Digitalizace signálu (II)

Vývoj dnešní televizní normy byl ukončen ve čtyřicátých letech minulého století, kdy začala televize vysílat. Odpovídal tehdejšímu stavu elektroniky (použití elektronek). Obraz se vytváří pomocí 625 řádek a 50 půlsnímků za sekundu. Od té doby bylo nutné při všech novinkách v oblasti TV techniky zajistit kompatibilitu se stávající normou. Barevné TVP musely být schopné zpracovat černobíle vysílaný signál. Černobílé TVP musely být schopné zpracovat barevně vysílaný signál. Obdobně tomu muselo být při zavádění stereofonního zvuku a teletextu. Špičkové analogové TVP mohou například přijatý signál zdigitalizovat a vypočítat rozdělení do dvojnásobného počtu půlsnímků (100 Hz televize) a podobným způsobem zvětšit i počet řádků. Je to ale jenom náhražka dokonalé kvality. Tím byly možnosti klasické televize vyčerpány. Nebylo již možné zvýšit rozlišovací schopnost obrazu a přidávat k němu vícejazyčný zvukový doprovod nebo vícekanálový prostorový zvuk.

Komerčnímu zavedení digitální TV předcházela složitá jednání mezi výrobci z USA, Evropy a Dálného východu.

Digitální signál můžeme vysílat s menším výkonem (úspora energie, minimalizuje se vliv na životní prostředí). Vysílače, které používají stejný kanál mohou být k sobě blíž. K pokrytí signálem potom stačí menší počet kmitočtových pásem. Snižují se požadavky na směrovost antény, častěji vystačíme s náhražkovou prutovou anténou. (Vícenásobné odrazy od překážek jsou také rušivým signálem, způsobují rozostření nebo zdvojení obrazu. Digitální přijímač je snáze potlačí.)

Co se týká antén a rozvodů TV signálu, neznamená digitalizace pro uživatele žádné změny. Stávající antény bude možné používat beze změny. Při instalaci nových antén budou menší požadavky na jejich kvalitu. Televizní signál bude možné kvalitně přijímat i na prutovou náhražkovou anténu, rovněž i v pohybujících se dopravních prostředcích bude příjem televize možný.

Analogový TV signál zabere zhruba šířku pásma 8 MHz (obraz a zvukový doprovod). Při digitalizaci obrazového signálu způsob řádkového a půlsnímkového rozkladu nevyhovuje. Přenášený objem dat a tím i potřebná šířka pásma by se digitalizací neúnosně zvětšily (místo napěťové úrovně se musí přenést kombinace nul a jedniček, která udává její velikost). Analogový přenos TV signálu vyžaduje nadbytečné množství informací. Přenáší se 25krát za sekundu informace o každém bodu obrazovky.

Dá se ale předpokládat, že ve většině případů mají sousední body na obrazovce stejnou barvu a stejný jas. Proto se při digitalizaci obraz rozděluje na čtverce, které se skládají zase z menších čtverců, a tak dále, a ty z jednotlivých bodů. Má-li celý čtverec stejnou barvu a jas, není už zapotřebí přenášet informace o všech jeho bodech, případně o menších čtvercích, ze kterých se skládá. Při pohybu se většinou v jednotlivých snímcích mění (pohybuje) jen malá část obrazu (lidé, zvířata), pozadí zůstává delší dobu stejné. Není třeba 25krát za sekundu přenést informaci o celém obrazu. Stačí přenést vždy pouze část obrazu a rozdílové složky změn mezi jednotlivými snímky. Navíc dochází-li k rychlým změnám celého obrazu, nesoustředí se divák na vnímání ostrosti.

Touto kompresí dat se podařilo přenést při šířce pásma 2 MHz kvalitní digitální signál s vyšší rozlišovací schopností (větším počtem bodů na obrazovce) než klasická televize (HDTV). Kvalitu digitálního přenosu u těchto komprimačních algoritmů při snímání kamerou, nahrávání na DVD nebo při TV přenosu nejlépe prověří scény, kde se současně mění celý obraz (padající listí, rozbouřené moře, tráva vlnící se ve větru, apod). Tehdy dochází k rozostření, někdy i k úplnému rozpadu obrazu na čtverce. S tímto jevem se setkáváme např. při natáčení sportovních akcí méně kvalitní kamerou.

Digitální TV - konec kabelové televize a satelitů

• Digitální televize umožňuje přenášet filmy ve formátu 16 : 9, přenést na obrazovku několik programů současně, zvětšit detaily, zpomalit nebo zastavit obraz, dobře spolupracuje s PC nebo s digitálním fotoaparátem.
  
  
• HDTV má 780 řádek, v každém řádku je 1280 bodů. Existuje ale také norma, podle které je 1080 řádků a v každém řádku 1920 bodů. Větší rozlišovací schopnost ale využijeme pouze u velkých obrazovek.
  
  
• Digitální TV lépe podporuje přenos dat než analogová, je zde možnost jejich rychlejšího přenosu (teletext, propojení s PC, internet, multimédia). Zatímco analogová TV může přenášet pouze dva zvukové kanály (jeden stereofonní), u digitální TV může být přenášeno současně až 8 nezávislých zvukových kanálů. To znamená, že u mnoha filmů si můžeme vybrat zvukový doprovod z většího počtu jazyků.
  
  
• Digitální TV umožňuje kvalitní přenos hudby s prostorovým vjemem - domácí kino. Při vícekanálovém přenosu zvuku se obvykle používají 2 přední, 1 střední, 2 zadní reproduktory, které ještě doplňuje subwoofer. Jeho výkon je výrazně větší než výkon ostatních reproduktorů. Využívá se pro speciální efekty (např. výstřel z děla).
  
  
• Místo jednoho programu přenášeného analogovým signálem s šířkou pásma 8 MHz je možné přenášet 4 programy v mnohem vyšší kvalitě.

K pokrytí určitého území signálem jednoho programu je potřeba větší počet vysílačů. Signály sousedních vysílačů nesmí vysílat na stejném kmitočtu, i když vysílají stejný program. Pokud by se signály takových dvou vysílačů dostaly na vstup TVP, způsobily by dvojitý obraz. (Každý signál by urazil cestou k přijímači jinou dráhu a měl by jinou fázi.) K dispozici je 60 kanálů o šířce pásma 8 MHz. Digitalizací vzroste počet programů, kterými bude možné pokrýt celé území naší republiky. Nebude k tomu potřeba kabelová televize ani satelitní příjem.

SET-TOP-BOX

Po určitou dobu musí vedle sebe existovat analogová a digitální televize. Pak budou analogové vysílače vypnuty. Do té doby si budou majitelé analogových TVP koupit zhruba za 2 000 Kč tzv. set-top box, který digitálně vysílaný signál převede na analogový. Ten se potom přivede do původního analogového TVP. Nahradí tak digitální TVP těm, kteří si jej do té doby nekoupí. Trh na tuto skutečnost zareagoval snížením cen analogových TVP.

Těm, kteří neuvažují zatím o koupi digitálního TVP (IDTV), lze doporučit koupi set-top boxu. Získají tak část výhod digitální televize, kvalita příjmu signálu se rozhodně zvýší.

K příjmu digitální televize bude rovněž možné využívat PC, do kterého stačí zakoupit speciální televizní kartu. Na harddisk je možné nahrát přijímané programy.

Naše republika v digitalizaci televize zaostává za sousedními státy. Původně se předpokládalo, že analogové vysílače budou vypnuty v r. 2013. V sousedním Německu dochází k nahrazování analogového signálu digitálním již nyní. Na Plzeňsku a Domažlicku to působí našim uživatelům problémy, analogový signál je digitálním rušen. Ukazuje se, že tempo digitalizace bude nutné zrychlit. V současné době je možný příjem digitální TV pouze v okolí Prahy, Brna, Ostravy a Plzně. K dispozici je 9 televizních a rozhlasových programů. Předpokládá se, že většina analogových vysílačů bude vypnuta v průběhu roku 2008. Není to tak daleko, potom bude nákup set-top boxu nevyhnutelný. Přesný harmonogram a další aktuální a podrobné informace o této problematice najdete na www.digitalnitelevize.cz.

Nové typy zobrazovacích jednotek

Klasická obrazovka s elektromagnetickým vychylováním (CRT) již přestala být jedinou možností vytváření obrazu. Její nevýhodou je velká hmotnost, velká hloubka, která určuje rozměry celého přístroje, a omezená rozlišovací schopnost (dána maskou). To vadí hlavně u velkých obrazovek. Problémem je ostření v rozích. Není příliš vhodná pro zobrazení textů, je citlivá na vnější magnetické pole. V malé míře je zdrojem rentgenového záření.

PLAZMA

Plazmový displej (PDP) má velkou zobrazovací plochu při malé tloušťce. Princip jeho činnosti tak trochu připomíná zářivku nebo malou výbojku. Základem je přední sklo s vodorovnými a průhlednými páry elektrod - sběrnice s řídícími elektrodami. Protilehlý (zadní) kus tvoří sklo s adresními elektrodami, které jsou kolmé na sběrnice s řídícími elektrodami. V průsečíku adresních a řídících elektrod jsou jednotlivé body obrazovky. Každý bod obsahuje červený, zelený a modrý luminofor, které tvoří dohromady jeden pixel. Obrazovka obsahuje zředěnou atmosféru tvořenou neonem nebo xenonem. Střídavé napětí se přivádí na řídící elektrody - řádky. Pokud se přivede současně napětí na adresovou elektrodu (pro každou barvu separátně, ale ve stejném okamžiku), nastává v bodě jejich průsečíku výboj. Ten generuje ultrafialové světlo, které vybudí příslušný luminofor. Výboj není stálý, opakuje se v rytmu střídavého napětí po dobu, kdy je na adresní elektrodě napětí. Jas jednotlivých bodů je určen dobou a intenzitou hoření výboje.

Připojit takovou obrazovku k TVP by vyžadovalo obrovský počet konektorů. Proto se vyrábí už s řídícími obvody a se sériovým vstupem dat.

• Výhody: vysoký jas a kontrast, velká zobrazovací plocha, malá hmotnost a hloubka. Dobré barevné rozlišení.
• Nevýhody: vyšší spotřeba (maximální spotřeba je při plném jasu), složitější řídící obvody, kratší životnost.

LCDéčko

Displej LCD - TFT

Nevytváří světlo, pouze řídí propustnost světla z externího zdroje. Základem jsou dva polarizační filtry otočené proti sobě o 90°. Ve vypnutém stavu tekuté krystaly vytvářejí jakési šroubovice otáčející polarizaci právě o 90°. Světlo v takovém případě pak prochází. Po připojení řídícího napětí jsou krystaly orientovány jedním směrem - světlo neprochází.

Jednotlivé body jsou stejně jako v předcházejícím případě v maticovém uspořádání. K řízení se opět používá dvou sběrnic na sebe kolmých. Dobu, kdy světlo prochází, musíme prodloužit tranzistorem a paměťovým kondenzátorem, abychom dosáhli dostatečného jasu.

• Výhody: malá hmotnost, malá a stálá spotřeba (dána jen zdrojem zadního světla), velká spolehlivost a životnost.

Oba výše uvedené typy displejů prodělávají bouřlivý vývoj, jejich parametry se stále zlepšují. Jsou perspektivní pro velké formáty obrazů.

Obr. 1 - a/ Maticově uspořádané zobrazovací body; b/ Princip plazmového displeje; c/ Princip LCD displeje