Digitaaltelevisioon referaat (0)

TALLINNA POLÜTEHNIKUM
RE.EA07.1.2239
mflauri
DIGITAALTELEVISIOON
Referaat
Nõrkvoolutehnika
Juhendaja :E.Märtinson
Koostaja :
Tallinn 2009
Sisukord
Standardid ………………………………………………………………3
Digitaaltelevisiooni eelised ja töötamispõhimõte……………………..…4
Vajalik tehnika…………………………………………………………..7
Kasutatud kirjandus……………………………………………………...8
Standardid
Digitaaltelevisioon (DTV) on telekommunikatsiooni süsteem liikuva pildi ja heli edastamiseks digitaalsel kujul .
Maailmas on kasutusel kolm digitaalse videolevi standardit :
USA -ATSC (Advanced Television Systems Committee ) ; Jaapan – ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting ) ; Euroopa-DVB (Digital Video Broadcasting).
DVB sisaldab omakorda kolm standardit:

• DVB-C( cable ) -levi kaablivõrgu kaudu ,
  
• DVB-S(satellite) ­ -levi satelliitide kaudu ,
  
• DVB-T(terrestial -levi maapealsete saateantennide kaudu .
  

Järgmise põlvkonna standardid (DVB-S2,DVB-T2) näevad ette tingimusi peeneraldussignaali ülekandmiseks .
Mobiilseks vastuvõtuks kohandatud standard DVB-H(handheld) tagab kvaliteetse vastuvõtu (ribalaiusel kuni 10 Mbit/s) näiteks kandeteleri varrasantenniga ja autoantenniga, samuti mobiiltelefoniga.
Digiülekandele on iseloomulik, et pilt on ühtlaselt hea, kuni signaal on piisava tuge-vusega ning häiretase pole ülemäära kõrge.
Digitaaltelevisiooni eelised ja töötamis põhimõte

• Pilt püsib kvaliteetsena kuni nähtavusala piirini ( piisavalt võimsa saatja korral 50…75 km kauguseni saateantennist ) ; puuduvad analoogtelevisioonipidile iseloomulikud haired, nagu maastiku- ning ehitispeegeldustest tigitud topeltkujutised ja kõrvalkontuurid, elektromagnetilistest välismõjudest põhjustatud sädelemine, signaali nõrgenemisest põhjustatud ´´lumesadu`´ ja muud pidimoonutused;
  
• Heli on vähemalt CD tasemel ; DVB-helisüsteem annab võimaluse edestada ka Dolby Digital standardi kohast ruumiheli;
  
• Pildisuhtele 16:9 üleminekul kujutise teravus ei halvene (säilib endine ridade arv) .
  

Kui signaal nõrgeneb allapoole digivastuvõtja tundlikkuse taset, tekivad paratamatult häired väiksematest plokkidest (mosaiigist) kuni pildi kadumiseni .
Digitaalsignaali oluliste eeliste hulka kuulub see , et seda on võimalik videokujutise kvaliteeti märgatavalt kahjustamata tugevasti tihendada , kokku pakkida (nagu digi-
taalset audiosignaali nt MP3-tehnika abil) . Videoandmed on vaja tihendada selleks et, digitaalset telesignaali oleks võimalik olemasolevate kanalite kaudu üle kanda .
Tihendamata digitaalse televisioonisignaali ülekandmiseks tarvis andmeedestuskiirust umbes 250 Mbit/s :
PAL- kaadri edestamiseks läheb vaja 720X576X3 = 1244160 baiti ( piksli iga värvi R,G,B jaoks 1 bait), vastavalt 1,244 MB; seega sekundis 25 X 1,244 =31 MB ehk 38X8=248 Mbit/s .
Edastatava info mahtu vähendatakse juba videosignaali digiteerimisel .Nimelt kasutatakse nägemistaju omadust hinnata pildi teravust peamiselt heleduse järgi ja vähemal määral värvide järgi .Seepärast kasutatakse digiteerimisel värvisignaalikom- ponentide U(sinine) jaV(punane) diskreetmisel poole väiksemat sagedust kui heledussignaali Y puhul–kui heledusnäidud võetakse näiteks sagedusega 4:2:2 (Y:U:V) .Digitaaltelevisioonis kasutatav süsteem 4:2:0 erineb eelmisest selle poolest, et lisaks digiteeritakse värvisignaale üle rea .
Digitaalse televisioonisignaali tihendamisel hoitakse ülekantavat andmemahtu kokku peamiselt sel teel, et järjestikuseid kaadreid analüüsides jätab protsessor üle kandmata selle osa infost, mis jääb kaadris eelmisega võrreldes samaks. See tähendab ,et kui analoogülekandel edastatakse infot iga kaadri (pildi) kõigi pildipunktide kohta, kantakse pakitud digitaalsignaalidega üle üksnes iga järgmise kaadri erinevused.
Kodeerimisel võrreldakse kaadreid 8x8 piksli suuruste plokkide kaupa ; mida väiksemad on erinevused seda vähem bitte ülekandmiseks kasutatakse.Vaadeldaval juhul on tegemist kadudeta tihendusega , mis tähendab et dekodeerimisel taastuvad lähteandmed täielikult . Lisaks rakendatakse ka kadudega tihendust , mispuhul jäetakse üle kandmata osa niisugust pildiinfot, mille puudumist vaataja tõenäoliselt ei märka.
Rahuldava kuni hea kvaliteediga pildi saamiseks on tihendatud signaalis vaja iga piksli edastamiseks 0,3 bitti (näiteks DVD korral kasutatakse 0,4…0,8 bit/px). Seega selleks ,et pildi kvaliteet oleks PAL-I tasemel (720x576 pikslit, 25 pilti sekundis) , peab ülekandekiirus olema
0,3x720x576x25x10-6 =3Mbit/s (DVD-l 4,5…9Mbit/s).
Niisuguse tihenduse korral saab ühe analoogkanali 8-megahertsisel sagedusribal edastada kuni kaheksast digitaalsest tele-ja raadiokanalist koosneva programmikimbu (multipleksi) või ühe peeneraldusprogrammi (HDTV); kogu kimbule on eraldatud 22Mbit/s.
Kirjeldatud viisi toimiva pakkimissüsteemiga MPEG -2 võrreldes vähendab ülekantavat andmemahtu sama pildikvaliteedi juures kahekordselt süsteem H.264 (see on standardi MPEG-4 10.osa , tuntud ka nime all MPEG-4/AVC).Siin kasutatakse muutuvat plokisuurust (16x16 kuni 4x4 px) sõltuvalt pildimuutusest. Andmevoo kiirus alaneb siis tavalise eraldusega (720x576 px) TV-signaali korral väärtuseni 1…1,5 Mbit/s ja HDTV signaalil 5…8 Mbit/s.
Ülekantava andmemahu vähendamisega võivad olenevalt tihendamise süsteemist ning määrast ja pildi laadist kaasneda spetsiifilised moonutused, nagu kujutise mosaiigistumine (väikeste plokkide moodustamine), äärismoonutused (must-valged või värvilised kontuurid), kiirelt liikuvate objektide ähmastumine ja muud.
Täielik televisioonisignaal sisaldab muidugi ka heli-ja juhtimisinfot.Sellise komplekse bitivooga – multiplekssignaaliga – moduleeritakse (mõjutatakse) raadiosageduslikku kandesgedusvõnkumist, kusjuures rakendatakse modulatsioonisüsteeme:

• Kaabeltelevisiooni võrgus kvadratuurset amplituudmodulatsiooni QAM,
  
• Sateliittelevisioonis faasmanipulatsiooni QPSK või 8PSK(vastavalt MPEG-2 või MPEG-4 tihendusvormingu korral),
  
• Maapealse televisiooni antennivõrgus ortogonaalset sagedusjaotusega modulatsiooni COFDM.
  

Viimane neist on kõige häirekindlam. Ülekantav bitivoog jaotatakse paljude üksteise kõrval asuvate kandevõnkumiste vahel (8K-süsteemis on kasutusel 6817 kandesagedust sammuga 1,116 kHz) . Suure arvu kandesageduste kasutamise mõte seisab selles, et kui mõnel kandesagedusel on ülekanne häiritud (nt peegelduste tõttu), toimub vastuvõtuseadmes veakorrektsioon (Viterbi- koodiga). Niisugune tehnika teeb võimalikuks telesaadete stabiilse vastuvõtu ka liikuvatel objektidel (autos, rongis, laevas jm) .
Digitaaltelevisioonis võivad ühe saatevõrgu saatjad töötada ühel ja samal kandesagedusel ; saatjate levialade kattuvates piirkondades eri saatjate signaalid siis liituvad (mitte ei põhjusta signaalide vaibumist nagu analoogülekande korral). Sama- moodi liidetakse dekodeerimisel peegeldunud signaalid ühisfaaselt põhisignaaliga. Maaantennide kaudu edastakse digitaalsignaali tavalistel detsimeeterlainekanalitel 20…69 (sagedusvahemikus 470…790MHz).
Veakorrektsiooni jaoks eraltatakse teatav osa bitivoost, kusjuures signaalibittide ja bittide koguarvu suhe võib olla ½, 2/3, ¾, 5/6 või 7/8 . Maatelevõrgus kui kõige häiretundlikumas on kasutusel suhe 2/3, sateliittelevisioonis enamasti ¾ ja 5/6, MPEG-4 veakindlamate variantide rakendamisel ka 9/10.
Vajalik tehnika
Digitaaltelevisiooni saateid on võimalik vastu võtta tavalise teleriga, kui selle ette ühendada leviliigile ( sateliit , kaabel, eeter ) vastav digivastuvõtja. Digiprogrammide vastuvõtuks mõeldud digituunerit tuntakse digiboksina (STB-set top box) . See ühendatakse teleriga üldiselt SCART-kaabli abil . Sõltuvalt mudelist on võimalik seada kanalid soovitud järjekorda ning moodustada eri tunnuste järgi kanaliloendeid , kasutada interaktiivset saatekava (elektroonilist programmijuhti EPG), saateid ühe nupu vajutusega salvestamiseks programmeerida, valida subtiitreid eri keeltes, programmeerida digiboks ettenähtud ajaks salvestama tema teise SCART-pessa ühendatud DVD-või kõvaketassalvestile, kaardimooduli olemasolul maksu-TV saateid.
Kallimatel digiboksidel on kõvaketassalvesti sisse ehitatud ( mahutavus näiteks 160 GB, millele vastab umbkaudu 80 tundi salvestusmahtu). Kahe tuuneriga digiboks lubab ühe saate vaatamise ajal mõnel teisel kanalil salvesada .
Vastuvõetava signaali tugevuse hindamiseks võib digiboksil olla ribaindikaator ja signaali kvaliteedi protsendinäidik (rahuldavaks vastuvõtuks on vaja vähemalt 30%).
Sateliitprogrammide vastuvõtjad-sateliidituunerid-on juba aastaid kasutusel. Niisugune tuuner dekodeerib paraboolantenniga vastuvõetava digisignaali ja muundab selle tavalise teleri sisendile sobivaks analoogsignaaliks .
Maapealset digitaaltelevisiooni levitatakse olemasolevatest saateantennidest detsimeeterkanaleil .
Digisaateid saab vaadata arvuti kaudu, kui selles on DVB-standardile vastav PCI-kaart. Samuti on lisamooduleid, mis ühendatakse arvutiga USB- pesa kaudu. Arvutist võib pildisignaali suunata kaablit mööda või ka raadioühenduse teel teleri või projektori suurele ekraanile .
Telesignaali digitaaledestus ja interaktiivne suhtlemine (tagasikanali kaudu) on teinud võimalikuks nõudevideo (VoD-video on demand) teenuse- tellida interneti või muu võrgu kaudu huvi- pakkuvaid telesaateid ja videoprogramme vaatamiseks sobival ajal.
Kasutatud kirjandus

Koduelektroonika käsiraamat . Lembit Abo

http://viki.digitark.ee/index.php/Digitaaltelevisioon

http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_television

http://www.digitv.ee/?go=digitaaltelevisioon_eestis

http://forum.planet.ee/archive/index.php/t-62477.html

http://www.lr.ttu.ee/~edschu/IRT0110/TVVT_Teema_4.pdf

http://www.tehnikamaailm.ee/est/tm/2008/12/?headerID=1340

http://www.riso.ee/et/pub/2006it/docs/2.1.ht m

http://www.hot.ee/sateks/digitv.html

http://www.nlib.ee/html/rkogud/pulman/3_osa/vahendus_ter.html
9