Цифрлік телеарналарды қабылдағыш құрылғысы

Кіріспе

Цифрлық телеарналарға арналған тюнер

ATSC (Advanced Television Systems Committee) тюнері, көбінесе ATSC қабылдағышы немесе HDTV тюнері деп аталады, бұл ATSC стандарттарын қолданатын цифрлық теледидар (DTV) телеарналарын қабылдауға мүмкіндік беретін теледидар тюнері. Ол Солтүстік Америка, Орталық Американың бір бөлігі және Оңтүстік Кореядағы телеарналар тарапынан беріледі. Мұндай тюнерлер әдетте теледидарға, бейнежазба құрылғысына (VCR), цифрлық бейнежазбаға (DVR) немесе түрлі типтегі аудио/видео шығыс қосылымдары бар топтық қорапқа (set top box) енгізілген болады. Теледидар тюнерлерінің тағы бір түрі – аналогтық сигналды өткізуге мүмкіндік беретін цифрлық теледидар адаптері (DTA).

Техникалық шолу

"Тунер" және "ресивер" терминдері жиі қолданылады, бірақ оны ATSC қабылдағышы деп атау дәлірек болар, өйткені тунер – қабылдағыштың бір бөлігі (Metonymy қараңыз). Қабылдағыш теледидарға қажетті аудио және бейне (AV) сигналдарын жасап, келесі функцияларды орындайды: демодуляция; қателерді түзеу; MPEG тасымалдау ағынының демультиплекстеуі; дикомпрессия; AV синхронизациясы; және теледидардың оңтайлы кірісіне сәйкес медиа форматын өзгерту. Медиа форматын өзгерту мысалдары: өрілі сканерлеуден прогрессивті сканерлеуге немесе керісінше ауысу; бейне ажыратымдылығы; көперіс қатынасын өзгерту (16:9 пен 4:3 арасында); кадр жиілігін өзгерту; және бейнені масштабтау. Масштабтау – ажыратымдылықты өзгертудің бір түрі. Ол көбінесе төмен ажыратымдылықтағы бейнені жоғары ажыратымдылықтағы дисплейге шығару үшін қолданылады. Бұл пайдаланушыға бейнені созу немесе қию арқылы қара жолақтарды немесе тік жолақтарды жоюға мүмкіндік береді. Кейбір ATSC қабылдағыштары, әсіресе HDTV теледидарларында, қара жолақтарды анықтау арқылы немесе белсенді формат сипаттамасын (AFD) оқу арқылы автоматты түрде бейнені созады.

Операция

ATSC тюнері эфир арқылы таратылатын теледидардан аудио және бейне сигналдарын қабылдау арқылы жұмыс істейді. ATSC тюнерлері келесі функцияларды қамтамасыз етеді: таңдаулы реттеу; демодуляция; тасымалдау ағынының бөлінуі; сығуды ашу; қателерді түзеу; аналогтан цифрлыққа түрлендіру; AV синхронизациясы; және нақты теледидар экранының типіне оңтайлы бейімделу үшін медиа форматын өзгерту.

Таңдаулы күйде

Таңдаулы реттеу – қабылдағышпен берілген радиожиіліктік (RF) сигналдар жолағынан телеарнаның радиожиілігін (RF) таңдап алу процесі. Тюнер көбінесе жиілікті икемді түрде таңдау функциясын атқарады, сондай-ақ қажетсіз жолақтан тыс сигналдарды жоққа шығарады.

Демодуляция

"Демодуляция" – бұл тюнерден алынған сигналды, оның таралу жиілігіне қарамастан, теледидар жиынтығына сурет пен дыбыс шығару үшін қолдануға болатын сигналға түрлендіру. Бұл, сигналды ауа арқылы (немесе коаксиалды кабель, немесе басқа ұзақ қашықтық ортасы арқылы) тарату үшін қолданылған RF тасымалдаушысынан стандартты негізгі жолақты сигналды бөліп алу болып табылады. АҚШ-та қолданылатын ATSC, 8VSB модуляциясын пайдаланады, ол COFDM модуляциясына қарағанда (Еуропадағы DVB-T-де қолданылады, ол көп жолды бұрмалауға төмен сезімтал және мобильдік орналымдарда жақсы қабылданады) тарату үшін аз қуатты қажет етеді.

Көлік ағыны

АҚШ-та бірнеше сандық сигналдар біріктіріліп, содан кейін бір антеннадан ауа арқылы хабар тарату үшін жіберіледі. Кері процесс (демультиплекстеу) арқылы ATSC қабылдағышы бірінші кезекте біріктірілген MPEG тасымалдау ағынын қабылдайды, содан кейін оны декодтап, теледидар экранында оның құрамдас бөліктерінің бірін көрсетеді.

Декомпрессия

Ауа арқылы таратылатын цифрлық сигналдар сығымдалғандықтан (қолданылған өлшемдері кішірейтілген), оларды ATSC тюнері қабылдағаннан кейін, осы сығымдалған цифрлық деректер пакеттері кері сығылымға (алғашқы өлшемдеріне дейін ашылады). ATSC жүйесі жоғалтулы сығылуды пайдаланады, сондықтан кері сығылған деректердің көлемі бастапқы сығылған деректердің көлемімен бірдей болғанымен, алынған деректер жүйеге жіберілген бастапқы деректерден толыққанды түрде сәйкес келмейді, бірақ көптеген адамдар үшін айырмашылықты байқамайтын деңгейде жақын болады.

Қателерді түзету

Қателерді түзету – АТҚС тюнері жоғалған деректерді түзету үшін қолданатын технология. Мысалы, кейде кедергілер немесе нашар сигнал ATSC тюнері қабылдаған деректердің бір бөлігінің жоғалуына себеп болуы мүмкін. Қателерді түзету арқасында тюнер бірнеше тексерулер жүргізіп, деректерді қалпына келтіре алады, нәтижесінде теледидар экранында сигнал көрінеді. Қателерді түзету, сигналды тарату алдында оған қосымша ақпарат қосу арқылы жұмыс істейді, бұл ақпарат қабылдау кезінде деректердегі олқылықтарды толтыру үшін пайдаланылады. Сондықтан, қателерді түзету сығымдаудың кері әсерін береді – сығымдау деректер көлемін азайтатын болса, қателерді түзету оны арттырады, сигналдың сапасын және тұрақтылығын жақсартады. Сығымдау артық (және кейбір қажетсіз) деректерді жояды, ал қателерді түзету артық деректерді қосады. Қателерді түзетуді пайдалану себебі – жай ғана сығымдауды азайтып, бұрыннан бар артықтықты сақтау емес. Қателерді түзету жүйелері өте аз артық деректерден максималды пайда алу үшін арнайы жасалған, ал деректердің табиғи артықтығы бұл жұмысты тиімді атқара алмайды. Сондықтан, қателерді түзету кезінде қажетті деректердің жалғыз көлемі әлі де аз болады. ATSC стандартында (ATSC E) хабар таратушыларға өздерінің хабар тарату ағынына қателерді түзетудің қосымша (және түрлі) түрлерін қосуға мүмкіндік беретін бөлім бар. Бұл қателерді түзету қызметі АҚШ-та да, Канадада да міндетті емес. Бұл қателерді түзету стандартын қанша HDTV қабылдағышы қолдайтыны белгісіз. HDTV-ді 720 немесе 1080 ажыратымдылығымен тарату үшін, қосымша 1%-дан 3% қателерді түзету кодтарын қосу, нашар сигналдар мен күшті кедергілер кезінде ATSC-нің нашар өнімділігін азайтуға көмектеседі. Қабылдау, жақын орналасқан компьютерлердің (әлсіз), портативті WiFi және кеңжолақты интернеттің (орташадан күшті), микротолқынды пештердің (қосу кезінде импульсті), ұялы телефондардың және олармен байланыс жасайтын мұнаралардың, тіпті электрондық сигналдарды тарататын электр желілерінің тудырған EMI-дің салдарынан қысқа толқыннан VHF және UHF диапазондары бойынша күрт төмендеуі мүмкін.

Error correction is a technology that is used by the ATSC tuner to make sure that any data that is missing can be corrected. For instance, sometimes interference or a poor quality signal will cause the loss of some data that the ATSC tuner receives. With error correction, the tuner has the ability to perform a number of checks and repair data so that a signal can be viewed on a TV set. Error correction works by adding some extra information to the signal before transmission that can be used upon reception to fill in gaps. Therefore, error correction has the opposite effect of compression—it increases the amount of data to transmit, rather than reducing it like compression does, and it improves the quality and robustness of the signal rather than reducing it. Compression removes redundant (and some non redundant) data, while error correction adds some redundant data. The reason for using error correction rather than just using less compression and keeping the redundancy that was already there is that error correction systems are specially designed to get the maximum benefit out of a very small amount of redundant data, whereas the natural redundancy of the data doesn't do this job as efficiently, so with error correction the net amount of data needed is still smaller. The ATSC standard (ATSC E) has a subsection that allows broadcasters to add extra (and variable types) of error correction to their broadcast streams. This error correction service is not mandatory in the US, nor is it mandatory in Canada. It is not known how many HDTV receivers support this error correction standard. For the transmission of HDTV at 720 or 1080, an extra 1% to 3% added error correction codes will help reduce some of ATSC's poorer performance with weak signals under adverse multipath conditions. Reception is greatly reduced due to EMI in the shortwave to VHF and UHF bandwidth from nearby computers of all sorts [light], portable WiFi and Broadband internet [medium to strong], microwave ovens [burst while activated], cell phones and the towers they communicate with, and even power lines with electronic transmissions.

AV қадамдастыру

AV синхрондау – цифрлық теледидарда аудио және бейне сигналдарының дұрыс уақытта көрсетілуін қамтамасыз ететін үйлестіру. AV синхрондау аудионың көрсетіліп жатқан бейнеден қалып қоймауын немесе бейненің аудиодан алға өтуін болдырмайды, осылайша екі сигнал да синхронды болады.

Кескінді қайта пішімдеу

Медианы қайта пішімдеу өте маңызды, себебі теледидарлардағы кескіндердің пішімделуі қолданылған технологияға қарай күрт өзгешеленеді. Мысалы, кейбір теледидарлар кезектес сканилеумен жұмыс істейді, ал басқалары прогрессивті сканилеумен. Теледидарлардың әрқайсысының экран қатынасы әртүрлі болады.

Канада үкіметінің тапсырмалары

Канадада Канада радио, теледидар және телекоммуникациялар комиссиясы (CRTC) 2011 жылғы 31 тамызды елдегі 31 ірі нарықта, оның ішінде барлық провинциялық орталықтарда, сондай-ақ Оттавада (ұлттық астана) және көптеген басқа да ірі қалалық орталықтарда аналогтық теледидар хабарларын тарату тоқтатылатын күн деп белгіледі. 2008 жылдың соңына қарай Канадада 22 DTV хабар тарату станциясы жұмыс істеді және барлық қолданыстағы цифрлық теледидар лицензиялары лицензия шарты ретінде, аналогтық қызметте бұрын көрсетілмеген бағдарламаларды аптасына он төрт сағаттан астам таратуға тыйым салады. АҚШ-тан айырмашылығы, ATSC конвертерлерін субсидиялау жоспарланбады және жаңадан импортталған қабылдағыштардан цифрлық сигналды декодтау талап етілмейді. Канадалық саудагерлер жаңа құралдардың DTV-ны қабылдау мүмкін еместігін жариялауға міндетті емес. Сондықтан Канада нарығында АҚШ-қа заңды түрде экспорттауға болмайтын ескірген жаңа NTSC құралдары көптеп тарады. ATSC қабылдағыштарының шектеулі саны Канаданың сауда дүкендерінде жоғары сапалы теледидар (HDTV) қабылдағыштары ретінде қол жетімді. ATSC CECB конвертерлік қораптар алғаш рет 2008 жылдың қазанында ұлттық деңгейде сатылымға түсті, Best Buy және Home Hardware сияқты дүкендер АҚШ-тағыдан жоғары бағамен және мемлекеттік субсидияларсыз шектеулі таңдау ұсынды. ATSC тюнерлері соңғы үлгідегі теледидарларда, сондай-ақ DVD жазғыштарда, HDTV FTA қабылдағыштарында және жеке компьютерлерге арналған теледидар тюнерлік карталарында болуы мүмкін. 2012 жылдың басында Канаданың барлық телеарналары ATSC сигналын таратуда, тек аз қуатты және аймақтық станциялар үшін бірнеше ерекшеліктер бар. Жақсы ішкі антеннамен және ATSC тюнерімен көптеген қалаларда осы сигналдарды сенімді түрде баптауға болады. АҚШ-тағы ATSC сигналдарын АҚШ-тың хабар тарату мұнараларынан 60 миль қашықтықтағы Канада нарықтарында сыртқы антеннамен және ATSC тюнерімен сенімді түрде баптауға болады. Бұл нарықтарға Торонто (Буффалодан), Виндзор (Детройт пен Толедодан), Ванкувер (Сиэтл мен Такомадан), Монреаль (Берлингтон мен Платтсбургтен), Оттава (Уотертаун мен Платтсбургтен) және Фредериктон (Преск-Айлден) кіреді. Ішкі антенналарды (пассивті және күшейткіш) орнату оңайрақ, бірақ сыртқы антенналар алыс қашықтықтағы станцияларды баптауда тиімдірек.

In Canada, the Canadian Radio television and Telecommunications Commission (CRTC) had set August 31, 2011, as the date on which over the air analog TV transmission service would cease in 31 major markets of the country, including all provincial capitals, plus Ottawa (the national capital), and most other major urban centers. As of the end of 2008, there were 22 Canadian DTV transmitters on air and all existing digital transitional television licenses explicitly proscribe, as a condition of license, the broadcast of more than fourteen hours a week of programming not already on the analogue service. Unlike in the United States, there is no plan to subsidise ATSC converter purchases and no requirement that newly imported receivers decode the digital signal. Canadian retailers are also not required to disclose the inability of new equipment to receive DTV. The Canadian market therefore has been flooded with obsolete new NTSC equipment which lawfully cannot be exported to the US. A limited number of ATSC receivers are in Canadian retail stores as high definition television (HDTV) receivers. ATSC CECB converter boxes were first carried nationally in October 2008, with chains such as Best Buy and Home Hardware offering limited selection at higher prices than in the US with no government subsidies. ATSC tuners may also be present in most recently manufactured televisions, as well as DVD recorders, HDTV FTA receivers, and personal computer TV tuner cards. As of the beginning of 2012, almost all Canadian broadcasters are broadcasting an ATSC signal, with a handful of exceptions granted for low power and regional stations. These signals can be reliably tuned in most cities with a good indoor antenna and an ATSC tuner. US based ATSC signals can be reliably tuned with an outdoor antenna and an ATSC tuner in Canadian markets within 60 miles of the US broadcast towers. These markets include Toronto (from Buffalo), Windsor (from Detroit and Toledo), Vancouver (from Seattle and Tacoma), Montreal (from Burlington and Plattsburgh), Ottawa (from Watertown and Plattsburgh), and Fredericton (from Presque Isle). Indoor antennas (both passive and amplified) are easier to install, but outdoor antennas are better at tuning stations from further distances.

Құрылғы мен жұмыс

ATSC тюнерлерінің көпшілігі экрандық менюлері қарапайым болып келеді және пайдаланушыны алғаш қосылғанда автоматты түрде орнату экранына шығарады. Бұл пайдаланушыға уақыт белдеуін және жазғы уақыт режимін таңдауға (барлық станциялар уақытты UTC форматында жібереді) және станцияларды іздеуге мүмкіндік береді. Іздеу 2-ден 69-ға дейінгі барлық арналарды "тыңдайды" және цифрлық тасымалдаушы толқынды анықтағанда тоқтап қалады. Егер тюнер станцияны декодтауға қабілетті болса, оның PSIP деректерін оқиды және виртуалды арналарын арна картасына қосады. Егер PSIP жіберілмесе, физикалық арна нөмірі қолданылады және әрбір тасымалдау ағыны TSID-сіне сәйкес нөмірленеді (ондықтан түрлендіріледі) немесе тюнерге байланысты .1, .2, .3 және т.б. ретімен басталады. Кейбір телеарналар DTV сигналдарын жіберу үшін уақытша арнаны пайдаланады немесе пайдаланған, ал аналогтық хабар тарату тоқтатылғаннан кейін, цифрлық хабар таратуын бұрынғы аналогтық арнаға немесе үшінші арнаға (кейде басқа жергілікті станцияның бұрынғы аналогтық арнасы) көшіреді, бұл АҚШ-тағы цифрлық арна сайлауында таңдалады. Бұл барлық көрермендердің жаңа арнаны қайта іздеуін немесе қолмен қосуын және ескі арнаны жоюын қажет етеді. Толық қайта іздеу басқа арналардың жоғалуына әкелуі мүмкін, егер олар іздеу кезінде физикалық арнадан өте алмайтын болса, сондықтан мұндай жағдай көбінесе қолайсыз, бірақ көптеген ATSC тюнерлерінде тек осы опция бар. Кейбіреулерінде "оңай қосу" мүмкіндігі бар, ол жадыдағы бұрынғы арналарды өшірмейді. Ал кейбіреулері пайдаланушыға физикалық арнаны және картаға түсірілмеген субканалды енгізуге мүмкіндік береді, соның арқасында тюнер физикалық арнаны іздейді. Тюнерге байланысты, ол станцияны және оның цифрлық субканалдарын автоматты түрде картаға және/немесе пайдаланушының "сүйікті" арналарына қосуы мүмкін. Бұл сондай-ақ ескі "өлі" арна картасын қалдыруы мүмкін, мысалы, жаңа 8.1, өлі 8.1, жаңа 8.2, өлі 8.2 және т.б. Көп жағдайда телеарналар өздерінің веб-сайтында қазіргі жиілікті көрсетпейді. Егер автоматты іздеу сигналды анықтамаса және тюнерде қолмен жиілікті іздеу мүмкіндігі болса, станция инженерінен нақты жиілікті алуға тырысыңыз. Бұл бір жиілікте (арнада) қалуға және "іздеу" кезінде (өте жылдам өту) болмай, проблемалық арнаны бақылап, антеннаны реттеуге мүмкіндік береді. Тюнерде пайда болатын басқа қателердің себебі бір немесе бірнеше станциялардың жіберген дұрыс емес деректері болуы мүмкін, көбінесе электрондық бағдарламалық нұсқаулық деректерінің жоқтығы. Көптеген ATSC тюнерлері әр станцияның EPG ақпаратын сақтайды, бірақ тек сол станцияның арнасын қарағаннан кейін бірнеше сағатқа ғана. Кейбіреулері мүлдем есіне сақтамайды (тек қажетті арна баннерін көрсетеді), ал өте аздары деректерді бірнеше күнге сақтайды (бірақ бұл әр станцияға бірнеше секундтан астам уақыт бойы тоқтауды және кеңейтілген ақпаратты алуды қажет етеді). ATSC тюнерлері бар DirecTV қабылдағыштары кез келген уақытта нұсқаулықты жүктей алады, ал басқа TiVo құрылғылары нұсқаулық деректерін бөлек жүктейді. Бұл үшін TV Guide On Screen де қолданылуы мүмкін, бірақ ATSC тюнерлерінде мұндай мүмкіндік өте сирек (бұл барлық арналар үшін барлық нұсқаулық деректерін бір станциядан жүктеуді қажет етеді). Дұрыс емес уақытты жіберген станциялар да үлкен проблема тудырады, өйткені бұл басқа, дұрыс орнатылған станциядан дұрыс уақыт алынғанға дейін барлық станциялар үшін нұсқаулық деректерін бұрмалауы немесе жоюы мүмкін.

Most ATSC tuners have relatively simple on screen menus, and automatically bring the user to a setup screen when turned on for the first time. This allows the user to pick the time zone and daylight saving time mode (as all stations transmit time in UTC), and bandscan for stations. The scan "listens" on every channel from 2 to 69, and pauses when it detects a digital carrier wave. If it is able to decode the station, it reads its PSIP data, and adds its virtual channels to the channel map. If no PSIP is transmitted, the physical channel number is used, and each transport stream is enumerated according to its TSID (converted from hexadecimal), or starting sequentially at .1, .2, .3, and so forth, depending on the tuner. Several TV stations are using or have used a temporary channel to send their DTV signals and, upon terminating analog transmission, move their digital transmission either back to their old analog channel, or to a third channel (sometimes the former analog of another local station), chosen in the digital channel election in the U. S. This requires all viewers to re scan or manually add the new channel and possibly delete the old one. Doing a full re scan will usually cause other channels to be dropped if they cannot be received at the moment the scan passes their physical channel, so this is typically undesirable, although many ATSC tuners only have this option. Some have an "easy add" feature which does not delete what is already mapped in memory. Some allow the user to enter the physical channel and an unmapped subchannel, causing the tuner to search the physical channel. Depending on the tuner, this may or may not automatically add the station and its digital subchannels to the map, and/or to the user's "favorites". This may also leave the old "dead" channel mapping in place, so that there is the new 8.1, dead 8.1, new 8.2, dead 8.2, etc. In most cases, TV stations will not have the actual frequency they are currently using on their website. If the auto scan does not pick up the signal and the tuner has manual frequency scan capability try to get the actual frequency from the station engineer. This may allow one to stay on one frequency (channel) versus "scanning" (moving too quickly through) and allow one to make antenna adjustments while observing only a problematic channel. Other errors which appear to be in the tuner are actually the result of incorrect data sent by one or more stations, often including missing electronic program guide data. Many ATSC tuners will remember EPG info for each station, but only for a few hours after viewing a channel on that station. Some will not remember at all (displaying only the required channel banner), while a very few others will store data for days (although this requires staying tuned to each station for more than a few seconds in order to receive the extended info). DirecTV receivers with ATSC tuners can download the guide at any time, while other TiVo units download guide data separately. TV Guide On Screen can also be used for this, but very few if any ATSC tuners include this (which requires downloading all guide data for all channels from one particular station). Stations sending the wrong time are also a major problem, as this can skew or ruin guide data for all stations until the correct time is received again from a different and correctly set station.

Қолмен баптау

Әрбір цифрлық OTA арнасының нөмірі негізгі нөмірден және қосалқы арнадан тұрады, мысалы 4.1, 4.2, және т.б. Тіреу сызығы – бұл бейнелеудің тағы бір түрі: 4–1, 4–2. Нүкте мен тіреу сызығы бір-бірімен алмастырылуы мүмкін; олардың екеуі де бірдей мағынаны білдіреді. Негізгі арна нөмірлері бұрынғы радиожиіліктерге сәйкес келеді. Дегенмен, қазір «виртуалды арна» (техникалық тұрғыдан логикалық арна нөмірі деп аталады) нөмірлері жиі қолданылады. Сондықтан, 4-арнаның цифрлық сигналы енді 43-арнада немесе кез келген басқа жиілікте таратылуы мүмкін. ATSC тюнері арнаны сканерлегенде, 43-арнадағы сигналды табады, бұл материалдың «4-арна» екенін анықтайды және осы байланысты сақтайды. Пайдаланушы «4» арнасын таңдаса, тюнер 43-арнаға көшіреді. Сканерлеуден бұрын бағдарламаларға тікелей қол жеткізуге болады, мысалы, 43–1, 43–2 нөмірін енгізу арқылы қолмен баптау режимінде. Сканерлеуден кейін бағдарламалар әдетте 4–1, 4–2 және т.б. нөмірлер арқылы қолжетімді болады, бірақ егер ол бұрыннан тағайындалған арнамен сәйкес келмесе, 43 нөмірі арқылы да тікелей қол жеткізу мүмкін. Егер станциялар тарату жиіліктерін өзгертсе, жаңа жиіліктерге тікелей қол жеткізуге болады, егер ол бұрыннан тағайындалған арнамен сәйкес келмесе, онда ол жиіліктің орнына сол арнаға көшеді. Бірақ, әдеттегі процедура – барлық арналарды қайта сканерлеу, бұл қабаттасқан арналардың бірнеше нұсқасын тағайындайды.