КАБЕЛСКИ ДИСТРИБУТИВНИ СИСТЕМИ - ОСНОВИ НА ДИГИТАЛНАТА ТЕЛЕВИЗИЈА
I Z33T home page I страници на македонски јазик I
Миле Кокотов (2010)
ОСНОВИ НА ДИГИТАЛНАТА ТЕЛЕВИЗИЈА
(DVB – Digital Video Broadcasting)
Вовед во дигиталните системи
Веќе неколку децении откако е развиен дигиталниот систем на пренос на податоци, јасно се гледаат сите предности на дигиталниот ТВ пренос.
Развојот на технологијата неминовно води кон потполна замена на аналогната телевизија со дигитална.
На ист начин како што аналогниот систем за снимање на звук (грамофонски плочи, магнетофони и касетофони) беше заменет со дигитален систем (CD). Исто така, аналогниот видео систем за снимање (VHS и други видови на видео-касетофони) од минатото, им го отстапија местото на многу поквалитетните дигитални системи како што е DVD, Blyrey Disc и сл.
Телевизијата, на почетокот беше развиена како дел од аналогниот свет кој што нѐ опкружува. Тоа беше логичен и поедноставен след на околности бидејќи природата е аналоген физички систем. Развојот на аналогната телевизија беше придружен заедно со други несакани појави кои се дел од аналогниот свет, а тоа се шумот и интерференцијата. Шумот е аналогна информација исто како што се видеото и аудиото, така што во аналогните системи намалувањето на шумот и интерференцијата е многу тешка задача.
Квалитетна слика во аналогната телевизија може да се добие под услов да имате добар ТВ приемник и силен и квалитетен приемен сигнал со определен однос на сигнал/шум. Колку нивото на приемниот сигнал е помало, толку и квалитетот на сликата е послаб. Ниското ниво на приемен сигнал се манифестира со појава на помалку или повеќе снежна слика, линии и други пречки во сликата, замаглена слика и слично. Корисниците кои користат аналогна ТВ преку КДС, често се жалат на неквалитетна и снежна слика на нивните ТВ приемници доколку нивото на приемен сигнал е ниско или пак има помал однос на сигнал/шум во системот. Кај дигиталната телевизија ваквите проблеми се надминати. Како со сите дигитални сигнали, така и кај дигиталната телевизија или сликата ќе биде одлична или пак воопшто нема да има прием на ТВ програма. Доколку го има, приемот ќе биде квалитетен и постојан. Притоа, кај дигиталната телевизија, односот сигнал/шум на сигналот при кој сликата е одлична, може да биде многу помал отколку кај аналогната телевизија
За емитување на една аналогна ТВ програма во етерот или во кабелски дистрибутивен систем по пат на радио бранови, потребна е ширина на фреквенцискиот опсег од 8 MHz. Кај дигиталаната телевизија, во тие 8MHz може да се пренесат повеќе ТВ програми. Тоа значи дека со примена на дигиталната телевизија (DVB - Digital Video Broadcasting) се овозможува поголема искористеност на радио фреквенцискиот спектар.
Манипулирањето со аналогните информации е комплицирано, со што креативната употреба на аналогниот медиум е многу ограничена. Снимањето и складирањето, односно чувањето на аналогните информации е исто така комплицирано и бара многу „простор“. При секое копирање (преснимување) на аналогните сигнали тие сѐ повеќе се деградираат и губат на квалитет, а шумот и изобличувањето се зголемува.
Дигиталните информации (сигнали) се имуни на аналогните интерференции од реалното опкружување. Со дигитализираните сигнали на слика и звук може лесно да се манипулира. Дигиталните сигнали се апсолутни и не се менуваат со текот на времето. Тие можат да се копираат (преснимуваат) неограничен број пати и секоја копија ќе биде идентична на оригиналниот сигнал без притоа да претрпи деградација.
Аналогниот сигнал е во вид на непрекинат електричен сигнал со променлива амплитуда, фреквенција или фаза во зависност од видот на аналогната информација. На следнава слика е претставен еден дел од аналоген видео сигнал:
За разлика од аналогниот, дигиталниот сигнал е низа од електрични импулси (единици и нули), како на следнава слика:
A/D конверзија (аналогно/дигитална конверзија на сигналот)
За да се претвори еден аналоген сигнал во дигитален, потребно е тој да се „дигитализира“. Дигитализирањето значи претворање на аналогната информација во нумеричка (бројчана) вредност и нејзино изразување во бинарен облик како низа од единици и нули (низа од електрични импулси).
Импулсна кодна модулација
Најчесто користена метода за конверзија на аналогните сигнали во дигитални е „Импулсна кодна модулација“ (PCM – Pulse Code Modulation)
Импулсната кодна модулација се одвива во три чекори:
1. Одмерување односно отчитување или дискретизација по време
(земање на мостри - примероци), семплување (sampling)
2. Квантизација, односно заокружување на вредноста (quantization)
3. Кодирање (coding)
Одмерување (отчитување на сигналот)
Во процесот на одмерување на континуираниот аналоген сигнал се врши отчитување, односно мерење на вредноста на аналогниот сигнал во многу кратки временски интервали (sampling rate).
Одмерување и квантизација на аналоген синусоидален сигнал
Колку временскиот интервал помеѓу две отчитувања е пократок (поголема фреквенција на отчитување), толку поточно (по верно) ќе биде претставен аналогниот сигнал откако ќе биде дигитализиран.
Фреквенцијата на отчитување (fs) се избира да биде најмалку два пати повисока од максималната фреквенција (f) во спектарот на аналогниот сигнал кој треба да се дигитализира. Со други зборови кажано, интервалот помеѓу две отчитувања треба да биде помал или еднаков на 1/2f (каде f = максималната фреквенција на аналогниот сигнал).
На пример, во дигиталната радиодифузија е прифатена фреквенција на одмерување на аудио сигналот fs= 32 KHz (за ширина на звучниот спектар од 15 KHz).
Во дигиталната телевизија фреквенцијата на одмерување на сигналот на светлоста (луминантниот сигнал) 
се избира да е еднаква на 13,5 MHz, додека фреквенцијата на одмерување на сигналите за боја
и 
= 6,75 MHz.
При дигитализацијата на телевизиска слика, резултатот е низа од бинарни податоци кои ја претставуваат оригиналната слика точка по точка (пиксели), од крајно горната лева, до крајно долната десна точка.
Квантизација (заокружување на вредноста)
Процесот на квантизација претставува операција на заменување на отчитаните вредности на амплитудата во претходниот процес на одмерување, со најблиската вредност од однапред определените нивоа на квантизирање. Бројот на нивоата на квантизација () на сигналот зависи од неговиот динамичен опсег, а чекорот на квантизација може да биде постојан (рамномерно, односно линеарно квантизирање) или променлив (нерамномерно, односно нелинеарно квантизирање) во зависност од брзината на промена на аналогниот сигнал.
Ако постојат големи разлики помеѓу отчитаната вредност на сигналот и заокружената вредност на сигналот, реконструираниот сигнал може да биде изобличен. Тоа се нарекува шум на квантизацијата. Со намалување на разликата помеѓу амплитудата на заокружените вредности на соседните отчитувања се намалува шумот на квантизација. Ефектот на грешка при квантизацијата може да се намали со користење на техника позната како нелинеарна квантизација. Притоа, бројот на нивоата на квантизација е поголем за сигнал со мала амплитуда (слаб сигнал), додека бројот на нивоата на квантизација е помал за сигнал со поголема амплитуда (јак сигнал).
Кодирање
Кодирањето е конверзија на квантизираната (заокружена) вредност на секое отчитување на сигналот во соодветна комбинација на бинарни симболи (бити). Нивоата на квантизација (1,2,3,....) се конверзираат од декаден во бинарен код, при што за секоја десетка од декадниот систем постои точно определена кодна група (бинарен коден збор) од бинарниот систем што се состои од логички единици и нули.
Кодната група (бинарен коден збор) може да има (n) број на бити (логички единици и нули), во зависност од бројот на нивоата на квантизација, при што треба да биде задоволен условот: ( 
).
Со други зборови кажано, кодирањето е постапка на генерирање на бинарни кодни зборови (составени од логички единици и нули) кои ги претставуваат заокружените вредности на отчитаниот аналоген сигнал.
Во дигиталната радиодифузија бројот на битите (n) со кои се кодираат аудио сигналите е 16 бити (соодветен на аудио динамички опсег од 96 dB)
Кодирањето на отчитаните вредности на видео сигналот се претставуваат со 7 или 8 битов код (во зависност од степените на градација на светлоста, што ја разликува човечкото око, кои во зависност од условите на набљудување, се во границите помеѓу 90 и 200)
Бинарен систем на логички единици и логички нули
Во бинарниот систем постојат само две логички состојби. Логичка единица и логичка нула. Со помош на тие две цифри може да се изрази било кој број и да се опише било која информација.
На пример, да претпоставиме дека некој сака да дознае сѐ за Вас, но Вие можете да одговарате на неговите прашања само со да или не (претставени како 1 или 0). За да го дознае Вашето име тој треба да Ве праша за секоја буква од Вашето име наведувајќи ги сите букви од азбуката, а Вие треба да одговарате со „да“ или „не“ за секоја буква сѐ додека не ги добие точно сите букви од Вашето име. На ист начин може да ја дознае Вашата адреса, телефонски број и така натаму, за сѐ што го интересира за Вас.
Процесот е бавен, но точен. Ова е основно сликовито објаснување како компјутерот работи преку својата програма и меморија. Колку побргу ги обработува „да“ и „не“ одговорите толку побргу ќе ја процесира потребната информација. Брзината со која ги обработува информациите во една секунда се изразува со херци (Hz). Еден милион пати во секунда е мегахерц (MHz), a милијарда пати во секунда е Гигахерц (GHz). Колку фреквенцијата е поголема, толку брзината на обработка на податоци е поголема.
Бинарен систем на изразување во однос на декаден систем
Дигиталниот (бинарен) систем има само две логички состојби (бити). Тие се претставени како логичка единица или логичка нула. Се вика бинарен систем бидејќи има само две различни вредности за цифрите. Бројот на бинарни бити (единици и нули) што компјутерот може да ги прочита одеднаш се нарекува „бинарен збор“. Постојат 8 битни, 16 битни, 32 битни, 64 битни зборови. Колку е поголема големината на бинарниот збор кој што може да се обработи (прочита) одеднаш, толку побргу може да се процесира информацијата.
Во декадниот систем со кој секојдневно се среќаваме, постојат десет различни вредности на цифрите со кои се претставуваат сите броеви. Најдесната цифра ги претставува единиците. Следната цифра од десно кон лево ги претставува десетките. Следната цифра од десно на лево ги претставува стотките, потоа илјадарките, па десетилјадарките и така натаму. Секоја цифра може да има една од десетте вредности (од нула до девет). После деветката се оди на следната цифра од десно на лево и се продолжува броењето. На пример, бројот 198 претставува осум „единици“, девет „десетки“ и една „стотка“. По бројот 198 доаѓа бројот 199, потоа 200. Бројот двеста значи нула „единици“, нула „десетки“ и две „стотки“.
Во бинарниот систем се прави слична математика, со таа разлика што постојат само две вредности за секоја цифра: 0 и 1.
Првата цифра од десно ги претставува „единиците“. Втората цифра од десно кон лево ги претставува „двојките“. Третата цифра од десно кон лево ги претставува „четворките, четвртата цифра ги претставува „осмиците“ и така натаму.
Во следнава табела се прикажани бинарната и декадната вредност на 8-битен бинарен збор:
Во осум битниот бинарен систем, највисоката вредност која може да се претстави со еден „бинарен збор“ (составен од 8 цифри) е 
. Во осум битните дигитални системи одеднаш се „читаат“ осум бити или еден „бајт“. Ако информацијата бара поголем збор или вредност, дигиталниот систем „чита“ во групи од по осум бити, составувајќи групи од по осум битни зборови заедно.
Во шеснаесет битниот бинарен систем, највисоката вредност која може да се претстави со еден „бинарен збор“ (составен од 16 цифри) е 
.
D/A конверзија (претворање на дигиталниот сигнал во аналоген)
Сетилата (очи и уши) кај луѓето за слики и звук се аналогни. За да бидат перципирани од луѓето, сликите и звукот мора да бидат во аналоген облик. Затоа, процесот на дигитализација на аналогните сигнали во дигитални се користи само за да се олесни пренесувањето, снимањето, складирањето и манипулирањето со тие информации бидејќи сите овие операции се многу полесни кога се прават со дигиталните сигнали.
За можат да се перципираат од страна на луѓето, дигиталните информациите за слики и звук мора да бидат повторно вратени во својот основен, првобитен аналоген облик.
Системот на дигитална телевизија во кабелските дистрибутивни системи, подразбира поставување на дигитален приемник (Set-top Box) кај корисниците. Дигиталниот приемник има RF влезен конектор и се приклучува со коаксијален кабел исто како ТВ приемникот. Преку тој влезен конектор ги прима и препознава дигитално модулираните RF сигнали и ги демодулира во дигитални сигнали. Овие дигитални сигнали понатаму одат во MPEG-2 декодерот кој се наоѓа во самиот дигитален приемник и на излезот се добиваат аналогни видео и аудио сигнали од саканата дигитална ТВ програма. Овие аналогни видео и аудио сигнали преку скарт кабел се приклучуваат на обичен ТВ приемник и се добива слика и звук од таа програма која се пренесувала во вид на дигитален сигнал преку кабелскиот дистрибутивен систем.
Претставување на ТВ слика и начин на пренос на видео сигналот
ТВ сликата во основа е поделена на точки и редови кои се нарекуваат пиксели и линии. Пиксел е основен елемент на сликата.
Во Македонија како и во многу други земји се употребува „PAL“ ТВ систем кој има 625 линии, од кои 576 ја пренесуваат сликата, а останатите пренесуваат синхро импулси и телетекст податоци. Во една секунда се пренесуваат 25 комплетни слики, односно 50 полу-слики.
Секоја слика се пренесува како две полу-слики, така што најнапред се пренесуваат само непарните редови од сликата, а потоа парните редови од истата слика. Ова се прави бидејќи порано, проекцијата на сликата во ТВ приемникот била само на eкран со катодна цевка. (не постоеле LCD екрани).
Доколку сликата би се исцртувала линија по линија на екранот од ТВ приемникот, додека електронскиот сноп за осветлување на флуоресцентните пиксели да дојде до долниот крај на екранот, горната половина ќе почне веќе да „бледее“ со што осветлувањето на сликата би било нерамномерно. Затоа е измислен системот на пренос на полу-слики наречен interlace, бидејќи се пренесува секоја втора линија во рамките на една полу-слика.
Во првата полуслика се пренесуваат само непарните редови, во втората само парните редови, во третата полуслика пак се пренесуваат само непарните редови и така наизменично. Сликата се пренесува така што се пренесува пиксел по пиксел и линија по линија. Од крајно горе лево до крајно горе десно во првиот горен ред, па потоа следниот ред надолу, и така натаму сѐ до последниот долен ред и последниот пиксел доле десно.
Секоја линија има по 720 пиксели. За прикажување на секоја линија се потребни 52 µs, така што секој пиксел зазема по 72,2 ns време. Ако претпоставиме дека секој пиксел наизменично е бел, па црн, најголемата фреквенција на аналогниот сигнал ќе биде 6,9 MHz. Затоа фреквенцијата за отчитување на луминантниот сигнал на сликата е речиси двојно поголема и како што спомнав погоре, изнесува 13,5 MHz.
За разлика од светлината (луминанса), сетилото за вид кај луѓето е многу помалку осетливо на непрецизности во сигналите за пренос на бојата. Затоа, сигналите за боја се семплираат со двојно пониска фреквенција која е еднаква на 6,75 MHz.
При дигитализацијата на телевизиска слика, резултатот е низа од бинарни податоци кои ја претставуваат оригиналната слика точка по точка, од крајно горната лева, до крајно долната десна точка.
Колор ТВ слика со 625 линии и 25 слики во секунда конвертирана во дигитален сигнал бара ширина на каналот од 108 MHz за да се пренесе 216 Mbit/s дигитален сериски низ од податоци.
Брзина на пренос на дигиталните сигнали (Rb) и
ширина на фреквенцискиот појас (BN) што го зафаќа преносот
При пренос на еден дигитален сигнал, многу важни карактеристики се брзината на преносот 
(bit/s), како и ширината на фреквенцискиот појас што го зафаќа дигиталниот сигнал 
.
Брзината на пренос на дигитален сигнал од еден моно аудио (звучен) канал е 
.
Дополнителниот бит се користи за корекција на грешките. Во овој случај ширината на фреквенцискиот појас за пренос на сигналот 
.
Тоа е многу пошироко од истата потребна за пренос на аналоген сигнал.
Брзината на пренос на дигиталната видео информација за луминантниот сигнал (Y) при 
изнесува: 
, а за сигналите што ги пренесуваат боите 
, и 
.
Тоа значи дека брзината на дигиталниот видео сигнал е 
и зафаќа фреквенциски појас со ширина од 108 MHz. Ова е многу повеќе од потребната ширина на фреквенцискиот појас за пренос на аналоген колор ТВ видео сигнал која изнесува 8 MHz. Всушност, некомпресиран видео сигнал е толку многу „голем“ што би било многу неекономично да се пренесува, снима и складира.
За широка употреба на дигиталните сигнали и користење на нивните бројни позитивни страни во однос на аналогните сигнали, беше потребно да се најде начин, односно метод за намалувањето на потребната брзина на пренос како и ширината на фреквенцискиот појас за пренос на дигиталниот сигнал. Решението е пронајдено во можноста за компресија на дигиталниот сигнал без забележителна деградација при перцепцијата на аудио и видео сигналот, односно без видлива деградација на сликата и чујна деградација на тонот.
Принцип на компресија (пакување) на дигиталниот видео сигнал
Филмот, видеото и телевизијата всушност претставуваат низа од подвижни слики кои можат да се претстават како голем број статични слики кои се изменуваат последователно една по друга со определена брзина (25 слики во секунда за PAL системот). Поради несовршеноста на сетилото за вид кај луѓето, овие подвижни слики кои брзо се изменуваат пред очите на набљудувачот се перципираат (доживуваат) како слеано совршено движење, без притоа да може да се разликува секоја слика поодделно.
Кај аналогната телевизија за да се репродуцираат 25 слики во секунда се пренесуваат 25 комплетни слики во секунда без разлика дали на неа има промени или не.
Основен принцип при компресијата на дигиталниот видео сигнал е искористување на сличноста помеѓу две и повеќе последователни слики. При проучувањето на природата на ТВ сликите, се забележало дека многу сигнали во аналогната ТВ слика се повторуваат. Голема предност на дигиталниот систем е тоа што може да се искористи меморијата за сместување на слики и во тој случај се пренесуваат само промените помеѓу постоечката и следната слика.
На пример, да замислиме една ТВ емисија на вести со мирна статична позадина и спикер кој ги чита вестите. Кај аналогниот систем, ќе се пренесе целата слика 25 пати во секунда без разлика што не се изменило ништо освен некои промени кај спикерот што чита вести (движењето на устата на спикерот, деловите на неговата глава и тело).
Кај дигиталниот систем ќе се пренесат само деловите од сликата каде се извршиле промените, на начин што се споредува претходната слика со сликата која следува. Ако има некаква промена на следната слика, системот ќе ја детектира само таа промена и ќе ја аплицира на претходната слика. Доколку нема никаква промена, системот ќе ја отфрли следната слика како непотребна (нема да ја пренесе) и повторно ќе ја прикаже претходната. Ова е возможно бидејќи кај дигиталниот ТВ систем сликата се создава во меморијата и се исчитува оттаму.
Токму овој принцип на пренос само на промените во сликата во однос на претходната слика се користи при разните методи на компресија на видео сигналот со цел да намали на потребната брзина на пренос како и ширината на фреквенцискиот појас за пренос на дигиталниот видео сигнал.
Фактот дека во одреден временски период не се менуваат сите делови од една видео слика, се користи за да се пренесат само оние делови од сликата кои се менуваат. Таквите делови од сликата кои се менуваат (движат), се кодираат и пренесуваат, додека останатите делови од сликата кои остануваат непроменети се сметаат за редундантни и можат да се добијат од некоја претходна слика која е пренесена во целост во некоја мемориска единица на приемникот, која ги памти.
Постојат повеќе различни методи и стандарди на дигитална компресија на видео и аудио сигналот. На пример MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264 стандардот и други.
Во дигиталната телевизија (DVB-C) најчесто се користи MPEG-2 стандардот за дигитална компресија при што може да се користат два начина на скенирање на сликата: прогресивно скенирање (progressive scanning) и скенирање со преку еден ред (interlace scanning). При скенирањето на сликите преку еден ред, односно скенирање на „парни“ и „непарни“ полуслики, најнапред се скенираат напарните редови, а потоа парните редови на сликата.
Стандарди за квалитетот на видео сигналот со MPEG-2 компресија
MPEG-2 стандардот за дигитална компресија овозможува користење на разни резолуции на сликата. Една од најважните карактеристики на овој стандард е „скалабилноста“. Тоа е можност за декодирање на само еден дел од низата на дигитални податоци при реконструкција на видео сигналот со одредена резолуција. Со тоа е овозможено користење на различни декодери кои, користејќи иста низа на податоци од дигиталниот сигнал, можат да го прикажат видео сигналот во различни резолуции на сликата.
Стандардот за компресија на дигиталните сигнали овозможува променливо ниво на компресија (пакување) кое овозможува соодветно ниво на квалитет на сликата по декомпресијата (отпакување) на дигиталниот сигнал во дигиталниот приемник. Колку нивото на компресија е поголемо, толку ширината на фреквентниот појас кој го зафаќа преносот на дигиталниот сигнал е помала, но квалитетот на сликата е исто така помал, и обратно. Во зависност од нивото на компресија, може да се обезбеди пренос на 4 до 10 дигитални телевизиски програми во рамките на ширината на фреквенцискиот појас од 8 MHz колку што зафаќа преносот на само еден аналоген ТВ канал.
При определување на степенот на компресија на дигиталната ТВ програма голема улога има видот и содржината на на ТВ програмата. Доколку ТВ програмата не содржи многу брзи измени на сликите со многу детали во сликата (на пример при емисии на вести, интервјуа, ТВ дебати и слично) тогаш може да се употреби поголема компресија на дигиталниот сигнал. Но, доколку ТВ програмата изобилува со содржини и многу ситни детали во сликата со брзи промени (спортски натпревари, акциони филмови и сл.) тогаш нивото на компресија не треба да биде многу големо. Во спротивно, деловите од сликата каде има многу брзи промени ќе изгледаат заматено без многу детали и острина.
Примената на MPEG-2 стандардот обезбедува едноставна заштита на програмите со примена на алгоритми за шифрирање на дигиталниот сигнал во главната станица на КДС, и дешифрирање на истиот сигнал во дигиталните приемници кај корисниците за да можат да ја гледаат соодветната ТВ програма. Заштитата на еден дигитален сигнал е многу поедноставна од заштитата на еден аналоген сигнал. За заштита (шифрирање) на содржината на дигиталните ТВ програми е развиен систем за условен пристап (CAS – Conditional Access System) кој обезбедува ТВ програми по принципот на „Плати па гледај“ (PPV – Pay per View)
MPEG-2 е универзален стандард за компресија на дигитални податоци. Освен за компресија на видео и аудио дигитални содржини, може да се користи за компресија и на други дигитални информации. Така на пример, при пренесување на широкопојасен кабелски (docsis) интернет преку кабелските дистрибутивни мрежи, CMTS уредите користат MPEG-2 формат за пренос на дојдовниот интернет сообраќај (downstream).
Во поново време во дигиталната телевизија (DVB-C) се користи MPEG-4 стандардот за дигитална компресија. МPEG-4 стандардот овозможува поголема компресија на дигиталните податоци во однос на MPEG-2 стандардот при исти визуелен квалитет на сликата. Со тоа, при исти брзини на пренос на дигиталниот сигнал, овозможено е поголем визуелен квалитет на ТВ-сликата. Со други зборови, тоа значи дека видео сигналот со стандардна или HD дефиниција, компресиран со MPEG-4, бара помали брзини на пренос преку КДС, отколку кога истиот видео сигнал би се компресирал со MPEG-2 стандардот. Всушност, со примена на MPEG-4 стандардот, се овозможува пренос на поголем број ТВ канали при иста брзина на пренос изразена во бири во секунда, односно „bitrate“.
Компресија на дигиталниот аудио сигнал
Сетилото за звук кај луѓето има многу помалку толеранција на непрецизност отколку сетилото за вид. Компресијата на квалитетен аудио сигнал е многу потешка задача отколку компресијата на видео сигнал. Нивото на компресија на дигиталниот аудио сигнал е само 4:1 или 8:1 додека кај компресијата на дигиталниот видео сигнал може да се примени многу поголемо ниво на компресија ( 30:1 или 50:1)
За среќа, ширината на фреквенцискиот појас (audio bandwidth) за пренос на аудио сигналот е релативно мала во однос на ширината на фреквенцискиот појас (video bandwidth) за пренос на видео сигналот. Така, компресијата на дигиталниот аудио сигнал со релативно мало ниво на компресија не претставува голем проблем.
Некои популарни методи за компресија на дигиталниот аудио сигнал се: MPEG-1 Layer 2, AC-3, MPEG-2 audio, AAC, како и MPEG-1 Layer 3 (попознат како MP3).
Систем за исправка на грешки (FEC – Forward Error Correction)
Една од најважните можности при манипулација со дигиталните сигнали е можноста за детекција на грешки и нивна корекција без да има потреба од повторување (повторно пренесување) на дигиталниот сигнал.
При пренос на дигиталниот сигнал до дигиталниот приемник кај крајниот корисник, поради разни пречки и шум во преносните патишта, можни се грешки во распознавањето на симболите од пакетите на дигиталниот сигнал. Затоа, е развиен систем за корекција на грешки. Во рамките на секој дигитален низ на информации кои се поделени во пакети, има информација за идентификација, како и вметнати информации со помош на кои се врши корекција на грешките при декодирањето на дигиталниот сигнал.
Вредноста на FEC се изразува во вид на дропка. На пример, ако вредноста на FEC за некоја ТВ програма во рамките на еден дигитален сигнал изнесува 5/6, тоа значи дека на секоја испратена петта информација доаѓа шеста со помош на која се коригира евентуалната грешка.
Доколку FEC има поголеми вредности (на пример 1/1,1/2 ) квалитетот на сликата е подобар, односно способноста за исправка на грешките е подобра. Најчесто користена вредност за FEC е 2/3 или 3/4.
Видови на DVB (Digital Video Broadcasting)
и соодветна модулација во зависност од преносните патишта
Дигиталната телевизија (DVB) може да се емитува во облик на земска (терестријална) телевизијa: DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial), сателитска дигитална телевизија: DVB-S (Digital Video Broadcasting – Satellite) и дигитална телевизија преку кабелска мрежа, односно дигитална кабелска телевизија која се нарекува DVB-C (Digital Video Broadcasting – Cable).
Во најново време започна да се применува и DVB-C2 стандардот.
Секоја од овие видови на DVB користи разни видови на модулација. Причината за тоа е различните пропагациски услови на преносните патишта, па согласно тие услови се користи соодветен вид на модулација за да се обезбеди квалитетен прием и корекција на грешки.
При дигиталната терестријална телевизија (DVB-T) како најпогодна модулација е избрана таканаречената OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) модулациска техника. OFDM модулациската техника користи софистицирани методи за корекција на грешки. Ваквата модулациска техника е мошне имуна на пречки, интерференции и фединг, а исто така овозможува користење на повторување на фреквенциите и формирање на таканаречени SFN (Single Frequency Network) мрежи.
При дигиталната сателитска телевизија (DVB-S) се користи QPSK модулација која е многу отпорна на шум и може да се користи и при многу ниско ниво на приемниот сигнал.
При преносот на дигитална телевизија преку кабелска мрежа (DVB-C), односот сигнал/шум и линеарноста се релативно високи, па затоа наместо QPSK се користи QAM модулација со што се заштедува на ширината на пренос. Kaj DVB-C најчесто се користи QAM-64, QAM-128 или QAM-256 во зависност од квалитетот на мрежата.
На горнава упростена блок шема на еден DVB-C предавател може да се види дека видео и аудио сигналот од соодветни ТВ програми најнапред се кодираат во MPEG-2 кодери. Компресираните MPEG-2 сигнали се носат во мултиплексер (со техника на временско мултиплексирање - TDM) каде може да се додадат други програми и дата податоци за разни сервиси, односно услуги. По создавањето на мултиплекс сигналот во мултиплексерот, тој се води во степенот за корекција на грешки при преносот. На крај, сигналот доаѓа во QAM – модулаторот каде соодветно се модулира. Од излезот на модулаторот, модулираниот дигитален мултиплекс сигнал преку кабелската мрежа се пренесува до крајните корисници, односно до дигиталните приемници кај корисниците.
На следнава слика е прикажана блок шемата на еден DVB-C дигитален приемник (Set-Top Box):
Дигиталниот приемник има влезен RF конектор и се приклучува кон кабелската мрежа со коаксијален кабел исто како ТВ приемникот. Преку тој влезен конектор ги прима дигитално модулираните RF сигнали и во QAM демодулаторот ги демодулира во дигитални сигнали. Овие дигитални сигнали понатаму одат во степенот за корекција на грешки, а потоа во демултиплексерот.
Во приемникот постои и степен за декриптирање. Овој степен ја декриптира криптираната (шифрираната) ТВ програма доколку истата била шифрирана од страна на кабелскиот оператор во DVB-C предавателот (во главната станица на КДС). По декриптирањето дигиталниот сигнал се носи во соодветни MPEG-2 декодери за слика и звук. На излезот од овие MPEG-2 декодери се добиваат аналогни видео и аудио сигнали кои со помош на скарт кабел или HDMI-кабел, се приклучуваат во телевизорот кај корисникот и соодветно се репродуцираат.
Предности и можности на дигиталната телевизија
Дигиталната телевизија е многу поефикасна во однос на аналогната телевизија. Дигиталниот пренос овозможува повеќе различни придобивки за крајните корисници како што се:
I Z33T home page I страници на македонски јазик I