Fenomén digitální televize

Existuje mnoho způsobů, jak získávat informace a přitom být v pohodlí svého
domova. Pro ilustraci lze jmenovat například internet, tisk, rádio nebo

televizor. Vyjma internetu, který je v měřítku lidského života stále novinkou,

jsou zbývající zdroje informací vymoženostmi již notně starými. Dokonce i

televizní vysílání pokrývá naše území již přes půl století. Zajímavé přitom je,

že na rozdíl od novějších digitálních technologií probíhal vývoj v oblasti

televizního vysílání poměrně pomalu a nepříliš výrazně. Nyní se však blýská na

časy a do hry vstupuje fenomén zvaný digitální televize. Rozšíření digitálního

vysílání v České republice bude znamenat v oblasti chápaní televize novou

epochu, proto je jistě vhodné podívat se na celou záležitost podrobněji.



Chceme-li pochopit význam termínu digitální televize, je třeba si uvědomit, že

za tímto pojmem se skrývá nejen jedno zařízení, ale celá série vzájemně

spolupracujících produktů, které společně tvoří zcela novou technologii. Ta by

měla postupem času nahradit jak klasické televizní vysílací signály, tak i

běžné televizory z domácností. Místo nich nastoupí nová generace digitálních

zařízení (můžeme jím říkat zjednodušeně digitální televizory nebo IDTV), které

budou přijímat vzduchem šířený číslicový signál z digitálních vysílačů a budou

nabízet mnohem více služeb, než jste byli dosud zvyklí u běžných televizorů,

přičemž kvalita obrazu i zvuku bude vyšší.



Rozdíl mezi digitální a analogovou televizí



V oblasti vysílání a příjmu

Stávající pozemní vysílání pracuje analogově a již z tohoto důvodu je poměrně

náchylné na všemožné ruchy. Udržet spojitý signál až k divákům v dostatečné

kvalitě je ale poměrně náročné. Ostatně i pro ně tím vznikají jisté komplikace.

Pro příjem analogového signálu je totiž potřebný silnější, nebo chcete-li

kvalitnější zdroj dat než pro digitální příjem, kdy postačuje „pouhé“

rozpoznání nul a jedniček. V tom má vysílání na digitální bázi značnou výhodu.

Menší nároky jsou kladeny na technické součástky a zpravidla i na koncová

přijímací zařízení (antény a přijímače). Jednoduše lze rozdíl mezi digitálním a

analogovým způsobem přenosu přiblížit na kopírování kazety. Zatímco při

kopírování analogové audiokazety nebo videokazety se vždy do výsledné kopie

přimíchá nežádoucí šum či ruch, digitální kopie audio CD nebo DVD-Video nosiče

představuje nový (prakticky identický) originál. Stejně tak i digitální

televizor bude zobrazovat originální obraz, který bude identický s originálním

vysílacím signálem. Z toho plyne jednoduché pravidlo: nebude-li rušení signálu

příliš výrazné, kvalita obrazu bude stále stoprocentní. V podstatě by měl být

digitální příjem odolný (nebo alespoň výrazně odolnější) i vůči nepříznivým

povětrnostním podmínkám a dalším rušivým vlivům.



Mobilní příjem

Odolnost a menší nároky na anténu při digitálním příjmu znamenají jednu

obrovskou výhodu. Přijímat lze totiž digitální signál i s miniaturními

anténami, v budoucnu bude možné sledovat digitální televizi i na mobilních

telefonech (chystá se např. mobil Nokia 7700), na PDA či v dopravních

prostředcích. Možnosti se týkají nejen luxusních aut, ale zřejmě i hromadné

dopravy.



Multiplex

Vzhledem k tomu, že digitální signál je (oproti analogovému) méně náročný na

šíři kmitočtového písma, je možné do jednoho standardního televizního kanálu

vtěsnat nikoli pouze jeden televizní digitální kanál, ale celý svazek –

označuje se jako Multiplex. Navíc se do takovéhoto Multiplexu pohodlně vejde

např. i rádio, nová generace teletextu – v grafickém provedení – a celá další

řada speciálních služeb. Je pouze na provozovateli příslušného Multiplexu, jak

jeho globální přenosovou kapacitu využije – zda upřednostní více televizních

kanálů, rádií, nebo jiných služeb. Ostatně v rámci Multiplexu dokonce lze řídit

přenosovou kvalitu jednotlivých digitálních kanálů. Takže zatímco Multiplex

jednoho provozovatele bude kupříkladu obsahovat více televizních kanálů se

standardní kvalitou obrazu, druhý Multiplex bude nabízet méně stanic, které

však budou disponovat vyšším datovým tokem (tedy vyšší obrazovou kvalitou) a

třeba širokoúhlým poměrem stran i vícekanálovým prostorovým ozvučením a ne

pouze stereozvukem. Vzhledem k tomu, že Multiplex představuje vlastně obrovskou

digitální informační dálnici, je možné jej využít velmi univerzálně.



Počet televizních stanic

Jak jsme řekli, každé analogové pásmo stávajícího televizního kanálu umožňuje

vysílání několika digitálních stanic. Z toho plyne daleko nižší finanční zátěž

na každou televizní základnu. Lze předpokládat, že s rozšiřováním digitálního

vysílání se postupně začnou stávající jednotlivé analogové kanály rušit, aby

uvolnily frekvenční prostor výrazně vyššímu počtu digitálních stanic, rádií a

dalším službám. Je jasné, že počet televizních programů s přechodem na

digitální vysílání poroste. Ostatně podle předběžných plánů by mělo být

analogové vysílání globálně odstaveno přibližně do roku 2010 až 2015. Do té

doby se bude digitální a analogové vysílání krýt.



Lepší obraz a zvuk

Obraz na digitální televizi může stabilně dosahovat kvality, kterou známe z DVD

video nosičů. To vše díky kompresi MPEG-2, která je s úspěchem (již téměř deset

let) využívána také pro záznam filmů na klasických DVD video discích. Konkrétní

kvalita obrazu však záleží na provozovateli vysílání, tedy jak vysoký datový

tok bude chtít vysílat (streamovat). Nicméně vzhledem k velké univerzálnosti

formátu MPEG-2 panuje v digitální televizi poměrně velká svoboda. To se týká

nejen širokoúhlého obrazu, ale i vysokého rozlišení a dalších technických

možností. Taktéž kvalita zvuku je v digitální úrovni vynikající. Parametry

mohou odpovídat čisté audio CD nahrávce. Stejně i tady však může provozovatel

konkrétní parametry zvuku měnit. Dokonce je – díky normě digitálního vysílání –

možné streamovat k divákovi i prostorový zvuk s více kanály.



Vznik komunity DVB

Možná mnohé čtenáře napadlo, že je hezké šířit digitální vysílání v podobě

MPEG-2, ale to samo o sobě jako ucelený protokol nestačí. Zvláště pokud

předpokládáme, že do hry časem vstoupí i interaktivní pořady a dokonce i další

služby (např. e-mail), které budou digitální přijímače schopny nabízet.

Proto vznikla v září roku 1993 komunita nesoucí označení DVB (Digital Video

Broadcasting). Úkolem tohoto společenství bylo navrhnout standard, který by

nahradil stávající analogové kanály digitálními a navíc by otevřel cestu k

novým službám pro koncové uživatele. Na jedné straně je pozitivní, že naše

republika je členem tohoto spolku (už od roku 1994), nicméně trochu škoda také

je, že Amerika a Japonsko si vytvořili svá vlastní sdružení. Zkrátka, celý svět

se asi nikdy nedohodne na čemkoliv společném, i když na druhou stranu je

pravda, že u Američanů a Japonců se pro vysílání využívá norma NTSC (dnes i

HDTV), tudíž vyrazili i v DTV vlastní cestou pokroku.

Pro naši republiku je dobré, že pro Evropu byl stanoven standard s označením

DVB-T (terrestrial – zemský), který definuje jak televizní a rádiové přenosy v

rámci digitálního vysílání, tak i další standardy, které umožní vývoj nových

(dokonce i interaktivních) služeb.



Služby DVB-T

Jak již bylo zmíněno, DVB-T nastoluje pořádek v popisu digitálního přenosu od

distributora Multiplexu k zákazníkovi. Díky tomu bude možné v televizoru

sledovat nejen volně přístupné programy, ale také i řešit placené programy,

kódování, on-line služby, např. bankovnictví, e-mail, přístup k internetu,

elektronické nakupování a mnohé další. Také bude místo i pro plně grafický

teletext s fotografiemi a obrázky pro systém EGP (elektronický programový

průvodce). Posláním EGP bude informovat diváka o připravovaných pořadech či

různých významných událostech. Vyřešen je i systém vícejazyčných titulků u

filmů a široké možnosti jsou i v oblasti zábavních pořadů, kdy budou moci

diváci u televizoru on-line hlasovat nebo dokonce přímo soutěžit. Hry se budou

moci týkat například i sázek během sportovních přenosů či loterie. Pokud budete

chtít vidět film na přání, také dostanete šanci. V protokolu DVB-T, který je

mimochodem podrobně rozepsán na několika tisíci stranách, je zahrnuta i služba

Video On Demand (video na vyžádání) nebo další, které umožní hrát on-line

síťové hry s více hráči najednou či přepínat pohled kamery podle libosti při

strhujícím sportovním utkání.



Služby v první vlně

I když jsme zmínili celou řadu služeb, kterou může standard DVB-T nabízet,

neznamená to, že s prvním týdnem provozu digitální televize budou všechny tyto

lákavé služby k dispozici. To jistě ne.

V první fázi přechodu na digitální vysílání bude vypadat programová nabídka

zcela identicky s analogovým pozemním vysíláním. Až teprve časem se začnou

objevovat nové služby. Konkrétně na interaktivní televizi si budeme asi ještě

nějaký čas muset počkat. Je totiž na jednotlivých výrobcích programů, aby

dokázali uvést na trh praktická řešení. Interaktivní televize totiž potřebuje

obousměrnou komunikaci, a to je jistý oříšek. Stávající vysílání počítá pouze s

jedním směrem, a tak se v praxi (zatím jen experimentálně) řeší odezva od

diváka k distributorovi programu (Multiplexu) či do vysílacího studia většinou

pomocí telefonního nebo internetového připojení. V některých zemích sice již

proběhly úspěšné pokusy s využitím obdobného vysílacího pásma, jaké využívá

digitální televize, pro přenos informací od diváků, nicméně takové řešení se

nezdá být pro evropské země (z důvodu přeplněných přenosových pásem) ideální.

Přesto zůstává ve hře poměrně slušná řada výhod, které naznačují, že přejít na

digitální příjem je zajímavé. Pravá doba nastane ve chvíli, kdy skončí

testovací provoz jednotlivých správců Multiplexů a začne jejich komerční

vysílání.



Digitální signál pod lupou

Výsledný datový tok, který je vysílán v rámci digitálního Multiplexu, se skládá

ve vysílacím studiu, přičemž jeho komponenty mohou nabývat tří rozličných

celků. Řetěz se skládá z obrazu, zvuku a případně z dalších datových informací.

Kanálové kódování zajišťuje odolnost proti případným přenosovým chybám. Skupiny

jednotlivých dat se tedy k divákovi šíří v podobě datových paketů. Na přijímací

straně jsou jednotlivé datové celky zase rozebrány a vyhodnoceny (obraz, zvuk a

další data).



Obraz v MPEG-2

Digitální obraz sám o sobě zabírá poměrně hodně datového prostoru, a pohyblivé

video v televizním (digitálním) rozlišení 720 × 576 bodů při snímkové frekvenci

25 obrázků za sekundu velmi mnoho. Bylo by neefektivní snažit se vysílat

nekomprimované video. Na to by přenosové pásmo ani nemuselo stačit, proto se

využívá velmi chytré technologie zvané MPEG-2. Za zkratkou se ukrývá skupina

Moving Picture Experts Group, která v roce 1994 standard vytvořila. Ještě rok

před tím stanovila i standard MPEG-1, nicméně až MPEG-2 má pro dnešní digitální

televizi praktické využití.

Velkou výhodou systému MPEG-2 je široká otevřenost. Při přenosu dat se totiž v

datovém paketu posílají nejen data, ale i informace pro dekodér (například

kvantizační matice, počet snímků v GOP a další). Jednoduše řečeno lze do jisté

míry během vysílání přeprogramovat dekodér v přijímači podle přenášených dat.

To znamená, že lze v budoucnu vyvíjet stále dokonalejší komprimační algoritmy

pro standard MPEG-2, přičemž bude možné stávající MPEG-2 dekodéry v digitálních

přijímačích nebo televizích používat. Do jisté míry to znamená, že ceny

digitálních televizorů mohou být díky jednoduchým dekomprimačním MPEG-2

dekodérům cenově velmi nízké. Drahé budou pouze kodéry, které se budou snažit

využívat stále rafinovanějších způsobů rozkladu obrazu do datového toku podle

standardu MPEG-2. Přičemž díky přenášeným dekomprimačním maticím a dalším

informacím bude dekodér umět vždy data složit do správného tvaru.

O tom, že MPEG-2 není z hlediska tvorby úplně nejtriviálnější formát, svědčí

např. to, že používá při kompresi několika způsobů zhuštění dat. Obraz je

rozdělen (v normě DVB) do matic 8 × 8 pixelů a diskrétní kosinovou transformací

je rozložen tak, aby obsahoval v maticích co možná nejvíce nul (dochází i k

mírnému zaokrouhlování). Shluky nul se totiž lépe komprimují algoritmem RLC

(Run-Lenght Coding) a do hry vstupuje i komprimace VLC (Variable Lenght

Coding). Aby toho nebylo málo, matice se ještě optimalizují pomocí

kvantizačních koeficientů a při tom všem se ještě využívá shlukování podobných

dat (makrobloky), které se vyskytují v po sobě jdoucích snímcích. Podle způsobu

detekce pohybu ve scénách se pak mohou vytvářet snímky tzv. I, P a B. Jednoduše

řečeno, komprese není vůbec snadná záležitost. O to větší přínos však z

komprese MPEG-2 je, a to i přesto, že je komprimace MPEG-2 vlastně ztrátová.

U přenosu obrazu se nejčastěji využívá datového toku 3 až 6 Mbit/s a dosahuje

se tak kompresního poměru 1 : 50 či dokonce více, aniž by kvalita obrazu byla

znatelně nižší.



Zvuk nejen v MPEG-2

Vzhledem k tomu, že obraz je matematicky zhuštěn, je namístě, aby i zvuk mohl

být redukován do co nejmenší datové velikosti. Komprese MPEG popisuje celkem

tři způsoby, které se označují jako MPEG layer 1, MPEG layer 2 a MPEG layer 3

(MP3). Pro přenos digitální televize byl zvolen typ 2. Norma DVB (TV) a DAB

(digitální audio) připouští jak stereozvuk, tak i prostorový zvuk (surround

audio) a nejrozličnější datový tok zvuku od 32 kb/s do 384 kb/s. Přičemž

vzorkování je buď 24 kHz, nebo 48 kHz. Datový tok, který je srovnatelný s

kvalitou CD, je cca 192 kb/s. Takže lze teoreticky vysílat i mnohem kvalitnější

zvuk než zvládne audio CD. Kromě kódování zvuku v MPEG-2 by měla norma DVB-T

podporovat i AC\3, tedy Dolby Digital, což znovu rozšiřuje praktickou

využitelnost digitálního vysílání.



Digitální příjem v praxi

Pokud si říkáte, že zatím je praktická využitelnost digitální televize stále

ještě v nedohlednu, nenechte se mýlit. Testovací provoz tří velkých subjektů je

v plném proudu, stejně jako přípravy pro přechod na komerční režim. Pokud se

vše podaří, je možné, že ještě na konci roku 2004 či někdy počátkem roku 2005

se budeme moci podívat na plně komerční vysílání. Zatím to bude samozřejmě

pouze bez interaktivní složky a kanálů bude nemnoho. Respektive zřejmě zatím

budeme moci sledovat především volné kanály (ČT1, ČT2, Nova a podobně), ale

bezpochyby se brzy objeví zájemci, kteří budou investovat do vlastních

televizních stanic.

V současné době je možné přijímat digitální signál především v Praze a v okolí.

Ostatně na vysílače, které šíří signály, se můžete podívat v naší tabulce, kde

také naleznete, na jakém pásmu lze Multiplexy naladit a jaké televizní nebo

rozhlasové stanice obsahují.



Co je třeba k digitálnímu příjmu

Protože je digitální vysílání řešeno jinak než analogové, je nutné vlastnit

zařízení, které z antény (postačuje běžná anténa) vytáhne digitální signál a

dekóduje jej do podoby obrazu, zvuku nebo dalších smysluplných dat.

Toho lze docílit s moderním televizorem (IDTV), který má v sobě zabudován jak

analogový, tak i digitální dekodér. Pokud jej nemáte, můžete využít PCI kartu

do počítače, která vám digitální televizi zpřístupní na monitoru počítače.

Třetí variantou je zakoupení digitálního přijímače (tzv. set-top box). Zařízení

vypadá obdobně jako satelitní přijímač nebo jako menší videorekordér, ovšem s

tím rozdílem, že jeho úkolem je přesměrovat programy z digitální podoby MPEG-2

do televizní normy PAL. Výhodné je, pokud lze propojit přijímač s televizorem

kabelem typu S-Video nebo přímo RGB, aby kvalita obrazu byla maximální. Nicméně

výsledný obraz, jak jsme se při praktických testech přesvědčili, je velmi

dobrý. Na zkoušku jsme si zapůjčili zajímavé zařízení Sencor s modelovým

označením SDB-2001TS. Produkt svým vzhledem připomíná plochý stolní DVD

přehrávač a vyjma strohého digitálního informačního panelu obsahuje na zadní

straně celou řadu užitečných konektorů.

Pro chytání digitálního signálu lze využít jak běžnou anténu pro pozemní

vysílání, tak i satelitní anténu. U obou vstupů dokáže zařízení vyhledat

digitální signály – datové toky MPEG-2 – a přesměrovat je na výstup v podobě

normy PAL. Signál lze získat na dvou zásuvkách typu EuroScart AV a také na

trojici RCA (Cinche) – video, levý zvukový kanál, pravý zvukový kanál. Zařízení

jsme si zapůjčili od společnosti Fast ČR, a. s., přičemž je musíme pochválit,

neboť celé menu zařízení je lokalizované do českého jazyka. U produktu jsme (v

Praze) naladili pokusné digitální vysílání a obraz byl skutečně velmi pěkný.

Pokud se budete v blízké době rozhodovat, zda nepřejít na digitální příjem,

přestože testovací vysílání již funguje a nabízí několik stanic, doporučujeme

vyčkat na příchod komerčního provozu. Také je moudré zakoupit přístroj

schválený pro český trh, abyste nebyli nemile překvapeni, že v budoucnu budete

mít například teletext s chybnou češtinou nebo vám nebudou některé funkce

českých provozovatelů digitálních programů k dispozici.





Důležité události okolo digitální televize



Rok 1993

V Evropě vzniká projekt nazvaný Digital Video Broadcasting – DVB. Úkolem

skupiny je standardizovat podobu digitálního vysílání, které v budoucnosti

nahradí již zastarávající vysílání analogové.



Rok 1994

Česká televize projevuje zájem o digitální technologii a stává se členem

skupiny DVB.



Rok 1997

Společnost CzechLink spouští první digitální vysílání na území České republiky.

Jedná se samozřejmě o testovací provoz. Vysílání je však zatím šířeno pouze

satelitně.

Rada ČR pro rozhlasové a televizní vysílání uděluje licenci společnosti České

radiokomunikace, a. s., pro provoz pozemního testovacího digitálního vysílání.

Druhou licenci získává společnost Czech Digital Group, a. s.



Rok 2000

Společnost České radiokomunikace, a. s. zahajuje testovací digitální vysílání

na 25. kanále.

Společnost Czech Digital Group, a. s., spouští své testovací digitální vysílání

na 46. kanále.



Rok 2004

Vláda schvaluje koncepci zahájení digitálního televizního vysílání v České

republice.

České radiokomunikace, Český Telecom a Czech Digital Group získávají povolení k

provozování vysílacích radiových zařízení a vysílání. Rozhodnutí ČTU dává

možnost vzniku dvanácti až osmnácti digitálním televizním kanálům a dalším

doplňkovým službám.

Český Telecom, a. s. zahajuje své pozemní experimentální digitální vysílání z

vysílače na budově ČT v Praze. Vysílání je v současnosti provozováno na 54.

kanále.



Budoucnost

Nalézáme se na prahu nové éry. Digitální televize je v plenkách, ale lze

předpokládat, že i když nebude start nového média tak rychlý, jako např. u

internetu, bude významný. Zcela jistě uvítají digitální televizi výrobci

mobilních telefonů, a tak než se nadějeme, bude možné sledovat televizní pořady

na malých mobilních telefonech a PDA. Ostatně již navržený digitální standard

typu DVB-H (Handheld) a prototypy mobilních telefonů tento směr jasně naznačují.

V delším časovém horizontu se z domácí pasivní televize stane multimediální

základna s interaktivní nabídkou služeb, které budou plnohodnotné a bude jich

pestrá škála. Televize se zkrátka od základu změní.