S P R Z 
T
Telewizja cyfrowa i standard MPEG2
Powszechnie uwaÅ‚a siÍ, Å‚e w ciÄ…gu dwu- puste. JeÅ›li stosunek wymiarÛw obrazu wy-
Czym jest telewizja cyfrowa,
dziestulat wszystkieanalogoweformyemisji nosi 5:4, pojedyncza linia zawiera 576*5/
dlaczego powstaje wokÛÅ‚ niej tyle
radiowych i telewizyjnych ustÄ…piÄ… miejsca 4, czyli 720 pikseli. Tych 720 pikseli po-
zamieszania, co oznacza skrÛt
systemom cyfrowym. Proces ten rozpoczyna winnozostaĘ wyświetlonych w czasie odpo-
MPEG2? Przeczytaj poniłszy
siÍ obecnie. W przeciÄ…gu mniej niÅ‚ dziesiÍ- wiadajÄ…cym jednej linii, czyli 52ms, z czego
artykuł, a poznasz odpowiedzi na
ciulattechnikacyfrowastaÅ‚asiÍ dominujÄ…cÄ… wynika,Å‚e pojedynczy pikselìtrwaî 72,2ns.
te pytania.
w przemyÅ›le pÅ‚ytowym,a pojÍcieìtransmis- ZakÅ‚adajÄ…c, Å‚e kolejne piksele zmieniajÄ… siÍ
ja cyfrowaî jest coraz czÍÅ›ciej uÅ‚ywane z czarnych na biaÅ‚e i vice versa, czÍstotli-
przez nadawcÛw programÛw. wośĘ takiego sygnaÅ‚u wynosiÅ‚aby 6,9MHz.
Niniejszy artykuÅ‚ stanowi prÛbÍ wyjaÅ›nie- W takim razie najniÅ‚sza czÍstotliwośĘ prÛb-
nia problemÛwzwiÄ…zanychz emisjÄ…telewiz- kowania powinna wynosiĘ 14MHz. W stan-
ji cyfrowej, przedstawienia mołliwości ich dardzie MPEG2sygnałluminancjijestrzeczy-
rozwiÄ…zania oraz korzyÅ›ci, jakie telewizja wiÅ›cie prÛbkowany z czÍstotliwoÅ›ciÄ…
cyfrowa przyniesie. 13,5MHz.
Cyfrowa transmisja Przesłanie obrazu telewizji kolorowej za-
kablowa, telewizja sate- wierajÄ…cego 625 linii i 25 obrazÛw na se-
litarnai naziemna wyko- kundÍ, przetworzonego na sygnaÅ‚ cyfrowy
rzystujÄ… standard kodo- i przeksztaÅ‚conego w strumieÒ danych
wania MPEG2, wprowa- o szybkości 216Mbit/s wymagałoby pasma
dzony przez Motion Pic- 108MHz. W pasmie takim mieÅ›ci siÍ 13
ture Experts Group oraz kanaÅ‚Ûw telewizji analogowej - po cÛÅ‚ wiÍc
International Standards telewizja cyfrowa?
Organisation (ISO), bÍ-
dący standardem cyfro- CelowośĘ stosowania TV
wej kompresji sygnału. cyfrowej
Znaczenie tego standar- Zmiana techniki analogowej na cyfrowÄ…
du bÍdzie w miarÍ zapoznawania siÍ z ni- w TV staÅ‚a siÍ zasadna dopiero wtedy, gdy
niejszym tekstem coraz bardziej zrozumiaÅ‚e. inÅ‚ynierowie zajmujÄ…cy siÍ emisjÄ… progra-
mÛw przeanalizowali nieco dokÅ‚adniejobraz
Rys. 1. (a) Typowy sygnał pojedynczej linii
Od analogowego do telewizyjny i stwierdzili, Å‚e znaczna czÍśĘ
obrazu w TV analogowej; (b) konwersja
cyfrowego informacji przesyłanej w TV analogowej po-
analogowo-cyfrowa tego sygnału.
Stosowane obecnie analogowe systemy wtarza siÍ. PowaÅ‚nÄ…, potencjalnÄ… korzyÅ›ciÄ…,
telewizji sÄ… oparte na precyzyjnej synchro- ktÛra wynikÅ‚aby ze stosowania cyfrowej
nizacji kamery i odbiornika, tak aby 25 razy techniki, jest mołliwośĘ przechowywania
na sekundÍ na ekranie pojawiÅ‚ siÍ przeka- obrazu i przesyÅ‚ania jedynie informacji
zywany obraz. Obraz jest w caÅ‚oÅ›ci odtwa- o rÛÅ‚nicach wystÍpujÄ…cych miÍdzy kolejny-
rzany za kałdym razem, nawet wtedy, gdy mi obrazami. W odbiorniku informacja taka
nie nastąpił w nimładenruch. W systemach słułyłaby do zaktualizowania obrazu znaj-
telewizji cyfrowej obraz tworzony jest w pa- dujÄ…cego siÍ w pamiÍci i w drodze aktuali-
miÍci i wyprowadzany z niej w sposÛb ana- zacji powstawaÅ‚aby kolejna ramka. Idea ta
logiczny jak w przypadku karty graficznej stanowi podstawÍ MPEG2, czyli standardu
i monitora komputera. kompresji danych, wykorzystywanego do
Aby uzyskaĘ reprezentacjÍ cyfrowÄ… syg- transmisji wysokiej jakoÅ›ci obrazu (i düwiÍ-
naÅ‚u analogowego naleÅ‚y poddaĘ go prÛb- ku) przy wÄ…skim pasmie.
kowaniu z odpowiednio duÅ‚Ä… czÍstotliwoÅ›- PoniewaÅ‚standard MPEG2 najpewniej bÍ-
ciÄ…, czÍsto dwu- lub trzykrotnie wyÅ‚szÄ… od dzie w przyszÅ‚oÅ›ci obecny w naszym co-
maksymalnej czÍstotliwoÅ›ci sygnaÅ‚u analo- dziennym Å‚yciu, dobrze byÅ‚oby przyjrzeĘ
gowego. KaÅ‚da z prÛbek sygnaÅ‚u jest prze- siÍ stosowanemu w nim przetwarzaniu syg-
twarzana na wartośĘcyfrową,jaktoilustruje nału, poniewał ułatwi to zrozumienie cyf-
rys.1. rowej TV. W drodze miÍdzy konsolÄ… studyj-
W przypadku obrazu TV wynikiem prÛb- nÄ…i nadajnikiemsygnaÅ‚jest poddawanysied-
kowania jest strumieÒ danych binarnych miu operacjom, w wyniku ktÛrych powta-
przedstawiajÄ…cy punkt po punkcie oryginal- rzajÄ…ce siÍ informacje sÄ… usuwane, a infor-
ny obraz, poczynajÄ…c od lewego gÛrnego do macje pozostaÅ‚e, wraz z danymi identyfika-
prawego dolnego rogu obrazu. Obraz tele- cyjnymi i synchronizacyjnymi, sÄ… dzielone
wizyjny jest najczÍÅ›ciej dzielony na kolum- na pakiety multipleksowane z innymi pro-
ny i wiersze. Pojedynczy element obrazu gramami TV,a wszystkotoÅ‚Ä…czonez düwiÍ-
nosi nazwÍ piksela. kiem. Rys.2 przedstawia 7 etapÛw przetwa-
W przypadku obrazu złołonego z 625 li- rzania standardu MPEG2, zapewniających
nii, 576 nich zawiera informacjÍ obrazowÄ…, kompresjÍ danych w stosunku 160:1.
natomiast pozostaÅ‚e niosÄ… teletekst lub sÄ… Bardzo czÍsto redundancja w obrazie TV
osiąga 95%. Na pierwszym etapie sygnały
luminancji i chrominancji sÄ… prÛbkowane
i poddawane przetwarzaniu A/C. Sygnał lu-
minancji jest prÛbkowany z czÍstotliwoÅ›ciÄ…
13,5MHz, natomiast rÛÅ‚nicowe sygnaÅ‚y ko-
loru R-Y i C-Y, w postaci cyfrowej oznacza-
ne jako Cr i Cb, sÄ… prÛbkowane z czÍstot-
liwością 6,75MHz kałdy. 8-bitowa konwer-
Rys. 2. Etapy przetwarzania sygnału TV według standardu MPEG2.
Elektronika Praktyczna 1/98
19
S P R Z 
T
Rys. 3. Eliminacja redundancji czasowej - bloki i makrobloki.
sja zapewnia 256 poziomÛw szaroÅ›ci, ale linii luminancji, ktÛre nastÍpnie sÄ… grupo- i chrominancji. JeÅ›li np. caÅ‚a linia obrazu
we wspÛÅ‚czesnychstudiachczÍÅ›ciejspotyka wane po cztery bloki luminancji (16 pikseli posiada wartośĘ luminancji 0,6, Cr=2,2
siÍ konwersjÍ 10-bitowÄ…. na 16 linii) oraz dwa bloki chrominancji i Cb=8,3, w wyniku tej analizy powstanie
RÛÅ‚nice miÍdzy kolejnymi ramkami sÄ… Cr i Cb. Taka wiÍksza struktura nosi nazwÍ nastÍpujÄ…ca informacja ìLinia 78, piksel 1,
wykrywane poprzez porÛwnywanie ramek, makrobloku (rys. 3). Y=0,6, Cr=2,2, CBb=8,3, powtÛrzyĘ 719
a nastÍpnie zostajÄ… wysÅ‚ane do odbiornika PorÛwnania kolejnych obrazÛw odbywajÄ… razyî.
w celu uaktualnieniazapamiÍtanegotam ob- siÍ na poziomie makrobloku. RÛÅ‚nice pod-
razu. Gdyby przesyłany był obraz nierucho- dawane dalszemu przetwarzaniu są okreś- Redundacja przestrzenna
my lub testowy, po jednokrotnej transmisji lane na podstawie operacji zbliłonej do Trzeci etap przetwarzania przedstawiony
moÅ‚na byÅ‚oby wyÅ‚Ä…czyĘ nadajnik! Niestety odejmowania. Makrobloki sÄ… Å‚Ä…czone w sek- na rys. 2 nosi nazwÍ eliminacji redundancji
wszyscy ci, ktÛrzy wÅ‚Ä…czyliby swe odbior- wencje zgodnie ze sposobem analizowania przestrzennej i dotyczy wyÅ‚Ä…cznie jednego
niki trochÍ pÛüniej, nie odebraliby w takiej pierwotnego obrazu: odlewej do praweji od obrazu. Jego idea zobrazowana zostaÅ‚a na
sytuacji Å‚adnego sygnaÅ‚u, dlatego teÅ‚ kom- gÛry do doÅ‚u. rys. 5, a caÅ‚y proces sÅ‚uÅ‚y dalszej eliminacji
pletny obraz jest okresowo przesyÅ‚any, by Kilka kolejnych makroblokÛw jest Å‚Ä…czo- nadmiarowej informacji obecnej w obrazie.
umoÅ‚liwiĘ odbiorcom zmianÍ kanaÅ‚u lub nych w jednostkÍ o nazwie ìsliceî (rys. 4), DalszÄ… redukcjÍ liczby przesyÅ‚anych da-
wÅ‚Ä…czenie odbiornika w trakcie emisji. zawierajÄ…cÄ… odpowiedniÄ… liczbÍ danych wy- nych uzyskuje siÍ stosujÄ…c krÛtkie kody dla
godnÄ… z punktu widzenia detekcji i korekcji czÍsto wystÍpujÄ…cych sekwencji oraz syg-
Redundancja czasowa bÅ‚ÍdÛw. ìSlicesî sÄ… zazwyczaj Å‚Ä…czone po naÅ‚Ûw synchronizujÄ…cych. System jest pod
Proces odrzucania powtarzajÄ…cejsiÍ w ob- dwanaÅ›cie w ciÄ…gi odpowiadajÄ…ce jednemu tym wzglÍdem zbliÅ‚ony do kodu Morse'a,
razach informacji nosi nazwÍ usuwania re- obrazowi, bÄ…düciÄ…gowi obrazÛw. Wrazz ko- gdzie najczÍÅ›ciej wykorzystywanym lite-
dundancjiczasoweji stanowi drugietap prze- dami identyfikacyjnymi oraz synchroniza- rom alfabetu przyporzÄ…dkowano najkrÛtsze
twarzaniacyfrowegosygnaÅ‚u obrazu(rys. 2). cyjnymi tworzÄ… sekwencjÍ wideo. Taka gru- kody, np. literze E - kropkÍ, literze T -
TwÛrcy filmÛw rysunkowych wykorzystujÄ… pa jest dogodna z punktu widzenia edycji kreskÍ, natomiast literze Z kod dÅ‚uÅ‚szy:
podobnÄ… technikÍ nakÅ‚adajÄ…c ruchome ele- i przeÅ‚Ä…czania. kreska, kreska, kropka, kropka. Dodatkowo
menty na statycznÄ… czÍśĘ obrazu zamiast NastÍpnie analizowane jest podobieÒstwo moÅ‚na takÅ‚e zakodowaĘ dÅ‚uÅ‚sze ciÄ…gi zer
wielokrotnego rysowania takiego obrazu. sÄ…siadujÄ…cych pikseli danego obrazu i kodo- lub jedynek, np. x zer, po ktÛrych nastÍ-
Kałdyobrazjest dzielony nabloki pikseli, wana jest liczba pikseli posiadających takie puje y jedynek mołna zakodowaĘ w posta-
początkowo poosiem pikseli nakałdeosiem same lub zbliłone poziomy luminancji ci (x,0)(y,1).
Rys. 4. Grupa obrazów.
Elektronika Praktyczna 1/98
20
S P R Z 
T
Odbiornik TV w pełni zgodny z normą
MPEG2 powinien mieĘ dostatecznie dułą
pamiÍĘ, by pomieÅ›ciĘ wszystkietrzyrodzaje
obrazÛw. Jednak w peÅ‚ni zadawalajÄ…ce wy-
niki uzyskuje siÍ zapamiÍtujÄ…c tylko obrazy
typu I oraz P, natomiast obrazy B sÄ… odtwa-
rzane na biełąco w odbiorniku.
Pakiety danych
Kompresja danych osiÄ…gnÍÅ‚a etap, w ktÛ-
rymjuÅ‚ nie moÅ‚najej odwrÛciĘ. Dane wideo
zostająteraz połączone w pakiety o długości
204 bity, o strukturze przestawionej na rys.
8.
Pakiet otwiera bajt synchronizacji, zazwy-
czaj o wartoÅ›ci 47h. Po nim nastÍpuje 187
bajtÛw danych wideo, audio lub innych
danych. Pakiet zamyka 16-bajtowa suma
testowa, wykorzystywana do korekcji bÅ‚Í-
dÛw w odbiorniku. 16-bajtowasumatestowa
Rys. 5. Eliminacja redundancji przestrzenna.
pozwala stwierdziĘ poprawnośĘ danych pa-
DÅ‚uÅ‚sze ciÄ…gi zer sÄ… spotykane w koÒco- Kwantyzacja umoÅ‚liwia dalszÄ… redukcjÍ kietu. Dla uÅ‚atwienia procesu korekcji bÅ‚Í-
wej czÍÅ›ci sekwencji danych i ciÄ…gom tym przesyÅ‚anych danychi w koderze MPEG pro- dÛw dane sÄ… poddawane indeksowaniu wg
sÄ… przypisywane krÛtkie kody oznaczajÄ…ce ces kwantyzacji jest - jak to zostanie przed- systemu Reeda-Solomona. Polega on na na-
koniec danych. Wszystkie te zabiegi pozwa- stawione dalej - zmienny. stÍpujÄ…cym przestawieniubitÛwkaÅ‚degobaj-
lajÄ… oszczÍdziĘ przestrzeÒ, a caÅ‚a operacja tu:
nosi nazwÍ statystycznej redundacji. Trzy rodzaje obrazÛw numer bitu : 8 7 6 5 4 3 2 1
Precyzyjna synchronizacja obecna w syg- W standardzie MPEG2 wykorzystywanesÄ… po przestawieniu : 7 1 4 5 2 8 6 3
nale telewizyjnym jest bardzo przydatna, trzy rodzaje obrazÛw - I (obraz gÅ‚Ûwny - DziÍki takiemu przestawieniu w przypad-
gdy przychodzi do okreÅ›lenia przemiesz- Intraframe), P (obraz prognozowany) i B ku utraty na skutek zakÅ‚ÛceÒ kilku kolej-
czenia grupy pikseli stanowiÄ…cych czÍśĘ (obraz interpolowany dwukierunkowo). Ob- nych bitÛw bajtu po przywrÛceniu wyjÅ›cio-
ruchomego obrazu, poniewaÅ‚ taka synchro- razy I sÄ… obrazami odniesienia, tj. nie pod- wej kolejnoÅ›ci bitÛw utracony blok zostanie
nizacja umoÅ‚liwia prognozowanie ruchu legajÄ… ani interpolacji, ani prognozowaniu rozdzielony, dziÍki czemu korekcja bÅ‚ÍdÛw
grup pikseli. Prognozowania dokonuje siÍ (rys.7). Obrazy typu I sÄ… umieszczane w ciÄ…- jest bardziej skuteczna, np.:
na poziomie makroblokÛw. W prosty spo- gu obrazÛw w odstÍpie dwunastu pozycji sekwencja bitÛw : 7 1 4 x x x 6 3
sÛb moÅ‚na wyznaczyĘ prÍdkośĘ ruchu, jego i stanowiÄ… odniesienie umoÅ‚liwiajÄ…ce szyb- (odebrana z utratÄ… 3 bitÛw)
zwrot i cały wektor opisujący ruch. War- kie dekodowanie obrazu - w czasie poniłej sekwencja z odtwo- : x 7 6 x 4 3 x 1
tości Y, Cr i Cb w makroblokach, odpowia- połowy sekundy. Obrazy takie nie są pod- rzoną kolejnością
dajÄ…ce tym samym pozycjom obrazÛw mo- dawane tak znacznej kompresji jak obrazy Utracone bity sÄ… rozÅ‚oÅ‚one w bajcie rÛw-
gÄ… zostaĘ porÛwnane, a rÛÅ‚nice miÍdzy B i P. nomiernie. Takisystemstosowanyjest m.in.
nimi mogÄ… umoÅ‚liwiĘ wygenerowanie krÛt- Obrazy typu I umoÅ‚liwiajÄ… entuzjastom przy pÅ‚ytach CD.
szego kodu. ciÄ…gÅ‚ej zmiany kanaÅ‚Ûw i przypadkowym Pojedyncze pakiety danych audio, wideo
telewidzom niemal natychmiastowe uzyska- i danych jednego programu TV sÄ… Å‚Ä…czone
Transformacja cosinusowa nie obrazu. W liczÄ…cej dwanaÅ›cie obrazÛw razem w elementarny strumieÒ pakietÛw
Do tego momentu caÅ‚y proces eliminacji sekwencji obrazy 3, 6, 9 sÄ… prognozowane (blok 6 na rys.2 - VLC), do ktÛrego doda-
redundancji był odwracalny, tj. nie została na podstawie poprzedniego obrazu I i z od- wana jest informacja synchronizacyjna, wy-
utracona Å‚adna informacja. Kolejny etap niesieniem do nastÍpnego obrazu I, nato- korzystywana przez odbiornik do zsynch-
przetwarzania stanowi tzw. dyskretna trans- miast obrazy 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10 i 11 sÄ… ronizowania düwiÍku i obrazu. Jest ona nie-
formacjacosinusowa. Odpowiadaonaczwar- obrazami typu B, powstajÄ…cymi w wyniku zbÍdna dlatego, Å‚e dane wideo ulegajÄ… pod-
temuetapowi przetwarzania narys. 2,a bar- interpolacji miÍdzy obrazami I oraz P. czas przetwarzania znacznym opÛünieniom,
dziej szczegÛÅ‚owo prezentuje jÄ… rys. 6. Znaczna czÍśĘ informacji wideo pochodzi zwÅ‚aszcza jeÅ›li zastosowane zostaje jeszcze
Transformacji tej są poddawane wartości z poprzedniego obrazu, uzupełniona o za- dodatkowe kodowanie (scrambling).
luminancji i chrominancji blokÛw 8x8 pik- istniaÅ‚e zmiany, czÍsto z uÅ‚yciem krÛtkich Na tym etapie szybkośĘ bitowa danych
selii polegaona nakonwersji danychz dzie- kodÛw. nie jest staÅ‚a. Dane sÄ… wprowadzane do
dziny czasu do dziedziny czÍstotliwoÅ›ci.
W uproszczeniu mołna powiedzieĘ, łe fali
prostokÄ…tnej o czasie narastania 25ns od-
powiada czÍstotliwośĘ 10MHz. W wyniku
transformacji cosinusowej powstaje nowy
zbiÛr liczb, ktÛre sÄ… nastÍpnie zaokrÄ…glane
do najbliÅ‚szej wartoÅ›ci, ktÛrych zbiÛr usta-
lony zostaÅ‚ ze staÅ‚ym krokiem. ZaÅ‚ÛÅ‚my,
łe dysponujemy zbiorem wartości ustalo-
nych z krokiem 20 i naleły przedstawiĘ
przy ich pomocy liczbÍ 47 - zostanie jej
przyporzÄ…dkowana wartośĘ 40. JeÅ›li nastÍp-
na zaokrÄ…glana liczba wynosi 77, wybrana
zostanie wartośĘ 80. Im wiÍkszy jest krok
kwantyzacji,tym wiÍksze popeÅ‚niasiÍ w niej
bÅ‚Ídy. W przypadku tych samych liczb 47
i 77, ale przy wartości kroku kwantyzacji
5 przyporzÄ…dkowane im zostanÄ… liczby 45
i 75,a wiÍc powstanÄ… mniejszebÅ‚Ídykwan-
tyzacji.
Rys. 6. Kwantyzacja.
Elektronika Praktyczna 1/98
21
S P R Z 
T
Rys. 7. Obrazy MPEG.
Rys. 10. Kwadraturowe kluczowanie fazy.
SprzÍt wspÛÅ‚pracujÄ…cy z sieciÄ… kablowÄ…
mołe wymagaĘ zmian, niemniej jednak ze
wzglÍdu na koniecznośĘ ciÄ…gÅ‚ego serwiso-
wania jest on zwykle lokowany w Å‚atwo
dostÍpnych miejscach. Tak wiÍc przyszÅ‚ośĘ
Rys. 8. Struktura pakietu danych MPEG.
naleÅ‚y do TV cyfrowej i jej era zbliÅ‚a siÍ
bufora (rys. 2, etap 7) przed ostatecznym kluczowanie fazy. Rys. 10 przedstawia za- bardzo szybko. KorzyÅ›ci dla nadawcÛw pro-
multipleksowaniemz sygnaÅ‚amiinnych pro- sadÍtej modulacji: wykorzystywanesÄ… w niej gramÛw sÄ… tak znaczne, Å‚e to wÅ‚aÅ›ni oni
gramÛw. Multipleksowanie to wymaga staÅ‚ej dwa sygnaÅ‚y noÅ›ne o tej samej czÍstotliwoÅ›- stymulowaĘ bÍdÄ… marsz w kierunku w peÅ‚ni
szybkoÅ›ci bitowej strumienia danych. ci, z ktÛrych jeden przy braku modulacji cyfrowej emisji programÛw TV.
wyprzedza drugi w fazie o 90o. Przesuwanie
Kontrola szybkoÅ›ci bitowej faz dwÛch sygnaÅ‚Ûw umoÅ‚liwia przekazanie Oferta dla widzÛw
danych czterech kombinacji dwubitowych. Modula- Jakie korzyści cyfrowa TV przyniesie te-
Gdy do kodera MPEG2 dociera szybko cja QPSK jest wykorzystywana takÅ‚e do lewidzom? BÍdzietoznacznieszerszy wybÛr
zmieniajÄ…cy siÍ obraz o duÅ‚ej liczbie szcze- przesyÅ‚ania düwiÍku telewizji NICAM. programÛw, niÅ‚ jest to obecnie. Np. cztery
gÛÅ‚Ûw, jego wierne odtworzenie w odbior- W przypadku emisji z nadajnikÛw na- transmisje sportowe bÍdÄ… mogÅ‚y byĘ prze-
niku wymaga duÅ‚ej szybkoÅ›ci bitowej da- ziemnych w pasmie UHF wybÛr najprawdo- kazywane na jednej czÍstotliwoÅ›ci noÅ›nej.
nych. MoÅ‚e wiÍc dojśĘ do przepeÅ‚nienia podobniej padnie na modulacjÍ OFDM (or- BÍdÄ… mogÅ‚y np. zawieraĘ cztery sygnaÅ‚y
bufora. Gdy wystÍpuje taka sytuacja, ukÅ‚ad togonalne zwielokrotnianie czÍstotliwoÅ›cio- pochodzÄ…ce z czterech kamer umieszczo-
kontroli szybkoÅ›ci bitowej danych, znajdu- we), ktÛraz racji bardzo wysokiej niezawod- nych w rÛÅ‚nych punktachstadionulubbois-
jÄ…cy siÍ miÍdzy kwantyzatorem i buforem, noÅ›ci Å›wietnie nadaje siÍ do tego celu. ka. Widz bÍdzie miaÅ‚ moÅ‚liwośĘ oglÄ…dania
obniÅ‚a tÍ szybkośĘ dziÍki modyfikacji pro- W przypadku TV kablowej zastosowana zo- wszystkich czterech obrazÛw jednoczeÅ›nie,
cesu kwantyzacji polegajÄ…cej nazwiÍkszeniu stanie najpewniej modulacja QAM (kwadra- dzielÄ…c ekran na cztery czÍÅ›ci.
jej kroku. Towarzyszący temu spadek ja- turowa modulacja amplitudy). Dla wszyst- Inna mołliwośĘ to interaktywna TV -
koÅ›ci obrazu trwa bardzo krÛtko i tylko kich nadawcÛw programÛw nadejÅ›cie cyf- umieszczenie w odbiorniku telewizyjnym
wytrawni i spostrzegawczy telewidzowie sÄ… rowej TV bÍdzie bÅ‚ogosÅ‚awieÒstwem. Na- modemu umoÅ‚liwi stworzenie poÅ‚Ä…czenia
w stanie go odnotowaĘ. dawcy satelitarni, mogący przekazaĘ na zwrotnego przez sieĘ telefoniczną. W ten
Elementarny strumieÒ danych zostaje po- jednej czÍstotliwoÅ›ci noÅ›nej jednoczeÅ›nie sposÛb moÅ‚na bÍdzie nawet przeprowadzaĘ
łączony z elementarnymi strumieniami in- cztery dobrej jakości programy, ograniczą głosowania.
nych programÛw w transportowy strumieÒ koszty znacznie w porÛwnaniu z dzisiejszÄ… Telewizja cyfrowa zapewnia wspaniaÅ‚Ä…
pakietÛw (rys.8). Pakiety wideo, audio i da- transmisjÄ…analogowÄ…. Uwolnienie pasmczÍs- jakośĘ obrazÛw studyjnych. Ich transmisja
nych zostajÄ… poÅ‚Ä…czone w sposÛb losowy. totliwoÅ›ciowych pozwoli na dziaÅ‚anie wiÍk- wymaga szybkoÅ›ci bitowych leÅ‚Ä…cych po-
PrzypadkowośĘ ich zmultipleksowania nie szej liczby nadawcÛw. miÍdzy 10MbitÛw/s a 15MbitÛw/s. Uzyska-
ma znaczenia zwaÅ‚ywszy, Å‚e kaÅ‚dy pakiet Cyfrowa TV naziemna stanie siÍ takÅ‚e na jakośĘ bÍdzie nieco rÛÅ‚na od otrzymy-
posiada element identyfikacyjny. Ten ele- bardziej efektywna z punktu widzenia kosz- wanej na studyjnych monitorach. Przekazy-
ment (pakiet) identyfikacyjny umoÅ‚liwia tÛw, poniewaÅ‚ wszystkie cztery programy wanie wiÍkszej liczby kanaÅ‚Ûw na jednej
wÅ‚aÅ›ciwe demultipleksowaniestrumienia da- bÍdÄ… mogÅ‚y zostaĘ wyemitowane na jednej noÅ›nej oznaczaĘ bÍdzie oczywiÅ›cie spadek
nych oraz odtworzenie informacji na temat czÍstotliwoÅ›ci z mocÄ… rÛwnÄ… tylko 10% mo- jakoÅ›ci, aÅ‚ do poziomu domowego standar-
rodzaju kodowania, przynaleÅ‚noÅ›ci danych cy emitowanej obecnie przez jeden kanaÅ‚. du VHS, jednak obraz bÍdzie wolny od
do konkretnej stacji TV i danych synchro- Nawet dla operatorÛw TV kablowej, cyf- zanikÛwi jittera. SzybkośĘbitowatransmisji
nizacyjnych w odbiorniku. rowatelewizjajestrozwiÄ…zaniem przyszÅ‚oÅ›ci, wynosiĘ tu bÍdzie 5Mb/s lub mniej, a jedna
ZaÅ‚ÛÅ‚my, Å‚e strumieÒ pakietÛw zawiera poniewaÅ‚ czterokrotne zwiÍkszenia liczby noÅ›na sÅ‚uÅ‚yĘ bÍdzie do przekazania nawet
dane pochodzÄ…ce z czterech programÛw. Or- programÛw dostÍpnych obecnie w sieci by- 8 programÛw.
ganizacjÍ strumienia transportowego dla ta- Å‚oby absolutnie niemoÅ‚liwe bez prowadzenia W przypadku niÅ‚szych szybkoÅ›ci bito-
kiego przypadku przedstawia rys. 9. W ta- nowych kabli. WÅ‚aÅ›nie koniecznośĘ wymiany wych problemy pojawiajÄ… siÍ, gdy nastÍ-
kiej postaci danesÄ… kierowane do nadajnika. kabli stanowi najwiÍkszy koszmar dla ope- puje caÅ‚kowita zmiana obrazu, gdy obrazy
ratorÛw sieci kablowych, poniewaÅ‚ wiele zmieniajÄ… siÍ szybko i zawierajÄ… wiele
WybÛr modulacji z nich leÅ‚y w miejscach, do ktÛrych dostÍp szczegÛÅ‚Ûw. W takich sytuacjach niezbÍd-
KoÒcowym problemem jest wybÛr modu- jest utrudniony i wymiana spowodowaÅ‚aby ne sÄ… wiÍksze szybkoÅ›ci bitowe i przeka-
lacji do transmisji i w przypadku TV sate- niechÍtnÄ… reakcjÍ uÅ‚ytkownikÛw drÛg, prze- zywanie takich obrazÛw odbywaĘ siÍ bÍ-
litarnej wybÛr padÅ‚ na QPSK-kwadraturowe chodniÛw, mieszkaÒcÛw i lokalnych wÅ‚adz. dzie przy wiÍkszym kroku kwantyzacji,
Rys. 9. Organizacja strumienia transportowego.
Elektronika Praktyczna 1/98
22
S P R Z 
T
Rys. 11. Schemat blokowy odbiornika cyfrowej TV satelitarnej.
pociągając za sobą chwilowy spadek roz- Sygnał audio jest demodulowany w ko- włącznie z reklamami mołna było ściągaĘ
dzielczoÅ›ci. Widzowie bÍdÄ… musieli zdaĘ lejnym duÅ‚ym ukÅ‚adzie scalonym, przetwa- od widzÛw pieniÄ…dze - taka jest rzeczywis-
sobie sprawÍ z faktu, Å‚e wiÍkszÄ… liczbÍ rzany do postacianalogoweji przekazywany tośĘ! Proces dekodowania wprowadza dalsze
programÛw uzyskuje siÍ kosztem jakoÅ›ci do dodatkowych wyjśĘ oraz modulatora opÛünienie do i tak juÅ‚ zÅ‚oÅ‚onego przetwa-
obrazu. UHF. SygnaÅ‚y synchronizujÄ…ce, wystÍpujÄ…ce rzania sygnaÅ‚u w torze odbiornika. Z tego
w pakietach audio, zapewniajÄ… precyzyjnÄ… wÅ‚aÅ›nie powodustosujesiÍsygnaÅ‚ysynchro-
Odbiornik cyfrowej synchronizacjÍ obrazu i düwiÍku. PamiÍĘ nizacyjne.
satelitarnej TV wspÛÅ‚pracujÄ…ca z procesorem audio moÅ‚e Dodatkowo zainstalowane zapewne bÍdÄ…
Odbiornik cyfrowej TV satelitarnej, ktÛ- opÛüniĘ sygnaÅ‚ audio nawet o jednÄ… sekun- gniazda umoÅ‚liwiajÄ…ce dostÍp do proceso-
rego schemat blokowy przedstawiono na dÍ. rÛw odbiornika z zewnÍtrznego komputera
rys.11, stanowi caÅ‚kowicie nowe rozwiÄ…za- Dane wideo sÄ… przetwarzane w innym - dla celÛw diagnostycznych oraz modyfi-
nie. CzÍśĘ wejÅ›ciowa bÍdzie rÛÅ‚niĘ siÍ za- ukÅ‚adzie LSI o wysokiej liczbie wyprowa- kacji parametrÛw systemu. NaleÅ‚y siÍ takÅ‚e
leÅ‚nie od rodzaju transmisji: satelitarnej, dzeÒ, a odtworzone dane sÄ… wykorzysty- spodziewaĘ wyjÅ›cia strumienia danych
naziemnej lub kablowej, natomiast dalsze wane do zbudowania obrazu telewizyjnego MPEG2, ktÛre pozwoli na wprowadzanie
ukÅ‚ady pozostanÄ… takie same tak dÅ‚ugo, jak w pamiÍci, po czym zostajÄ… odczytane, tych danych do komputera.
dÅ‚ugo wykorzystywany bÍdzie standard poddane przetwarzaniu do postaci analo- ZbliÅ‚anie siÍ ery emisji cyfrowej TV za-
MPEG. gowej i przesÅ‚ane do czÍÅ›ci wyÅ›wietlajÄ…cej powiada nowÄ…rzeczywistośĘ w zakresieser-
SygnaÅ‚ jest demodulowany w czÍÅ›ci wej- obraz. Odbiornik TV satelitarnej prawdo- wisu i napraw, choĘ moÅ‚liwoÅ›ci realizacji
Å›ciowej, w ktÛrej rÛwnieÅ‚ przeprowadzana podobnie zapewniaÅ‚ bÍdzie takÅ‚e konwer- konstrukcji elektronicznych w warunkach
jest korekcja bÅ‚ÍdÛw. Z bloku korekcji sjÍ sygnaÅ‚u TV do standardu PAL oraz domowych spadnÄ… ze wzrostem zÅ‚oÅ‚onoÅ›ci
danetrafiajÄ… do demultiplekserastrumienia zawieraÅ‚ bÍdzie modulator dajÄ…cy standar- rozwiÄ…zaÒ stosowanych w cyfrowych od-
transportowego, ktÛry stanowi potÍÅ‚ny ka- dowy sygnaÅ‚ UHF. ZÅ‚oÅ‚ony sygnaÅ‚ wideo, biornikach TV.
waÅ‚ek epoksydu (specjalizowany ukÅ‚ad sygnaÅ‚y RGB oraz sygnaÅ‚ S-VHS takÅ‚e bÍdÄ… Czy to siÍ nam podoba, czy nie, cyfrowa
scalony), wyposaÅ‚ony w 160 wyprowa- dostÍpne. TV jest telewizjÄ… przyszÅ‚oÅ›ci!
dzeÒ. Demultiplekser strumienia transpor-
towego rozdziela poszczegÛlne programy, PrzyszÅ‚ośĘ ArtykuÅ‚ publikujemy na podstawie umowy
sygnaÅ‚y audio i wideo, a takÅ‚e dane ste- OczywiÅ›cie wiele programÛw bÍdzie ko- z redakcjÄ… miesiÍcznika "Everyday Practical
rujące. dowanych, by za przyjemnośĘ ich oglądania Electronics".
Elektronika Praktyczna 1/98
23