Warning: register_tick_function() has been disabled for security reasons in /data/web/virtuals/109787/virtual/www/domains/montaz-satelitu.eu/wp-content/plugins/internal-links/core/links/timeout-monitor-layer.php on line 44
Základní pojmy
Oblast televizního vysílání je spojena s mnoha pojmy a zkratkami, se kterými se
setkáváme i v běžném životě a některé z nich občas běžně používáme, aniž bychom
znali jejich pravý význam. S digitalizací televizního vysílání se objevily nové pojmy,
nové zkratky a proto zde tyto budou popsány a vysvětleny, jelikož budou dále v této
práci užívány. Proto jsou umístěny na začátku této práce. Mezi stěžejní pojmy pro
oblast digitálního televizního vysílání patří tyto pojmy:
Analogová televize
Způsob zpracování a přenosu obrazové a zvukové informace, který je
v současnosti již v České republice nepoužívá. Základní televizní řetězec je podobný
systému digitální televize, avšak analogová televize dokáže pracovat pouze se spojitými
signály
DVB
Digital Video Broadcasting – Mezinárodní konsorcium vytvořené televizními
společnostmi, výrobci, síťovými operátory, vývojáři softwaru, regulačními
organizacemi a dalšími zástupci, které čítá celkem 260 členů z 35 států celého světa.
Konsorcium bylo založeno v roce 1993 a od tohoto roku se specifikace DVB vytvořené
tímto konsorciem staly fakticky normami v oblasti digitální televize v Evropě i ve světě.
DVB dnes nabízí různé úrovně kvality televize s nízkou rozlišovací schopností LDTV,
přes standardní televizi SDTV až po televizi s vysokou rozlišovací schopností HDTV.
Monofonní, stereofonní až prostorový zvuk 5.1 je také samozřejmou součástí nabídky. Dnes rozlišujeme tři základní způsoby digitálního televizního
vysílání:
DVB-T
(Digital Video Broadcasting – Terrestrial) – pozemní digitální vysílání, které je
nejrozšířenější, ze všech technologií DVB
DVB-S
(Digital Video Broadcasting – Satellite) – Standard digitálního televizního
vysílání přenášeného satelitní cestou. Používá se celosvětově, přenáší data v kompresi
MPEG-2.
DVB-C
(Digital Video Broadcasting – Cable) – Standard digitálního televizního vysílání
přenášeného satelitní cestou. Jeho použití je vhodné tam, kde má své rozvody kabelová
televize. Přenos signálu se uskutečňuje přes optická vlákna uložená v zemi nebo
v podzemních kolektorech. Z tohoto důvodu bývá tento standard užitelný většinou ve
městech a větších obcích, kde jsou kabely rozvedeny. Menší obce ale také pomalu
zavádějí na svém území kabelové spojení a proto můžeme očekávat větší rozšíření této
technologie. Data jsou přenášena v kompresi MPEG-2, Rozlišení obrazu HD Ready
nebo FULL HD je přenášeno v kompresi MPEG-4.
DVB-H
(Digital Video Broadcasting – Handhelds) – standard pozemního digitálního
vysílání, který klade menší nároky na napájení než DVB-T, a proto je ideální pro příjem
digitálního televizního vysílání mobilními telefony a PDA ze standardních televizních
vysílačů, bez účasti sítě GSM. Standard DVB-H byl dříve známý také pod názvem
DVB-X.
Multiplex
Souhrnný datový tok skládající se z dílčích datových toků, patřících jednotlivým
televizním a rozhlasovým programům a doplňkovým službám, upravený pro společné
šíření prostřednictvím vysílací sítě. Jeden multiplex, vysílaný v digitální formě z
pozemních vysílačů, nahrazuje jeden doteď analogově vysílaný program. Doplňkovým
službami multiplexu jsou například teletext, programovací kódy pro nahrávání VPS či
EPG – elektronický přehled vysílaných pořadů.
MPEG-2
Mezinárodně přijatý standard pro digitální signály barevné televize, jejich
zdrojové transformační kódování a multiplexování, přijatý v roce 1995).
MPEG-4
Multimediální standard, který v roce 1998 vytvořila skupina Moving Picture
Experts Group (MPEG) založený na formátu QuickTime. Umožňuje ukládat obraz ve
stejné kvalitě při násobně menším objemu dat, kvůli úspoře místa. Součástí specifikace
je kódování obrazu, zvuku i vlastní kontejner MP4. Obrazové kódování, má řadu profilů
a kodeky jako DivX nebo XviD z nich využívají pouze profil ASP (Advanced Simple
Profile), případně SP (Simple Profile). MPEG-4 zdědil některé vlastnosti starších
standardů MPEG-1 a MPEG-2 a přidal k nim řadu novinek. O standard MPEG-4 se
jedná i v souvislosti s DVB-T, pro HDTV se používá H.264/MPEG-4 AVC, protože
MPEG-4 by snížilo počet programů v jednom multiplexu z pěti na dva nebo tři.
Set top box (STB)
Zařízení, které převádí přijímaný digitální signál z antény na analogový signál pro
analogový televizor. Jde o nezbytné zařízení pro příjem DVB-T.
EPG
(Electronic Programme Guide) – elektronický programový průvodce. Jde o
standardní doplňkovou službu digitálního televizního vysílání. V každém digitálním
multiplexu je vysílán televizní program, který je doplněn podrobnějšími informacemi o
pořadech.
GEO
Geostacionární dráha. Dráha, na níž jsou umístěny družice, které mají stejnou
úhlovou rychlost, jako je úhlová rychlost rotace Země. Díky tomu se jeví družice na této
dráze umístěné jako „stojící“ na jednom místě.
3 Analogová televize
3.1 Proč konec analogové televize?
Jedním z hlavních důvodů, proč analogové televizní vysílání skončilo, byl fakt, že
tato technologie již dosáhla svého pomyslného vrcholu technické dokonalosti. Přes
veškerá technická snažení a další zdokonalování vysílacích norem zůstávala v mnoha
ohledech nedokonalá. Určité výhody a nevýhody této technologie lze shrnout do
několika poznámek.
3.2 Výhody a nevýhody analogového vysílání
Výhody
Nespornou výhodou analogového televizního vysílání je skutečnost, že příjem
obrazového a zvukového signálu je možný i přes jeho značně nízkou kvalitu. Obraz
zůstává docela pozorovatelný i ve špatných příjmových podmínkách. Špatná kvalita
signálu se projevovala především známými “duchy”, tedy odraženými
vysokofrekvenčními vlnami od sousedních objektů, dále zrněním, syčením apod.
S tímto se řada lidí mohla spokojit, pokud chtěli přijímat televizi prostřednictvím pozemního vysílání. S rostoucí kvalitou televizních přijímačů však rostl i nárok na větší
kvalitu obrazu a ten bohužel analogové vysílání nemohlo lidem nabídnout. Jednoduše
lze tedy říci, že nesporná výhoda analogového vysílání oproti digitálnímu je, že i přes
slabý signál, můžeme na televizním přijímači naladit televizní stanice. To u digitální
televize díky nespojitému přenosu signálu není možné.
Nevýhody
Lze logicky usoudit, že nevýhod analogového vysílání je podstatně více než výhod,
jinak by nevyvstala potřeba přecházet na digitální vysílání a vše by mohlo zůstat
původní. Nemožnost rozšiřování analogového vysílání je jeho hlavní nevýhodou.
Zejména v oblasti běžného pozemního vysílání vadí vyčerpané frekvenční spektrum
vysílacích pásem.
V době před začátkem digitalizace byl již prakticky veškerý počet
vysokofrekvenčních přenosových kanálů využíván a nebyl v něm volný prostor pro
další vysílače, tedy ani pro další programy. U analogového vysílání lze totiž v jednom
televizním kanálu o šířce 8 MHz přenášet pouze jeden televizní program se zvukovým
doprovodem, což se v porovnání s digitálním vysíláním, kde je přenosový kanál lépe
využit, jeví jako značně neekonomické. Sousední vysílače navíc nemohou vysílat na
stejném televizním kanálu, přičemž ochranná vzdálenost je závislá na výkonu vysílačů a
důsledkem toho jsou další značné nároky na kmitočtové spektrum.
Shrneme-li všechny vlastnosti analogového vysílání, umožňuje nám v jednom
přenosovém kanále zprostředkovávat pouze přenos barevného obrazu, stereofonního
zvukového doprovodu a teletextu. Tyto omezující faktory nemohly držet krok s rychle
se vyvíjejícími dalšími zařízeními, jako jsou internet, kapesní televizní přijímače, chytré
mobilní telefony (smartphony) apod..
4 Základní charakteristiky digitálního televizního vysílání
Základní komunikační řetězec zůstává prakticky stejný jako u analogového
vysílání, principiálně se však jedná o úplně odlišný způsob přenosu obrazu z televizního
studia až k televiznímu přijímači. Princip DVB spočívá v tom, že vstupní obrazový a
zvukový signál projde digitalizací společně s přidruženými službami jako je např.
teletext. Tento signál je však značně obsáhlý a zbytečně by zabíral značnou část
vysokofrekvenčního spektra. Také technické a ekonomické nároky na vysílání a příjem
takovéhoto signálu by byly značně náročné a prakticky by se tímto ztratily všechny
výhody digitálního vysílání. S digitálním signálem lze pracovat podstatně lépe než se
signálem analogovým. Digitální signál je tvořen z nepřetržitého toku jedniček a nul,
takže jej pomocí složitých matematických operací můžeme různě upravovat, především
z něj odstranit redundantní a irelevantní informace, které jsou běžně obsaženy
v analogovém signálu. Po odstranění takovýchto přebytečných informací projde signál
kompresí, kde se ještě více zúží jeho datový tok a tedy i šířka a nakonec se sloučí
dohromady s několika dalšími signály, čili dalšími programy v jeden signálový tok.
Tomuto slučování datových toků (programů) se říká multiplexování a výsledek tohoto
procesu je multiplex, tedy jakýsi „kontejner“, který obsahuje několik televizních
programů. Abychom nějak signál ochránili před rušivými vlivy okolního prostředí,
kterému musí čelit během vysílání z vysílačů, vytváříme jeho ochranu různými
kódovacími metodami, které během přenosu zabezpečí co možná nejmenší ztráty a
chybovost. Bez této ochrany by příjem takovéhoto signálu byl značně nekvalitní,
zejména u přenosu zemského signálu, jehož přenos je nejsložitější a nejobtíženější,
protože prostupuje od vysílače k přijímači značně variabilním prostředím a dochází u
něj k různé degradaci díky okolnímu terénu. Takto připravený signál musí projít
modulací (QAM, QPSK), aby mohl být přenášen vysokofrekvenčními anténami, a poté
je možné jej konečně vysílat.
Za hlavní charakteristiky je dle možné považovat:
vysílání více televizních programů v jednom televizním kanálu (obvykle 3 až 5
televizních programů), ve standardní kvalitě SDTV, která odpovídá
analogovému přenosu PAL, v rozlišení 720 x 576 bodů. Kvalita přijímaného
signálu přitom také závisí právě na množství televizních programů, které jsou
obsaženy v jednom multiplexu,
možnost přenosu několika zvukových doprovodů, od monofonního přes
prostorový, což je dnes samozřejmost, až po prostorový zvuk Dolby Digital
AC3,
možnost přenosu jiných datových toků, jako jsou především rozhlasové
programy a toky dalších služeb pro účely zábavy, nebo obchodu. Význam této
možnosti v současnosti roste díky nástupu tzv. chytrých televizorů,
pružná volba kvality obrazu a zvuku, včetně kvality HDTV, až do maximálního
přenosového toku vybraného módu DVB-T,
vysoká bezpečnost metod ochrany pro podmíněný přístup k placeným
programům či službám,
zlepšení kvality příjmu zejména v oblasti s odrazy, tedy města a místa
s členitějším terénem, které u analogového signálu působí značně rušivě, při
digitálním přenosu však díky ochrannému intervalu nemají takový vliv,
možnost budování jednofrekvenčních vysílacích sítí, tj. stejný multiplex
programů je vysílán sítí vysílačů na jediném kmitočtu, přičemž se tyto vysílače
vzájemně neruší, jako tomu bývalo u analogového vysílání, ale dokonce naopak,
za určitých podmínek se podporují, jelikož úroveň signálu se sčítá. To má
zásadní vliv na úsporu kmitočtového spektra, což je jeden z hlavních důvodů
celé digitalizace,
možnost používat přenosné přijímače se jednoduchými anténami (velikost těchto
antén bývá jako velikost běžné USB klíčenky) např. v pohybujících se
dopravních prostředcích,
na pokrytí území postačují vysílače s menším výkonem (DVB-T).
4.1 Výhody a nevýhody digitálního televizního vysílání
Příchod každé nové technologie s sebou přináší určité výhody a nevýhody,
přičemž nevýhody u digitálního vysílání jsou spíše počátečního charakteru, které
postupným budováním sítě a vylaďováním dalších nedostatků s tím spojených,
odeznívají. Dalším technologickým vývojem vysílání, jímž digitalizace neustále
prochází, se pravděpodobně bude okruh výhod nadále rozšiřovat.
Výhody
Jednoznačnou výhodou pro diváky je zvýšení počtu programů a zvýšení kvality
obrazu a zvuku. Tato výhoda nejvíce kompenzuje všechny nedostatky analogového
vysílání a je tak největší změnou a přínosem této technologie. Dále může divákovi
nabídnout množství doplňkových služeb, jako jsou EPG, či možnost uplatnění prvků
interaktivity a multimediálních a mobilních aplikací v oblasti kultury, zábavy a
vzdělávání. Diváci budou moci prostřednictvím svého televizoru hlasovat v soutěžích,
či ovlivňovat děj určitého televizního pořadu (Duspiva, 2004, s. 13). Tato možnost
interaktivity je v mnoha zdrojích často zmiňována, nutno však podotknout, že
v současnosti žádná televizní stanice takovouto službu nenabízí a je to prozatím jedna
z variant budoucího vývoje. Oproti analogovému vysílání, kde kvalita signálu značně
ovlivňovala kvalitu přijímaného obrazu a zvuku, umožňuje digitální vysílání vnitřní přenosný, případně mobilní příjem. Digitální televizi tak můžeme přijímat v „chytrých“
mobilních telefonech, tabletech, noteboocích apod. Osobní počítače a notebooky tuto
technologii zvládají již delší dobu díky již zmiňovaným přijímačům velikosti běžné
USB klíčenky, připojené právě do konektoru USB. Spolu s digitální televizí lze šířit
současně i digitální rozhlasové vysílání. V současnosti však na trhu není příliš široká
nabídka digitálních rozhlasových přijímačů a tak je přijímán většinou přes televizory.
Digitální televizi můžeme kvalitně přijímat i v pohybujících se vozidlech a to i při
rychlostech přes 200 km/h, což systémy analogového vysílání, digitálního kabelového a
satelitního vysílání neumožňují. Záleží však na síle přijímaného signálu.
Pro vysílatele znamená digitalizace ušetření nákladů na vysílání a zejména
ušetření přenosové kapacity. Z toho plyne i výhody pro provozovatele sítí, kteří mohou
na mediální trh nabídnout vyšší přenosovou kapacitu. Výrobci a prodejci
telekomunikační techniky mohou vyrobit a nabídnout zákazníkům širší škálu
televizních a externích přijímačů a doplňků k nim díky lepší kvalitě obrazu a zvuku.
Regulační orgán telekomunikací může optimálně využít kmitočtové spektrum díky
vybudování jednofrekvenční sítě.
Nevýhody
Z hlediska obrazové kvality jsou nevýhodou možné občasné výpadky obrazu a
zvuku, což je projev nekvalitního signálu. Obraz se může na malý okamžik rozpadnout
na „kostičky“, případně krátce „zamrznout“, či úplně zmizet až na několik sekund. Tam,
kde u analogového vysílání bylo možné naladit alespoň nějaký obraz sice s mizernou
kvalitou, u digitálního vysílání se projevují výše zmíněné vlastnosti. Vedou se také
diskuze o stupni komprese obrazu. Bohužel, díky ztrátové kompresi obrazu, kdy z něj
odstraníme redundantní a irelevantní informace, již nikdy nezískáme zpět původní
obraz. Je možné se dohadovat o tom, která informace je podstatná, a která není. Toto je
totiž vždy subjektivní názor každého diváka, ale záleží i na typu obrazu. Bylo
provedeno mnoho experimentů s lidským vnímáním obrazových scén, sledovala se
zraková omezení a bylo zjišťováno, jaký stupeň komprese je ještě přijatelný. Řešení bylo nalezeno kdesi uprostřed, mezi optimální kvalitou obrazu a
přenášeným datovým tokem. U některých televizních stanic, které spustily své vysílání
nedávno, lze tvrdit, že obrazová kvalita jejich vysílání není příliš vysoká, což je dáno
především nízkým datovým tokem, který si tyto stanice objednaly u provozovatele sítě.
Počáteční investice do digitálních přijímačů (set-top boxů), či rovnou do nových
digitálních televizorů mohou být pro někoho značnější. Divák se musí rozhodnout, jaký
systém vysílání si zvolí pro příjem. Zdali pozemní, kabelový, satelitní, či jiný. Pokud je
v jedné domácnosti více televizorů, a divák je rozhodnut pro zemský příjem, musí být
na každý analogový televizor připojen jeden set-top box. Při společném příjmu přes
společnou televizní anténu je nutno investovat do nových rozvodů v UHF pásmu, do
nových konvertorů apod.
Provozovatelé vysílacích sítí potřebují také získat velké investice pro vybudování
nových vysílacích sítí a současně musejí zajišťovat provoz starého analogového
vysílání. Z toho důvodu se mohou během přechodu vyskytovat určité poruchy a
výpadky vysílání. Toto jsou však problémy, které se vyskytovaly při přechodu na
digitální vysílání a již se je ve většině případů podařilo vyřešit. Jako hlavní nevýhody
tak zůstávají horší kvalita obrazu při nekvalitním signálu a přeplněnost některých
multiplexů.
5 Postup digitalizace v České republice
Projekt DVB začíná v Evropě v září 1993 podepsáním memoranda o
porozumění a ustanovením valné hromady evropského projektu DVB. Toto
memorandum podepsalo 83 subjektů a byl ustanoven výbor. Česká televize
přistoupila na jaře roku 1994 jako první ze států bývalého východního bloku. Naše
země tak stála už u samotného zrodu specifikace standardů DVB, která byla ukončena
v lednu 1994.
5.1 Experimentální provoz
Experimentální provoz DVB-T byl zahájen v České republice v roce 2000
společnostmi České radiokomunikace, a.s. a Czech Digital Group, a.s. Toto
experimentální vysílání pokračovalo i v roce 2001 na 46. a 25. televizním kanále
v oblasti Prahy. V průběhu tohoto vysílání byly ověřovány především technické
vlastnosti celého systému, zejména různé způsoby kódování, protichybové zabezpečení,
odolnost proti odrazům a nároky nastavení skupiny vysílačů pracujících na společném
kmitočtu. První ze dvou společností, které zahajovaly experimentální provoz, byly
České Radiokomunikace, jež začaly vysílat 12. 5. 2000 na 25. kanálu. V první etapě
byly vysílány tři televizní programy (ČT 1, ČT 2 a TV Nova) a dva rozhlasové kanály
(ČRo 1, ČRo 2) z vysílačů Praha – město s výkonem cca 1 kW a Praha – Cukrák
s výkonem cca 250 W. Společnost Czech Digital Group realizovala vysílání na 46.
televizním kanálu se třemi vysílači o výkonu do 10, 5 a 4 kW. V průběhu let 2002 a
2003 pokračovalo experimentální vysílání DVB-T v oblasti Prahy, které nadále
uskutečňovaly výše zmíněné dva subjekty. RRTV průběžně prováděla konzultace
s oběma subjekty, které současně s tímto dodávaly radě informace o dosavadních
výsledcích. V těchto letech byla věnována pozornost zejména ze strany Českých
Radiokomunikací technické problematice vysílání, byl ověřován přenos, rušení a další
parametry vysílání. Czech Digital Group se zaměřovala na systematické ověřování
jednotlivých typů set-top boxů, věnovala se problematice interaktivity, dokrývačů a
marketingu. Licence pro vysílání byly každý rok prodlužovány, avšak byla zde absence
koncepčních rozhodnutí zejména ze strany státních orgánu, díky čemuž se další etapy
projektu digitalizace mírně zpozdily (Duspiva, 2004, s. 23). Dne 25. 10. 2005 Česká
televize ve spolupráci s Českými radiokomunikacemi přešla z experimentálního vysílání
na řádné digitální vysílání programů ČT 1, ČT 2 a ČT 24 v rámci přechodné
telekomunikační sítě A. Tato přechodná síť vysílala v největších městech republiky a
jejich okolí – Praha, Brno, Ostrava. Z technických důvodů začalo vysílání
v Domažlicích a v Ústí nad Labem a jejich okolí. Vysílač Buková hora, který pokrýval
Ústecko, byl také prvním z vysílačů velkého výkonu, jenž přešel do digitálního vysílání.
V těchto zmíněných dvou městech proběhla digitalizace ještě před zavedením
technického plánu přechodu, protože analogové vysílání muselo být ukončeno co
nejdříve z důvodu postupující digitalizace v sousedním Německu. Analogový signál byl
rušen signálem digitálního rozhlasu z Německého pohraničí. Všechny programy
obsažené v přechodné síti A byly dle technického plánu přechodu převedeny do konce
října 2008 do digitální sítě 1 (Multiplex 1) (Česká televize, 2008).
Experimentální vysílání přineslo mnoho zkušeností a praktických informací,
které byly následně aplikovány při celostátním přechodu na digitální vysílání. Bez
tohoto testování by byl celý přechod značně složitější a probíhal by s většími obtížemi
nebo by možná byl i neuskutečnitelný.
5.2 Technický plán přechodu
Aby bylo možné začít s přechodem na digitální televizní vysílání, musely státní
orgány přesvědčit majitele analogových televizních stanic, které vysílaly na našem
území, aby se vzdali svých vysílacích kmitočtů. Bez uvolnění těchto kmitočtů by totiž
nebylo možné začít s procesem digitalizace. K tomu musel stát použít jak stávající zákony o televizním a rozhlasovém vysílání, tak vytvořit i nové, podle nichž se měl celý
proces digitalizace řídit. Znamenalo to tedy výrazněji přepracovat mediální legislativu.
TPP vypracoval v souladu s Koncepcí rozvoje digitálního vysílání Český
telekomunikační úřad. Tento plán byl schválen vládou 28. Dubna 2008. Tento
dokument stanovuje způsob přechodu na digitální vysílání a postupné ukončování
analogového vysílání. S koncepcí tohoto dokumentu vyslovili souhlas i provozovatelé
celoplošných televizních stanic, aby byl možný efektivní a transparentní přechod na
digitální vysílání. Od uvedení platnosti tohoto plánu vyžadovala realizace digitálních
sítí postupné vypínání zemského analogového televizního vysílání z důvodu uvolnění
kmitočtů, které byly poté použity na výstavbu nových sítí pro digitální televizní
vysílání. ČTÚ musel také v rámci svých kompetencí monitorovat využití kmitočtů
přidělených pro sítě digitálního vysílání a hlavně dohlížet na včasné a úplné
zprovoznění těchto sítí v rámci daného harmonogramu, aby pokrytí celé ČR digitálním
vysíláním probíhalo postupně a kvalitně tak, že jej mohou přijímat i lidé v méně
osídlených oblastech republiky (Ministerstvo vnitra ČR, 2006)
Celý harmonogram přechodu od analogového na digitální vysílání, byl rozložen
do období čtyř let, přičemž úplné ukončení analogového televizního vysílání mělo být
stanoveno 11. Listopadu 2011 na celém území České republiky s výjimkou dvou
územních oblastí Jeseník a Zlín, kde byl stanoven termín ukončení k 30. Červnu 2012.
Tyto termíny byly nejzazšími a je třeba říci, že se je podařilo splnit.
TPP byl koncipován pro očekávaných 16 televizních programů jak stávajících,
tak i nových provozovatelů zemského televizního vysílání. Při provádění TPP došlo
k nerovnoměrnému rozložení televizních kanálů do tří vysílacích multiplexů, později
čtyř, což mělo za následek jejich nerovnoměrný rozvoj. Nejrychleji byl naplněn a
rozšířen Multiplex 1, avšak další multiplexy se zaplňovaly pomaleji zejména díky ne
příliš velké ochotě některých komerčních televizních stanic přejít do digitálního
vysílání, do pozic, které jim byly garantovány příslušným zákonem. Díky tomuto
zákonu to v praxi znamenalo nemožnost naplnit multiplexy jinými zájemci a tedy další
zbrzdění rozvoje a naplněnosti multiplexů (ČTÚ, 2010, s. 2).
5.3 Ukončování analogového vysílání
Postupné ukončování analogového televizního vysílání probíhalo již od roku
2008. Zpočátku byl na vybraných lokalitách ukončován pouze provoz vysílačů
programu ČT 2, jehož uvolněná programová pozice byla využita pro šíření všech
programů České televize v digitální formě. Digitalizace a tedy i vypínání analogového
vysílání, probíhala směrem od našich západních hranic, z důvodu postupující
digitalizace v sousedním Německu a Rakousku. Tyto státy potřebovaly kmitočty, které
ČR využívala pro analogové vysílání, proto musely být vypnuty co možná nejdříve, aby
tak neomezoval naše západní sousedy.
5.4 Vysílací sítě
V České republice nyní můžeme naladit televizní programy ze čtyř vysílacích sítí.
Jejími provozovateli jsou České Radiokomunikace a.s., Czech Digital Group a.s. a
Digital Broadcasting s.r.o.
5.4.1 Vysílací síť 1
Provoz této veřejnoprávní sítě zajišťuje Česká televize, technický provoz je však
na společnosti České Radiokomunikace. Realizace probíhala v souladu s
harmonogramem TPP, přičemž se v závěru roku 2010 díky urychlení výstavby
páteřních vysílačů, podařilo tento harmonogram předstihnout o dva měsíce. Již v září
roku 2010 bylo signálem pokryto 99,9 % území České republiky. Zákonem stanovená
hodnota přitom pro toto období byla 95 %. Mírné zpoždění však nastalo u výstavby
několika dokrývačů malého výkonu, kvůli zpožděnému výběrovému řízení na výstavbu
těchto dokrývačů.
V současné době je v této vysílací síti v provozu 114 vysílačů (z toho 27
vysílačů velkého výkonu) a disponibilní kapacita datového toku je plně využita
Ve vysílací síti 1 jsou obsaženy programy České televize – ČT 1, ČT 2, ČT 24, ČT
sport.
5.4.2 Vysílací síť 2
Tato síť vznikla v roce 2008 z přechodného multiplexu A a počtem páteřních
vysílačů prakticky kopíruje veřejnoprávní vysílací síť 1. Provozovatelem jsou České
Radiokomunikace a. s. Realizace sítě probíhala opět dle TPP. Zákonná podmínka pro
rozsah pokrytí České republiky je 70 %, přičemž této hodnoty bylo dosaženo v červnu
2010.
Nyní je ve Vysílací síti 2 v provozu 77 vysílačů (z toho 26 vysílačů velkého výkonu) a
disponibilní kapacita datového toku je stejně jako u vysílací sítě 1 plně využita.
V této síti jsou umístěny výhradně komerční televizní stanice, přičemž tyto patří
k nejsledovanějším u nás. Jsou to Nova, Nova Cinema, Prima family, Prima Cool a TV
Barrandov.
5.4.3 Vysílací síť 3
Provozovatelem třetí vysílací sítě je Czech Digital Group a.s. Od prosince 2010
tuto společnost vlastní České Radiokomunikace a.s. Výstavba se řídila opět TPP,
v závěru došlo k urychlení zahájení provozu vysílače Jeseník a Zlín o tři měsíce.
Minimální zákonné hodnoty jsou stejně jako u druhé vysílací sítě 70 %. Této hodnoty se
podařilo dosáhnout v září 2010.
V současnosti je ve vysílací síti 3 v provozu 20 vysílačů (z toho 17 vysílačů
velkého výkonu) a k dispozici je volná kapacita datového toku pro umístění minimálně
jednoho vysílacího programu. Jelikož tato síť vysílá na poměrně malém počtu vysílačů,
mohou být s jejím příjmem v některých místech republiky problémy. V některých
oblastech lze ještě vyžít volné kapacity pro šíření regionálních televizních programů
Programový obsah této vysílací sítě se několikrát měnil. V době převzetí společnosti
Českými Radiokomunikacemi obsahovala zpravodajskou stanici Z1, dále Public TV a
rádio Proglas. Obě zmíněné televizní společnosti z finančních důvodů ukončily vysílání
a na jejich programových pozicích se objevily stanice Prima Love a Óčko TV. Dále
přibyla koncem minulého roku TV 5, která ale již také ukončila vysílání z finančních
důvodů. Poslední stanice jsou Šlágr TV a Prima Zoom.
5.4.4 Vysílací síť 4
Tato vysílací síť se po celou dobu přechodu na digitální vysílání prakticky
nerozvíjela z důvodu absence zájmu provozovatelů šířit v této síti své stanice. V roce
2012 došlo k převodu práv k využívání radiového kmitočtu na nového držitele, kterým
se stala společnost Digital Broadcasting s.r.o. Do konce června 2012 pak byl zahájen
provoz jednotlivých vysílačů ve všech stanovených regionech a došlo k navýšení
pokrytí na 56,8 %. Tato síť se nadále rozvíjí a nyní je předpokládaná hodnota rozsahu
pokrytí přes 70 %. V provozu je 15 vysílačů velkého výkonu a k dispozici je značná
část kapacity datového toku. Pro tuto síť je v současnosti příznačný velký rozvoj, který
lze očekávat i do budoucna. Nyní obsahuje tyto televizní programy: ČT 1 HD, Nova
HD, TV Pohoda, Fanda, Smíchov, inzert TV. Chystaný dětský kanál ČT 3 se v této
vysílací síti objeví možná už koncem srpna tohoto roku, spekuluje se také o dalších
celoplošných stanicích, které by měly v této síti zahájit vysílání.
6 DVB-T
6.1 Parametry systému DVB-T
Systém DVB-T vychází po technické stránce z normy ETSI EN 300 744, která
definuje vlastnosti jako je zdrojové kódování, modulace a komprimaci v systému
MPEG-2 (ETSI, 1997). Rozložení frekvencí a kanálů a další technické postupy a
kritéria byly zavedeny podepsáním dohody roku 1997 v Chesteru. Tato dohoda bývá
také označována jako CH97.
Digitální televizi bylo určeno III., IV. a V. televizní pásmo. Tyto pásma se dříve
užívaly i pro analogové televizní vysílání a jsou již jednotně rozpásmována pro celou
Evropu na odstup 8 MHz.
Aby si každý stát, či továrna nevymýšlel své uspořádání digitálního signálu, bylo
Mezinárodním poradním sborem pro radiokomunikace (CCIR) vypracováno doporučení
č.601, podle něhož jsou definovány další standardy pro digitální barevný obrazový
signál.
6.2 Princip
6.2.1 Digitalizace vstupních obrazových a zvukových signálů
Podle doporučení č.601 je studiový obrazový digitální barevný televizní signál
vytvořen tak, že aktivní část televizního řádku je rozdělena na 720 vzorků jasového
signálu (Y) a dva barevné rozdílové signály (Y-B, Y-R). Každý vzorek tedy musí být
popsán třemi údaji. Úrovně každého ze vzorků se zjišťují ve 256 hodnotách (28
), tedy ve
256 vzorkovacích úrovních. Každý vzorek a jeho vzorkovací úrovně jsou definovány 8
nebo 10 bitovým kódem impulzně kódové modulace (PCM).
6.2.2 Pulzně kódová modulace (PCM)
Tato metoda převodu analogového signálu na digitální je známá již od roku
1937, kdy ji navrhl Brit Alec Reeves. Tato metoda byla později ještě více propracována
a její princip spočívá ve třech krocích. Analogový signál je zpracováván v A/D
převodníku, kde je časově vzorkován. U jednotlivých vzorků je ve vztahu k předem
definovaným hodnotám stanovena jejich amplituda a kvantované vzorky jsou vyjádřeny
posloupností kódových impulzů jako kódová slova. Opět dle doporučení č.601 má
jasový signál vzorkovací kmitočet 13,5 MHz, vzorkovací kmitočty obou barevných
signálů jsou poloviční, tedy 6,75 MHz. Pokud tedy máme v televizní technice 625
řádků, které vykreslují 50 půlsnímků za sekundu a dané vzorkovací kmitočty, vychází
nám bitová rychlost 216-270 Mbitů/s. K tomu se přidá navíc zvukový signál, který však
má podstatně menší bitovou rychlost.
6.2.3 Zdrojové kódování
Musíme si uvědomit, že bitová rychlost, tedy 216 – 270 Mbitů/s je pro reálný
přenos příliš vysoká. Takový přenos by šel velice těžko uskutečnit v satelitním vysílání,
tedy v pásmu GHz, neproveditelným by byl v síti pozemních vysílačů a televizních
kabelových rozvodů, tedy technologiích DVB-T a DVB-C. Abychom mohli digitální
televizní signál přenášet i pozemními vysílači a navíc účinněji s několika dalšími
programy, je třeba tento digitální signál komprimovat. Musíme tedy snížit jeho bitovou
rychlost na 4 – 15 Mbitů/s.
Již při standardizaci evropského projektu DVB byla proto zvolena soustava
zdrojového kódování označená jako MPEG-2 (Motion Picture Experts Group).
Soustava je velmi propracovaná pro distribuci signálu s pohyblivými obrazy
s požadavky na různou kvalitu přenosu i vzhledem k možnosti výskytu různých chyb a
rušení. Kodér je navržen jako jakási stavebnice, u které je možné volit různé parametry
vzhledem k využití např. pro televizi s malým rozlišením až po televizi s vysokým
rozlišením (HD). Tato vlastnost je zejména výhodná v tom, že provozovatel sítě může
divákovi nabídnout pomocí jedné technologie několik možností kvality obrazu. Divák
tak může sledovat televizi v klasickém rozlišení (SDTV), ale může si naladit i HD
programy.
Základním principem je kodéru MPEG-2 je odstranění nadbytečného
(redudantního) a irelevantního digitálního signálu. Signálový tok se musí snížit až na
takovou úroveň, která je vhodná pro vlastní přenos, přitom to vše musí proběhnout bez
viditelného zkreslení signálu. Nesprávná volba hranice pro odstranění irelevantních dat
může vést ke ztrátě ostrosti obrazu a obecně rozlišovací schopností přenosu pro jemné
detaily v obrazu.
Prostorová redundance spočívá v tom, že obrazové body, které navzájem
sousedí, jsou nějak spolu kolerovány, tím více, čím blíže jsou k sobě. Jestliže má
konkrétní obrazový bod určitou barvu, jas a sytost, pak je možné předpokládat, že i
okolní body budou mít stejné nebo podobné vlastnosti. Například pokud je na scéně
postava, za níž je pozadí stejné barvy, dejme tomu bílá zeď, je možné veškerou tuto
bílou plochu vyjádřit jedinou úrovní signálu, aniž by nastala jakákoli změna v kvalitě
obrazu.
Příkladem irelevance je barevný signál. Z rozsáhlých výzkumů fyziologických
vlastností lidského zraku bylo zjištěno, že náš zrak je málo schopen odlišit drobné
detaily v obraze, zvláště pak, pokud se tyto detaily mění při rychlém pohybu. Větší
rozlišovací schopnosti má lidské oko na jasové podrobnosti. Ze všech těchto důvodů se
chrominanční signály vzorkují již primárně s nižší frekvencí.
Dále se vyhodnocuje časová proměnlivost signálu, tzv. časová redundance. Ta
vzniká tím, že obrazové body, které jsou na obrazovce ve stejném nebo velmi blízkém
místě v několika snímcích jdoucích za sebou, jsou také navzájem do určité míry
kolorovány. Z toho tedy vyplývá možnost časové predikce, kdy je možné předvídat
pohyby ve scéně v čase a můžeme tedy zavést tzv. predikční kódování, které rozlišuje,
zda je obraz statický nebo pohyblivý. Podle toho jsou příslušným místům v obrazu
přidělována data a jiným místům, méně pohyblivým, jsou odebírána. Časově statické
informace se odstraňují. Systém vytváří rozdíl mezi jednotlivými snímky. Stav
předcházejícího snímku je výchozí předpověď pro stav následujícího snímku.
Další možností, jak odstranit redudanci je předpoklad, že divák sleduje scény zejména
uprostřed obrazu. Po vyhodnocení různých detailů v obrazu, je možné, že umístění
detailů v rohu může být zcela statické vzhledem k pohybující se scéně, takže je časově
redundantní. Detail v rohu může mít větší i menší rozlišení. Díky již výše zmíněným
vlastnostem je tedy do určité míry irelevantní a může být potlačen.
Výsledkem této komprimace je sestavení základního obrazového datového toku do
paketů. Následná paketizace je popsána v další kapitole.
Podrobnější popis kódování a odstranění nadbytečných informací ze signálového
toku pomocí kodéru MPEG-2 je velice složitý a vydal by na jednu samostatnou práci.
Je třeba podotknout, že komprese MPEG-2 je komprese ztrátová, tedy že
komprimovaný signál již nelze znovu zcela zrekonstruovat.
Kromě komprimace obrazového signálu vyžaduje digitální televize také
komprimaci zvukového doprovodu. Kódování MPEG-2 je založeno na rozdělení
zvukového signálu v kmitočtové oblasti do 32 subpásem a využití tzv.
psychoakustického maskovacího jevu lidského sluchu v každém z těchto subpásem.
Čistý tón 1000 Hz zcela překrývá
slabší zvukové signály v okolí, které se nalézají pod prahem maskování. V důsledku
tohoto jevu potlačují silnější zvukové signály vnímání slabších složek v daném
subpásmu. Díky jejich potlačení tak není potřeba je dále přenášet a mohou tedy být
odstraněny. V každém subpásmu je možno zvolit optimální počet bitů na vzorek až do
té hranice, při které je kvantizační šum ještě maskován a nedochází tak ke slyšitelnému
snížení kvality zvuku. Opět je tedy třeba optimálně nastavit „hranu“, která by se neměla
překročit, pokud nechceme snížit kvalitu obdobně jako u obrazové komprimace.
Standardy MPEG pro kompresi zvuku v systému DVB-T rozlišují tři úrovně komprese.
Základní úroveň 1, rozšiřující úroveň 2, při které lze dosáhnout větší kvality zvuku i při
nižší bitové rychlosti a nevyšší úroveň 3, díky které lze dosáhnout nejlepší kvality
zvuku. V systému DVB se využívá úroveň 2 (MPEG Audio Layer 2). Kompresní
algoritmus MPEG-2 je v podstatě jen rozšířením původně uvažovaným MPEG-1. Tyto
systémy jsou tak navzájem kompatibilní. MPEG-1 zavedl vzorkovací kmitočty 32 kHz,
44,1 kHz a 48 kHz, s MPEG-2 lze vzorkovat i s polovičními kmitočty. MPEG-2 navíc
umožňuje i kódování pětikanálového zvuku. V systému DVB jsou doporučenými
vzorkovacími kmitočty 48 kHz nebo 32 kHz. Doporučená přenosová rychlost je podle
standardů DVB pro všechny systémy 384 kbit/s a vyšší. Snížení bitového toku se
provádí systémem MUSICAM, který dokáže snížit bitovou rychlost pro stereofonní
zvukový doprovod na 2×96 kbitů/s. Nakonec je tento zvukový doprovodný signál
systémem MUSICAM upraven do označených paketů a připraven k dalšímu zpracování.
6.2.4 Paketizace
Po kompresi datového toku na bitovou rychlost 4-15 Mbitů/s nám vzniká
elementární datový tok (Elementary data stream). Pro dobrou kvalitu obrazu standardu
SDTV, odpovídající kvalitě obrazu v systému PAL, postačuje datový tok asi 6 Mbitů/s.
Z video a audio kodéru dostáváme každý jeden datový proud, jenž by ale v podobě, ve
které vycházejí z kodérů, nešly snadno slučovat do souhrnného datového toku
(multiplexu). Tyto elementární datové toky musí být rozděleny na jednotlivé pakety.
Pakety sice mají proměnlivou délku, nejdůležitější je však opatřit každý paket
startovacím pokynem s následným paketovým záhlavím. V tomto záhlaví jsou uvedeny
důležité údaje pro dekódování paketu. Jsou to vztahy mezi jednotlivými snímky, pořadí
zobrazení a obnovy snímků apod. Takto vznikne elementární paketizovaný tok (PES).
V této fázi se přidávají další datové proudy ve formě PES, které obsahuje doplňkové
služby digitálního vysílání, jako je teletext, informační tabulky, podtitulky apod.
Elementární paketizovaný tok je již dekódovatelný a obsahuje všechna základní data.
6.2.5 Multiplexování
Aby bylo možné jednotlivé datové proudy ve formě PES, které vycházejí ze
zvukového a obrazového kodéru sloučit v jeden souhrnný datový tok, musí projít
zařízením zvaným multiplexer. Primární multiplexer má za úkol slučovat jednotlivé
paketizované toky v jeden programový paketizovaný tok PTS. Kromě sloučení audio a
video signálů se v tomto místě přidávají pakety doplňkových služeb digitálního vysílání
(teletext, podtitulky, VPS, apod.) Primární multiplexer bývá také označován jako DVB
kodér. V praxi se jedná o jednu společnou součástku vykonávající tyto funkce.
Programový paketizovaný tok, který vychází z primárního multiplexeru je vlastně
výsledný program (televizní stanice). Jednotlivé programové toky pak putují do
sekundárního multiplexeru, který je sloučí spolu s dalšími službami (EPG, interaktivní
MHP aplikace a další) vznikne tím transportní tok TS. Takto nám vznikne vysílatelný
MPEG-2 transportní tok. Sekundární multiplexer však musí k TS přidat servisní data,
která identifikují jednotlivé komponenty výsledného transportního toku. Bez těchto
servisních dat by nebylo možné na přijímací straně signál dekódovat na obraz. Do
úrovně elementárního toku jsou tedy zařazeny značky DTS a PTS, které se uplatňují pro
zařazení signálu ke zpracování ve správný okamžik. Díky těmto povelům lze tedy na
přijímací straně obraz zpětně dekódovat.
Do jednoho multiplexu lze umístit 4 až 6 televizních programů. Jejich počet závisí na
kvalitě datového toku, jakou si objedná televizní stanice u provozovatele vysílací sítě. O
počtu, složení multiplexů v ČR viz výše.
6.2.6 Kanálové kódování
Transportní tok MPEG-2 vycházející ze sekundárního multiplexeru je velmi
zranitelný, neboť neobsahuje prakticky žádné nadbytečné informace a jeden chybně
přenesený bit může mít za následek značnou ztrátu informací. Proto musí být
transportní tok ochráněn protichybovou ochranou. Veškerou úpravu komprimovaného
digitálního signálu, která umožní jeho neporušený přenos přes vysílací a přijímací
anténu do přijímače, nazýváme kanálové kódování.
Tato úprava signálu v sobě zahrnuje postupy zabezpečení signálu proti rušení a
vhodné modulační metody pro hospodárný přenos vysílacím prostředím.
V komprimovaném digitálním signálu se porucha jednoho makrobloku může projevit
již zmiňovanými chybami v obraze (nejčastěji je to zaseknutí, či rozpad). Když se ale
do datového toku zavede ochrana, znamená to sice novou přídavnou redudanci. Tu je
však možno akceptovat, protože účinně zajistí ochranu datového toku. Způsob ochrany
je určen prostředím, kterým je signál přenášen. Největší potřebu protichybové ochrany
má ze všech způsobů šíření digitálního televizního signálu, právě pozemní televize.
Problematika ochrany transportního toku je rovněž velmi obsáhlá. Zaměřím se tedy jen
na její nejdůležitější součásti.
6.2.7 Zabezpečení přenosu proti chybám
V systému DVB-T se používají dvě úrovně ochrany proti chybám – FEC 1 a
FEC 2. Tyto kódovače se zařazují před modulátor. Kódování FEC 1 je tzv. bloková
ochrana, která umožňuje v toku dat opravit chybné symboly. Kódovač FEC 1 přidává ke
skupinám m informačních symbolů vždy skupiny k ochranných symbolů a vytváří tak
bloky n = m + k. FEC 1 je označován jako vnější ochrana a ve vysílači je zařazován
jako první hned na vstupu dat transportního toku. V přijímači musí být umístěn jako
druhý v pořadí.
Druhý zabezpečovací stupeň FEC-2 je označován jako vnitřní ochrana.
Poskytuje bitovou ochranu a využívá k ní konvolunční kód. Pracuje na principu
posuvného registru, z něhož přicházejí data v sériové formě. Z posuvného registru jsou
vyvedeny odbočky. Z nich se odebírají „odbočené bity“ a sčítají se s dalšími
přicházejícími bity. Při tomto systému zabezpečení se nepřidávají zvláštní opravné bity
k informačním bitům, ale jednotlivé bity posloupnosti se navzájem ovlivňují vytvářením
součtů na různých odbočkách registru. Bity se takto skládají (konvolují). Z původního
jednoho vstupu se vytvářejí dva výstupy a původní přenosová rychlost se zvětšuje na
dvojnásobek. To představuje přidání 50 % redudance, což opět umožňuje v přijímači
využít algoritmy schopné nesprávně přijaté informační bity opravit.
6.2.8 Modulace (C)OFDM
Modulace je proces, při kterém dochází k ovlivňování některého parametru
nosné vlny v závislosti na okamžité hodnotě modulačního signálu.
Modulační metoda OFDM spočívá v tom, že do základního, 8 MHz kanálu je umístěn
větší počet subnosných vln. Subnosné vlny jsou kmitočtově ortogonálně rozestoupeny
(kmitočet subnosné vlny se nachází v minimu spektra sousední subnosné vlny). Tím je
zabráněno vzájemnému rušení modulovaných subnosných vln. Před modulací
subnosných vln je transportní tok v bloku mapování, na jehož výstupu je sériový
transportní tok rozdělen na řádově tisíce dílčích skupin. Těmito skupinami je v každém
okamžiku současně modulována skupina subnosných vln různých frekvencí. Blok
mapování tak přiřazuje skupiny signálu jednotlivým skupinám subnosných vln a
subnosné vlny jsou modulovány jednotlivými modulačními symboly, obsaženými
v informačním obsahu dílčích skupin transportního toku. Pomocí diskrétní amplitudově-
fázové modulace (M-QAM) je na subnosné vlny namodulován vstupní signál
uspořádaný podle MPEG-2, který byl v předchozím stupni ošetřen protichybovými
ochranami. Po ošetření protichybovým kódováním se metoda označuje jako (C)OFDM.
V diskrétní modulaci M-QAM Vyjadřuje M počet stavů subnosné vlny po modulaci.
V případě digitální televize to bývá 16 nebo 64 stavy, tudíž 16-QAM nebo 64-QAM.
Takto modulovaná subnosná vlna může tedy při 16 nebo 64 stavech přenášet
odpovídajících 16 nebo 64 modulační symboly.
Před modulací je ještě vložen ochranný interval, což je určitá časová prodleva,
která pomáhá odstranit při příjmu nežádoucí vliv odražených signálů.
Všechny modulované subnosné vlny jsou vysílány stále a současně. Jedná se o
paralelní přenos dat transportního toku na mnoha subnosných vlnách umístěných do
jediného vysokofrekvenčního kanálu.
Modulace OFDM má několik předností:
• umožňuje vysílat televizní kanály na jednofrekvenční síti SFN, což přináší
významnou úsporu kmitočtové spektra a nižší energetické nároky na vysílání
(jednotlivé vysílače se navzájem doplňují)
• díky zavedení ochranného intervalu je eliminováno rušení, způsobené odrazy od
okolního prostředí, které v analogové televizi způsobovaly „duchy“
• při vhodné volbě parametrů modulace lze signál přijímat i mobilními přijímači i
v pohybujících se vozidlech
• možnost vysílání až šesti digitálních programů oproti jednomu analogovému
Po všech těchto úpravách je již digitální televizní signál připraven k vysílání.
6.3 Jednofrekvenční síť (SFN)
Vznik SFN umožnilo použití OFDM modulace signálu u DVB-T, která jej dělá do
značné míry necitlivým proti vícecestnému šetření. Možnost vybudování těchto sítí
umožňuje vložení ochranného intervalu do transportního toku signálu MPEG-2.
Ochranný interval jednak zamezuje vznik „duchů“, tedy odraženým vlnám, jednak díky
své délce trvání umožňuje budovat sítí SFN. Poměr délky intervalu vůči době trvání
musí být navržen s ohledem na vzdálenosti od možných míst odrazu a také na vzájemné
vzdálenosti vysílačů. Čím je ochranný interval delší, tím je větší vzdálenosti je možno
zahrnout vetší počet vysílačů na větší ploše. Čím dál ale vysíláme, tím více dochází
k zmenšení efektivity přenosu datového toku a klesá také velikost datového toku, který
je možno přenést (díky dlouhým ochranným intervalům). Musí tedy dojít ke
kompromisu, aby byla technologie SFN prakticky využitelná. Vysílání jednotlivých
vysílačů je přesně časově synchronizováno pomocí signálu GPS. U sítě SFN dokonce
nezáleží ani na polarizaci, se kterou daný vysílač vysílá. Naopak odlišnost polarizace
divákovi pomáhá zvolit si při ladění ten vysílač, od kterého přijímá nejsilnější signál.
Tímto tedy jednotlivé vysílače od sebe separujeme.
Výhody a nevýhody SFN sítě:
Výhody
– efektivní využití kmitočtového pásma (na jednom kmitočtu se šíří multiplex více
programů, s pokrytím poměrně velkého území),
– efektivnější vynaložení energie potřebné na vysílání, když je přepočítána na jeden
televizní program
– v případě výskytu úniku signálu (hluboké údolí) v pokrytí, je možné tyto úniky
(mezery ve spektru vyplnit).
Nevýhody
– vysílač, který porušuje pravidla SFN sítě je rušičkou v oblasti pokrytí,
– je nevyhnutelná synchronizace (čas, frekvence, informace)
– je nutné neustálé monitorování vlastností SFN sítě.
6.4 Příjem DVB-T
Digitální televizní signál je pomocí vysílací antény převáděn na
elektromagnetické vlny šířící se prostorem až k anténě přijímací, která elmag. vlny opět
převede na vysokofrekvenční napětí. Je třeba podotknout, že k příjmu digitálního
vysílání není potřeba měnit stávající antény, které přijímaly signál analogový. Jen
v několika málo případech je nutno provést odborný zásah a provést případné změny.
Jak jsem již uvedl, vysílání probíhá ve stejných kmitočtových pásmech, jako původní
analogové. S nadhledem bychom mohli říci, že anténa, která byla dobrá pro příjem
analogové televize, bude dobrá i pro příjem televize digitální. Zde však možnost
32
ponechat si původní vybavení pro příjem končí. Kdo nemá v domácnosti digitální
televizi, musí si zakoupit doplňkové zařízení – Set Top Box.
6.5 Set top box (STB)
STB je v podstatě D/A převodník, digitální televizní přijímač bez obrazovky a bez
reproduktorů. Pro televizi, jako zobrazovací jednotku, se v podstatě chová jako zdroj
signálu. Na svém vstupu přijímá digitální signál, který převádí na analogový, jenž lze
odebírat na jeho výstupu.
Nutnost pořídit si STB byla zejména při procesu digitalizace. Během ní totiž
drtivou většinou převahovaly v domácnostech analogové televizory. Lidé tak
investovali buď do STB nebo si pořídili nový digitální televizor. Dnes už jsou na trhu
k dostání pouze digitální televizory, které mají také STB, ten je však zabudován přímo
v šasi přístroje.
Doporučené vlastnosti set top boxu
Impedance vf vstupu 75 Ω
Šumové číslo: <8 dB
Vstupní citlivost -80 až -20 dBm, tj. 28,7-88,7 µV nebo 27,4 µV-27,4 mV při vstupním
signálu v poměru signál/šum = 20 dB
Ladění: – automatické přelaďování ve (III.), IV. a V. televizním pásmu (skenování) pro
vyhledání příjmu v potřebném kanálu
– ruční naladění příjmu konkrétního kanálu
Zobrazení: – úprava obrazů formátu 4:3 a 16:9 pro sledování na obrazovkách
s poměrem stran 4:3 a 16:9
– menu v češtině
– zobrazení názvu a krátkého i dlouhého popisu pořadu v češtině (EPG)
– vkládání textu do výstupního signálu PAL B/G pro zpracování
v analogovém TV přijímači
Zvuk: – možnost volby stereo páru (jazykových verzí) doprovodného zvuku
– možnost volby levého nebo pravého kanálu ve zvoleném páru
Automatická synchronizace zobrazovaného časového údaje, automatické přepínání
mezi letním a zimním časem
Výstupy: -výstup na vf kanálu v normě PAL B/G
– nejlépe dva konektory SCART pro případné spojení s dalším přístrojem
33
6.5.1 Popis činnosti STB
STB prakticky provádí stejnou činnost, kterou bylo nutno provést při převodu
analogového signálu na vysílatelný digitální signál, ale naopak. Vstupní část přijímače
tvoří tuner, kterým lze naladit požadovaný televizní kanál. Za tunerem následují obvody
demodulátoru COFDM, který nejdříve odstraní ochranný interval a poté vstupní
vysokofrekvenční signál demoduluje. Z tohoto signálu získáme složky I(t) a Q(t),
energeticky rozptýlené vloženým pseudonáhodným signálem.
Z demodulovaného vf signálu se po provedení rychlé komplexní Fourierovy
transformace signálových složek I(t) a Q(t) získá opět signál digitální. Dále se odstraní
pseudonáhodný signál a dekódují se ochranné kódy, které byly vloženy pro ochranu
signálu před rušivými vlivy prostředí. Pomocí těchto kódu se nyní mohou opravit
případné chybné bity a symboly. Na výstupu dekodéru konvolunčního kódu je pak
původní multiplexování transportní tok uspořádaný dle MPEG-2.
Transportní tok dle MPEG-2 je dále dekódován na jednotlivé televizní, rozhlasové
programy a na vložená data. Dekódované signály jsou v D/A převodníku převedeny do
analogového tvaru, které může zpracovat běžný televizní přijímač. Tyto analogové
signály bývají přivedeny na vstup televizoru, kde jsou kabelem připojeny na konektory
SCART nebo CINCH. Součástí STB mohou být i kodéry NTSC, SECAM nebo PAL.
Činnost jednotlivých obvodů STB ovládá řídící procesor.
STB mají samostatné dálkové ovládání, pomocí kterého je možné ovládat všechny jeho
funkce.
6.6 Interaktivní multimediální platforma (MHP)
Tato platforma byla navrhnuta projektem DVB a přináší technická řešení
uživatelský terminálů, které umožňují příjem interaktivních služeb. Systém nabízí
obrazové vylepšení, díky kterému může divák např. při sportovním utkání vybírat si
kameru, která snímá zápas, interaktivní služby a internetový přístup. Architektura se
skládá ze třech vrstev: zdroj, systémové (programové) vybavení a aplikace, hardware
není definovaný. Typickými zdroji jsou zpracování formátu MPEG, vstupně-výstupní
zařízení, procesor, paměť a grafický systém. Součástí implementace systému je správce
jednotlivých aplikací, který řídí jednotlivé aplikace, jejich spouštění a ukončení. Systém
MHP je založen na platformě DVB-J. Tato platforma definuje použití „Java Virtual
Machine“ , od firmy Sun Microsystem. Aplikace navrhnuté pro MHP musí splňovat
podmínky stanovené komunikačním rozhraním API, které je definováno tímto
systémem.
Oblasti využití MHP
• Rozšířené televizní vysílání
o Týká se STB bez zpětného kanálu, s pasivní interaktivitou (všechny
informace se dostávají k divákovi přes vysílací kanál). Profil je plně
definován ve specifikaci MHP 1.0
o Obsahuje aplikace Java VM, DVB-J API a transportní toky pro vysílání,
• Interaktivní televize
o Profil také definován ve specifikaci MHP 1.0, ale STB umožňují vyšší
stupeň interaktivity a zahrnují zpětný kanál. Obsahuje rozšířené aplikace
DVB-J API pro interaktivitu a interaktivní transportní protokoly IP,
• Přístup k internetu
o Profil je zaměřen na STB s vysokým výpočetním výkonem a velkou
pamětí s nejvyšším stupněm interaktivity. Je definován ve specifikaci
MHP 1.1. Obsahuje Java API pro přístup k internetu, transportní
protokoly pro vysílání IP, DVB-HTML a další.
Příklady MHP aplikací
• Elektronický programový průvodce (EPG)
• Informační služby – zprávy/sport, „super teletext“
• Aplikace synchronizované podle TV programu – lokálně interaktivní hry,
interaktivní hry
• E-commerce (nákup zboží) a bezpečné transakce
• Služby vzdělávání, E-government, E-health
• E-mail, internet
6.7 Krátce o DVB-T2
DVB-T2 je nástupnický formát současného systému DVB-T. Technicky vychází
ze standardu ETSI EN302 755 z roku 2006 (ETSI, 2006). Oproti DVB-T přináší několik
změn, zejména kódování v MPEG-4. Podstata vytváření multiplexů a další však zůstává
stejná. V současnosti probíhá testovací provoz tohoto systému v ČR, který začal v roce
2010. Nevýhodou tohoto systému je, že současná většina STB pro DVB-T není
kompatibilní s tímto systémem, jelikož používá kódování MPEG-4. V případě nutnosti
přechodu na DVB-T2 je proto nutné zakoupit nový STB či televizor s DVB-T2
tunerem.
Přínos DVB-T2
• Lepší zabezpečení přenosu
• Vyšší datový tok umožňující ekonomický přenos HDTV
• Díky MPEG-4 vyšší kvalita obrazu – realističtější barvy a přechody
• Až pětkrát podrobnější vizuální informace
7 DVB-S
Signál satelitního vysílání přijímáme z družic s relativně malou hmotnostní
několika tun, obíhajících na geostacionární dráze, přibližně 36 tisíc km nad povrchem.
Geostacionární družice z pohledu pozorovatele nemění svou polohu, je umístěná nad
rovníkem a její úhlová rychlost je stejná jako úhlová rychlost zeměkoule. Na družice
působí současně zemská přitažlivost a odstředivá síla. To znamená, že družice musí být
v pohybu po kruhové trajektorii.
Výhody družicového vysílání
• pro televizní přenos není nutné budovat nákladné trasy s dílčími zesilovacími
stanicemi, případně podmořskými kabely,
• pokrytí území je rovnoměrnější, než při pozemním vysílání (v blízkosti
pozemního vysílače je velký signál, který se s rostoucí vzdáleností od vysílače
zmenšuje),
• televizním signálem lze jednoduše pokrýt nepřístupné oblasti (pralesy, pouště,
oceány),
• příjem signálu není ovlivněn odrazy
• vysílaný signál je směrován a pokrývá požadované území – proto se kmitočtové
kanály mohou na jiném území opakovat,
• systémem může být vysíláno více televizních stanic, než v systému DVB-T
Nevýhody družicového vysílání
• omezený výkon vysílačů z důvodů omezené možnosti výroby energie,
• omezená životnost družic,
• znečištění kosmického prostoru (staré a nefunkční družice jsou buď navedeny do
zemské atmosféry, kde shoří, nebo jsou ponechány volně na oběžné dráze a
stanou se odpadem)
7.1 Umístění družic na oběžnou dráhu
Start nosné rakety nesoucí družici, bývá prováděn ze základen ležících blízko
rovníku, aby při umístění na dráhu GEO nebylo spotřebováno tolik paliva. Družice se
dostane na GEO dráhu po dílčích eliptických drahách. Důležitým kritériem pro
životnost družice je spotřeba paliva. Aby ho bylo spotřebováno co nejméně, používá se
pouze pro drobné korekce polohy. Tím se docílí životnosti družice asi 10 roků).
Pozice družic na dráze GEO se označují ve stupních, a to od nultého poledníku na
východ s kladným znaménkem nebo písmenem E, na západ od nultého poledníku se
záporným znaménkem nebo písmenem W.
7.2 Parametry systému DVB-S
Systém DVB-S technicky vychází ze standardu ETSI EN 300 421 z roku 1994. Se
systémem DVB-T sdílí mnoho společného. Má např. společné systémy ochrany
kódování, využívá MPEG-2, má stejný proces vytváření multiplexu a následného
transportního toku, atd. Rozdíly však najdeme v používané modulaci (DVB-S užívá
modulaci QPSK) a ve způsobu přenosu signálu.
7.3 Uplink, downlink
Na družici jsou umístěny transpondéry (část sestavy přijímač – vysílač), anténní
systémy a zdroje elektrické energie. Elektrická energie potřebná pro provoz družice, se
získává z přeměny slunečního záření na elektrickou energii v solárních panelech, které
se natáčejí směrem ke Slunci. Nasměrováním vysílací anténní soustavy je možné ozářit
libovolnou část zemského povrchu televizním signálem.
Družice se v podstatě chová jako opakovač. Televizní signál se vysílá k družici
z vysílacího centra po vzestupné dráze (uplink). Používá se mikrovlnný směrový spoj
s úzkým svazkem. Po zpracování signálů z jednoho nebo několika vysílacích center je
výsledný signál z družice vysílán anténní soustavou do požadované oblasti na zemském
povrchu. Vysílání je tedy prováděno po sestupné dráze (downlink). Signály ve směru
uplink jsou přenášeny na velmi vysokých frekvencích pomocí antén o průměru až
několika metrů. V Evropě jsou používány frekvence 14 a 18 GHz. Vzhledem k velké
vzdálenosti družic od Země, je signál značně zeslaben. Proto byla zvolena v systému
DVB-S modulace QPSK, u které je informace přenášena ve fázi nosné, nikoliv v její
amplitudě. Kanály pro přenos digitálních signálů mají šířku pásma až 72 MHz a
vzájemnému rušení je zabráněno tím, že používají různou polarizaci (vertikální,
horizontální).
7.4 Modulace QPSK
Vstupní digitální modulační signál se rozdělí v demultiplexeru (splitter) na liché a sudé
bity do větví I a Q. Tím se v určitém časovém intervalu vytvářejí dvojice bitů, které
mohou mít konfiguraci 00,01,10 nebo 11. Signál je dál filtrován a následně přechází do
amplitudových modulátorů s potlačenou nosnou. Nosné obou modulátorů cosωnt ,
sinωnt mají stejný kmitočet, jsou však vzájemně posunuty o 90°. Výstupní signály se
opět sčítají a jsou dále pásmovou propustí opět filtrovány. Poté již na výstupu vychází
modulovaný QPSK signál. Rychlost datového toku je až 280 Mbit/s a odpovídající šířka
pásma kanálu je 72 MHz.
7.5 Pokrytí
Evropu pokrývají signálem dva hlavní soupeřící družicové systémy – SES Astra a
Eutelsat. SES Astra má k dispozici 5 orbitálních slotů, ve kterých je umístěno už 18
družic (SES, 2013). Orbitální pozice Astra jsou 19,2 a 28,2 stupňů východní délky.
Programové skladby obsahují směs evropských kanálů a Anglicky mluvených
předplacených kanálů.
Eutelsat pokrývá signálem takřka dvě třetiny světa. Má k dispozici 30 satelitů, z nichž
hlavní část tvoří komplet satelitů HOT BIRD, na nichž lze naladit velké množství
evropských a dalších kanálů.
7.6 Příjem DVB-S
Pro příjem družicových signálů je nutná anténa vhodných parametrů, družicový a
televizní přijímač. Nejčastěji využívanými anténami jsou parabolické antény, proto se
zaměřím na ně.
Parabolická anténa je součástí povrchu rotačního paraboloidu, jehož osa směřuje
k družici, ze které je přijímán signál. Elektromagnetické vlnění dopadající na anténu je
odraznou plochou antény soustředěno do ohniska paraboloidu, kde je umístěná vnější
jednotka LNB (Low Noise Block). Čím větší je plocha antény, tím větší je signál
z vnější jednotky. Při větších průměrech plochy antény se však v zimních měsících
udržuje v anténě sníh, který pak nepříznivě působí na sílu přijímaného signálu.
V zeměpisných šířkách České republiky svírá osa paraboly se zemským povrchem úhel
cca 35°.
Vnější jednotka LNB provádí zesílení přijímaného signálu, který byl do značné
míry utlumen, protože urazil cestu dlouhou 36 tisíc km a musel překonat různé
atmosférické projevy – déšť, sníh, apod. Po zesílení se signál převede pomocí
směšovače na nižší kmitočet. V tomto okamžiku může mít signál kmitočet v rozsahu
0,95 až 1,75 GHz. Po zesílení signálu v mezifrekvenčním pásmu se signál přivádí
koaxiálním kabelem do DVB-S přijímače (Set top boxu). Koaxiální kabel zároveň
slouží jako napaječ vnější jednotky. STB pro satelitní příjem
provede se signálem prakticky stejné procesy, jako STB pro DVB-T, jen s tím rozdílem,
že přijímá signál s vyšší vstupní frekvencí a provádí QPSK demodulaci. Pokud
přijímáme i placené kódované kanály, bývá STB vybaven slotem pro kódovací kartu.
V nových televizorech je satelitní tuner opět integrován do šasi přístroje.
7.7 Krátce o DVB-S2
Druhá generace standardu DVB-S vycházející ze standardu ETSI EN 302 307
z roku 2005 (ETSI, 2005). Podobně jako je tomu u DVB-T2 je tato nová generace
vylepšena použitím kódování MPEG-4, díky které je lépe umožněno vysílání obrazu ve
vysokém rozlišení (HDTV). Přináší stejné výhody jako DVB-T2 a navíc k nim přidává
více možností modulací 8-PSK, 16-APSK a 32-APSK. Nevýhodou je opět
nekompatibilita s původním systémem DVB-S. Všechny současné přijímače však
podporují obě tyto normy zároveň. V DVB-S2 se již vysílá v rámci satelitní platformy
Skylink.
8 DVB-C
Způsob šíření televizního vysílání po kabelu je znám už od konce 40. let 20. století,
kdy se tento způsob vysílání začal šířit ve Spojených státech. I u nás působí na trhu
několik společností poskytujících digitální kabelovou televizi. Původní systém
kabelového vysílání byl analogový. I u toho však ve srovnání s DVB-C převažovaly
nedostatky a proto provozovatelé kabelových sítí začali s digitalizací. A zrodil se tak
systém DVB-C. Digitální kabelová televize přináší několik výhod oproti analogové,
zejména možnost vysílání více televizních programů v lepší kvalitě, možnost
poskytnout zákazníkovi internet, IP telefonii, televizní bankovnictví a další. Nevýhodou
je dostupnost pouze ve městech a větších obcích, proto je tato technologie nejméně
rozšířena ze všech tří zde popisovaných technologií DVB. Také nutnost platit poplatek
provozovateli za poskytování programové nabídky, kde cena samozřejmě roste
s rostoucím počtem programů a také nutnost mít STB, pokud vlastníte analogový
televizor. Jako první poskytovatel DVB-C v České republice byla společnost Karneval,
která tuto službu spustila v roce 2006.
8.1 Parametry v systému DVB-C
Systém DVB-C technicky vychází ze standardu ETSI EN 300 429 z roku 1994.
Kabelové přenosové kanály jsou charakterizovány stejnou šířkou pásma, jakou mají
kanály pro DVB-T. Díky prostředí, v němž digitální signál prochází, tedy optické
vlákna nebo koaxiální kabely, dochází k nízké úrovni rušení. Z toho důvodu se zde
neuplatňuje použití vnitřního kódování FEC 2 a signál je zabezpečen pouze vnější
ochranným kódováním FEC 1. Jako modulační metoda byla v systému DVB-C zvolena
vícestavová kvadraturní amplitudová modulace M-QAM se 64 stavovými body (64-
QAM). Ostatní metody převodu signálu na transportní tok MPEG-
2, způsoby ochrany a další, jsou identické se systémy DVB-T,S. Přenos se může
uskutečnit i přes modernější systém kódování MPEG-4, díky němuž lze přijímat
televizní programy v HD kvalitě.
8.2 Modulace QAM
V tomto způsobu modulace se v závislosti na digitálním modulačním signálu
mění jak fáze nosné, tak i její amplituda. Podle celkového počtu stavů nosné
označujeme modulace jako 16QAM, 64QAM, 256QAM apod. U modulace 16QAM
vyjadřuje každý stav nosné čtyřbitovou kombinaci 1 a 0, zatímco 64QAM vyjadřuje
každý stav nosné nějakou šestibitovou kombinací 1 a 0. Při konstantní symbolové
rychlosti umožňuje modulace přenos většího počtu stavů a tedy i větší bitové rychlosti.
Vyšší bitová rychlost signálu však s sebou přináší i vyšší požadavek na přenosový
kanál, i na demodulátor v přijímači, který musí rozlišit i malé změny amplitudy a nosné.
Modulátory QAM je možné sestavit s využitím dvojice modulátoru QPSK.
Vstupní digitální signál je
v mapovacím obvodu rozdělen do dvou dvojic bitů Každá dvojice bitů se zpracovává
v jednom modulátoru QPSK. Za jedním z modulátorů QPSK je umístěn útlumový člen
6 dB, který má za úkol snížit signálové napětí ve větvi na polovinu. Poté putují signály
do součtového členu, kde se sčítají a na jeho výstupu už dostáváme modulovaný signál
16QAM.
8.3 Princip DVB-C
Síť digitální kabelové televize může být vedena pomocí koaxiálních kabelů,
optických vláken, či kombinace dvou předchozích. V síti vedené koaxiálními kabely
můžeme dosáhnout kapacity sítě 330 – 450 MHz, v optické sít dosáhneme kapacity 750
MHz i více. Nejčastěji jsou užívány tzv. hybridní sítě HFC (Hybrid Fiber Coax).
Dnes většina operátorů využívá sítě HFC, které jim umožňují několik výhod, mezi
něž patří zejména vyšší kapacita sítě a tím spojená vyšší přenosová rychlost. Nejvyšším
prvkem HFC sítě je operační centrum kabelové televize, tzv. headend. Protože
prakticky všichni provozovatelé kabelové sítě nabízejí i internet, je headend napojen
pomocí routeru na síť internet. Pokud nabízí provozovatel i telefonní služby na své síti,
je zde umístěna také brána pro IP telefonii. Brána je poté napojena na klasickou
telefonní síť PSTN. Součástí headendu bývají i různé servery a nástroje pro řízení celé
sítě. Operační centrum je pak napojeno na optickou síť, po které je přenášen IP
protokol. Topologie sítě je většinou kruhová, kde se ke kruhu připojují další síťové uzly,
tzv. Disribution HUBy.
Nejdůležitějším zařízením na distribučních rozbočovačích je CMTS (Cable
Modem Termination System). CMTS je propojen zároveň s optickou sítí a s HFC sítí.
K CMTS se poté připojují jednotliví koncoví zákazníci. Přenos dat probíhá stále
s typem QAM modulace a v kmitočtových pásmech, která jsou pro vysílání určena.
Kabelový operátor, který chce ve své digitální kabelové síti vysílat televizní
signál, jej sám musí nejdříve přijmout některým ze způsobů DVB, či jiné technologie.
Tedy např. DVB-T, DVB-S, ethernet a další. Přijímaný signál se dále přivádí do ASI
streamu pro další zpracování. Pokud je signál kódovaný, je nutné ho dekódovat v tzv.
descramblingu. Takto dekódovaný signál musí být v multiplexeru operátora digitální
sítě přetvořen na vlastní multiplex operátora, který jej naplní programovou nabídkou
podle svých záměrů. To, kolik programů bude umístěno do jednoho multiplexu, záleží
jen na provozovateli sítě. Samozřejmě, že s rostoucím počtem digitálních televizních
programů v multiplexu klesá jejich obrazová kvalita. V multiplexoru se přidá navíc
teletext, EPG, další zvukové kanály, apod. Následně je nutno využít ratespapingu,
jelikož digitální programy mají proměnlivý datový tok. Optimalizuje se tím celková
bitová rychlost, aby měl multiplex požadované vlastnosti. Jelikož je digitální kabelová
televize placená, programy jsou zakódovány pomocí scrambleru. Poté už není možné
sledovat televizní programy bez předplacené dekódovací karty, která se vkládá do STB,
či do televizoru, pokud má integrovaný DVB-C tuner. Zakódovaný signál prochází
nakonec QAM modulátorem, který z něj vytvoří M-QAM modulovaný signál vhodný
pro přenos HFC sítí až ke koncovému uživateli (Digizone, 2008).
8.4 Příjem
Ke koncovému uživateli vede koaxiální kabel s impedancí 75 Ω, jenž je zakončen
účastnickou zásuvkou s frekvenčním děličem. Ten má za úkol rozdělit signál na jeho
jednotlivé složky – internetové služby, televize a signály do příslušných konektorů. Do
nich lze poté zapojit přijímač – STB. STB provede stejnou činnost jako u ostatních
technologií DVB, provede dekódování programů pomocí předplacené dekódovací karty
a přivede na vstup televizoru. Pokud je signál upraven pomocí kodéru MPEG-4, je
nutno mít i STB, který obsahuje dekodér MPEG-4. Jinak nelze tento signál přijímat.