digitální televizní příjem dvb – t ing.vítězslav jeřábek, csc 2008 [email protected]

Digitální televizní příjem DVB – TIng.Vítězslav Jeřábek, CSc

2008

[email protected]

Digitální TV vysílání v ČR

Mapa termínu digitalizace v ČR multiplex České televize

bílá – termíny zahájení vysílání, černá – konec a doba souběhu ČT 1, ČT 2 v měsících


Mapa termínu digitalizace v ČR multiplex České Radiokomunikacebílá – termíny zahájení vysílání, černá – konec a doba souběhu ČT 1, ČT 2 v měsících


Mapa termínu digitalizace v ČR multiplex Czech Digital Groupbílá – termíny zahájení vysílání, černá – konec a doba souběhu ČT 1, ČT 2 v měsících


Mapa termínu digitalizace v ČR multiplex Telefonicabílá – termíny zahájení vysílání, černá – konec a doba souběhu ČT 1, ČT 2 v měsících

Přenos TV signáluPřenos TV signálu

Typy TV vysílání:Typy TV vysílání: LDTV – nízká rozlišovací schopnostLDTV – nízká rozlišovací schopnost SDTV – standartní rozlišovací schopnost, SDTV – standartní rozlišovací schopnost,

počet obrazových bodů 864x625, poměr počet obrazových bodů 864x625, poměr stran 4:3stran 4:3

HDTV – vysoká rozlišovací schopnost, počet HDTV – vysoká rozlišovací schopnost, počet obrazových bodů 1920 x 1080, poměr stran obrazových bodů 1920 x 1080, poměr stran 16:916:9

Přenos digitálního TV signáluPřenos digitálního TV signálu

Základní charakteristiky digitálního přenosuZákladní charakteristiky digitálního přenosu

TV signáluTV signálu Vysílání více programů v jednom TV kanálu SDTVVysílání více programů v jednom TV kanálu SDTV Několik zvukových doprovodůNěkolik zvukových doprovodů Současný přenos dalších programů – rádio, služby Současný přenos dalších programů – rádio, služby

a.p.a.p. Pružná volba kvality obrazu a zvuku až po HDTVPružná volba kvality obrazu a zvuku až po HDTV Možnost zavedení podmíněného přístupu CAMožnost zavedení podmíněného přístupu CA Vysoká kvalita příjmu TV i v složitých příjmových Vysoká kvalita příjmu TV i v složitých příjmových

podmínkáchpodmínkách Možnost budování jednokmitočtových sítí SFNMožnost budování jednokmitočtových sítí SFN Na pokrytí území stačí vysílač s menším výkonem Na pokrytí území stačí vysílač s menším výkonem

než u analogových vysílačůnež u analogových vysílačů

Přenos digitálního TV signálu Přenos digitálního TV signálu

Výhody digitálního TV příjmuVýhody digitálního TV příjmu Zvýšení počtu programůZvýšení počtu programů Zvýšení kvality TV programůZvýšení kvality TV programů Možnost poskytování doplňkových služebMožnost poskytování doplňkových služeb Možnost vnitřního přenosného příjmuMožnost vnitřního přenosného příjmu Ušetření nákladů za vysíláníUšetření nákladů za vysílání Optimální vzužití kmitočtového spektra s SFNOptimální vzužití kmitočtového spektra s SFN

Nevýhody digitálního TV příjmuNevýhody digitálního TV příjmu Nutnost investice do set-top boxů ( STB) a přestavbu Nutnost investice do set-top boxů ( STB) a přestavbu

společných TV antén (STA)společných TV antén (STA) Nutnost investice do vybavení TV studií a TV sítíNutnost investice do vybavení TV studií a TV sítí Při příjmu nekvalitního signálu dochází k mrznutí, Při příjmu nekvalitního signálu dochází k mrznutí,

kostičkování a příp. k úplnému výpadku příjmu „Cliff efekt“kostičkování a příp. k úplnému výpadku příjmu „Cliff efekt“


Problémy s přenosem analogové TV


Srovnání kvality analogového a digitálního TV vysílání

Přenos TV signálu

Nekomprimovaný TV signálNekomprimovaný TV signál Y – jasový signálY – jasový signál CCB B , C, CR R – chrominační signál– chrominační signál

Vzorkování TV signálu (ITU-R 601)Vzorkování TV signálu (ITU-R 601) Jasový signál – vzorkovací kmitočet 13,5 MHzJasový signál – vzorkovací kmitočet 13,5 MHz Chrominační signálChrominační signál - - vzorkovací kmitočet 6,75 vzorkovací kmitočet 6,75

MHzMHz

Číslicové formáty TV signáluČíslicové formáty TV signálu Základní studiový RGB formát – 4:4:4Základní studiový RGB formát – 4:4:4 Složkové kódování Y, CSložkové kódování Y, CB B , C, CR R – 4:2:2– 4:2:2

Komprimovaný TV signál Y, CKomprimovaný TV signál Y, CB B , C, CR R – 4:2:0– 4:2:0

Chrominační složky se střídají ob řádek, používá Chrominační složky se střídají ob řádek, používá se se

pro DVB-T přenosypro DVB-T přenosy

Digitální TV vysíláníDigitální TV vysílání

DVB (Digital Video Brodcasting)DVB (Digital Video Brodcasting) – – jde o jde o mezinárodní konsorcium vytvořené TV společnostmi, mezinárodní konsorcium vytvořené TV společnostmi, výrobci a síťovými operátory celkem 260 členů z 35 výrobci a síťovými operátory celkem 260 členů z 35 států světastátů světa

DVB založeno 1993, vydává doporučení pro DVB založeno 1993, vydává doporučení pro budování DVBbudování DVB

Typy DVB :Typy DVB : DVB-S družicové digitální video vysíláníDVB-S družicové digitální video vysílání DVB-C kabelové digitální video vysíláníDVB-C kabelové digitální video vysílání DVB-T pozemské digitální video vysíláníDVB-T pozemské digitální video vysílání DVB-H (handheld) kapesní digitální video vysílání DVB-H (handheld) kapesní digitální video vysílání

(mobilní TF)(mobilní TF)

DVB-T přenosDVB-T přenos

Varianty systému DVB-T:Varianty systému DVB-T: Podle počtu nosných COFDMPodle počtu nosných COFDM

Systém 2k má 1705 nosných v kanálu 7 resp. 8 MHzSystém 2k má 1705 nosných v kanálu 7 resp. 8 MHz Systém 8k má 6817 nosných v kanálu 7 resp. 8 MHzSystém 8k má 6817 nosných v kanálu 7 resp. 8 MHz

Dle způsobu modulaceDle způsobu modulace - - QPSK, 16 QAM a 64 QAMQPSK, 16 QAM a 64 QAM

Varianty DVB-T:Varianty DVB-T: Varianta C2 – současný přenos 4 TV programů (RS kód Varianta C2 – současný přenos 4 TV programů (RS kód

188, 204, 8; FEC 2/3; 64 QAM; mód 8k; D/T = ¼; 19,91 188, 204, 8; FEC 2/3; 64 QAM; mód 8k; D/T = ¼; 19,91 Mbit/s)Mbit/s)

Varianta B2 – současný přenos 3 TV programů (RS kód Varianta B2 – současný přenos 3 TV programů (RS kód 188, 204, 8; FEC 2/3; 16 QAM; mód 8k; D/T = ¼; 13,27 188, 204, 8; FEC 2/3; 16 QAM; mód 8k; D/T = ¼; 13,27 Mbit/s)Mbit/s)

Varianta A2 - vhodná pro mobilní příjem ( QPSK; FEC 2/3; Varianta A2 - vhodná pro mobilní příjem ( QPSK; FEC 2/3; 6,6 Mbit/s)6,6 Mbit/s)

DVB-T přenosDVB-T přenos

Typy kódování dle Shannonova Typy kódování dle Shannonova schématuschématu

Zdrojové kódování – Zdrojové kódování – převedení analogového převedení analogového obrazu a zvuku do digitální formy (nekompri-obrazu a zvuku do digitální formy (nekompri-movaný formát ITU R-601) využitím movaný formát ITU R-601) využitím DPCMDPCM a a komprimace využitím standartu komprimace využitím standartu MPEGMPEG tak, tak, aby bylo možno signál přenášet v aby bylo možno signál přenášet v analogovém TV kanálu PAL, SECAM, NTSCanalogovém TV kanálu PAL, SECAM, NTSC

Kanálové kódování – Kanálové kódování – zabezpečujezabezpečuje komprimovaný signál proti chybámkomprimovaný signál proti chybám

Modulace – Modulace – využívá se více nosných v systému využívá se více nosných v systému OFDMOFDM s modulacemi m-QAM, QPSK a.p. s modulacemi m-QAM, QPSK a.p.

DVB–T přenosDVB–T přenos

Vysílač pro multiplexování a komprimované zpracování digitálního TV

Standard MPEGStandard MPEG

Kódování s kompresí MPEG-2

Zdrojové kódování obrazu - přenosový standard vyvinutý skupinou ISO/IEC Moving Picture Experts Group – MPEG – umožňující číslicový signál komprimovat z 270 Mbitů/s na 4 – 15 Mbitů/s

Standard MPEGStandard MPEG Typy komprimačních metod obrazu v MPEG-2Typy komprimačních metod obrazu v MPEG-2 Zdrojové kódování:Zdrojové kódování: Diferenční impulsní kódové modulace DPCMDiferenční impulsní kódové modulace DPCM – na místo – na místo

PCM (kódování amplitud) převádíme na kód pouze jejich PCM (kódování amplitud) převádíme na kód pouze jejich změnyzměny

Kosinová transformaceKosinová transformace – nahrazujeme prostorové – nahrazujeme prostorové rozložení kódovaných hodnot spektrem jeho frekvenčních rozložení kódovaných hodnot spektrem jeho frekvenčních složek s amplitudami (transformačními koeficienty )složek s amplitudami (transformačními koeficienty )

Entropické kódování-Entropické kódování- kódování s proměnnou délkou slova kódování s proměnnou délkou slova VLC např. Huffmanův kód, u často přenášených vzorků je VLC např. Huffmanův kód, u často přenášených vzorků je krátká a naopakkrátká a naopak

Kanálové kódování :Kanálové kódování : Protichybové zabezpečení FEC- skupinové chyby Protichybové zabezpečení FEC- skupinové chyby Reed Reed

Solomonův blokový kódSolomonův blokový kód, vnitřní bitové chyby , vnitřní bitové chyby konvoluční konvoluční kódkód


Prediktor DPCM u soustav MPEG

( SD – akuální vzorek, SP – předpověděný vzorek, – rozdíl )

Prediktor DPCM - porovnává hodnotu aktuálního vzorku s hodnotou předpověděnou, získanou v dřívějším cyklu


Rozložení koeficientů u kosinové diskrétní transformace


Komprimační a zabezpečovací obvody pro digitální TV Komprimační a zabezpečovací obvody pro digitální TV vysílánívysílání


Standart MPEG-4 Poprvé vytvořen a publikován v roce 1998 Zásadně vylepšuje kompresní metody I.

generace pro MPEG-2 z hlediska kompresní účinnosti a flexibility. Předpokládá se pro SDTV bitový tok 1Mb/s

V roce 2003 dokončeny práce na MPEG-4 část 10, která využívá komprimační metody II. generace: Waveletová transformace WT Kódování dílčích pásem SBC (Sub Band Cosiny) Vektorová transformace VQ

Standart MPEGStandart MPEG

Blokové schéma digitálního zvukového přenosu v MPEG - 1

Kódování zvukových signálů v MPEG - 1

Standart MPEGStandart MPEG

Využitá zvuková kódování ve standartu MPEGVyužitá zvuková kódování ve standartu MPEG Základní kódování pro DVB-T je MPEG-1, vrstva 1 a 2Základní kódování pro DVB-T je MPEG-1, vrstva 1 a 2 Nová využívaná kódování MPEG-4 dle H.264, AAC Nová využívaná kódování MPEG-4 dle H.264, AAC

(Advance Audio Coding), MP3 (MPEG-1, vrstva 3) (Advance Audio Coding), MP3 (MPEG-1, vrstva 3) Zvukový signál Zvukový signál PCM používá vzorkování 48 kHz s 16 PCM používá vzorkování 48 kHz s 16

bitovým kódováním celkem 768 kb/sbitovým kódováním celkem 768 kb/s Dynamická změna intervalu kvantizačních stupňů Q Dynamická změna intervalu kvantizačních stupňů Q

pro snížení bitové rychlosti v závislosti na síle signálu pro snížení bitové rychlosti v závislosti na síle signálu až na 200 kb/s. Kvantizační šum je maskován signálem, až na 200 kb/s. Kvantizační šum je maskován signálem, kde N je šumový výkonkde N je šumový výkon

N = QN = Q2 2 / 12/ 12

OFDM modulace

OFDM modulace

Další vlastnosti OFDM modulace: Nosné jsou ortogonálně rozděleny po šířce kanálu

Kromě přenášených dat rámec obsahuje spojité a

rozptýlené pilotní buňky, které zajišťují

synchronizaci rámců, kmitočtu, času a.p.

OFDM modulace

Význam OFDM ochranných intervalů při mnohonásobných odrazech

Příjem DVB - TPříjem DVB - T

Řešení TV rozvodů pro příjem DVB-T Přímý rozvod televizních kanálů s digitálními multiplexy

– nejjednodušší varianta, dobrý stav rozvodu STA z hlediska šířky pásma (K>60) a vyzařování. Každý úč. má STB.

Rozvod televizních kanálů s kmitočtovými měniči – lze využít stávajících rozvodů STA, nutno využít 4. TV pásma. 3. pásmo obsazeno a STB neumí S kanály a některé ani VHF D/K. Každý úč. má STB.

Převod DVB-T signálů na analogové D/A měniči – lze využít stávajících rozvodů STA. Vyšší cena modulů. Na každý TV program jeden modul. Úč. nemusí mít STB.

Převod DVB-T na DVB-C – ekonomicky náročné řešení, spíše pro velké rozvody TKR.


Podmínky příjmu DVB-T signálů na sídlištích


Skupinový digitální pozemní a satelitní přijímač GRUNDIG STC 1200


Blokové schéma skupinového digitálního

pozemního a satelitního přijímače

Digitální TV v domácnostiDigitální TV v domácnosti

Individuální pozemní DVB-T příjem přes set-top-box


Digitální přijímač Set Top Box (STB)Digitální přijímač Set Top Box (STB) STB je STB je samostatný přijímačsamostatný přijímač digitálního pozemského digitálního pozemského

(terestriálního) vysílání ve spojení s běžným TV (terestriálního) vysílání ve spojení s běžným TV přijímačem a venkovní nebo pokojovou anténoupřijímačem a venkovní nebo pokojovou anténou

STB STB konvertuje digitální TV signálkonvertuje digitální TV signál na analogový, na analogový,

který lze přijímat běžným televizním přijímačem (TVP)který lze přijímat běžným televizním přijímačem (TVP) Uživatelské vybavení STBUživatelské vybavení STB – vstupní F nebo IEC – vstupní F nebo IEC

konektor pro připojení antény, výstupní SCART, S-konektor pro připojení antény, výstupní SCART, S-VHS, IEC konektor pro připojení TVP, dálkový VHS, IEC konektor pro připojení TVP, dálkový ovladač, štěrbinu pro kartu s podmíněným přístupem ovladač, štěrbinu pro kartu s podmíněným přístupem (pouze vyšší modely)(pouze vyšší modely)

Digitální Set Top BoxDigitální Set Top Box

Základní funkce STB:Základní funkce STB: Příjem volně vysílaných TV a R programů DVB-T Příjem volně vysílaných TV a R programů DVB-T

vysílaných v pásmech VHF a UHFvysílaných v pásmech VHF a UHF Příjem elektronického programového průvodce a Příjem elektronického programového průvodce a

teletextuteletextu Programové vybavení s obrazovkovým menu pro Programové vybavení s obrazovkovým menu pro

nastavení funkcínastavení funkcí Funkce automatického vyhledávání multiplexů DVB-T a Funkce automatického vyhledávání multiplexů DVB-T a

detekce programůdetekce programů Zobrazení jednoduché informace o síle a kvalitě signáluZobrazení jednoduché informace o síle a kvalitě signálu Rodičovský zámek, funkce časovače s automatickým Rodičovský zámek, funkce časovače s automatickým

vypnutímvypnutím Reset do výrobního nastaveníReset do výrobního nastavení


Blokové schéma Set Top Boxu propřipojeného k TVP

Digitální Set Top BoxDigitální Set Top Box Bloky Set Top Boxu – funkceBloky Set Top Boxu – funkce TunerTuner – vybírá jeden TV kanál o šířce 7 nebo 8 MHz, – vybírá jeden TV kanál o šířce 7 nebo 8 MHz,

konvertuje vf. signál do základního pásmakonvertuje vf. signál do základního pásma COFDM demodulátorCOFDM demodulátor – čip obsahující FFT, demodulátory – čip obsahující FFT, demodulátory

QAM, QPSK, Viterbiho a RS dekodér. Na výstupu je QAM, QPSK, Viterbiho a RS dekodér. Na výstupu je MPEG-2.MPEG-2.

Descrembler Descrembler – obvod pro zabránění neautorizovanému – obvod pro zabránění neautorizovanému přístupu k sledování placené TVpřístupu k sledování placené TV

DemultiplexorDemultiplexor- rozděluje obrazové, zvukové a datové - rozděluje obrazové, zvukové a datové tokytoky

Dekodér MPEGDekodér MPEG – obsahuje tři dekodéry (video, audio a – obsahuje tři dekodéry (video, audio a datový)datový)

MikroprocesorMikroprocesor – řídí procesy dekódování datových toků, – řídí procesy dekódování datových toků, zpracování servisních informací a uživatelského zpracování servisních informací a uživatelského rozhraní. Často se slučuje s dekodérem MPEG-2.rozhraní. Často se slučuje s dekodérem MPEG-2.


Blokové schéma Set Top Boxu pro interaktivní komunikaci přes MHP (Multimedia Home Platform). Na přijímací straně se předpokládá použití obrazovky a ovladače nebo bezdrátové klávesnice.


Antény pro příjem DVB-T: Pokojové antény – pouze místa se silným

signálem. Pole značně nehomogení, proto všesměrová anténa – jednoduchý dipól nebo prutová anténa (H-polarizace)

Širokopásmová anténa reflektorová stěna – je vhodná pro příjem DVB-T,má dobrou směrovost a ziskovou frekvenční charakteristiku

Směrová anténa Yagi- jde o směrovou anténu s vysokým ziskem.Je vhodná pro dálkový příjem,nebo v místech s více vysílači


Efekt impulsního rušení na dekódování obrazu

Graf závislosti citlivosti DVB-T na rušivé impulsy pro 2k a 8k


Příklad jednoduchého řešení STB Technisat


Přijímač DVB-T velikosti USB klíče s přídavnou anténou do PC a jeho blokové

schéma

Digitální Set Top Box Digitální Set Top Box

Blokové schéma zapojení PCI karty pro příjem DVB-T


Příjem různých typů TV digitálních signálů na Integrovaný digitální televizor

digitální televizní příjem dvb – t ing.vítězslav jeřábek, csc 2008 [email protected]

Documents