Upload
others
View
5
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI
I OBRADI SLIKE 1
Osnove digitalne televizije
i pregled standarda
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 2/23
Digitalna televizija
Trend digitalizacije nije zaobišao ni televizijsku
industriju; binarna prezentacija informacija sa
domena složenog hardvera prevodi problem u
domen složenih algoritama / matematike koji se
mogu menjati/prilagođavati i izvršavati na procesoru.
Nudi daleko veću fleksibilnost realizacije i daleko
bolje iskorišćenje dostupnih resursa.
Digitalizaciju televizije prate i sledeći trendovi:
Konstantno povećavanje dimenzija ekrana i prelazak na
tehnologije ravnih ekrana;
Konstantno povećavanje rezolucije slike;
Sve veći broj novih digitalnih usluga na TV ekranu;
Integracija multimedijalnih i internet tehnologija.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 3/23
Razvoj digitalizacije televizije
1993. MPEG-2 je odabran kao standard za digitalni
video. Digitalni standardi za prenos nisu usaglašeni, sa
izraženim razlikama u pristupu u Sjedinjenim Državama,
Evropi i Japanu. Evropa osniva DVB konzorcijum i
proglašava DVB standard.
1994. Pokrenut satelitski digitalni servis DirecTV.
1998. započinje prvo digitalno zemaljsko emitovanje u
Sjedinjenim Državama (ATSC) i u Velikoj Britaniji (DVB)
2002. krajnji rok za početak digitalnog emitovanja u
SAD. Npr. u Nemačkoj, 2004. je donet zakon po kome
se obavezuju emiteri da pređu na digitalno emitovanje
do 2010. Do 2006. ovo je većinom ispunjeno.
2006. prestaje analogno emitovanje u SAD.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 4/23
Prednosti digitalne televizije
Mogućnost digitalne kompresije. Digitalni prenos je
binarno kodovan, pa se sadržaj može kompresovati
korišćenjem različitih tehnika i algoritama.
Kompresija omogućava da se emituje približno deset
digitalnih kanala standardne definicije umesto jednog
analognog, uz korišćenje jednake širine kanala. Neki
osnovni principi kompresije:
Delovi slike i zvuka koje ljudska čula ne mogu da raspoznaju
(npr. izuzetno visoke frekvencije) se ne prenose u signalu;
Prenose se samo uočljive promene (vektori pomeraja) slike, dok
se u analognoj televiziji kontinuirano prenose svi elementi.
Signal se kodira tako da se delovi signala koji se ponavljaju
identifikuju kodnim rečima što omogućava prenošenje istih
podataka samo jednom.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 5/23
Prednosti digitalne televizije
Visok kvalitet slike i zvuka. Digitalni prenos obezbeđuje
bolji kvalitet slike i zvuka, sa značajno većom otpornošću
na interferenciju sa drugim signalima, bez obzira na
rastojanje na kojem se slika i zvuk prenose.
Slika i zvuk koji se prenose digitalnim signalom su isti na
prijemu kao i na izvoru emitovanja, sve dok signal ne
postane toliko slab da prijem više nije moguć.
Kod analogne televizije, svaki šum u signalu se odražava
na reprodukciju slike i zvuka, s obzirom na kontinualnu
vezu signala i reprodukcije. Kod digitalnog prenosa,
vrednosti 0 i 1 se koduju veoma različito, pa je verovatnoća
pogrešne interpretacije vrednosti na prijemu veoma mala i
otpornost na šum je izuzetna.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 6/23
Prednosti digitalne televizije
Kvalitet i raznovrsnost usluga. Digitalna televizija omogućava
nove aplikacije, kao što su:
Digitalni tekst sa multimedijom;
Interaktivna televizija;
Prenos i izvršavanje aplikacija.
Kvalitet slike i zvuka je mnogo bolji s obzirom na povećanje
propusnog opsega i povećanje procesorske moći prijemnika.
Povećana je fleksibilnost formata slike i zvuka, tako da je često
moguć izbor formata slike (npr. 4:3 ili 16:9), kao i zvuka (mono,
stereo, surround)
Nove specifične usluge:
Izbor audio jezika i jezika za prevod;
Elektronski vodič kroz program sa podsetnicima;
Roditeljska kontrola;
Interaktivni i multimedijalni sadržaji;
Pristup internetu.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 7/23
Ograničenja digitalne televizije
Potrebna zamena infrastrukture. Analogna TV
infrastruktura više ne može da se koristi. Analogni
TV prijemnici se mogu koristiti samo kao video
monitora, dok je za prijem i reprodukciju digitalnog
signala neophodan dodatni uređaj (set-top boks).
Veliki trošak za emitere i nacionalne države u smislu
uvođenja.
Korisnicima nije jasno šta suštinski novo dobijaju,
pogotovo u situaciji kada promena standarda
emitovanja (analogni za digitalni) nije praćena
uvođenjem adekvatnog izbora novih digitalnih
usluga i programa visokog kvaliteta slike.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 8/23
Ograničenja digitalne televizije
Izvorna degradacija slike. Usled primene algoritama
kompresije zarad uštede propusnog opsega, kvalitet
slike ispoljava neke od sledećih tipičnih nedostataka:
Kvantizacioni šum. Kao i pri svakom postupku digitalizacije, skup
kontinualnih vrednosti koji odgovara stvarnoj slici se diskretizuje
u vremenu, odnosno po vrednosti. Ovim se ulazna slika, već u
studiju, pomera u spektru u odnosu na originalnu.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 9/23
Ograničenja digitalne televizije
Posterizacija i neodgovarajući ton boje. Usled
neodgovarajuće palete dostupnih boja, vrednosti boje se
zaokružuju na najbližu, što može da izazove efekte
razlivanja (pogotovo kod tamnih scena).
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 10/23
Ograničenja digitalne televizije
Efekat digitalne litice. U slučaju
pogoršanja kvaliteta prijema signala,
kvalitet slike i zvuka se ne degradira
postepeno (kao u slučaju analogne
televizije). Nasuprot tome, prijem u
potpunosti prestaje kada kvalitet signala
bude toliko loš da se ne može
demodulisati. Na samoj granici kvaliteta
(na „litici“) najpre dolazi do značajno
povećanog broja pogrešno
interpretiranih bita, što onemogućava
korekciju, usled čega se javljaju bloking
efekti i zamrzavanje slike; daljim
pogoršanjem kvaliteta signala, prijem u
potpunosti prestaje.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 11/23
Ograničenja digitalne televizije
Bloking efekat. U slučaju gubitka video frejma u
prenosu, remeti se algoritam kompresije i dolazi do
pogrešne interpretacije makroblokova, što rezultuje
pojavom „kvadrata“ u slici.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 12/23
Ograničenja digitalne televizije
Nejasna i zamagljena slika. Algoritmi za ublažavanje
efekata kvantizacionog šuma i bloking efekata čine da slika
izgleda zamagljeno (blur). Nastaje i usled neadekvatne
preciznosti algoritma za kompenzaciju pokreta.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 13/23
Ograničenja digitalne televizije
Prelivanje boja na ivicama objekata (ringing), usled
segmentacije objekata, grešaka pri računanju vektora
pomeraja ili pri odsecanju visokih frekvencija u postupku Q-
kvantizacije.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 14/23
Ograničenja digitalne televizije
Podrhtavanje linija (line flickering) ili cele slike (juddering)
usled lošeg deinterlace algoritma ili npr. pri pauziranju –
efekat trostrukog bafera / ponavljanja frejmova;
Prikaz isprepletanih poluslika (interlaced).
Problemi u prikazu dijagonalnih linija; stepenasti ili
prostorni aliasing
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 15/23
Ograničenja digitalne televizije
Sporiji odziv. Menjanje kanala kod digitalne televizije je znatno
sporije nego kod analogne televizije. Ova pojava je posledica
potrebe baferovanja izvesne količine video podataka pre nego što
otpočne dekodovanje. Iz istog razloga reprodukcija programa
kasni u poređenju sa analognom televizijom.
Gubitak sinhronizacije slike i zvuka usled različite dinamike
isporuke video i audio paketa – uprkos informacijama o
sinhronizaciji, dekoderi nisu u stanju da idealno poravnaju video i
audio, pogotovo u slučaju problema sa propusnim opsegom
(izraženo kod IPTV, zbog retransmisija na TCP nivou).
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 16/23
Kompresija i redukcija A/V podataka
Kako se postiže smanjenje količine podataka koje treba digitalno preneti da bi se ostvarila distribucija audio/video podataka do krajnjeg korisnika?
Smanjenje se postiže metodama redukcije i kompresijepodataka.
Redukcija podataka = nepovratno odbacivanje nepotrebne informacije
Kompresija podataka = sažimanje i kodovanje potrebne informacije na efikasniji način.
Promena načina kodovanja informacije omogućava predstavljanje podataka u drugom domenu, pogodnijem za izdvajanje nepotrebne informacije koja se može odbaciti.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 17/23
Kodovanje video signala u digitalnoj TV
Trenutno se u svetu u digitalnoj televiziji dominantno koriste MPEG2
i H.264 standardi koji definišu algoritme za kodovanje i dekodovanje
audio/video podataka.
Podaci se redukuju zanemarivanjem informacije koja ne može biti
detektovana ljudskim okom.
Da bi se postiglo smanjenje količine podataka koje treba digitalno
preneti u MPEG2 algoritmu se koriste dve osnovne ideje:
obrada unutar slike (intra-frame processing) zasebna obrada svake
slike korišćenjem JPEG algoritma, koji se zasniva na pronalaženje
sličnosti unutar iste slike.
obrada između slika (inter-frame processing) obrada grupe
uzastopnih slika, koja se zasniva na pronalaženju sličnosti unutar grupe.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 18/23
Digitalni audio
Izdvaja se samo zvukod ~140DB i 20KHz
Standardi za kodovanje zvuka koji se koriste: MPEG
AC3
AAC
AAC+
HE AAC
Podrška za više audio kanala
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 19/23
Standardi za emitovanje DTV
U kompresiji video toka trenutno su dominantni MPEG2 i H.264 (MPEG 4 Verzija 10) standardi.
Tokovi MPEG2 audio i video podataka koji se emituju nazivaju se elementarni tokovi (elementary streams -ES). Koduju se i prenose kao zasebni tokovi podataka.
Kodovani podaci se prenose korišćenjem paketski orijentisanih protokola u kombinaciji sa odgovarajućim mehanizmima za detekciju i obradu grešaka.
Da bi se na prijemnoj strani ES mogli povezati u logičke celine kao i da bi se obezbedila odgovarajuća sinhronizacija audio i video podataka, pored ES moraju se prenositi i dodatni podaci.
Ovako kompleksna struktura prenosa podataka zahteva postojanje posebnog transportnog sloja/protokola koji se takođe definiše MPEG2 standardom ali i odgovarajućim Digital TV standardom.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 20/23
Najvažniji DTV standardi
DVB je grupa standarda proizašla iz međunarodne inicijative. Ovi standardni se uglavnom koriste u Evropi ali i u većem delu sveta.
ATSC standardi se primenjuju u digitalnom TV prenosu zemaljskim vezama u SAD, Kanadi, Meksiku, Južnoj Koreji i Hondurasu, a njihova primena se razmatra i u drugim zemljama.
OCAP (Open Cable Protocol) je standard koji se koristi u SAD u kablovskoj digitalnoj televiziji.
ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) predstavlja grupu DTV standarda koja je nastala u Japanu. O ISDB standardima brine organizacija ARIB. Na ovoj grupi standarda bazira se i SBTVD DTV standard koji je u upotrebi u Brazilu.
DMB je tehnologija digitalnog radio prenosa razvijena u Južnoj Koreji. Koristi se u distribuciji multimedijalnih sadržaja kao što je TV i audio, pretežno kod prenosnih uređaja (T-DMB i S-DMB).
DMB-T/H ili DTMB je standard koji se koristi u Kini za zemaljski DTV prenos ka fiksnim i mobilnim terminalima.
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 21/23
Zastupljenost DTV standarda u svetu
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 22/23
Tranzicija završena, emitovanje analognog signala obustavljenoEmitovanje analognog signala postoji još samo za lokalne staniceTranzicija u toku, emitovanje digitalnog i analognog signalaTranzicija nije počela, emitovanje samo analognog signalaNema informacija
Ukidanje analogne televizije
Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 23/23
Digitalna televizija u Srbiji
Srbija primenjuje DVB standarde
Za zemaljsku televiziju Srbija koristi DVB-T2 + MPEG-4 Part 10
Emituju se 3 digitalna multipleksa, koji uključuju servise sa nacionalnim frekvencijama, a lokalni servisi se emituju u MFN režimu zavisno od predajnika
Kablovski distributeri emituju DVB-C signal
Srbija je prešla na digitalno emitovanje počev od 2013. godine, a proces se završio 2015. godine isključivanjem analognog emitovanja (7. juna 2015. isključen je poslednji analogni predajnik u Vršcu).
Još uvek nema velikog broja naprednih DTV servisa (plaćeni multipleksi, digitalni tekst i sl)
Vreme je za pitanja
i diskusiju!