Fenomén digitální televize

Hardware | 01.11.04

Existuje mnoho způsobů, jak získávat informace a přitom být v pohodlí svéhodomova. Pro ilustraci lze jmenovat například internet, tisk, rádio nebo televizor. Vyjma internetu, který je v ...





Existuje mnoho způsobů, jak získávat informace a přitom být v pohodlí svého
domova. Pro ilustraci lze jmenovat například internet, tisk, rádio nebo
televizor. Vyjma internetu, který je v měřítku lidského života stále novinkou,
jsou zbývající zdroje informací vymoženostmi již notně starými. Dokonce i
televizní vysílání pokrývá naše území již přes půl století. Zajímavé přitom je,
že na rozdíl od novějších digitálních technologií probíhal vývoj v oblasti
televizního vysílání poměrně pomalu a nepříliš výrazně. Nyní se však blýská na
časy a do hry vstupuje fenomén zvaný digitální televize. Rozšíření digitálního
vysílání v České republice bude znamenat v oblasti chápaní televize novou
epochu, proto je jistě vhodné podívat se na celou záležitost podrobněji.

Chceme-li pochopit význam termínu digitální televize, je třeba si uvědomit, že
za tímto pojmem se skrývá nejen jedno zařízení, ale celá série vzájemně
spolupracujících produktů, které společně tvoří zcela novou technologii. Ta by
měla postupem času nahradit jak klasické televizní vysílací signály, tak i
běžné televizory z domácností. Místo nich nastoupí nová generace digitálních
zařízení (můžeme jím říkat zjednodušeně digitální televizory nebo IDTV), které
budou přijímat vzduchem šířený číslicový signál z digitálních vysílačů a budou
nabízet mnohem více služeb, než jste byli dosud zvyklí u běžných televizorů,
přičemž kvalita obrazu i zvuku bude vyšší.

Rozdíl mezi digitální a analogovou televizí

V oblasti vysílání a příjmu
Stávající pozemní vysílání pracuje analogově a již z tohoto důvodu je poměrně
náchylné na všemožné ruchy. Udržet spojitý signál až k divákům v dostatečné
kvalitě je ale poměrně náročné. Ostatně i pro ně tím vznikají jisté komplikace.
Pro příjem analogového signálu je totiž potřebný silnější, nebo chcete-li
kvalitnější zdroj dat než pro digitální příjem, kdy postačuje "pouhé"
rozpoznání nul a jedniček. V tom má vysílání na digitální bázi značnou výhodu.
Menší nároky jsou kladeny na technické součástky a zpravidla i na koncová
přijímací zařízení (antény a přijímače). Jednoduše lze rozdíl mezi digitálním a
analogovým způsobem přenosu přiblížit na kopírování kazety. Zatímco při
kopírování analogové audiokazety nebo videokazety se vždy do výsledné kopie
přimíchá nežádoucí šum či ruch, digitální kopie audio CD nebo DVD-Video nosiče
představuje nový (prakticky identický) originál. Stejně tak i digitální
televizor bude zobrazovat originální obraz, který bude identický s originálním
vysílacím signálem. Z toho plyne jednoduché pravidlo: nebude-li rušení signálu
příliš výrazné, kvalita obrazu bude stále stoprocentní. V podstatě by měl být
digitální příjem odolný (nebo alespoň výrazně odolnější) i vůči nepříznivým
povětrnostním podmínkám a dalším rušivým vlivům.

Mobilní příjem
Odolnost a menší nároky na anténu při digitálním příjmu znamenají jednu
obrovskou výhodu. Přijímat lze totiž digitální signál i s miniaturními
anténami, v budoucnu bude možné sledovat digitální televizi i na mobilních
telefonech (chystá se např. mobil Nokia 7700), na PDA či v dopravních
prostředcích. Možnosti se týkají nejen luxusních aut, ale zřejmě i hromadné
dopravy.

Multiplex
Vzhledem k tomu, že digitální signál je (oproti analogovému) méně náročný na
šíři kmitočtového písma, je možné do jednoho standardního televizního kanálu
vtěsnat nikoli pouze jeden televizní digitální kanál, ale celý svazek -
označuje se jako Multiplex. Navíc se do takovéhoto Multiplexu pohodlně vejde
např. i rádio, nová generace teletextu - v grafickém provedení - a celá další
řada speciálních služeb. Je pouze na provozovateli příslušného Multiplexu, jak
jeho globální přenosovou kapacitu využije - zda upřednostní více televizních
kanálů, rádií, nebo jiných služeb. Ostatně v rámci Multiplexu dokonce lze řídit
přenosovou kvalitu jednotlivých digitálních kanálů. Takže zatímco Multiplex
jednoho provozovatele bude kupříkladu obsahovat více televizních kanálů se
standardní kvalitou obrazu, druhý Multiplex bude nabízet méně stanic, které
však budou disponovat vyšším datovým tokem (tedy vyšší obrazovou kvalitou) a
třeba širokoúhlým poměrem stran i vícekanálovým prostorovým ozvučením a ne
pouze stereozvukem. Vzhledem k tomu, že Multiplex představuje vlastně obrovskou
digitální informační dálnici, je možné jej využít velmi univerzálně.

Počet televizních stanic
Jak jsme řekli, každé analogové pásmo stávajícího televizního kanálu umožňuje
vysílání několika digitálních stanic. Z toho plyne daleko nižší finanční zátěž
na každou televizní základnu. Lze předpokládat, že s rozšiřováním digitálního
vysílání se postupně začnou stávající jednotlivé analogové kanály rušit, aby
uvolnily frekvenční prostor výrazně vyššímu počtu digitálních stanic, rádií a
dalším službám. Je jasné, že počet televizních programů s přechodem na
digitální vysílání poroste. Ostatně podle předběžných plánů by mělo být
analogové vysílání globálně odstaveno přibližně do roku 2010 až 2015. Do té
doby se bude digitální a analogové vysílání krýt.

Lepší obraz a zvuk
Obraz na digitální televizi může stabilně dosahovat kvality, kterou známe z DVD
video nosičů. To vše díky kompresi MPEG-2, která je s úspěchem (již téměř deset
let) využívána také pro záznam filmů na klasických DVD video discích. Konkrétní
kvalita obrazu však záleží na provozovateli vysílání, tedy jak vysoký datový
tok bude chtít vysílat (streamovat). Nicméně vzhledem k velké univerzálnosti
formátu MPEG-2 panuje v digitální televizi poměrně velká svoboda. To se týká
nejen širokoúhlého obrazu, ale i vysokého rozlišení a dalších technických
možností. Taktéž kvalita zvuku je v digitální úrovni vynikající. Parametry
mohou odpovídat čisté audio CD nahrávce. Stejně i tady však může provozovatel
konkrétní parametry zvuku měnit. Dokonce je - díky normě digitálního vysílání -
možné streamovat k divákovi i prostorový zvuk s více kanály.

Vznik komunity DVB
Možná mnohé čtenáře napadlo, že je hezké šířit digitální vysílání v podobě
MPEG-2, ale to samo o sobě jako ucelený protokol nestačí. Zvláště pokud
předpokládáme, že do hry časem vstoupí i interaktivní pořady a dokonce i další
služby (např. e-mail), které budou digitální přijímače schopny nabízet.
Proto vznikla v září roku 1993 komunita nesoucí označení DVB (Digital Video
Broadcasting). Úkolem tohoto společenství bylo navrhnout standard, který by
nahradil stávající analogové kanály digitálními a navíc by otevřel cestu k
novým službám pro koncové uživatele. Na jedné straně je pozitivní, že naše
republika je členem tohoto spolku (už od roku 1994), nicméně trochu škoda také
je, že Amerika a Japonsko si vytvořili svá vlastní sdružení. Zkrátka, celý svět
se asi nikdy nedohodne na čemkoliv společném, i když na druhou stranu je
pravda, že u Američanů a Japonců se pro vysílání využívá norma NTSC (dnes i
HDTV), tudíž vyrazili i v DTV vlastní cestou pokroku.
Pro naši republiku je dobré, že pro Evropu byl stanoven standard s označením
DVB-T (terrestrial - zemský), který definuje jak televizní a rádiové přenosy v
rámci digitálního vysílání, tak i další standardy, které umožní vývoj nových
(dokonce i interaktivních) služeb.

Služby DVB-T
Jak již bylo zmíněno, DVB-T nastoluje pořádek v popisu digitálního přenosu od
distributora Multiplexu k zákazníkovi. Díky tomu bude možné v televizoru
sledovat nejen volně přístupné programy, ale také i řešit placené programy,
kódování, on-line služby, např. bankovnictví, e-mail, přístup k internetu,
elektronické nakupování a mnohé další. Také bude místo i pro plně grafický
teletext s fotografiemi a obrázky pro systém EGP (elektronický programový
průvodce). Posláním EGP bude informovat diváka o připravovaných pořadech či
různých významných událostech. Vyřešen je i systém vícejazyčných titulků u
filmů a široké možnosti jsou i v oblasti zábavních pořadů, kdy budou moci
diváci u televizoru on-line hlasovat nebo dokonce přímo soutěžit. Hry se budou
moci týkat například i sázek během sportovních přenosů či loterie. Pokud budete
chtít vidět film na přání, také dostanete šanci. V protokolu DVB-T, který je
mimochodem podrobně rozepsán na několika tisíci stranách, je zahrnuta i služba
Video On Demand (video na vyžádání) nebo další, které umožní hrát on-line
síťové hry s více hráči najednou či přepínat pohled kamery podle libosti při
strhujícím sportovním utkání.

Služby v první vlně
I když jsme zmínili celou řadu služeb, kterou může standard DVB-T nabízet,
neznamená to, že s prvním týdnem provozu digitální televize budou všechny tyto
lákavé služby k dispozici. To jistě ne.
V první fázi přechodu na digitální vysílání bude vypadat programová nabídka
zcela identicky s analogovým pozemním vysíláním. Až teprve časem se začnou
objevovat nové služby. Konkrétně na interaktivní televizi si budeme asi ještě
nějaký čas muset počkat. Je totiž na jednotlivých výrobcích programů, aby
dokázali uvést na trh praktická řešení. Interaktivní televize totiž potřebuje
obousměrnou komunikaci, a to je jistý oříšek. Stávající vysílání počítá pouze s
jedním směrem, a tak se v praxi (zatím jen experimentálně) řeší odezva od
diváka k distributorovi programu (Multiplexu) či do vysílacího studia většinou
pomocí telefonního nebo internetového připojení. V některých zemích sice již
proběhly úspěšné pokusy s využitím obdobného vysílacího pásma, jaké využívá
digitální televize, pro přenos informací od diváků, nicméně takové řešení se
nezdá být pro evropské země (z důvodu přeplněných přenosových pásem) ideální.
Přesto zůstává ve hře poměrně slušná řada výhod, které naznačují, že přejít na
digitální příjem je zajímavé. Pravá doba nastane ve chvíli, kdy skončí
testovací provoz jednotlivých správců Multiplexů a začne jejich komerční
vysílání.

Digitální signál pod lupou
Výsledný datový tok, který je vysílán v rámci digitálního Multiplexu, se skládá
ve vysílacím studiu, přičemž jeho komponenty mohou nabývat tří rozličných
celků. Řetěz se skládá z obrazu, zvuku a případně z dalších datových informací.
Kanálové kódování zajišťuje odolnost proti případným přenosovým chybám. Skupiny
jednotlivých dat se tedy k divákovi šíří v podobě datových paketů. Na přijímací
straně jsou jednotlivé datové celky zase rozebrány a vyhodnoceny (obraz, zvuk a
další data).

Obraz v MPEG-2
Digitální obraz sám o sobě zabírá poměrně hodně datového prostoru, a pohyblivé
video v televizním (digitálním) rozlišení 720 x 576 bodů při snímkové frekvenci
25 obrázků za sekundu velmi mnoho. Bylo by neefektivní snažit se vysílat
nekomprimované video. Na to by přenosové pásmo ani nemuselo stačit, proto se
využívá velmi chytré technologie zvané MPEG-2. Za zkratkou se ukrývá skupina
Moving Picture Experts Group, která v roce 1994 standard vytvořila. Ještě rok
před tím stanovila i standard MPEG-1, nicméně až MPEG-2 má pro dnešní digitální
televizi praktické využití.
Velkou výhodou systému MPEG-2 je široká otevřenost. Při přenosu dat se totiž v
datovém paketu posílají nejen data, ale i informace pro dekodér (například
kvantizační matice, počet snímků v GOP a další). Jednoduše řečeno lze do jisté
míry během vysílání přeprogramovat dekodér v přijímači podle přenášených dat.
To znamená, že lze v budoucnu vyvíjet stále dokonalejší komprimační algoritmy
pro standard MPEG-2, přičemž bude možné stávající MPEG-2 dekodéry v digitálních
přijímačích nebo televizích používat. Do jisté míry to znamená, že ceny
digitálních televizorů mohou být díky jednoduchým dekomprimačním MPEG-2
dekodérům cenově velmi nízké. Drahé budou pouze kodéry, které se budou snažit
využívat stále rafinovanějších způsobů rozkladu obrazu do datového toku podle
standardu MPEG-2. Přičemž díky přenášeným dekomprimačním maticím a dalším
informacím bude dekodér umět vždy data složit do správného tvaru.
O tom, že MPEG-2 není z hlediska tvorby úplně nejtriviálnější formát, svědčí
např. to, že používá při kompresi několika způsobů zhuštění dat. Obraz je
rozdělen (v normě DVB) do matic 8 x 8 pixelů a diskrétní kosinovou transformací
je rozložen tak, aby obsahoval v maticích co možná nejvíce nul (dochází i k
mírnému zaokrouhlování). Shluky nul se totiž lépe komprimují algoritmem RLC
(Run-Lenght Coding) a do hry vstupuje i komprimace VLC (Variable Lenght
Coding). Aby toho nebylo málo, matice se ještě optimalizují pomocí
kvantizačních koeficientů a při tom všem se ještě využívá shlukování podobných
dat (makrobloky), které se vyskytují v po sobě jdoucích snímcích. Podle způsobu
detekce pohybu ve scénách se pak mohou vytvářet snímky tzv. I, P a B. Jednoduše
řečeno, komprese není vůbec snadná záležitost. O to větší přínos však z
komprese MPEG-2 je, a to i přesto, že je komprimace MPEG-2 vlastně ztrátová.
U přenosu obrazu se nejčastěji využívá datového toku 3 až 6 Mbit/s a dosahuje
se tak kompresního poměru 1 : 50 či dokonce více, aniž by kvalita obrazu byla
znatelně nižší.

Zvuk nejen v MPEG-2
Vzhledem k tomu, že obraz je matematicky zhuštěn, je namístě, aby i zvuk mohl
být redukován do co nejmenší datové velikosti. Komprese MPEG popisuje celkem
tři způsoby, které se označují jako MPEG layer 1, MPEG layer 2 a MPEG layer 3
(MP3). Pro přenos digitální televize byl zvolen typ 2. Norma DVB (TV) a DAB
(digitální audio) připouští jak stereozvuk, tak i prostorový zvuk (surround
audio) a nejrozličnější datový tok zvuku od 32 kb/s do 384 kb/s. Přičemž
vzorkování je buď 24 kHz, nebo 48 kHz. Datový tok, který je srovnatelný s
kvalitou CD, je cca 192 kb/s. Takže lze teoreticky vysílat i mnohem kvalitnější
zvuk než zvládne audio CD. Kromě kódování zvuku v MPEG-2 by měla norma DVB-T
podporovat i AC\3, tedy Dolby Digital, což znovu rozšiřuje praktickou
využitelnost digitálního vysílání.

Digitální příjem v praxi
Pokud si říkáte, že zatím je praktická využitelnost digitální televize stále
ještě v nedohlednu, nenechte se mýlit. Testovací provoz tří velkých subjektů je
v plném proudu, stejně jako přípravy pro přechod na komerční režim. Pokud se
vše podaří, je možné, že ještě na konci roku 2004 či někdy počátkem roku 2005
se budeme moci podívat na plně komerční vysílání. Zatím to bude samozřejmě
pouze bez interaktivní složky a kanálů bude nemnoho. Respektive zřejmě zatím
budeme moci sledovat především volné kanály (ČT1, ČT2, Nova a podobně), ale
bezpochyby se brzy objeví zájemci, kteří budou investovat do vlastních
televizních stanic.
V současné době je možné přijímat digitální signál především v Praze a v okolí.
Ostatně na vysílače, které šíří signály, se můžete podívat v naší tabulce, kde
také naleznete, na jakém pásmu lze Multiplexy naladit a jaké televizní nebo
rozhlasové stanice obsahují.

Co je třeba k digitálnímu příjmu
Protože je digitální vysílání řešeno jinak než analogové, je nutné vlastnit
zařízení, které z antény (postačuje běžná anténa) vytáhne digitální signál a
dekóduje jej do podoby obrazu, zvuku nebo dalších smysluplných dat.
Toho lze docílit s moderním televizorem (IDTV), který má v sobě zabudován jak
analogový, tak i digitální dekodér. Pokud jej nemáte, můžete využít PCI kartu
do počítače, která vám digitální televizi zpřístupní na monitoru počítače.
Třetí variantou je zakoupení digitálního přijímače (tzv. set-top box). Zařízení
vypadá obdobně jako satelitní přijímač nebo jako menší videorekordér, ovšem s
tím rozdílem, že jeho úkolem je přesměrovat programy z digitální podoby MPEG-2
do televizní normy PAL. Výhodné je, pokud lze propojit přijímač s televizorem
kabelem typu S-Video nebo přímo RGB, aby kvalita obrazu byla maximální. Nicméně
výsledný obraz, jak jsme se při praktických testech přesvědčili, je velmi
dobrý. Na zkoušku jsme si zapůjčili zajímavé zařízení Sencor s modelovým
označením SDB-2001TS. Produkt svým vzhledem připomíná plochý stolní DVD
přehrávač a vyjma strohého digitálního informačního panelu obsahuje na zadní
straně celou řadu užitečných konektorů.
Pro chytání digitálního signálu lze využít jak běžnou anténu pro pozemní
vysílání, tak i satelitní anténu. U obou vstupů dokáže zařízení vyhledat
digitální signály - datové toky MPEG-2 - a přesměrovat je na výstup v podobě
normy PAL. Signál lze získat na dvou zásuvkách typu EuroScart AV a také na
trojici RCA (Cinche) - video, levý zvukový kanál, pravý zvukový kanál. Zařízení
jsme si zapůjčili od společnosti Fast ČR, a. s., přičemž je musíme pochválit,
neboť celé menu zařízení je lokalizované do českého jazyka. U produktu jsme (v
Praze) naladili pokusné digitální vysílání a obraz byl skutečně velmi pěkný.
Pokud se budete v blízké době rozhodovat, zda nepřejít na digitální příjem,
přestože testovací vysílání již funguje a nabízí několik stanic, doporučujeme
vyčkat na příchod komerčního provozu. Také je moudré zakoupit přístroj
schválený pro český trh, abyste nebyli nemile překvapeni, že v budoucnu budete
mít například teletext s chybnou češtinou nebo vám nebudou některé funkce
českých provozovatelů digitálních programů k dispozici.


Důležité události okolo digitální televize

Rok 1993
V Evropě vzniká projekt nazvaný Digital Video Broadcasting - DVB. Úkolem
skupiny je standardizovat podobu digitálního vysílání, které v budoucnosti
nahradí již zastarávající vysílání analogové.

Rok 1994
Česká televize projevuje zájem o digitální technologii a stává se členem
skupiny DVB.

Rok 1997
Společnost CzechLink spouští první digitální vysílání na území České republiky.
Jedná se samozřejmě o testovací provoz. Vysílání je však zatím šířeno pouze
satelitně.
Rada ČR pro rozhlasové a televizní vysílání uděluje licenci společnosti České
radiokomunikace, a. s., pro provoz pozemního testovacího digitálního vysílání.
Druhou licenci získává společnost Czech Digital Group, a. s.

Rok 2000
Společnost České radiokomunikace, a. s. zahajuje testovací digitální vysílání
na 25. kanále.
Společnost Czech Digital Group, a. s., spouští své testovací digitální vysílání
na 46. kanále.

Rok 2004
Vláda schvaluje koncepci zahájení digitálního televizního vysílání v České
republice.
České radiokomunikace, Český Telecom a Czech Digital Group získávají povolení k
provozování vysílacích radiových zařízení a vysílání. Rozhodnutí ČTU dává
možnost vzniku dvanácti až osmnácti digitálním televizním kanálům a dalším
doplňkovým službám.
Český Telecom, a. s. zahajuje své pozemní experimentální digitální vysílání z
vysílače na budově ČT v Praze. Vysílání je v současnosti provozováno na 54.
kanále.

Budoucnost
Nalézáme se na prahu nové éry. Digitální televize je v plenkách, ale lze
předpokládat, že i když nebude start nového média tak rychlý, jako např. u
internetu, bude významný. Zcela jistě uvítají digitální televizi výrobci
mobilních telefonů, a tak než se nadějeme, bude možné sledovat televizní pořady
na malých mobilních telefonech a PDA. Ostatně již navržený digitální standard
typu DVB-H (Handheld) a prototypy mobilních telefonů tento směr jasně naznačují.
V delším časovém horizontu se z domácí pasivní televize stane multimediální
základna s interaktivní nabídkou služeb, které budou plnohodnotné a bude jich
pestrá škála. Televize se zkrátka od základu změní.












Komentáře

K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.