مقدمه

براي درك بهتر موضوع ديجيتال لازم است در ابتدا بيان شود كه همه چيز در طبيعت منجمله صدا و تصويري كه قرار است ضبط يا ارسال گردد، در اصل آنالوگ (متغير پيوسته) مي‌باشد و سيگنال ويدئو در سيستم آنالوگ در واقع كميت الكتريكي متناسب با روشنايي صحنه مي‌باشد كه به طور پيوسته تغيير مي‌كند. در گيرنده نيز چشم بيننده به نمايش تغييرات روشنايي پيوسته عكس‌العمل نشان مي‌دهد در نتيجه سيگنال ويدئو به طور ذاتي چه هنگامي كه توليد مي‌شود يا به نمايش درمي‌آيد آنالوگ مي‌باشد. به هرحال مابين اين دو نقطه ابتدايي و انتهايي اين امكان وجود دارد كه سيگنال به شكل ديجيتال تغيير يابد.

لغت ديجيتال امروزه در طيف وسيعي از صنايع به كار رفته و بيانگر كاربرد تكنولوژي جديد مي‌باشد. ديجيتال يك زبان باينري (دودوئي) مي‌باشد كه با صفر (حالت خاموش) و يك (حالت روشن) نمايش داده شده و از اين‌رو يا سيگنال وجود دارد (حالت روشن) و يا وجود ندارد (حالت خاموش) و حتي با قدرت سيگنال كم هم اگر سيگنال ديجيتال ارسال شده از سطح حداقل بيشتر باشد يك تصوير و صداي كامل مي‌تواند بدست‌ آيد زيرا حالت روشن، روشن است بدون توجه به اين كه قدرت سيگنال چه مقدار بوده است.

در صنعت تلويزيون، ديجيتال به روش مدرني اطلاق مي‌شود كه برنامه‌ها پردازش و ارسال مي‌شوند. تكنولوژي مدرن به منظور تبديل تصاوير و صدا به ارقام (صفر و يك) و فشرده‌سازي آنان و ارسال تعداد هرچه كمتر آنها كه اطلاعات مورد نظر را برساند به كار مي‌رود، اين تكنيك‌ها ارسال چندين كانال تلويزيوني ديجيتال را بر روي يك كانال تلويزيوني آنالوگ امكان‌پذير مي‌سازند.

مشكل تلويزيون آنالوگ

تلويزيون‌هاي متداول تا به حال آنالوگ بوده‌اند و به نظر مي‌رسد كه آنها عملكرد خوبي داشته و هنگام دريافت سيگنالهاي محلي و يا ماهواره‌اي و همچنين هنگام كار با ساير دستگاههاي جانبي از قبيل DVD، ويدئو VCR و دوربين فيلمبرداري و غيره مشكلي مشاهده نشده است.

مهمترين مشكل تلويزيون آنالوگ Resolution (وضوح تصوير از نظر جزئيات تصوير و تمايز خطوط) مي‌باشد شاخص وضوح تصوير (Resolution) با يك عدد كه مشخص‌كننده تعداد اجزاي ريز تصوير (Picture Element) ْ Pixel مي‌باشد تعيين مي‌گردد. هرچه اين عدد بالاتر باشد جزئيات تصوير و وضوح و زنده بودن تصوير بهتر است.

در تلويزيون آنالوگ هر تصوير از 625 خط افقي اطلاعات تصوير تشكيل شده كه در هر ثانيه 25 بار تكرار مي‌گردد. در عمل تلويزيون نصف خطوط فوق را در 50/1 ثانيه و نصف بقيه را در 20 ميلي ثانيه بعدي مابين خطوط قبلي نمايش داده و هر تصوير در واقع به طور كامل در 25/1 ثانيه به روز شده و اين نحوه مرور تصاوير به روش مرور خطوط به هم بافته (Interlace Scanning) موسوم مي‌باشد. روش فوق براي سالها عملكرد قابل قبولي داشته است اما اكنون كه مانيتورهاي كامپيوتر با وضوح و كيفيت عالي در دسترس مي‌باشند به نظر مي‌رسد همه خواستار تلويزيون‌هاي بهتري مي‌باشند.

كمترين شاخص وضوح تصوير در صفحات نمايش كامپيوتر 480×640 جزء تصوير (Pixel) مي‌باشد.

به علت به كارگيري روش مرور خطوط به هم بافته، شاخص وضوح تصوير عملاً در تلويزيون آنالوگ موجود حدود 400×500 مي‌باشد كه نسبت به مانيتورهاي قديمي نيز پائين‌تر است.

هم‌اكنون مانيتورهاي جديد قادر به نمايش جزئيات تصوير 10 برابر بهتر از تلويزيون آنالوگ مي‌باشد و از نظر كيفيت جزئيات تصوير، وضوح و زنده بودن و ثبات تصوير و رنگ قابل مقايسه با تلويزيون آنالوگ نمي‌باشند.

مشكل ديگر تلويزيون آنالوگ وجود تداخل، نويز و سايه در تصوير است. اين مشكلات به طور ذاتي در سيستم آنالوگ وجود داشته و امكان رفع آنها به طور كامل هيچ‌گاه وجود ندارد و شدت آن بستگي به فاصله گيرنده از فرستنده و موانع سر راه و ساير عوامل محيطي خارج از كنترل فرستنده و گيرنده دارد.

تلويزيون ديجيتال

تلويزيون آنالوگ كه تا به حال كاربرد داشته به روشي اطلاق مي‌شود كه روشنايي تصوير و ميزان صدا را به ولتاژ الكتريكي تبديل نموده و سپس ارسال مي‌نمايد.

تلويزيون ديجيتال برخلاف روش آنالوگ از روش ارسال ديجيتال استفاده مي‌نمايد و همه اطلاعات مورد نظر شامل سيگنال تصوير، صدا و ديتا را قبل از ارسال پردازش ديجيتال مي‌نمايد پردازش ديجيتال شامل تبديل سيگنال آنالوگ به سيگنال ديجيتال كه از صفر و يك تشكيل شده و سپس فشرده‌سازي آنان و حذف اطلاعات مازاد و ارسال آن به روش خاص اطلاق مي‌شود.

سيگنال ارسال شده ابتدا به اجزاي اوليه تصوير و صدا تقسيم شده و سپس عكس عمل فشرده‌سازي به كمك مدارات خاص دكودر گيرنده انجام مي‌شود. به عبارت ديگر اطلاعات به اعداد تبديل شده و سپس ارسال و دريافت مي‌گردد.

تا وقتي كه علامت «يك» ارسال شده در هنگام دريافت نيز «يك» تشخيص داده شود هيچ مشكلي در تبديل معكوس سيگنال به حالت اصلي وجود ندارد و اين امر كه در مسير انتقال سيگنال، نويز و تداخل وجود دارد كه بر كيفيت كار مؤثر نيست و صدا و تصوير همان‌طور كه از فرستنده ارسال شده دريافت مي‌شود.

تلويزيون ديجيتال برحسب كيفيت تصوير به دو نوع تلويزيون با وضوح بالا (High Definition TV) و تلويزيون ديجيتال استاندارد (Standard Definition TV) تقسيم مي‌شود. HDTV تلويزيون با كيفيت بالا با مرور 1080 خط افقي در هر تصوير با نسبت ابعاد صفحه تصوير 16 به 9 و صداي دالبي ديجيتال فراگير مي‌باشد و قابليت دريافت تصوير صاف بدون چشمك زدن و كيفيت رنگي عالي را دارد. در حالي كه SDTV مشخصات پائين‌تري داشته و با مرور 480 خط افقي، داراي نسبت ابعاد تصوير تعريف شده نمي‌باشد و به علت استفاده از روش ديجيتال، داراي كيفيت تصوير خوب بوده و از عرض باند فركانس كمتري نسبت به HDTV استفاده مي‌نمايد.

مزاياي سيستم ديجيتال

علاوه بر كيفيت بالاي تصوير كه در بخش قبل به آن اشاره شد تلويزيون ديجيتال داراي مزاياي ديگري نيز مي‌باشد كه از مهمترين آنها استفاده و كارايي بهتر از طيف فركانسي موجود مي‌باشد. 4 تا 6 كانال تلويزيون ديجيتال مي‌تواند به صورت مالتي پلكس بر روي يك كانال تلويزيون معمولي از طريق آنتن زميني پخش گردد. همچنين 8 كانال تلويزيوني ديجيتال مي‌تواند از طريق يك كانال ماهواره‌اي ارسال گردد.

بهره‌وري بالاتر از طيف فركانسي در دسترس به دليل استفاده از تكنيك‌هاي مدرن فشرده‌سازي اطلاعات امكان‌پذير شده است. اين عمليات با حذف اجزاي تكراري و اضافي تصوير (از قبيل اطلاعات ثابت زمينه) مي‌تواند به ضريب فشرده‌سازي حدود 20 تا 30 دست يابد. با استفاده از روش‌هاي استاندارد فشرده‌سازي اطلاعات MPEG2 مي‌توان به عنوال مثال اطلاعات يك صحنه HDTV را از Mbps 166 (مگابيت در ثانيه) به كمتر از Mbps 5 فشرده نموده و تقليل داد.

بر روي هر كانال موجود مي‌توان  39/19 Mbps سيگنال ديجيتال ارسال نمود. علاوه بر افزايش كانال در سيستم ديجيتال مي‌توان خدمات بيشتري ارائه نمود. اين خدمات شامل ارسال زيرنويس، راهنماي الكترونيكي برنامه‌ها، انجام امور بانكي و خريد و اينترنت و استفاده از سرگرمي‌ها و بازيهاي مختلف مي‌باشد.

تلويزيون ديجيتال كيفيت صداي بهتري را نيز عرضه مي‌كند. اين امر به دليل ارسال صداي با كيفيت CD به روش دالبي ديجيتال Dolby Digital مي‌باشد. كه دقيقاً مشابه صداي سينما و كيفيت DVD مي‌باشد.

مزيت ديگر تلويزيون ديجيتال دريافت تصوير صاف و بدون برفك و سايه مي‌باشد زيرا در سيستم ديجيتال اگر دريافت تصوير امكان‌پذير باشد تصوير دريافت شده مشابه تصوير ارسال شده خواهد بود.

دريافت سيگنال ديجيتال

هم‌اكنون در اروپا و آمريكا فرستنده‌هاي تلويزيون ديجيتال زيادي در حال ارسال سيگنال ديجيتال مي‌باشند. به عنوان مثال در انگلستان حدود 15 كانال از طريق فرستنده‌هاي زميني (Digital Terrestrial TV) و بيش از 60 كانال از طريق ماهواره پخش ديجيتال دارند.

به طور كلي به سه طريقه دريافت سيگنال ديجيتال توسط مصرف‌كنندگان امكان‌پذير مي‌باشد:

الف) در صورتي كه فرستنده‌هاي زميني به ارسال سيگنال ديجيتال بپردازند (DTT) مشابه تلويزيون آنالوگ توسط آنتن هوايي سيگنال دريافت شده و سپس مصرف‌كننده يا بايد تلويزيون ديجيتال داشته باشد و يا از طريق دستگاه جانبي STBا (Set-Top Box) كه مشابه گيرنده ماهواره است سيگنال ديجيتال را دريافت كرده و سپس خروجي آن را كه سيگنال آنالوگ مي‌باشد به تلويزيون آنالوگ موجود خود وصل نمايد.

بديهي است براي استفاده از كيفيت بالاي سيستم ديجيتال استفاده از گيرنده مخصوص ديجيتال الزامي است.

ب) امكان ديگر براي ارسال سيگنال ديجيتال از طريق ماهواره مي‌باشد در اين صورت حتماً بايد از دستگاه جانبي گيرنده ماهواره براي دريافت استفاده نمود و اين امر به اين دليل است كه بخش عظيمي از تلويزيون‌هاي ماهواره تحت كنترل بخش خصوصي و تجاري مي‌باشد كه به دليل سيستم‌هاي مختلف رمزدار كردن اطلاعات مي‌بايست (Encryption) مشتركين از دستگاههاي جانبي خاص آن شركت جهت رمزگشايي استفاده نمايند.

ج) روش ديگري براي ارسال تلويزيون ديجيتال از طريق كابل و مشترك شدن به شركت‌هاي تلويزيون كابلي مي‌باشد. در اين صورت نيز اگر مصرف‌كننده تلويزيون ديجيتال نداشته باشد مي‌بايست از دستگاه جانبي STB مخصوص استفاده نمايد.

به نظر مي‌رسد ارسال برنامه‌هاي تلويزيون ديجيتال از طريق آنتن‌هاي زميني به تدريج جايگزين سيستم فعلي آنالوگ خواهد شد و در آينده تلويزيون‌هاي دولتي ارسال رايگان تلويزيون ديجيتال را شروع نموده و بخش خصوصي نيز خدمات تلويزيون كابلي (به صورت آبونمان) را به عهده خواهد گرفت و بدين ترتيب دستگاه هاي جنبي STB نقش عمده‌اي در دريافت تلويزيون ديجيتال خواهند داشت تا به تدريج تلويزيون هاي جديد ديجيتال جايگزين تلويزيون‌هاي موجود گردند. با توجه به گران بودن تلويزيون هاي ديجيتال و عدم پخش سيگنال ديجيتال در اكثر كشورها يك انتقال تدريجي از آنالوگ به ديجيتال وجود خواهد داشت و سيستم آنالوگ فعلي با بهره‌مندي از تكنيك‌هاي ديجيتال در توليد برنامه‌ها، تجهيزات فرستنده‌ها و گيرنده‌ها براي مدتي به بقاي خود ادامه خواهد داد.

اصطلاحات ديجيتالي

Frequency:

عددي است که بر روي ريسيور تنظيم مي شود و اشاره به فرکانس واقعي يک کانال تلويزيوني يا يک ايستگاه راديويي دارد در کل دو نوع فرکانس داريم يک باند C که بين 3 تا 4 گيگا هرتز است و فرکانس باند KU که بين 10 تا 12 گيگا هرتز است.

SR:

يا Symbol Rate نشان دهنده تعداد مگابايتهاي ارسالي هر سيگنال در واحد زماني يک ثانيه مي باشد.

FEC:

برگرفته از Forward Error Correction مي باشد و نسبت بين بايتهاي اطلاعات اصلي و بايتهاي تصحيح خطا را معرفي مي نمايد.و اين نسبت بين2/1 و 8/7 متغير است.نکته مهم اينکه هر چه اين نسبت بزرگتر باشد سيگنالهاي ماهواره اي قدرتمندتر بوده و در مقابل ميتوان تعداد کانالهاي زيادتري توسط يک ترانسپوردر دريافت نمود.

POL:

مخخف کلمه Polariziation ميباشد و به نوع ارسال فرکانس اشاره دارد. هر فرکانس يک سيگنال ماهواره اي به دو نوع متفاوت مي تواند دريافت شود.

1- روش ارسال خطي يا Linear که به دو صورت افقي ( H (Horizental و عمودي( V (VERTIVAL ظاهر مي شود.

2- ارسال چرخشي يا دوراني يا Circular که به دو صورت دست راستي (R (Right Hand و دست چپي (L (Left Hand مي‌باشد.

سيستم ارسال سيگنال خطي در باند KU بکار مي رود و سيستم چرخشي در باند C کارايي دارد.

VPID:

مخخف عبارت Video Program Identification مي‌باشد و کد اطلاعاتي سيگنال هاي ديجيتالي براي شناسايي آنها مي باشد. لازم به ذکر است در سيگنال هاي راديويي چون هيچ تصويري دريافت نمي شود در قسمت VPID عدد ثابت 819۱ تکرار مي شود.

APID:

مخخف عبارت Audio Program Identification مي باشد و و معرف کد شناسائي صدا مي باشد.

PCR:

براي هماهنگ نمودن صدا و تصوير يک کانال استفاده مي شود که معمولا اين عدد بطور اتوماتيک توسط ريسيور محاسبه مي گردد.

SID:

برگرفته از عبارت Serriee Identification مي باشد و نشان دهنده نوع سرويس ديجيتالي ارائه شده مي باشد و تنظيم آن مانع از اختلاط کانالهاي هم فرکانس مي شود.

منبع: ireec.com