System hdtv bożena Moneta Agnieszka Szadkowska



Pobieranie 178.19 Kb.
Strona1/6
Data02.05.2016
Rozmiar178.19 Kb.
  1   2   3   4   5   6


POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki


ARCHTEKTURA KOMPUTERÓW
SYSTEM HDTV

Bożena Moneta

Agnieszka Szadkowska

Studia Magisterskie Uzupełniające

Informatyka

semestr: III

grupa: I

SPIS TREŚCI


WSTĘP 3

TELEWIZJA CYFROWA 4

PODSTAWY PRZEKSZTAŁCANIA SYGNAŁU ANALOGOWEGO 4

MPEG-2 JAKO SYSTEM KODOWANIA TELEWIZJI HDTV 6

AMERYKAŃSKA I EUROPEJSKA FILOZOFIA TELEWIZJI HDTV 7

HDTV W AMERYCE 7

HDTV W EUROPIE 8

PODSTAWY DO WPROWADZENIA NAZIEMNEJ HDTV W POLSCE 9

MULTIPLEKS 10

TELEWIZJA iTV, A TECHNOLOGIA HDTV-over-IP 11

KORZYŚCI Z WPROWADZENIA NAZIEMNEJ HDTV 13

URZĄDZENIA MULTIMEDIALNE i NOŚNIKI HDTV 14

INTERNET2 17

TU WARTO ZAJRZEĆ – MATERIAŁY ŹRÓDŁOWE 19




WSTĘP


HDTV (High Definition TeleVision) obejmuje standardy telewizji analogowej i cyfrowej. W dosłownym rozumieniu z tłum. angielskiego High Definition TV to telewizja o dużej wyrazistości obrazu.


HDTV (High Definition TeleVision) oferuje obraz o rozdzielczości– 1920×1080 (2 073 600 pikseli). Warto zaznaczyć, że SDTV–czyli telewizja, z jaką mamy na co dzień kontakt – to w najlepszym przypadku tylko 720×486 – jest to sześć razy mniej danych o obrazie (349 920 pikseli). Efektem przekazu HDTV jest więc ekran nie tylko szeroki, ale też znacznie bogatszy w detale. Widać to szczególnie podczas zbliżeń i szybkiego panoramowania scen. Obraz HDTV uzupełnia cyfrowej jakości dźwięk przestrzenny nadawany w systemie 5.1 AC-3.

Wszystko to można osiągnąć nadając sygnał HDTV w formie analogowej, ale wtedy możemy zapomnieć o interaktywności. Pojawią się też znane od lat problemy spadku jakości sygnału wraz ze wzrostem odległości od nadajnika, przenikania obrazu-ducha sąsiedniego nieprawidłowo odseparowanego sąsiedniego kanału itp. Oczywiście sygnał cyfrowy również słabnie wraz z odległością, ale pozostaje idealny do momentu, kiedy jest zbyt słaby, by został odebrany. W przypadku HDTV, zalety cyfrowego przekazu są niezaprzeczalne, dlatego też telewizję HDTV utożsamia się głównie z telewizją cyfrową.



TELEWIZJA CYFROWA

Telewizja cyfrowa jest to nowa forma przesyłania programów telewizyjnych. Obraz i towarzyszący mu dźwięk są poddawane obróbce elektronicznej i zamieniane na cyfry binarne - ciągi zer i jedynek (bitów). Informacja o sygnale telewizyjnym przesyłana jest za pośrednictwem cyfrowego systemu transmisyjnego (naziemnego, satelitarnego, kablowego) w zakodowanej postaci strumienia bitów, którego szybkość określa liczba bitów przepływających przez system w ciągu 1 sekundy.


Podstawowe zalety telewizji cyfrowej to:

- poprawa jakości emisji, zwiększona niezawodność oraz odporność na zakłócenia i interferencje;

- lepsze wykorzystanie pasma przesyłowego w danym kanale oraz zwiększona liczba dostępnych kanałów - a więc możliwość wielokrotnego powiększenia liczby przekazywanych programów i tworzenia telewizji wielokanałowej;

- możliwość, w przypadku telewizji naziemnej, zapewnienia dobrego odbioru programów na odbiornikach przenośnych.


O cyfrowej telewizji mówi się na świecie już od dawna. Pierwsze próby naziemnej telewizji cyfrowej rozpoczęto w USA w późnych latach osiemdziesiątych, nieco później niezależne projekty i opracowania pilotowe pojawiły się również w Europie. Przed laty, na początku „ery cyfrowej” głównym ograniczeniem związanym z wprowadzaniem tego rodzaju przekazu była ogromna szerokość pasma potrzebnego do przesłania sygnału cyfrowego. Z biegiem lat sytuacja się znacznie zmieniła. Najpierw wprowadzono przekaz cyfrowy do telewizji satelitarnej. W przypadku systemów satelitarnych łatwiej było poświęcić szerokie pasmo częstotliwości na stworzenie kanałów przekazujących sygnał cyfrowy.

W ostatnim czasie, rozpowszechniły się sieci kablowe oraz satelitarne, lecz ogromna większość nadawanych tam programów nadal była i jest analogowa. Praktycznie taka sama, jak w zwykłej, naziemnej sieci nadajników telewizyjnych. Sieci satelitarne i kablowe miały i mają większą „pojemność”, niż sieci nadajników naziemnych. Spowodowało to w ostatnim czasie pewien zastój w telewizji naziemnej, zagrożonej konkurencją programów z kabla i z satelity. Dlatego też ostatnio publikowane doniesienia o rozwoju telewizji dotyczą przede wszystkim telewizji satelitarnej. Od kilku lat wprowadza się satelitarne kanały cyfrowe, pracujące według nowoczesnych standardów. Większość z nich, jeśli nie wszystkie, jest kodowana. I oto okazało się, że rewelacyjna z technicznego punktu widzenia płatna satelitarna telewizja cyfrowa upowszechnia się bardzo słabo i niektórzy mówią wręcz o falstarcie, czy nawet zupełnym jej krachu. W każdym razie ostatnie doniesienia o nowościach przekazu telewizyjnego dotyczą głównie telewizji satelitarnej i częściowo kablowej.




PODSTAWY PRZEKSZTAŁCANIA SYGNAŁU ANALOGOWEGO

Jak już wspomnieliśmy, w telewizji cyfrowej analogowy sygnał jest próbkowany i zamieniany na cyfrowy – na strumień logicznych jedynek i zer. Ogólne zasady są tu takie same, jak przy przetwarzaniu sygnału audio – przedstawiono to w uproszczeniu na rysunku 1.




Rysunek 1. Zasady próbkowania i kwantyzacji sygnału analogowego

Jest to tak zwana metoda kodowo-impulsowa (PCM –Pulse Code Modulation). Jak wiadomo, częstotliwość próbkowania musi być co najmniej dwa razy większa niż najwyższa częstotliwość składowa przetwarzanego sygnału. Obszar obrazu jest próbkowany linia po linii i punkt po punkcie, a (cyfrowy) wynik jest przedstawiany jako wartość luminancji Y i wartości chrominancji R-Y i B-Y każdego punktu. Zasady są niezbyt skomplikowane, cały problem przy przetwarzaniu sygnału wideo polega na tym, że pierwotne analogowe sygnały wizyjne zawierają składowe o częstotliwościach setki razy większych, niż sygnały audio. Strumień bitów uzyskiwany po takim prostym przetworzeniu sygnału wizji miałby szybkość 166 megabitów na sekundę, co jest wartością bardzo wielką.

W przypadku HDTV (High Definition TeleVision), gdzie stosuje się nowy stosunek boków obrazu 16:9 (aktualny, stary standard przewiduje 4:3),sytuacja jest jeszcze gorsza. Ponieważ (analogowe) pasmo przeznaczone na sygnał zostało powiększone do 72MHz (zamiast 13,5MHz), przepływność źródłowego cyfrowego sygnału wizyjnego HDTV wynosi aż 1,52Gbit/s. Ten sygnał cyfrowy należałoby jakoś zmodulować i wysłać w eter. Oczywiście nie wchodzi to w grę, bo taki sygnał zajmowałby niedopuszczanie szerokie pasmo częstotliwości, kilka do kilkadziesiąt razy więcej niż klasyczny kanał telewizyjny, który zajmuje nie więcej niż 8MHz.

Zasadnicze znaczenie dla wprowadzenia użytecznego systemu telewizji cyfrowej ma zastosowanie inteligentnego kodowania sygnału wizji, by ostateczny sygnał cyfrowy zajmował węższe pasmo częstotliwości niż kanał telewizji analogowej. Właśnie sprawa kodowania wcześniej była wąskim gardłem we wprowadzaniu przekazu cyfrowego. „Surowy obraz cyfrowy”, uzyskany przez zwykłe przetworzenie obrazu na postać cyfrową, zajmowałby pasmo częstotliwości wielokrotnie szersze niż sygnał analogowy. Konieczne było zastosowanie jakiegoś rodzaju kompresji, pozwalającej „ścisnąć” pierwotny sygnał bez zauważalnej straty jakości. Problemem jest tu konieczność cyfrowego przetworzenia ogromnych ilości danych w czasie rzeczywistym, czyli na bieżąco.

Pierwszy ogromny krok naprzód w technologii kodowania dokonał się poprzez zastosowanie kodowania, związanego z detekcją ruchu. Wiadomo, że kolejne obrazy (ramki) pokazują kolejne fazy ruchu, czyli są do siebie podobne – różnią się tylko szczegółami. W takim sposobie kodowania, pełny obraz nowej sceny przesyła się tylko raz, a potem przesyłane są jedynie informacje o pikselach nowej ramki, które zmieniły się wskutek ruchu obiektów. Piksele niezmienione nie muszą być przesyłane, bo są odtwarzane z bufora (pamięci) ramki w odbiorniku.

Dalszą redukcję liczby przesyłanych danych uzyskuje się poprzez określenie tak zwanego wektora przemieszczenia. Tu też na początku trzeba przesłać pełny obraz, ale potem nie przesyła się informacji o poszczególnych pikselach, które się zmieniły, tylko krótką informację, które obszary obrazu (inaczej mówiąc –obiekty) się przemieściły. Ten wektor przemieszczenia służy w odbiorniku do pobierania i przesuwania pikseli obiektów pobieranych z bufora. W tym systemie koder i dekoder muszą inteligentnie określić te obiekty. Oczywiście pierwotne dane o tych obiektach również muszą być przesyłane zgodnie z metodą, zwaną różnicową modulacją kodowo-impulsową (DPCM -Differential Pulse Code Modulation). Przy przetwarzaniu sygnałów obrazu wykorzystuje się tzw. dyskretną transformatę cosinusową (DCT –Discrete Cosine Transform), która jest odmianą dyskretnej transformaty Fouriera (DFT –Discrete Fourier Transform).

Istnieją dwa rodzaje DCT: hybrydowa i międzyramkowa, przy czym obydwa mają zalety i wady. W największym uproszczeniu wygląda to następująco: pełny obraz nie jest przekazywany tylko raz, na początku danej sceny. To byłoby za mało. Pełne obrazy (ramki) są przekazywane, co jakiś czas. W międzyczasie przekazywana jest tylko niewielka informacja o zmianach. W metodzie hybrydowej pełne ramki są nadawane w jakichś stałych odstępach czasu.

Pierwszym standardem był powstały już dość dawno standard MPEG-1, który nadaje się do kodowania obrazów małoformatowych przy małych szybkościach danych (do 1,5Mbit/s). Druga faza projektu, MPEG-2, jest specyfikacją metody, która jest kompatybilna z MPEG-1, ale umożliwia cyfrowe kodowanie obrazów telewizyjnych o znacznie lepszej jakości.


  1   2   3   4   5   6


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna