PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE...Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike E1 –2015/2016 2/29 DVB Projekat U većem delu sveta za digitalni TV prenos koristi

PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI

I OBRADI SLIKE

Osnove DVB standarda

Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike E1 – 2015/2016 2/29

DVB Projekat

U većem delu sveta za digitalni TV prenos koristi se grupa standarda koje propisuje međunarodna organizacija DVB (Digital Video Broadcast).

Sve do kasnih devedesetih godina dvadesetog veka javno emitovanje digitalnog TV programa nepraktično i skupo za uvođenje.

Tokom 1991, proizvođači opreme za emitovanje i prijem TV programa dogovaraju se kako da oforme zajedničku evropsku platformu za razvoj zemaljske digitalne televizije – European Launching Group (ELG).

Septembra 1993 članovi ELG potpisuju dokument Memorandum ofUnderstanding koji utvrđuje pravila rada, a ELG postaje DVB (DigitalVideoBroadcasting).

Evropska industrija za proizvodnju satelitske opreme za TV emisiju prateći nova zbivanja u potpunosti prelazi na digitalnu TV tehnologiju.

DVB organizuje forume koji okupljaju sve vodeće evropske televizijske interesne grupe, što pruža šansu da se kompletan evropski digitalni televizijski sistem zasnuje na zajedničkom pristupu.

Postaje jasno da će satelitska i kablovska televizija početi prve sa emitovanjem DTV programa. Manje tehničkih problema, jednostavniji pravni propisi i prioriteti tržišta uslovili su da će se ove dva sistema prenosa razvijaju brže od zemaljskih DTV sistema.

Do 1997 razvoj DVB projekta je uspešno pratio početne planove i projekat je ušao u sledeću fazu, javno objavljivanje standarda koji će biti raspoloživi svima i pretvaranjem ideje o digitalnoj televiziji u stvarnost.


Osnovne karakteristike DVB standarda

Koristi MPEG-2 / H.264 standarde za video kompresiju

Koristi MPEG-2, AC3 i AAC za audio kompresiju

Jednosmerni prenos podataka na fiksnoj brzini

Proširenje mogućnosti MPEG standarda:

Elektronski Programski Vodič

Uslovni pristup sadržaju (Conditional Access - CA)

Opcioni povratni informacioni kanal za interaktivne usluge

Uvođenje novih tipova paketa u transportni protokol

Visok stepen fleksibilnosti – ne nameće nikakva ograničenja po pitanju tipa podataka koji se mogu prenositi. Npr. jedan satelitski DVB transponder propusnog opsega 38Mbps se može koristiti za emitovanje različitih skupova usluga:

4-8 standardnih TV kanala (zavisno od vrste i kvaliteta programa)

2 HDTV kanala

150 radio programa

550 ISDN kanala podataka na 64 kbps

Bilo koje kombinacije usluga do maksimalnog kapaciteta transpondera


DVB standardi i prenos DTV signala

Prenos digitalnih TV podataka se može obavljati upotrebom različitih prenosnih tehnologija i medija, kao što su: Zemaljske radio veze (UHF/VHF)

Digitalne satelitske veze

Kablovska TV mreža

Standardne zemaljske komunikacione veze (PDH, SDH)

Mikrotalasne veze (wireless, mobile)

DSL veze (ADSL)

Paketske/Ćelijske veze (ATM, IP, Ethernet)

Za mnoge od pobrojanih tehnika prenosa postoje dokumenti koji definišu njihovu primenu u prenosu digitalne TV, od kojih su najvažniji obuhvaćeni DVB standardima: DVB-S – DVB Satellite – definiše satelitski prenos DTV

DVB-C – DVB Cable – definiše DTV prenos putem digitalne kablovske mreže

DVB-T – DVB Terrestrial – definiše zemaljski DTV prenos putem UHF/VHF

DVB-H – DVB Handheld – DTV za prenosne uređaje kao što su mobilni telefoni

U toku je definisanje druge generacije DVB standarda, od kojih se neki već primenjuju: DVB-S2, DVB-T2, DVB-C2 – uvode se nove metode digitalne modulacije u cilju

postizanja bolje iskorišćenosti frekventnog propusnog opsega.

DVB-SH – definiše DTV prenos putem satelitskih veza za prenosne uređaje.


Propusni opseg u DVB standardima

Druga verzija DVB standard donosi efikasnije modulacione tehnike, te omogućava povećanje propusnog opsega – što rezultuje većim brojem programa koji mogu da se prenose u okviru prenosnog toka.


Hronologija usvajanja DVB


Digitalne modulacione tehnike

Modifikacija amplitude noseće frekvencijeAmplitude Shift Keying

Modifikacija frekvencije noseće frekvencijeFrequency Shift Keying

Modifikacija faze noseće frekvencijePhase Shift Keying


PSK modulacija

BPSK (Binary phase-shift

keying) – 2PSK

Najjednostavnija varijanta PSK, u

kojoj se koriste dve faze

međusobno pomerene za 180

stepeni, za kodovanje dva

simbola (0 i 1)

QPSK (Quadrature phase-

shift keying), 4-PSK

Varijanta fazne modulacije

(PSK), gde se signal fazno

moduliše za četiri simbola,

svaki kodovan posebnim

faznim pomerajem

(quadriphase)


QAM modulacija

Quadrature amplitude modulation(QAM)

Amplitudno se modulišu više nosećih signala, amplitudski i fazno pomerenih.

Kao i kod svih ostalih digitalnih modulacija, broj simbola je ograničen

Broj simbola je uvek stepen od 2, pa tako postoje 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM

Za 4 simbola identična je kao QPSK jer je jednake amplitude

Upotrebom većeg broja simbola postiže se bolje iskorišćenje propusnog opsega, ali modulacionašema postaje osetljivija na greške.


OFDM modulacija

Orthogonal frequency-division multiplexing

(OFDM)

Koristi se više nosećih frekvencija.

Digitalni podaci se dele u više paralelnih tokova.

Svakim od njih se moduliše jedan od nosilaca.

Svaka od nosećih frekvencija se moduliše

nekom od uobičajenih modulacionih šema

(PSK/QAM).


Primena tehnika digitalne modulacije u DTV

DVB standardi: DVB-S – QPSK

DVB-S2 – QPSK, 8PSK, MAPSK

DVB-T - OFDM sa QPSK, 16QAM, 64QAM

DVB-T2 - COFDM sa QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM

DVB-C - 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM

Ostali DTV standardi: ATSC – 8VSB, 16VSB, 256QAM

ISDB-S - TC8PSK, QPSK, BPSK

ISDB-T - COFDM sa PSK/QAM

ISDB-C – 64QAM

SBTVD - COFDM sa PSK/QAM

DMB – OFDM sa DQPSK


Parametri DVB-T2

Forward error correction (FEC) kod

Dodavanje redundantnih podataka korišćenjem

odgovarajućeg algoritma

LDPC (Low Density Parity Check) – koristi se matrica

pariteta, npr:

BCH kod

LDPC i BCH kodne reči se konkateniraju da se dobije

DVB-T2 kodna reč


Parametri DVB-T2

FEC kodni količnik (code rate): 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6

Izostavljaju se određeni biti na izlazu iz FEC enkodera,

npr:

FEC=1/2 nema promena u kodnoj reči

code rate puncturing matrix

1/21

1

2/31 0

1 1

3/41 0 1

1 1 0

5/61 0 1 0 1

1 1 0 1 0

7/81 0 0 0 1 0 1

1 1 1 1 0 1 0


Parametri DVB-T2

Modulacione tehnike: COFDM sa QPSK, 16-QAM, 64-

QAM, 256-QAM

OFDM režimi (veličina FFT prozora): 1k, 2k, 4k, 8k, 16k,

32k

Moguće širine kanala: 1.7, 5, 6, 7, 8, 10 MHz

Zaštitni interval (Guard Interval, GI): pre svakog COFDM

simbola, u određenom trajanju (jednakom zaštitnom

intervalu) se ne emituju simboli, kako bi se izbeglo

dekodovanje eha umesto simbola: 1/128, 1/32, 1/16,

19/256, 1/8, 19/128, i 1/4 – kao frakcija vremena trajanja

simbola; što je duži interval, zaštita je bolja, ali je brzina

prenosa niža.


Parametri DVB-T2

Uloga zaštitnog intervala je

važna pri postavljanju mreža

jedne frekvencije (Single

Frequency Network – SFN); u

ovakvim mrežama više

predajnika istovremeno šalju isti

signal koristeći isti frekvencijski

kanal.

Mogućnost eha i interferencije u

SFN uslovima je izuzetno velika,

pa je od ključnog značaja pažljiv

odabir zaštitnog intervala u

odnosu na udaljenost predajnika.

MFN

SFN


Parametri DVB-T2

SFN


Parametri DVB-T2

Pilot šabloni (Pilot Pattern) su rasporedi tonova koji se

emituju na posebnim nosećim frekvencijama u OFDM,

u cilju procene robustnosti kanala. DVB-T2 je

fleksibilan u ovom pogledu, i poseduje 8 pilot šablona

(PP1-PP8), za razliku od DVB-T koji poseduje 1.

PP2


Formati za prenos DTV podataka

U zavisnosti od prenosnog medijuma MPEG2 standard definiše različite formate za kombinovanje MPEG2 elementarnih tokova u jedinstven informacioni tok podataka.

Ukoliko prenosni medijum nije podložan pojavi grešaka u toku prenosa, MPEG2 elementarni tokovi se kombinuju u tzv. Program Stream (PS). Ovakav format omogućava jednostavnije programsko rukovanje podacima i koristi se za audio/video reprodukciju (npr. reprodukcija sa CD-a ili DVD-a) kao i u nekim mrežnim aplikacijama.

Ukoliko je međutim prenosni put podložan pojavi grešaka (npr. broadcasting), elementarni tokovi se kombinuju i prenose kao Transport Stream (TS). Sem toga TS format je pogodan za kombinovanje više TV programa u jedinstven informacioni tok.

Ovaj proces kombinovanja MPEG2 elementarnih tokova u jedinstveni informacioni tok u skladu sa definisanim formatom se naziva se Multipleksiranje MPEG2 strima.

U digitalnoj televiziji se za prenos podataka koristi MPEG2 Transport Stream format koji se dodatno proširuje u okviru različitih DTV standarda (npr. DVB Transport Stream).


Osnove multipleksiranja DVB


PES


Program Stream


PES paket


Struktura PES paketa


TS paketizacija


Struktura MPEG2 TS paketa


Izgled jednostavnog MPEG2 TS

Packet Identifier (PID) sadržan u TS zaglavlju igra ključnu ulogu u rukovanju TS. Slika prikazuje dva ES multipleksirana u istom TS. Svaki TS paket sadrži podatke koji pripadaju jednom PES što se razlikuje odgovarajućim PID vrednostima (na slici 64 i 51). U primeru sa slike paketi koji nose audio podatke imaju PID vrednost 64, dok paketi sa video podacima imaju vrednost 51 (u pitanju su proizvoljno odabrane vrednosti). Kao što se može očekivati broj video paketa je veći od broja audio paketa.

Može se takođe primetiti da paketi nisu pravilno raspoređeni u vremenu. MPEG-2 TS nije vremenski multipleks tj. paketi sa bilo kojim PID-om mogu biti od strane TS multipleksera umetnuti u TS u bilo kom trenutku. Ukoliko TS multiplekser nema raspoloživih podataka za formiranje paketa, u TS će se umetati null paketi (PID=0x1FFF) da bi se održao zahtevani protok podataka.


TS sa jednim i više programa

Single Program Transport Stream (SPTS) - u sebi

nosi podatke koji pripadaju jednom TV ili

multimedijalnom servisu.

Multiple Program Transport Stream (MPTS) –

kombinacija više SPTS u jedinstven TS.


MPTS


Hijerarhija MPEG-2 TS

Documents

PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE...Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike E1 –2015/2016 2/29 DVB Projekat U većem delu sveta za digitalni TV prenos koristi