Sayısal Video ve Audio Yayıncılığı, Prof.Dr. M.Şafak

Transkript

Sayısal Video ve Audio Yayıncılığı
Prof. Dr. Mehmet Şafak
Hacettepe Üniversitesi
Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
[email protected]
M. Şafak
Kasım 2008
1
Kapsam
• Analog ve Sayısal Yayıncılık
• MPEG standartları/ Advanced Audio Coding
• Yüksek Tanımlı TV
• Sayısal Radyo: DAB, DRM, DRM Plus, HD Radio
• DVB-T/T2, DVB-H, DVB-S/S2, DVB-SH, DVB-C/C2
• Internet TV, IPTV, P2P ile video akışı
• Gezgin kullanıcılar için TV yayıncılığı (DVB-H ve WiMax)
• Sonuçlar
M. Şafak
Kasım 2008
2
Analog vs Digital TV
yamaç etkisi
Kaynak: EBU Technical
Review - Autumn 1998 10
A. Morello and V. Mignone
Görüntü bozulmasının C/N ile değişimi
Sayısal TV (QPSK-3/4); Analog FM/TV
M. Şafak
(Uydu kanalı. Analog alıcı bantgenişliği 36 MHz)
Kasım 2008
3
MPEG Standartları
M. Şafak
Kasım 2008
4
MPEG-4
• Audio, video ve veri ile ilgili kısımlardan oluşur.
• 1998 yayınlandı
• MPEG-4 içeriğinin kullanım alanları
– yayıncılık (MPEG-2 içeriği ile birlikte),
– etkileşimli uygulamalar (IP/UDP/RTP, web için AV veri),
– saklama (hard disk, CD-ROM, DVD).
• Bir tek veri akışı ile zaman, uzam ve kalitede
ölçeklenebilirlik.
M. Şafak
Kasım 2008
5
Advanced Audio Coding (AAC)
• Sayısal audio için sıkıştırma standardı.
• MPEG-2 ve MPEG-4 standartlarının bir parçası.
• MP3 (MPEG-2) ve Dolby Digital (AC-3)’a göre
daha iyi başarım
• Geniş bir veri hızı aralığında MP3’ten daha
kaliteli ses
– 96 kbit/s (stereo)’de ses kalitesi CD’ninkine yaklaşır.
M. Şafak
Kasım 2008
6
MPEG-4
Bit rate trends for SDTV video
Kaynak: DVB Scene 18, June 2006
M. Şafak
Kasım 2008
7
Yüksek Tanımlı TV (HDTV)
M. Şafak
Kasım 2008
8
HDTV
• SDTV’den daha kaliteli görüntü
– Piksel sayısı daha fazla
• HDTV yayınları DVB-T/T2 ve MPEG-2/4 ile
gerçekleştirilebilir.
• Bir analog TV kanalından 2 HDTV kanalı yayın
yapabilir.
• HDTV audio: AAC yada Dolby Digital (AC-3).
M. Şafak
Kasım 2008
9
HDTV
• HDTV sistemleri üç parametre ile tanımlanır:
– Çerçeve boyutu:
• Dikey x yatay piksel sayısı: 1280 x 720 yada 1920 x 1080.
• En-boy oranı: 16/9 = 1280/720 = 1920/1080
– Tarama sistemi:
• Progressive scanning (p)
• Interlaced scanning (i).
– Çerçeve hızı:
• Saniyedeki çerçeve sayısı: 25, 50,.. çerçeve/s .
M. Şafak
Kasım 2008
10
HDTV
Resolution of various formats
(Kaynak: ITEA2 HDTVNext projesi)
M. Şafak
Kasım 2008
11
HDTV
• HD Ready:
– Çözünürlük en az 1280 x 720
– Ayrı bir TV üstü cihaz gerekir
• HD Ready 1080p (Full HD):
– Çözünürlük 1920 x 1080
– Ayrı bir TV üstü cihaz gerekir
• HDTV, HD Ready ile aynı teknik özelliklere sahip
– Ayrı bir TV üstü cihaz gerekmez
M. Şafak
Kasım 2008
12
Sayısal Radyo Sistemleri
• Eureka-147 DAB sistemi başarısız oldu
– Temel neden: yüksek veri hızı gereksinimi ve kalite düşüklüğü
• Digital Radio Mondiale (DRM) <30 MHz’te çalışır.
– DRM Plus <120 MHz bandında çalışacak.
– OFDM, QAM ve FEC kullanılmakta.
– 10 kHz’lik kanalda kanal koşullarına göre 8-35 kbit/s hızlarını
destekler.
– Audio sıkıştırma: MPEG-4 HE-AAC (AAC+)
• HD Radyo, DRM’e benzer özelliklere sahip.
– 2002’de ABD’de DAB standardı olarak kabul edildi (FCC).
– Standart açık değil.
M. Şafak
Kasım 2008
13
DVB Standartları
M. Şafak
Kasım 2008
14
DVB-T2
•
•
•
•
•
•
•
•
Standart ETSI’ye Haziran 2008’de sunuldu.
İlk aşamada sabit/taşınabilir terminallere hizmet.
Gelişmelere uyumlu
Varolan DVB-T altyapısı kullanılabilir
İyileştirilmiş SFN başarımı
Bantgenişliğini daha esnek kullanım
DVB-T’ye göre veri hızında ~ % 45 artış
Farklı hizmetleri farklı düzeyde koruma özelliği
M. Şafak
Kasım 2008
15
DVB-T2 vs DVB-T
DVB-T ve DVB-T2 özelliklerinin karşılaştırılması
Kaynak: DVB-T2 Fact Sheet
M. Şafak
Kasım 2008
16
DVB-T vs DVB-T2 - Sistem Kapasitesi
(49% increase)
DVB-T ve DVB-T2’nin kapasitelerinin karşılaştırılması
(AWGN kanal)
Kaynak: DVB-SCENE 27
M. Şafak
Kasım 2008
17
DVB-S2 vs DVB-S
• DVB-S2’nin önemli özellikleri:
–
–
–
–
–
–
–
Farklı modülasyonları kullanabilme
Güçlü hata düzeltme kodları
Uyarlanabilir modülasyon ve kodlama
Ölçeklenebilir bantgenişliği
DVB-S ile birlikte çalışabilme
DVB-DSNG ve profesyönel uygulamalar
DVB-S’e göre daha yüksek başarım
M. Şafak
Kasım 2008
18
DVB-S2 vs DVB-S
2
DVB-S ve DVB-S2’nin TV yayınları için karşılaştırması
(Kaynak: EBU Technical Review 10/04)
M. Şafak
Kasım 2008
19
DVB-SH
•
•
•
•
•
•
•
Geniş kapsama alanı olan bir uydu/karasal sistem
S-bant (2.2 GHz)
Video, audio ve veri hizmetleri
Elde taşınabilir terminallere hizmet
TDM ve OFDM karışımı iki farklı mimari
Standart 2008’de yayınlandı.
İlk DVB-SH uydusu 2009’da fırlatılacak
M. Şafak
Kasım 2008
20
DVB-SH
Kaynak: DVB-SH standardı
M. Şafak
DVB-SH Network Architecture
Kasım 2008
21
DVB-C
• DVB-C standardı Aralık 1994’te yayınlandı.
• CABLETV ve SMATV sistemleri için geçerli
• DVB-C2’nin DVB-C’ye göre en az %30 kapasite
artışına sahip olması öngörülüyor.
• DVB-C2, DVB-C ile uyumlu olmak zorunda değil.
• DVB-C2’nin özelliklerinin 2009 başlarında
kesinleşmesi bekleniyor.
M. Şafak
Kasım 2008
22
DVB-C
DVB-C ile DVB-C2’nin olası özellikleri (CfT’ye göre)
DVB-C2 Fact Sheet – August 2008
M. Şafak
Kasım 2008
23
Internet Tabanlı TV Yayıncılığı
M. Şafak
Kasım 2008
24
IP-tabanlı TV
• Internet üzerinden video akışı günümüzde
– Açık Internet üzerinden (QoS garantisi yok)
– IPTV (son uzantı, QoS ve erişim denetlenmekte)
– P2P yöntemi ile
sağlanmaktadır.
• Daha yetenekli sıkıştırma algoritmaları ile bir TV
kanalı için gerekli veri hızı düşürüldüğünde açık
Internet’in kullanılması yaygınlaşabilir.
M. Şafak
Kasım 2008
25
Ekonomik Etkenler
• Farklı hizmetler bir tek bağ (link) üzerinden
tümleştirilerek sunulduğundan, IP tabanlı servis
sağlayıcılar için çekicidir:
– Gelir artışı
• Video hizmetleri alanında yeni fırsatlar
• Geniş bantlı hizmet fırsatları
– İşletme maliyetinde azalma
• Her farklı hizmet için ayrı bir altyapı ihtiyacını ortadan
kaldırmak
• Hizmet sunumunda iyileşme
M. Şafak
Kasım 2008
26
Ekonomik Etkenler
• IP-tabanlı TV yayıncılığının sunabildiği hizmetler:
–
–
–
–
–
Standart tanımlı TV (SDTV) hizmetleri ,
Öde-izle (pay-per-view) hizmetleri,
Yüksek tanımlı TV (HDTV),
VoD,
Sayısal video kayıtlama (DVR) hizmetleri
• Kişisel video kayıtlama (PVR)
• Ağda video kayıtlama (NVR)
– Etkileşimli hizmetler.
M. Şafak
Kasım 2008
27
Teknik Etkenler
• Klasik TV yayıncılığında, tüm TV kanalları birlikte
ve gerçek zamanlı olarak izleyiciye ulaştırılır.
• Son uzantı tüm kanalların işgal ettiği toplam
bant-genişliğine sahiptir.
• IPTV hizmetlerinde ise son uzantının (DSL)
sınırlı bant genişliği nedeniyle herhangi bir anda
alıcıya sadece tek bir TV kanalı ulaştırılabilir.
M. Şafak
Kasım 2008
28
Teknik Etkenler
Aşağı
yönde
veri hızı
(Mb/s)
Yankee Group, Broadband
Access Technologies, 2004.
Telco Take on Cable with
Video Delivery
Son uzantı hattı uzunluğu (kft)
Çeşitli DSL teknolojilerinin bir çift bakır kablo üzerinde sundukları
veri hızının hat uzunluğu ile değişimi
M. Şafak
Kasım 2008
29
Peer-to-Peer Protokolu (P2P) ile
Video İletimi
M. Şafak
Kasım 2008
30
P2P ile Video İletimi
• P2P protokolu Internette çoğa-gönderim ve
dosya paylaşımını desteklemek üzere
geliştirilmiştir.
• P2P denkler arası IP iletişimini olanaklı kılar.
– IPTV ise klasik istemci-sunucu modeli ile çalışır.
• Tipik bir P2P kullanıcısı kişisel bilgisayarından
istediği bir video içeriğini hizmet sunucuya yükler
yada belirli bir kullanıcı gurubuna dağıtır.
• Bu tür bir kullanıcı hem üretici hem de tüketicidir.
M. Şafak
Kasım 2008
31
P2P ile Video İletimi
• P2P teknolojisinin en iyi örneklerinden birisi Skype’dir.
• P2P ile, konutlardaki ADSL abonelerinin veri hızlarındaki
asimetri nedeniyle, gecikmeye duyarlı olan yüksek kaliteli
canlı video içeriklerinin yüklenmesi kolay olmayabilir.
• Ancak, gecikmenin çok kritik olmadığı VoD gibi
uygulamalar için yeterli sayılabilir.
• P2P ile IPTV kalitesinde canlı TV yayınlar son uzantıda
fiber kablo kullanılması durumunda gerçekleştirilebilir.
M. Şafak
Kasım 2008
32
IPTV
M. Şafak
Kasım 2008
33
IPTV Mimarisi
Son uzantı (last
mile) (DSL)
Temel IPTV mimarisi
M. Şafak
Kaynak: www.dvb.org
Kasım 2008
34
IPTV
• İçerik genişbantlı Internet altyapısı üzerinden IP
kullanılarak gerçek zamanlı olarak izleyiciye ulaştırılır.
• IPTV hizmetlerinde hizmet sağlayıcının sahip olduğu
yada denetlediği son uzantıyı kullanılır.
• Son uzantının denetimi, hizmet sağlayıcı tarafından
–
–
–
–
–
QoS’in garanti altına alınması,
faturalandırma,
elektronik program rehberi,
etkileşimli hizmetler,
erişimin denetlenmesi, vb.
hizmetlerin sunulmasına da olanak sağlar.
M. Şafak
Kasım 2008
35
IPTV
• Video içeriklerinin iletimi için IPTV sistemleri belli
bir QoS sağlamak zorundadırlar.
• IPTV’de QoS konusunda göz önünde
bulundurulması gereken bazı parametreler:
–
–
–
–
–
gecikme,
gecikme değişimi,
paket kaybı,
verideki hata miktarı, ve
sağlanan net bant genişliği (veri hızı)
M. Şafak
Kasım 2008
36
IPTV’nin Özellikleri
M. Şafak
Kasım 2008
37
Etkileşim
• IPTV kullanıcı odaklı bir systemdir
– Geleneksel TV yayıncılığı hizmet sağlayıcı odaklıdır
• Etkileşim için iki yönlü asimetrik iletişim gerekir
• Multimedia Home Platform (MHP) etkileşimli DVB
için bir açık ara yazılım (middleware) standardıdır.
• Etkileşimli TV uygulamaları audio ve video
hizmetleri ile birlikte aynı kanal üzerinden
gerçekleştirilebilir.
M. Şafak
Kasım 2008
38
Etkileşim
Tipik bir IPTV arayüzü
M. Şafak
Kaynak:A. Al-Hezmi et al., Int.
Conf. Digital Commun. 2006,
Kasım 2008
39
Gezgin Kullanıcılar için IPTV
M. Şafak
Kasım 2008
40
• Fiber, eşeksenli yada fiber-burgulu kablo topolojisine
sahip olan kablo TV sistemlerinde son uzantının tasarım,
kurulum ve bakım masrafları oldukça yüksektir.
• IPTV için kullanılan son uzantının (DSL) kapasitesi ise
sınırlıdır.
• Bu nedenle, son uzantı telsiz ortamda gerçekleştirilebilir.
• Bu durumda erişim ağları (access networks) da çekirdek
ağlar (core networks) gibi IP tabanlı olmalıdır.
M. Şafak
Kasım 2008
41
• Olası sorunlardan bazıları:
– Canlı video iletiminde gecikmelerin belli bir düzeyin
altına çekilebilmesi;
– Etkin veri hızının bir minimum değerin üstünde
tutulabilmesi;
– Paket kayıplarının en aza indirilmesi;
– Cep telefonu ile alınan bir görüntünün daha yüksek
çözünürlüğe sahip olan bir ekranda görüntülemesi;
– Alınan bir görüntünün sahip olduğu en-boy oranından
(aspect ratio) farklı bir aygıtta gösterilmesi.
M. Şafak
Kasım 2008
42
WiMAX Üzerinden IPTV
• WiMAX gezgin kullanıcılara IPTV hizmetlerini sunmak
için bir erişim ağı olarak kullanılabilir:
–
–
–
–
–
–
Görüş dışı menzillerde (<30 km) yüksek veri hızları (<50 Mb/s).
Lisanslı ve lisanssız frekans bantlarında çalışabilir.
Bant genişliği ölçeklenebilir ve yönetilebilir.
Değişebilen çerçeve boyutlarını destekler.
İçerik güvenli iletim için şifrelenmiştir.
Telli erişim sistemlerine göre çok daha düşük kurulum ve
bakım masrafları.
M. Şafak
Kasım 2008
43
DVB-H
• DVB-H ile IP kullanılarak ilk aşamada sabit ve taşınabilir
(portable) kullanıcılara aşağıdaki hizmetler sunulabilir:
– canlı TV,
– canlı ve isteğe bağlı video, and
– Internet erişimi.
• DVB-H standardı (ETSI EN 302 304) Kasım 2004’te
yayınlandı.
• DVB-T sinyalleri ile aynı çoklayıcıyı kullanabilir.
• DVB-T2’nin bir sonraki sürümüne dahil edilebilir.
M. Şafak
Kasım 2008
44
DVB-H
• Düşük güç tüketimi
• Hücresel ortamda yüksek başarım ve dayanıklılık
– Gezgin kanalda C/N
– Gezgin kanalda Doppler kayması
– Vuru gürültüsü (impulse noise)
• Gezgin terminal için ağ tasarım kolaylığı
– Tek antenli gezgin terminalin orta- büyük kapsama alanlı
SFN’de çalışması
• Gezgin terminal ekranının boyu; düşük veri hızı ihtiyacı
M. Şafak
Kasım 2008
45
DVB-H Üzerinden IP Teke Gönderim
Kaynak: DVB-H standard
MPE: multi-protocol
encapsulation
TPS: transmission
parameter signaling
M. Şafak
Kasım 2008
46
DVB-H
• DVB-H aşağıdaki frekans bantlarında çalışmak
üzere tasarlanmıştır:
– VHF-III (170-230 MHz, tümü yada kısmen)
– UHF-IV/V (470-862 MHz, tümü yada kısmen)
– L (1.452-1.492 GHz)
M. Şafak
Kasım 2008
47
Sonuçlar
M. Şafak
Kasım 2008
48
Sonuçlar
• Sayısallaşma süreci hızla devam etmektedir.
• DVB-T2, DVB-S2, DVB-C2, DVB-SH ve DVB-H
hizmet ve teknolojileri yakınsamaktadır.
• Video/audio/veri, telli/telsiz, uydu/karasal/kablo
hizmetleri yakınsamaktadır.
• Etkileşimli hizmetlere talep artmaktadır.
• Çoklu-ortam hizmetleri yaygınlaşmakta,
çeşitlenmektedir.
M. Şafak
Kasım 2008
49
Sonuçlar
• Üçlü hizmet ve telli/telsiz sistemlerin yakınsaması
kullanıcı merkezli olan IPTV’nin yaygınlaşmasını
çabuklaştırabilir.
• Internet omurgasının ve DSL ortamında son
uzantının bantgenişliğinin artırılması gerekir.
• Internet ortamında verimlilik, güvenlik, akıllı ağ
yönetimi, TCP/IP ötesi protokoller, yeni ağ
mimarileri, yönlendirme ve adresleme gibi
konularda gelişmelere ihtiyaç vardır.
M. Şafak
Kasım 2008
50
Sonuçlar
• Telsiz kanallarda IP kullanımından kaynaklanan
sorunların çözülmesi gerekmektedir.
• HDTV, IPTV, DVB-T2, DVB-S2, DVB-H, DVB-SH
ve MPEG-4’e geçiş çalışmalar paralel
yürütülmelidir.
• Bu bağlamda teknolojinin doğru seçimi ve
zamanlaması çok önemlidir.
• Frekans planlaması ihtiyacı acildir.
M. Şafak
Kasım 2008
51
Sayısal TV’ye Geçişin Zamanlaması
MPEG-2
M. Şafak
MPEG-4
Kasım 2008
52

Sayısal Video ve Audio Yayıncılığı, Prof.Dr. M.Şafak

Transkript

Benzer belgeler

TACETTİN : Taca ait TACİ : Taç ile ilgili TAÇKIN : : Gurur TAHİR

ECM 2 - Can Hi-Fi

Royal Princess ile Güney Karayipler I Rota Fiyatlar Dahil Olan

Royal Princess ile Güney Karayipler II Rota Fiyatlar Dahil Olan

istanbul bostancı rotary kulübü

Hakan Guclu Curriculum Vitae

Türkçe