|
· Видеоканал
; |
 |
|
· Един или повече
канали на звука ; |
|
|
· Телетекст и
Субтитри ; |
|
|
· Набор от данни
за подпис на телеканала (за платени кодирани канали) ; |
|
| · Синхронизация . | |
|
|
Всички тези данни се преобразуват в цифрови потоци с помоща на различни алгоритми.
Видеоканала
Видеоканалa се преобразува в цифров поток с помощта на алгоритъма MPEG-2. MPEG-2 – това е цяло семейство съвместими цифрови стандарти за ‘смачкване’ на телевизионни сигнали с различна степен на сложност на исползваните алгоритми (ISO/IEC 13818-2). В спътниковото предаване в настоящия момент се използуват така наречените основни нива с формат на разлагане 576 реда в кадър и 720 линии на ред. За сбиване на видео данните се изграждат три типа кадри.
Кадри тип - I (interfarme) – това са пълни кадри, смачкани по метод аналогичен на формата JPEG. Такъв метод позволява да се получи различна степен на компресия – по-голямо сбиване – по-голямо загуба на качеството на изображението и обратно.
Кадри тип - Р (predicted - предсказани) получават се при използване на алгоритмите на компенсация в движението и предсказване преди събитието по предишните кадри. В Р - кадрите, ако ги сравним с I- кадрите, три пъти е по-голяма достижимата степен на сбиване на видео данните.
Кадри тип - В (bidirectional - двупосочни) се получават по четири различни алгоритъма в зависимост от характера на видео данните. B - кадрите съдържат измененията на относително предходните и последващите кадри, които се използват в качеството на опорни кадри. Това са най-компресираните кадри.
Различните типове кадри се събират в група - GOP, състояща се обикновено от
12 редуващи се кадри. Типичен се явява следния ред на кадрите:
I0, B1, B2, P3, B4, B5, P6, B7, B8, P9, B10, B11, I12, B13, B14, P15 и т. н.,
където I кадрите следват с интервал: (1/25 Hz) х 12= 0,48 sec.
При предаване реда на следване I, Р и В кадрите се мени така, че в декодера
първоначално постъпват опорните I и Р кадри, без които не бива да започва
декодирането. Обикновено се явява следния ред при предаването:
I0, P3, B1, B2, P6, B4, B5, P9, B7, B8, I12, B10, B11 - P15, B13 и т. н. За
правилното декодиране в потока на видео данните се включва Отметка на Времето на декодиране - DTS (Decode Time Sequence) и
Отметка на Времето на показа – PTS (Picture Time Sequence).
В резултат на това се получава поток от цифрови данни, като необходимата скорост на потока за такъв вид предаване - е от 6 до 1.5 Mbits/Sec (ниската скорост на потока на видео данните съответствува на стабилни сюжети със слабо движение).
Звуковия канал
Звуковите канали се преобразуват в цифров поток по няколко алгоритъма. Въобще, звуковия канал със качество на звука (дискретизация 44.1 kHz) изисква скорост на предаване до 1400 bits/Sec, което е недопустимо много. Използването на смачкване по метода MPEG Audio Ниво 3 позволява да се получи сбиване на аудио данните 4-12 пъти! Ниво 1 смачква данните 1:4 и изисква скорост 384 kBits/Sec, Ниво 2 смачква 6-8 пъти и изисква скорости 256..192 kBits/Sec, а Ниво 3 - 10-12 пъти и изисква 128..112 kBits/Sec за стерео сигнал.
Освен това, много компании предлагат други
алгоритми на сбиване на аудиоданните - MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding), известен
още като NBC (Non-Backward-Compatible).
Много перспективен е и подхода Dolby AC-3, който осигурява
многоканално предаване на звука и изисква 384 kBits/Sec за 5+1 – формат на канала Dolby Surround Digital или 192 kBits/Sec за обикновен стерео сигнал. Dolby AC-3 е интересен още с това, че в такъв формат е записан
звука на повечето съвременни филми в кинематографията.
Телетекст, Субтитри и данни за обозначаване на канала
Компресията на такива данни е доста просто, поради това, че този поток е от обикновени двоични данни. Скоростта на потока на такива данни не превишава 64 kBits/Sec.
Синхронизацията се осигурява от еталонен генератор на 27 MHz в приемната страна. За донастройка на частотата и фазата на еталонния генератор е необходимо периодично да се предават Еталонни Тактове на Програмата - PCR (Program Clock Reference). Освен това, както вече беше казано, видеопотока съдържа Времеви Отметки - DTS и PTS.
Последните два потока в MPEG е прието да се казват системни.
И така, за конкретния телевизионен канал се получиха три потока за сбиване на данните - видео, аудио и системен. Всичките потоци изискват различни скорости на предаване, затова те се мултиплексират – т.е. се режат на блокове и вместват в един общ високоскоростен поток. Прието е блоковете да се казват пакети, а за да могат потоците да се разделят в приемната страна, на всеки цифров поток се назначава Идентификатор на Пакета PID (Packet Identifier). Всеки пакет съдържа в главата си идентификатор на своя поток. Размера на такъв блок е 188 байта – такъв размер е избран, за съвместимост с мрежите за предаване на данни ATM (188=47*4).
По нататък пакетите се защитават – към тях се добавят Reed-Solomon code - код на Рид-Соломон, който позволява да се коригират грешките от изпаднали или неправилно предадени битове в приемната страна за сметка на информация за битовете, която той носи. С добавянето на RS-кода дължината на пакета става 204 байта. Получения пакет в MPEG представлява единица на представяне на данните и е прието да се нарича Пакетиран Елементарен Поток (PES - Packetized Elementary Stream).
Втората степен на защита – това е FEC (Forward Error Correction, или Fault Error Correction) –Въвежда се още веднъж излишък с възможност за корекция на грешките. По настоящем се използват пет типа FEC - 0, 1/2, 3/4, 5/6, 7/8 и новите след въвеждането на HDTV по стандарта DVB-S2 8/9 и 9/10. Или 3/4 означава, че от 4 предадени бита само 3 носят информация, а 1 – е излишен или е свръх информативен.
Съвкупността
на такива пакети образува Транспортния
поток (TS - Transport Stream).Ако даден поток образува една
телевизионна програма, то неговата скорост е 6-6,5 Mbits/Sec. Формирането и декодирането на такъв поток е било
стандартизирано в MPEG-2 или (Moving Picture Experts Group).
Какво е MPEG?
MPEG (произнася се M-peg), означава Експертна група за
създаване на Движеща се картина и е името на семейство стандарти използвани за
кодиране на аудио-визуална информация (т.е., филми, видео, музика) в цифров компресиран
формат. Предимството на MPEG в
сравнение с другите видео и аудио кодиращи формати е, че MPEG файловете са много по-малки и то
при същото качество. Това е така, защото MPEG използва много усъвършенствана техника на компресия.
При все това, транспондерите на съвременните спътници имат лента на пропускане на сигнала 33 - 72 MHz, за това в стандарта DVB (DVB-S - ETS 300 421, декември 1994) беше уговорена възможност в транспортния поток да се включат цифрови данни за няколко телевизионни програми едновременно. Действително – високоскоростния транспондер в този случай е способен да предава 6-9 телевизионни програми едновременно, а транспортния поток се размества в 3 или 18 под потока – което няма особена разлика. Освен това, е била уговорена възможност за предаване на произволни цифрови данни – програмно осигуряване и т.н.
За възможностите да се разделят потоците на телевизионните програми в DVB е добавен много служебна информация - таблица на Сервизната информация (SI Service Information). Такива таблици се включват периодично в транспортния поток и с тяхна помощ компютъра на приемника управлява демултиплексорния поток. Отделя сервизната таблица възможно по PID-а, който е резервиран само за тези таблици. Най-голямо значение представлява PAT (Program Association Table) - Таблица на програмите , която се включва в потока с PID=0000. Тази таблица таблица съдържа имената на всички програми в дадения поток и PID-овете за тяхната PMT (Program Map Table) – Таблица с Карта на Програмите. Последните се включват в потока за всяка телевизионна програма и съдържат PID-овете на компонентите на телевизионните програми - видео, звук, синхронизация.
Освен причислените таблици в потока с PID=0001 се включва и CAT (Condition Access Table) - Таблица на условния достъп, която носи PID-овете на всички EMM (Entitlement Management Message) Съобщение за Условния Достъп за платените TV програми. EMM приемника предава на своя CAM – Модул за условен достъп, който сам знае какво да прави с нея.
Допълнително с PID=0010 hex се предава NIT (Network Information Table) – Таблица на мрежовата информация, която съдържа параметрите на системите за праване на данни – Идентификатора на мрежата, честотата на транспондера , орбиталната позиция и т.н. С PID=0010 hex в потока се включва BAT (Bouquet Association Table) - Таблица за групите програми с информация за групирането на програмите по определена тематика - Спорт, Филми и т.н....
EIT (Event Information Table) - Таблица за TV Събитията с PID=0012 hex, която съдържа информация за събитията в програмата – начало на филма, продължителност и TDT – Таблица за Дата/ Време с PID=0014 hex позволява на компютъра на приемника да построи EPG (Electronic Programme Guides) - Електронно програмно Ръководство.
И така, всички необходими данни са включени в транспортния поток и той може да се предава в ефира. За модуляция на носещата честота се използва QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying) Квадратурна фазова модулация, която използва 4 дискретни състояния на фазата на носещата. 4-те дискретни състояния дават възможност да се работи със символи - по 2 бита. При това се задава още един параметър - Symbol Rate – Скоростта на предаване, която се изразява в хиляди символи QPSK в секунда, например Symbol Rate = 27500 съответствува на скорост 55 MBits/Sec (27500*2*1000 bits/sec). Такава скорост обикновено се използва в транспондерите с широка лента в 33 MHz ( 33/1.2=27.5 ).
Транспортния поток се качва на спътника, откъдето го получава нашия тунер.
Тунера изпълнява всичките действия в обратен порядък - преобразува честотата в междинна 480 MHz, усилва, провежда QPSK - демодулацията, извършва корекция на грешките FEC . С помощта на кода на Рид-Соломон пакетите при необходимост се коригират. След това потока се демултиплексира – разделя се.
Отначало от потока се отеля PAT (Program Association Table) и от нея се определят PID за PMT (Program Map Table) необходимото ни телевизионно предаване. PMT, ни дава PID-овете на всички компоненти предавани за дадената телевизионна програма. По нататък – демултиплексора отделя от потока нужните компоненти и ги отправя всичките в апаратния MPEG - декодер и декодера на звука. Потока PCR непрекъснато коригира еталонния генератор 27 MHz на тунера. Ако програмата съдържа скремблирани пакети - те отначало се насочват за обработка в модула за Условния Достъп - CAM, който извършва тяхната обработка/ декодиране (алгоритъма зависи от системата на САМ-а). Освен това, в САМ се насочват съобщенията EMM, ако такива се предават – това се определя по таблицата CAT.
Допълнително компютъра отделя необходимите за работа Сервизни таблици , построява се Разписание на програмата, телетекста, субтитрите и т.н. В резултат на тези действия ние с вас се наслаждаваме на изключителното качество на изображението и звука.
Допълнения
Тълковен речник на термините и съкращенията в DVB
Сервизни таблици и резервираните за тях PID
Често задавани Въпроси за MPEG & DVB (SAT-XPRESS)
24 март 1998 г.
Опреснено на 20.05.2006г.
(Цялата информация е само с образователни цели и не се явява пособие по несанкциониран достъп за гледане на TV канали. Авторът не носи отговорност за използването на дадената информация)
Новини | Изменения в Транспондерите
