PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE 1 · isporuke video i audio paketa –uprkos...

PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI

I OBRADI SLIKE 1

Osnove digitalne televizije

i pregled standarda

Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) – 2015/2016 2/23

Digitalna televizija

Trend digitalizacije nije zaobišao ni televizijsku

industriju; binarna prezentacija informacija sa

domena složenog hardvera prevodi problem u

domen složenih algoritama / matematike koji se

mogu menjati/prilagođavati i izvršavati na procesoru.

Nudi daleko veću fleksibilnost realizacije i daleko

bolje iskorišćenje dostupnih resursa.

Digitalizaciju televizije prate i sledeći trendovi:

Konstantno povećavanje dimenzija ekrana i prelazak na

tehnologije ravnih ekrana;

Konstantno povećavanje rezolucije slike;

Sve veći broj novih digitalnih usluga na TV ekranu;

Integracija multimedijalnih i internet tehnologija.


Razvoj digitalizacije televizije

1993. MPEG-2 je odabran kao standard za digitalni

video. Digitalni standardi za prenos nisu usaglašeni, sa

izraženim razlikama u pristupu u Sjedinjenim Državama,

Evropi i Japanu. Evropa osniva DVB konzorcijum i

proglašava DVB standard.

1994. Pokrenut satelitski digitalni servis DirecTV.

1998. započinje prvo digitalno zemaljsko emitovanje u

Sjedinjenim Državama (ATSC) i u Velikoj Britaniji (DVB)

2002. krajnji rok za početak digitalnog emitovanja u

SAD. Npr. u Nemačkoj, 2004. je donet zakon po kome

se obavezuju emiteri da pređu na digitalno emitovanje

do 2010. Do 2006. ovo je većinom ispunjeno.

2006. prestaje analogno emitovanje u SAD.


Prednosti digitalne televizije

Mogućnost digitalne kompresije. Digitalni prenos je

binarno kodovan, pa se sadržaj može kompresovati

korišćenjem različitih tehnika i algoritama.

Kompresija omogućava da se emituje približno deset

digitalnih kanala standardne definicije umesto jednog

analognog, uz korišćenje jednake širine kanala. Neki

osnovni principi kompresije:

Delovi slike i zvuka koje ljudska čula ne mogu da raspoznaju

(npr. izuzetno visoke frekvencije) se ne prenose u signalu;

Prenose se samo uočljive promene (vektori pomeraja) slike, dok

se u analognoj televiziji kontinuirano prenose svi elementi.

Signal se kodira tako da se delovi signala koji se ponavljaju

identifikuju kodnim rečima što omogućava prenošenje istih

podataka samo jednom.



Visok kvalitet slike i zvuka. Digitalni prenos obezbeđuje

bolji kvalitet slike i zvuka, sa značajno većom otpornošću

na interferenciju sa drugim signalima, bez obzira na

rastojanje na kojem se slika i zvuk prenose.

Slika i zvuk koji se prenose digitalnim signalom su isti na

prijemu kao i na izvoru emitovanja, sve dok signal ne

postane toliko slab da prijem više nije moguć.

Kod analogne televizije, svaki šum u signalu se odražava

na reprodukciju slike i zvuka, s obzirom na kontinualnu

vezu signala i reprodukcije. Kod digitalnog prenosa,

vrednosti 0 i 1 se koduju veoma različito, pa je verovatnoća

pogrešne interpretacije vrednosti na prijemu veoma mala i

otpornost na šum je izuzetna.



Kvalitet i raznovrsnost usluga. Digitalna televizija omogućava

nove aplikacije, kao što su:

Digitalni tekst sa multimedijom;

Interaktivna televizija;

Prenos i izvršavanje aplikacija.

Kvalitet slike i zvuka je mnogo bolji s obzirom na povećanje

propusnog opsega i povećanje procesorske moći prijemnika.

Povećana je fleksibilnost formata slike i zvuka, tako da je često

moguć izbor formata slike (npr. 4:3 ili 16:9), kao i zvuka (mono,

stereo, surround)

Nove specifične usluge:

Izbor audio jezika i jezika za prevod;

Elektronski vodič kroz program sa podsetnicima;

Roditeljska kontrola;

Interaktivni i multimedijalni sadržaji;

Pristup internetu.


Ograničenja digitalne televizije

Potrebna zamena infrastrukture. Analogna TV

infrastruktura više ne može da se koristi. Analogni

TV prijemnici se mogu koristiti samo kao video

monitora, dok je za prijem i reprodukciju digitalnog

signala neophodan dodatni uređaj (set-top boks).

Veliki trošak za emitere i nacionalne države u smislu

uvođenja.

Korisnicima nije jasno šta suštinski novo dobijaju,

pogotovo u situaciji kada promena standarda

emitovanja (analogni za digitalni) nije praćena

uvođenjem adekvatnog izbora novih digitalnih

usluga i programa visokog kvaliteta slike.



Izvorna degradacija slike. Usled primene algoritama

kompresije zarad uštede propusnog opsega, kvalitet

slike ispoljava neke od sledećih tipičnih nedostataka:

Kvantizacioni šum. Kao i pri svakom postupku digitalizacije, skup

kontinualnih vrednosti koji odgovara stvarnoj slici se diskretizuje

u vremenu, odnosno po vrednosti. Ovim se ulazna slika, već u

studiju, pomera u spektru u odnosu na originalnu.



Posterizacija i neodgovarajući ton boje. Usled

neodgovarajuće palete dostupnih boja, vrednosti boje se

zaokružuju na najbližu, što može da izazove efekte

razlivanja (pogotovo kod tamnih scena).



Efekat digitalne litice. U slučaju

pogoršanja kvaliteta prijema signala,

kvalitet slike i zvuka se ne degradira

postepeno (kao u slučaju analogne

televizije). Nasuprot tome, prijem u

potpunosti prestaje kada kvalitet signala

bude toliko loš da se ne može

demodulisati. Na samoj granici kvaliteta

(na „litici“) najpre dolazi do značajno

povećanog broja pogrešno

interpretiranih bita, što onemogućava

korekciju, usled čega se javljaju bloking

efekti i zamrzavanje slike; daljim

pogoršanjem kvaliteta signala, prijem u

potpunosti prestaje.



Bloking efekat. U slučaju gubitka video frejma u

prenosu, remeti se algoritam kompresije i dolazi do

pogrešne interpretacije makroblokova, što rezultuje

pojavom „kvadrata“ u slici.



Nejasna i zamagljena slika. Algoritmi za ublažavanje

efekata kvantizacionog šuma i bloking efekata čine da slika

izgleda zamagljeno (blur). Nastaje i usled neadekvatne

preciznosti algoritma za kompenzaciju pokreta.



Prelivanje boja na ivicama objekata (ringing), usled

segmentacije objekata, grešaka pri računanju vektora

pomeraja ili pri odsecanju visokih frekvencija u postupku Q-

kvantizacije.



Podrhtavanje linija (line flickering) ili cele slike (juddering)

usled lošeg deinterlace algoritma ili npr. pri pauziranju –

efekat trostrukog bafera / ponavljanja frejmova;

Prikaz isprepletanih poluslika (interlaced).

Problemi u prikazu dijagonalnih linija; stepenasti ili

prostorni aliasing



Sporiji odziv. Menjanje kanala kod digitalne televizije je znatno

sporije nego kod analogne televizije. Ova pojava je posledica

potrebe baferovanja izvesne količine video podataka pre nego što

otpočne dekodovanje. Iz istog razloga reprodukcija programa

kasni u poređenju sa analognom televizijom.

Gubitak sinhronizacije slike i zvuka usled različite dinamike

isporuke video i audio paketa – uprkos informacijama o

sinhronizaciji, dekoderi nisu u stanju da idealno poravnaju video i

audio, pogotovo u slučaju problema sa propusnim opsegom

(izraženo kod IPTV, zbog retransmisija na TCP nivou).


Kompresija i redukcija A/V podataka

Kako se postiže smanjenje količine podataka koje treba digitalno preneti da bi se ostvarila distribucija audio/video podataka do krajnjeg korisnika?

Smanjenje se postiže metodama redukcije i kompresijepodataka.

Redukcija podataka = nepovratno odbacivanje nepotrebne informacije

Kompresija podataka = sažimanje i kodovanje potrebne informacije na efikasniji način.

Promena načina kodovanja informacije omogućava predstavljanje podataka u drugom domenu, pogodnijem za izdvajanje nepotrebne informacije koja se može odbaciti.


Kodovanje video signala u digitalnoj TV

Trenutno se u svetu u digitalnoj televiziji dominantno koriste MPEG2

i H.264 standardi koji definišu algoritme za kodovanje i dekodovanje

audio/video podataka.

Podaci se redukuju zanemarivanjem informacije koja ne može biti

detektovana ljudskim okom.

Da bi se postiglo smanjenje količine podataka koje treba digitalno

preneti u MPEG2 algoritmu se koriste dve osnovne ideje:

obrada unutar slike (intra-frame processing) zasebna obrada svake

slike korišćenjem JPEG algoritma, koji se zasniva na pronalaženje

sličnosti unutar iste slike.

obrada između slika (inter-frame processing) obrada grupe

uzastopnih slika, koja se zasniva na pronalaženju sličnosti unutar grupe.


Digitalni audio

Izdvaja se samo zvukod ~140DB i 20KHz

Standardi za kodovanje zvuka koji se koriste: MPEG

AC3

AAC

AAC+

HE AAC

Podrška za više audio kanala


Standardi za emitovanje DTV

U kompresiji video toka trenutno su dominantni MPEG2 i H.264 (MPEG 4 Verzija 10) standardi.

Tokovi MPEG2 audio i video podataka koji se emituju nazivaju se elementarni tokovi (elementary streams -ES). Koduju se i prenose kao zasebni tokovi podataka.

Kodovani podaci se prenose korišćenjem paketski orijentisanih protokola u kombinaciji sa odgovarajućim mehanizmima za detekciju i obradu grešaka.

Da bi se na prijemnoj strani ES mogli povezati u logičke celine kao i da bi se obezbedila odgovarajuća sinhronizacija audio i video podataka, pored ES moraju se prenositi i dodatni podaci.

Ovako kompleksna struktura prenosa podataka zahteva postojanje posebnog transportnog sloja/protokola koji se takođe definiše MPEG2 standardom ali i odgovarajućim Digital TV standardom.


Najvažniji DTV standardi

DVB je grupa standarda proizašla iz međunarodne inicijative. Ovi standardni se uglavnom koriste u Evropi ali i u većem delu sveta.

ATSC standardi se primenjuju u digitalnom TV prenosu zemaljskim vezama u SAD, Kanadi, Meksiku, Južnoj Koreji i Hondurasu, a njihova primena se razmatra i u drugim zemljama.

OCAP (Open Cable Protocol) je standard koji se koristi u SAD u kablovskoj digitalnoj televiziji.

ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) predstavlja grupu DTV standarda koja je nastala u Japanu. O ISDB standardima brine organizacija ARIB. Na ovoj grupi standarda bazira se i SBTVD DTV standard koji je u upotrebi u Brazilu.

DMB je tehnologija digitalnog radio prenosa razvijena u Južnoj Koreji. Koristi se u distribuciji multimedijalnih sadržaja kao što je TV i audio, pretežno kod prenosnih uređaja (T-DMB i S-DMB).

DMB-T/H ili DTMB je standard koji se koristi u Kini za zemaljski DTV prenos ka fiksnim i mobilnim terminalima.


Zastupljenost DTV standarda u svetu


Tranzicija završena, emitovanje analognog signala obustavljenoEmitovanje analognog signala postoji još samo za lokalne staniceTranzicija u toku, emitovanje digitalnog i analognog signalaTranzicija nije počela, emitovanje samo analognog signalaNema informacija

Ukidanje analogne televizije

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.fotosearch.com/bthumb/ARP/ARP114/Antenna.jpg&imgrefurl=http://www.fotosearch.com/clip-art/television-antenna.html&usg=__0a1F0Gl2yuzGNzUnfJ8QmqvpgEo=&h=170&w=150&sz=6&hl=en&start=3&um=1&tbnid=0K6xaaBBXn6e-M:&tbnh=99&tbnw=87&prev=/images?q%3DTV%2Bantenna%2Bclip%2Bart%26um%3D1%26hl%3Den%26rls%3Dcom.microsoft:en-gb:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7GGLJ%26sa%3DX

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.fotosearch.com/bthumb/ARP/ARP114/Antenna.jpg&imgrefurl=http://www.fotosearch.com/clip-art/television-antenna.html&usg=__0a1F0Gl2yuzGNzUnfJ8QmqvpgEo=&h=170&w=150&sz=6&hl=en&start=3&um=1&tbnid=0K6xaaBBXn6e-M:&tbnh=99&tbnw=87&prev=/images?q%3DTV%2Bantenna%2Bclip%2Bart%26um%3D1%26hl%3Den%26rls%3Dcom.microsoft:en-gb:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7GGLJ%26sa%3DX


Digitalna televizija u Srbiji

Srbija primenjuje DVB standarde

Za zemaljsku televiziju Srbija koristi DVB-T2 + MPEG-4 Part 10

Emituju se 3 digitalna multipleksa, koji uključuju servise sa nacionalnim frekvencijama, a lokalni servisi se emituju u MFN režimu zavisno od predajnika

Kablovski distributeri emituju DVB-C signal

Srbija je prešla na digitalno emitovanje počev od 2013. godine, a proces se završio 2015. godine isključivanjem analognog emitovanja (7. juna 2015. isključen je poslednji analogni predajnik u Vršcu).

Još uvek nema velikog broja naprednih DTV servisa (plaćeni multipleksi, digitalni tekst i sl)

Vreme je za pitanja

i diskusiju!

PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE 1 · isporuke video i audio paketa –uprkos...

Documents

Transcript of PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE 1 · isporuke video i audio paketa –uprkos...