HDTV

Jakość obrazu w eksploatowanych obecnie systemach telewizji

programowej jest niska. Uzyskanie jakości dorównującej obrazowi
filmowemu staje się obecnie technicznie możliwe.

Obraz w telewizji wysokiej jakości (HDTV - High Definition Television)

musi zapewniać uzyskanie nieporównywalnie większego niż dotychczas
wrażenia realności. W tym celu musi on być wydłużony w poziomie, o
znacznie większej powierzchni i zasadniczo zwiększonej rozdzielczości.

Wymaga to zmiany podstawowych parametrów procesów analizy,

transmisji i syntezy obrazu, a w szczególności zwiększania liczby linii
(powyżej 1000), większej częstotliwości pola (ze względu na migotanie) i
znacznie szerszego pasma sygnałów wizyjnych.

Wprowadzenie telewizji wysokiej jakości musi więc być związane z

całkowicie nowym, różnym od dotychczasowych standardem telewizyjnym.

Eksploatowane obecnie systemy telewizji programowej powstały (jako

monochromatyczne) przed mniej więcej 40 laty.

Przyjęte wtedy podstawowe parametry standardów telewizyjnych -

przede wszystkim liczba linii, kształt obrazu, częstotliwość powtarzania i
sposób wybierania - wynikały głównie z technicznych możliwości realizacji
torów telewizyjnych, bardzo silnie ograniczonych ówczesnym stopniem
rozwoju elektroniki.

Podstawowym ogólnym kryterium oceny powinno być tzw. wrażenie

realności, które polega na tym, iż wydaje się nam, że uczestniczymy w
wydarzeniach oglądanych na ekranie.

Obraz oryginalny wypełnia całość naszego pola widzenia; ruchami

głowy i oczu wybieramy aktualnie najbardziej interesujący nas fragment
tego obrazu (np. ten, w którym znajduje się piłka). Dla uzyskania możliwie
dobrego wrażenia realności reprodukowany obraz musi być dostatecznie
duży, wystarczająco jasny, ostry (tj. umożliwiający dostrzeganie
szczegółów), dostatecznie dobrze oddający barwy i ruch obiektów, stabilny,
nie migoczący oraz pozbawiony zauważalnych zniekształceń
geometrycznych i zakłóceń.

Kierunki rozwoju

Pole widzenia człowieka ocenia się kątowo: kąt widzenia w poziomie

jest większy niż w pionie. Format obrazu określa się stosunkiem w jego
szerokości w do wysokości h.

Przekazywane współcześnie obrazy przez telewizję w standardzie 625

linii /obraz i 25 obrazów /s odbiegają wiernością od oryginalnego obrazu
oglądanego przez człowieka.

Podstawowa różnica między obrazem telewizyjnym i oryginalnym

wynika z faktu, że obraz telewizyjny jest mały i dwuwymiarowy. Jest
prostokątem o rozmiarach: szerokości w do wysokości h jak 4 do 3 (4:3 =
1,33), o przekątnej maksymalnie do 80 cm ( 29 cali).

Obraz ten powinno się oglądać z odległości ok. 5 razy większej od

jego wysokości h, aby nie była na nim widoczna struktura liniowa.
Odpowiada to wąskiemu kątowi oglądania wynoszącemu ok. 10°, gdy
normalny kąt widzenia człowieka wynosi 60° do 160°.

Zastosowanie ekranu o większej szerokości i dwukrotnie większej

liczbie linii pozwala na zbliżenie widza do ekranu na odległość 3h i
zwiększenie kąta oglądania do 30°.

Obraz telewizyjny standardowy (PAL) składa się z 576 czynnych

(świecących) linii o określonej rozdzielczością szerokości. Linie te na
dużym ekranie stają się widoczne nawet z dużej odległości. Zjawiska te
obserwuje się wyraźniej na dużych ekranach kineskopów.

Aby uniknąć tych efektów w obecnym standardzie telewizji 625 linii/

obraz i 25 obrazów /s stosuje się w odbiornikach z dużym kineskopem
pionowe odchylanie z dwukrotnie większą (100 Hz) częstotliwością.

Daje to odtwarzany obraz nie migotający z 2 x 576 liniami, przy czym

każda linia jest powtórzona dwukrotnie (rozdzielczość pionowa obrazu
odpowiada tylko 576 liniom czynnym).

Dalszą poprawę jakości telewizji usiłuje się uzyskać przez stosowanie

kineskopów z ekranem płaskim, prostokątnym o proporcjach 16:9, z
dwukrotnym zwiększeniem rozdzielczości poziomej i pionowej przez
zwiększenie liczby linii czynnych na obraz do 1152 (1250 wszystkich linii) i
liczby obrazów na sekundę 25 lub 50.

Taka telewizja nazywa się HDTV (ang. High Definition Television -

telewizja o wielkiej rozdzielczości).

Telewizja HDTV ma być cyfrową i pracować w systemie HD-MAC,

różniącym się od systemów PAL i SECAM. Emisji HD-MAC nie można
więc odbierać odbiornikami systemu PAL i SECAM.

Wprowadzono system PALplus. Opracowano go, aby umożliwić

posiadaczom odbiorników PAL z ekranem 4:3 odbiór telewizji
szerokoekranowej, a posiadaczom odbiorników PALplus z kineskopem 16:9
odbiór obrazów panoramicznych.

HDTV wymaga również lepszej jakości odtwarzania barw oraz

zmniejszenia wpływu wszelkich zniekształceń i zakłóceń w całym torze
telewizyjnym na jakość obrazu.

Rozwiązanie wszystkich występujących w HDTV problemów wymaga

wprowadzenia zupełnie nowego standardu telewizyjnego.

Standard HDTV

Telewizja o wielkiej rozdzielczości HDTV (nazywana również Telewizją

Wysokiej Jakości, Telewizją Dużej Wierności) ma w przyszłości zastąpić
dotychczasowe systemy telewizyjne NTSC, PAL i SECAM.

Oparto się na następujących ustalonych międzynarodowo (CCIR 801,

EBU 3271-E, 1993 r.) zaleceniach:

•

stosuje się kineskopy o ekranach w formacie: szerokości w do
wysokości h jak 16:9, o przekątnej ok. 1270 mm ( 50 cali)

•

liczba linii w obrazie 1250 w tym 1152 czynnych. Czas kreślenia jednej
linii 32us, kreślenie międzyliniowe 2:1, częstotliwość poziomego
odchylania (linii) 31,25 kHz

•

liczba obrazów na sekundę 25. Częstotliwość pionowego odchylania
50 Hz częstotliwość obrazów 25 Hz, półobrazów 50 Hz

•

optymalna odległość oglądania równa trzy- do czterokrotnej wysokości
(3-4 h)

Analogowe sygnały wizyjne

•

sygnał luminancji: Y= 0,299 R + 0,587 G + 0,114 B

•

sygnał różnicowy koloru: CR = 0,173 (R- Y)

•

sygnał różnicowy koloru: CB = 0,564 (B-Y)

•

pasmo sygnałów wizyjnych ma szerokość do 30 MHz;

Cyfrowe sygnały wizyjne

•

całkowita liczba próbek w linii luminancji 2304, sygnałów różnicowych
koloru 2 x 1152

•

liczba próbek w czynnej linii luminancji 1920, linii sygnałów
różnicowych koloru 2 x 960

•

kwantowanie liniowe ze słowami 8- lub 10-bitowymi

•

częstotliwość próbkowania sygnału luminancji 72 MHz (32 x 2,25
MHz), sygnałów różnicowych koloru 36 MHz (16 x 2,25 MHz)

•

szybkość bitowa strumienia cyfrowego luminancji 576 Mbit/s, sygnałów
różnicowych koloru 2 x 288 Mbit/s i całkowitego strumienia cyfrowego
wizji 1152 Mbit/s.

Szerokość pasma częstotliwości zajmowanego przez sygnały wizyjne

telewizji HDTV powoduje, że telewizja HDTV musi posługiwać się
nadajnikami pracującymi w zakresie częstotliwości SHF.

Dla potrzeb telewizji cyfrowej zdefiniowane są dwie podstawowe

rozdzielczości: 720p i 1080i

Rozdzielczość 720p to 1280 linii x 720 pikseli, czyli razem 921600 pikseli.
W ciągu każdej sekundy kreślone jest 60 pełnych ramek, jest to tzw.
rozdzielczość progresywna (p – progressive).

Rozdzielczość 1080i to 1920 linii x 1080pikseli, czyli razem jest 2 miliony
72 tysięcy pikseli. W ciągu każdej sekundy kreślone jest 30 ramek z liniami
parzystymi na zmianę z liniami nieparzystymi. Jest to tzw. rozdzielczość z
przeplotem (i – interlaced).

Cyfrowy dźwięk towarzyszący obrazowi HD jest jakości znanej już z

płyt DVD. Istnieje możliwość przesyłania dźwięku przestrzennego Dolby
Digital 5.1

W przypadku odbioru ze zwykłej anteny konieczny jest wbudowany

tuner HDTV. Odbiorniki z takim tunerem są znacznie droższe. Tańszym
rozwiązaniem jest odbiór programów przez zewnętrzny dekoder HDTV za
pośrednictwem przekazu satelitarnego (set top box).

Telewizor, który ma dostosowany format do 16:9 i wysoką

rozdzielczość, a nie posiada tunera HD nazywa się HDTV Ready (gotowy
do odbioru HDTV). Nie oznacza to, że ma na pewno rozdzielczość
1080x1920 może mieć tylko 768x1360 lub jeszcze mniej, trzeba na to
uważać kupując telewizor specjalnie do HDTV.

Jeśli chcemy w przyszłości do telewizora podłączyć tuner HDTV musi

on być wyposażany w złącze HDMI lub przynajmniej DVI.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że złącza HDMI i DVI często są

programowo zintegrowane z systemem zabezpieczającym, chroniącym
prawa autorskie: HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection).
Jeśli jedno urządzenie na zainstalowany HDCP, a telewizor nie, odbiór
przez te złącza może być niemożliwy.

Jak odbierać HDTV

Aby cieszyć się jakością, jaką daje telewizja wysokiej rozdzielczości

musi być spełnione kilka warunków:
- program musi być nadawany w systemie HDTV
- musimy posiadać telewizor HDTV lub HDTV ready + dekoder
- audycja musi być nagrana w tym systemie

W Polsce pojawił się już pierwszy nadawca, Telewizja n, w swojej

ofercie mają kilka programów np. Discovery HD.

Prawdopodobnie w najbliższych latach poszerzy się oferta operatorów

w technologii HDTV, tworzone będą specjalnie programy w tym systemie.

Do tego czasu posiadacze telewizorów panoramicznych i HD Ready

muszą ogladać na nich standardowe programy z marginesami po bokach
lub zniekształcającym zoomem.

Karty HDTV

Nowoczesna telewizja cyfrowa udostępni nadawcą możliwość

określenie odbiorców programu i warunki kopiowania filmów. Dostęp będzie
ograniczany przez "flagi nadawcze" umieszczone w poszczególnych
filmach. Program taki może być trwale zabezpieczony przed kopiowaniem
lub możliwe będzie jego oglądanie tylko przez posiadaczy kart dostępu.

Różnice między telewizją cyfrową a analogową

O technice cyfrowej w telewizji słyszymy już od dawna, w celu

uzyskania lepszej jakości stopniowo zastępowane są układy analogowe w
stacjach nadawczych i odbiornikach na cyfrowe.

W pełni o telewizji cyfrowej można mówić dopiero gdy transmisja

sygnału do użytkownika końcowego ma postać cyfrową. W niedługim
czasie ta forma zastąpi całkowicie przekaz analogowy.

Zasadnicza różnica w stosunku do tradycyjnej telewizji polega na

zastosowaniu kompresji cyfrowej, dzięki czemu w paśmie jednego kanału
telewizyjnego będzie można zmieścić do ośmiu programów. Równolegle z
przekazem telewizyjnym można przesyłać inne informacje elektroniczne.

Ta nowa technologia stopniowo pojawiać się będzie telewizji za

pośrednictwem satelity (DVB-S), kablówki (DVB-C), nadajników
naziemnych (DVB-T) i telefonii komórkowej (DVB-H).
Nowoczesna telewizja rozwijać się będzie w kierunku usług interaktywnych.
Zastosowanie kanału zwrotnego umożliwi rozszerzenie oferty o dodatkowe
usługi.

Odbiorniki telewizji cyfrowej

Przejście z telewizji analogowej na cyfrową wiąże się z koniecznością

wymiany urządzeń nadawczych i odbiorników. W zależności jaką drogą
odbierany będzie sygnał cyfrowy, odbiorca będzie musiał mieć telewizor
cyfrowy lub tylko dodatkową przystawką podłączaną przez eurozłącze, np.
cyfrowy odbiornik satelitarny lub dekoder.

Określenie: telewizor cyfrowy było nadużywane przez producentów i

sprzedawców. Zazwyczaj stosowane jest do odbiorników w których cały tor
przetwarzający sygnał wizji i fonii wykonany jest w technologii cyfrowej.
Często niesłusznie nazywano tak telewizory, które tylko posiadały niektóre
układy, np. fonię cyfrową NICAM lub sam układ sterowania.

W przypadku telewizji cyfrowej odbiornik musi posiadać funkcję

dekompresji sygnału cyfrowego w standardzie MPEG-2 lub MPEG-4.
Dodatkowo do prawidłowego odbioru telewizji wysokiej rozdzielczości
HDTV telewizor musi posiadać ekran panoramiczny o proporcjach 16:9,
możliwość odbioru rozdzielczości 720p lub 1080i oraz dekoder z czytnikiem
kart dostępowych.

W aktualnie sprzedawanych w Polsce telewizorach, nawet tych które

są określane mianem "HD ready" nie ma tych wszystkich funkcji. Nie jest to
na razie konieczne gdyż telewizja cyfrowa dostępna jest głównie za
pośrednictwem satelity i odpowiedni dekoder może być zamontowany w
cyfrowym odbiorniku satelitarnym.

Pomimo tego, że do dekodera cyfrowego można podłączyć dowolny

telewizor posiadający eurozłącze, to prawdziwą jakość odbioru uzyskamy
tylko w telewizorach przystosowanych do telewizji wysokiej rozdzielczości.

Cyfrowa telewizja satelitarna DVB-S (Digital Vision
Broadcasting - Sattelite)

Ta forma cyfrowego przekazu programów jest najbardziej popularna.

Odbiornika satelitarne cyfrowe wypierają już analogowe ze względu na
niższe koszty przesyłu i lepszą jakość.

Aktualnie w Polsce dominuje trzech operatorów: Cyfra +, Cyfrowy

Polsat i telewizja n (ITI Neovision) Abonenci tych firm mają do wyboru
programy pogrupowane w pakiety w cenach już od 10 zl/m-c.

Oprócz programów płatnych odbiorniki cyfrowe umożliwiają odbiór

kilkuset programów bezpłatnych z całego świata (FTA - Free To Air). Taka
ilość programów możliwa jest właśnie dzięki cyfrowej kompresji MPEG, na
jednym transponderze zamiast jednego można umieścić kilka programów
razem z wieloma wersjami językowymi lub stacjami radiowymi.

Dla terenów Polski najbardziej popularne są pozycje satelit: Hot Bird

13 E i Astra 19,2E.

Cyfrowa telewizja satelitarna będzie się rozwijać w kierunku telewizji

interaktywnej, oprócz programu telewizyjnego i stacji radiowych dostępne
będą usługi: telewizja na żądanie (Video On Demand), Internet i inne.
Dzięki nowej technologii MPEG-4 możliwy jest przekaz programów w
standardzie HDTV, pionierem w tej dziedzinie na polskim rynku jest
telewizja Neovision.

Kablowa telewizja cyfrowa DVB-C (Digital Vision Broadcasting
- Cable)

Odbiór telewizji cyfrowej za pośrednictwem kablówki jest bardzo

popularny w Ameryce i Europie zachodniej.

W Polsce sieci kablowe nie są jeszcze gotowe na jej wprowadzenie.

Wymaga to dużych inwestycji w infrastrukturę. W wielu przypadkach trzeba
zrobić sieć od nowa. Przygotowują się już do tego najwięksi operatorzy, jak:
Aster, UPC i Vectra.

Instalacja zostanie w przyszłości wyposażona w kanał zwrotny i będą

możliwe dodatkowe usługi np. Internet, telewizja na żądanie (Video On
Demand), płatny dostęp (Pay Per View) oraz telefon.

Cyfrowa telewizja naziemna DVB-T (Digital Vision
Broadcasting - Terrestial)

Zgodnie z zaleceniami Unii Europejskiej, w Polsce do 2014 roku

powinno nastąpić całkowite przejście na nadawanie cyfrowe przez
wszystkie nadajniki naziemne. Zmiana technologii nadawania wynika ze
względów ekonomicznych i jakościowych. W krajach zachodnio-
europejskich cyfrowe nadajniki wypierają już analogowe.

Jako pierwsi w Europie telewizję cyfrową z nadajników naziemnych

wprowadzili Anglicy.

Mimo konieczności dokupienia dekodera, telewizja ta zyskała dużą

popularność, gdyż większość programów dostępna jest tam za darmo.
Intensywna rozbudowa sieci nadawczej ma już miejsce w Niemczech,
Holandii, Szwecji i Finlandii.

Wprowadzenie w Polsce telewizji cyfrowej to duża inwestycja, jednak

koszty te szybko się zwrócą, bo korzyści są wielokrotne.

Moc nadajnika jaka jest potrzebna do transmisji jednego programu

telewizyjnego wystarczy to nadawania pakietu 8 programów, czyli
multipleksu. Dzięki kompresji MPEG-2 (lub MPEG-4) taki pakiet programów
zajmuje tylko jeden kanał telewizyjny.

Dla odbiorców oznacza to zwielokrotnienie oferty programowej,

poprawienie jakości obrazu i przestrzennego dźwięku oraz dostęp do wielu
dodatkowych usług jak: Internet, telefon, telewizja na żądanie i innych.

Nowa technologia korekcji błędów poprawi jakość odbioru nawet przy

chwilowych zanikach sygnału. W przekazie cyfrowym nie istnieje problem
odbić na obrazie, i zakłóceń przez sąsiednie stacje nadawcze.

Przewiduje się, że nadajniki cyfrowe jako pierwsze pojawią się we

Wrocławiu, Poznaniu, Warszawie, na Śląsku i Podkarpaciu. Szacunkowy
koszt dodatkowego dekodera to około 300 zł.