы, содержащие интересный для пользователя контент;

- терминальные устройства STB, обеспечивающие пользователям доступ к контенту, т.е. декодирующие видеоданные;

- транспортная сеть, обеспечивающая предоставление услуг IPTV;

- участки ADSL2+, куда входят абонентские модемы, поддерживающие передачу и прием голоса, данных и видеоизображения.

Чем в выгодную сторону отличается IPTV от обычного телевидения с точки зрения простого пользователя?

Основная услуга -- наличие десятков или сотен каналов -- сама собой разумеется. Главный "козырь" IPTV -- это дополнительные услуги, например:

- "Видео по требованию" -- VoD;

- электронный гид по транслируемым программам -- EPG;

- "Персональный видеомагнитофон" -- PVR;

- "Углы зрения"--Multi-angle service -- возможность оперативно изменять ракурс обзора представляемого в видеопрограмме объекта.

По мере совершенствования технологии видеокомпрессии интернет-протокол (IP) получает все более широкое распространение. Пересылка цифрового видео с использованием компрессии MPEG-2 по ІР-сети дает массу преимуществ.



Рис. 12

В частности, позволяет компаниям очень эффективно использовать дорогую полосу пропускания, поскольку сжатое видео требует для передачи значительно меньшей полосы. Те же самые ІР-сети позволяют передавать также цифровой звук, телефонию, данные и метаданные.



Заключение

В процессе написания реферата мы ознакомились с перспективным видом телевидения - цифровым, которое в ближайшее время придет на смену существующему и устранит множество недостатков последнего.



Источники информации

1. http://wiki.vspu.ru

2. http://www.electronics.ru

3. http://www.videonon.ru

4. http://www.codenet.ru

5. http://www.3dnews.ru

6. http://www.osp.ru

7. http://www.polytron.ry

Размещено на Allbest.ru