Digitales Fernsehen DVB

Transkript

1 Digitales Fernsehen DVB Thomas Lauterbach DL1NAW 1. Video- und Audiokodierung (MPEG) 2. DVB 3. DVB-T in Nürnberg Quellen: U. Reimers, Digitale Fernsehtechnik Referate und Ausarbeitungen von Studierenden meines AWPF Digitaler Multimedia-Rundfunk im SS04 M. Abraham, S. Bäuerlein, J. Reckerth, N. Reminger, M. Pfeuffer

2 Videokompression: Grundideen Notwendigkeit der Videokompression normal aufgelöstes Schwarzweiß-Fernsehbild (Format 4:3, 625 Zeilen) Quantisierung der Graustufe jedes Piels mit 8 bit 1 Bild: (4/3) 8 bit = 3,97 Mbit. 25 Bilder pro Sekunde: Datenrate ca. 100 Mbit/s, für Farbfernsehen und hoch auflösendes Fernsehen (HDTV) entsprechend mehr! Starke Kompression erforderlich, da sonst zu hoher Bandbreitenbedarf Videokompression: Grundideen YUV-Farbraum Y (Luminanz) = Helligkeitskomponente U (Rot-Can Balance) = V (Gelb-Blau Balance) = 1. Farbkomponente 2. Farbkomponente 3 Bilder sind zu komprimieren

3 Videokompression: Grundideen 1. Ähnlichkeit benachbarter Bildpunkte (Bsp.: Y) Videokompression: Grundideen Blöcke mit 8 8 Pieln

4 Videokompression: Grundideen Transformationskodierung Videokompression: Grundideen Transformationskodierung Diskrete Cosinus-Transformation DCT = = + + = ) 2 1 ( cos 8 ) 2 1 ( cos ), ( 4 1 ), ( v u f c c v u F π π = = = sonst v u für c c , = = = ), ( (0,0) f F Mittlere Helligkeit: = = + + = ) 2 1 ( cos 8 ) 2 1 ( cos ), ( 4 1 ), ( v u v u F c c f π π

5 Videokompression: Grundideen Transformationskodierung: Aufbau aus Musterfunktionen Videokompression: Grundideen Transformationskodierung

6 Videokompression: Grundideen Subsampling 4:2:2 Subsampling 4:2:0 Subsampling Videokompression: Grundideen 2. Zeitliche Ähnlichkeit aufeinanderfolgender Bilder: Bewegungsschätzung

7 Videokompression: Grundideen übertragen wird nur die Abweichung des tatsächlichen Bildes vom vorhergesagten Bild Audiokompression

8 Audiokompression pschoakustische Verdeckung Audiokompression

9 MPEG-Transportstrom TS dig. Video Video- Encoder ES Pack. PES dig. Audio Daten Audio- Encoder Coder ES ES Pack. Pack. PES PES PS- MUX PS Sstem Clock PS TS- MUX Anpassung an Übertragungskanal PS MPEG-Transportstrom TS Header Paload (Datenteil)

10 MPEG-Datenraten DVB

11 DVB-Prinzipschaltbild MPEG-TS nur S, T Äußerer Fehlerschutz (Outer Coder) REED-SOLOMON SOLOMON-Code RS(204,188) an die 188 Btes werden noch 16 Korrektur-Btes angehängt Der RS-Decoder ist in der Lage 8 fehlerhafte Btes in einem Transportpaket zu erkennen Header Paload (Datenteil) RS(204,188)

12 Der Kabelstandart (DVB-C) 64/16 QAM Signalraum Jede mögliche Bitkombination prägt dem Träger eine definierte Amplitude und Phasenlage auf

13 Datenrate über Kabel Der Satellitenstandart (DVB-S) Nach der Fehlerschutzcodierung werden die Daten vorgefiltert und dann dem Modulator zugeführt

14 Innerer Fehlerschutz (Inner Coder) Faltungscode Punktierung Satellitenkanal Coderate R = ½ ¾ 7/8 + + X T T T Punkt. + + Y Datenrate über Satellit

15 Nutzung eines DVB-C/-S Kanals Datenrate Mbit/s 4-88 Standart TV Kanäle 2 HDTV Kanäle kBit/s Datenkanäle Datenkanäle größerer Breite Kombinationen davon Antennenfernsehen (DVB-T)

16 Antennenfernsehen (DVB-T) OFDM: Orthogonal Frequenc Division Multiple Robustes Übertragungsverfahren bei Mehrwegeausbreitung f = 1/T f = 1/T Aufteilung des Datenstroms in viele parallele Datenströme mit geringer Datenrate Anordnung so im Frequenzbereich, dass die Daten trotz Überlappung der Spektren dekodiert werden können ( Orthogonal ) Frequenz auf jedem Träger 16/64 - QAM Zeitsignal: ähnlich Rauschen Realisierung: Fast Fourier Transformation (FFT) im Sender und Empfänger Frequenz

17 OFDM: Orthogonal Frequenc Division Multiple OFDM-Parameter bei DAB/DVB/DRM f = 1/T Frequenz Datenrate über Antenne Dachantenne Portabel mobil

18 DVB-H: für Handies 4k- OFDM Mode (3409 Träger) Weiteres Interleaving Time slicing Anwendung: batteriebetriebene Portabelgeräte mit kleinen Displas Datenrate pro Programm: einige hundert kbit/s zur Zeit in Entwicklung, Einführung in D ungewiß DVB-T in Nürnberg Dillberg Schwabach Schwabach

19 DVB-T in Nürnberg DVB-T in Nürnberg MHz

20 Zu erwartende Bildqualität Bei 4 Programmen pro Kanal: 4-6 Mbit/s pro Programm nicht viel besser als VHS-Qualität DVB-T in Nürnberg Zimmerantenne Außenantenne Dachantenne

21 DVB-T in Nürnberg Zimmerantenne Außenantenne Dachantenne DVB-T in Nürnberg Versorgungsprognose baern.de

22 DVB-T Empfang Set-Top Top-Bo zum Anschluss an TV-Gerät > ca. 100 Probleme: Geringe Bildqualität Modifikation der Antennenanlage (außer im Kerngebiet) Videorekorder (parallele Aufnahme, Steuerung) Zweitgeräte Wenn irgend möglich: Umstieg auf DVB-S S empfehlenswert: mehr Programme, bessere Qualität, billiger DVB-T Empfang Interessante Antenne: log.-periodisch periodisch, vertikal, Richtung Fernmeldeturm

23 DVB Viel Spass mit DVB-T T?! Noch Fragen?