PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE 1. Osnove digitalne televizije i pregled standarda

Size: px

Start display at page:

Download "PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE 1. Osnove digitalne televizije i pregled standarda"

Shannon Campbell
5 years ago
Views:

1 PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE 1 Osnove digitalne televizije i pregled standarda

Digitalna televizija Trend digitalizacije nije zaobišao ni televizijsku industriju; binarna prezentacija informacija sa domena složenog hardvera prevodi problem u domen

Nudi daleko veću fleksibilnost realizacije i daleko bolje iskorišćenje dostupnih resursa.

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

3 Razvoj digitalizacije televizije 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 Pokrenut satelitski digitalni servis DirecTV započinje prvo digitalno zemaljsko emitovanje u Sjedinjenim Državama (ATSC) i u Velikoj Britaniji (DVB) krajnji rok za početak digitalnog emitovanja u SAD. Npr. u Nemačkoj, je donet zakon po kome se obavezuju emiteri da pređu na digitalno emitovanje do Do ovo je većinom ispunjeno prestaje analogno emitovanje u SAD. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/2016 3/23

4 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/2016 4/23

5 Prednosti digitalne televizije 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/2016 5/23

6 Prednosti digitalne televizije 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/2016 6/23

7 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/2016 7/23

8 Ograničenja digitalne televizije 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/2016 8/23

9 Ograničenja digitalne televizije 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). Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/2016 9/23

Ograničenja digitalne televizije Efekat digitalne litice. U slučaju pogoršanja kvaliteta prijema signala, kvalitet slike i zvuka se ne degradira postepeno (kao u slučaju analogne televizije).

10 Ograničenja digitalne televizije 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

11 Ograničenja digitalne televizije 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

12 Ograničenja digitalne televizije 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

pomeraja ili pri odsecanju visokih frekvencija u postupku Q-

13 Ograničenja digitalne televizije Prelivanje boja na ivicama objekata (ringing), usled segmentacije objekata, grešaka pri računanju vektora pomeraja ili pri odsecanju visokih frekvencija u postupku Q- kvantizacije. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

Ograničenja digitalne televizije Podrhtavanje linija (line

Prikaz isprepletanih poluslika (interlaced).

14 Ograničenja digitalne televizije 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 Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

Iz istog razloga reprodukcija programa kasni u poređenju sa analognom televizijom.

15 Ograničenja digitalne televizije 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). Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

16 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 kompresije podataka. 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

17 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

18 Digitalni audio Izdvaja se samo zvuk od ~140DB i 20KHz Standardi za kodovanje zvuka koji se koriste: MPEG AC3 AAC AAC+ HE AAC Podrška za više audio kanala Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

19 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

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

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

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.

20 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. Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

21 Zastupljenost DTV standarda u svetu Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

Ukidanje analogne televizije Tranzicija završena, emitovanje analognog signala obustavljeno Emitovanje analognog signala postoji još samo za lokalne stanice Tranzicija u toku,

22 Ukidanje analogne televizije Tranzicija završena, emitovanje analognog signala obustavljeno Emitovanje analognog signala postoji još samo za lokalne stanice Tranzicija u toku, emitovanje digitalnog i analognog signala Tranzicija nije počela, emitovanje samo analognog signala Nema informacija Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

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

prešla na digitalno emitovanje počev od 2013. godine, a proces se završio 2015. godine isključivanjem analognog emitovanja (7. juna 2015.

23 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 godine, a proces se završio godine isključivanjem analognog emitovanja (7. juna isključen je poslednji analogni predajnik u Vršcu). Još uvek nema velikog broja naprednih DTV servisa (plaćeni multipleksi, digitalni tekst i sl) Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike 1 (E1) 2015/ /23

24 Vreme je za pitanja i diskusiju!

PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE. DVB signalne informacije

PROGRAMSKA PODRŠKA U TELEVIZIJI I OBRADI SLIKE DVB signalne informacije Hijerarhija MPEG-2 TS Programska Podrška u Televiziji i Obradi Slike E1 2015/2016 2/21 Sinhronizacija ES Postoje dva tipa vremenskih