Digitalfjernsyn, kringkasting av fjernsynssignal, levende bilder og lyd, i digital form.

De siste tiårene har vi sett en overgang fra analog til digital signalrepresentasjon for stadig flere systemer for lyd og bilder. Vinylplaten ble erstattet av CD, og den analoge mobiltelefonen NMT av GSM. Bilder fra digitalkameraet lagres i datamaskinen, hvor de også kan viderebehandles. Fordeler med digital teknikk er større fleksibilitet når det gjelder valg av kvalitet og flere metoder for overføring, behandling og lagring. Dessuten er digitalt utstyr blitt mer kompakt og koster mindre i masseproduksjon.

Systemer for overføring av lyd og bilde har inntil nylig vært dominert av analogteknikk. Én grunn til det er at overgang til digitalteknikk ville medføre at et enormt antall mottakere måtte skiftes ut, og at det i en overgangsfase ville være nødvendig med samtidig drift av analoge og digitale systemer. Dessuten har direkte kvantisering av høykvalitet-lyd og levende bilder gitt store datahastigheter. Musikk fra en CD er representert med en datastrøm på over 1 Mbit/s, som er betydelig mer enn hva en radiokanal kan håndtere. Se også digital radio.

Et digitalt fjernsynssignal uten kompresjon vil være på over 250 Mbit/s, som også er langt mer enn hva de tradisjonelle kringkastingsnettene kan håndtere. Derfor var overgang til digitalfjernsyn betinget av effektive kompresjonsmetoder som gjorde det mulig å overføre videosignaler ved vesentlig lavere datarater. Slike metoder er nå utviklet av den internasjonale standardiseringsinstitusjonen ISO, gjennom to arbeidsgrupper MPEG (Motion Pictures Expert Group) og JPEG (Joint Pictures Expert Group).

Funksjonene i tilknytning til fjernsynsstudio er vist på figuren. Billedsignalet fra kamera, som vil være en bitstrøm på over 250 Mbit/s, blir komprimert til en MPEG 2-bitstrøm med datahastighet i området 2–10 Mbit/s, avhengig av programtype og krav til billedkvalitet. En overføring av alpinsport krever høyere datahastighet enn et debattprogram i studio. Kompresjonsmetodene er under stadig utvikling, og nødvendig datahastighet for en gitt billedkvalitet synker med ca. 15 % hvert år.

Én eller flere lydkanaler komprimeres til hastigheter i området 64–192 kbit/s for hver stereokanal. Også her kan det være aktuelt å differensiere mellom forskjellige programtyper, musikk, kommentarer.

Andre programkomponenter kan være tekst og data. Dessuten er det nødvendig å overføre tilleggsinformasjon som skal brukes til å styre mottakerne og til forskjellige funksjoner som aksesskontroll ved betalingsfjernsyn.

All informasjon, levende bilder, lyd, tekst eller data, plasseres i standard datapakker som hver er på 188 bytes, og programmultiplekseren leverer en MPEG 2-transportstrøm, SPTS (Single Program Transport Stream). Hver pakke er adressert. I tillegg vil datastrømmen inneholde informasjon som er nødvendig for at mottakerne kan gjenfinne de forskjellige signaldelene.

Alle datapakkene kodes først med en feilkorrigerende kode, Reed-Solomon-kode, som øker pakkestørrelsen til 204 bytes. Denne koden kan rette opp inntil 16 bitfeil ved overføringen. Pakkene sendes på dette formatet til dekoderen i mottakerne, uansett hvilken overføringsmetode og overføringsvei som benyttes.

Den totale datahastigheten for hvert TV-program vil være i området 2–10 Mbit/s. Dette er mindre enn hva de viktigste overføringsmedia kan håndtere, og dermed kan flere TV-programmer kombineres til en felles datastrøm før signalene kringkastes. Dette skjer i en transportmultiplekser, hvor også informasjon om innholdet i den totale datastrømmen legges til som en slags innholdsfortegnelse. Denne betegnes elektronisk programguide, EPG (Electronic Program Guide).

Overføringsveiene for signalene til mottakerne er stort sett de samme som for de analoge fjernsynprogrammene, men det er plass til flere programmer, og det er mulig å legge til nye tjenester. Ofte vil en satellittoverføring brukes for å distribuere programmene over et stort område. Satellittsendinger kan også mottas direkte ved hjelp av såkalte parabolmottakere, og fra 15. oktober 2002 ble alle TV-sendingene over Telenors TV-satellitt lagt om fra analogt til digitalt format. Dermed kunne hver transponder (satellittkanal), som kunne overføre ett TV-program på analog form, overføre en bitstrøm på ca. 40 Mbit/s med plass til flere TV-programmer.

Signalet fra satellitter kan også mottas av kabelhoder og jordbundne sendere for videreformidling til seerne i egne systemer. I første omgang blir programmene videresendt på analog form slik at seerne kan bruke sine eksisterende analoge mottakere, men det er utarbeidet standarder for digital overføring både i kabel og for kringkasting fra jordbundne sendere. Slike systemer er under utbygging.

Satellittoverføringer er effektbegrenset. Det vil si at signal-støyforholdet i mottakeren er mer begrensende enn tilgang på frekvensbåndbredde. Derfor bruker man her en robust modulasjonsmetode med bare 2 bit per symbol, QPSK (Quaternary Phase Code Shift Keying). Dessuten benytter man ytterligere feilkorrigerende koding med relativt mange paritetsbit. Dermed spares effekt på bekostning av båndbreddeforbruk.

Ved kabeloverføring er støy ikke noen begrensende faktor, mens båndbredden er sterkt begrenset fordi man ønsker å benytte de samme kanalbreddene for datastrømmen med flere TV-kanaler som ble brukt for en enkel analog TV-kanal, typisk 8 MHz. Da benytter man signaler med mange tilstander for hvert symbol, for eksempel 64, og hvert symbol kan dermed overføre 6 bit. Koden som ble innført for satellittoverføringen, sløyfes for å unngå unødvendig økning av kravet til båndbredde, mens Reed-Solomonkoden beholdes.

Ved jordbundet kringkasting er reflekser fra terrengformasjoner og bebyggelse et problem. Det kan man best motvirke ved å benytte symboler (signaler) av så lang varighet at de direkte og de reflekterte signalene som kommer til mottakeren, «tilhører» samme signaldel (symbol). Når forsinkelsen er en liten brøkdel av symbollengden, er det mulig å motvirke forstyrrelsene. En datastrøm på typisk 36 Mbit/s, som inneholder flere TV-programmer, kan fordeles på et stort antall, 6000, bærebølger, og hver bærebølge kan ha 64 tilstander, som svarer til en overføring av 6 bit/ symbol. Dermed vil symbolraten bli redusert med en faktor på 6000 · 6 =36 000. Symbollengden blir da 1 ms, noe som tilsvarer en forsinkelse på 300 km.

Man arbeider også med utvikling av andre former for kringkasting, slik som overføring av TV fra bakkebaserte sendere til små håndholdte mottakere.

Se også DVB.

Utstyret hos seeren består av en mottaker og en dekoder, i første omgang levert som en såkalt Set Top Box, en enhet som kobles mellom antenne eller kabel og scartpluggen eller antenneinngangen på TV-apparatet. Senere vil disse funksjonene bli integrert i TV-apparatet.

Mottakeren hos seeren må være tilpasset overføringskanalen, satellitt, kabel eller eterkringkasting. Det vil derfor være forskjellige typer mottakere på markedet. Først må den demodulere det mottatte signalet og «lese» datastrømmen. Deretter må den benytte den feilkorrigerende koden for å rette overføringsfeil. Dette gir en strøm av standard MPEG datapakker. Adresseinformasjonen på hver pakke må leses og mottakeren må «trekke ut» de datapakkene som inngår i det TV-programmet som mottakeren er innstilt på.

Mens selve mottakeren er tilpasset overføringskanalen, er formatet for de overførte datapakkene fast. Dermed vil dekoderen, som gjør datapakker om til bilde, lyd og data, være den samme for alle typer mottakere. Dette reduserer kostnadene for utstyret.

Det digitale kringkastingssystemet kan også kombineres med returkanaler, og det er utviklet standarder for slike kanaler via forskjellige systemer som ISDN, GSM og satellitt. Siden hver utsendt pakke er individuelt adressert og kan være kryptert, blir det på denne måten mulig å bruke kringkastingssystemet med returkanal for eksempel til toveis kommunikasjon eller til Internett-aksess.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.