Honlapunkról is letölthető a CW-4000 Digital Television System ASI és IP platformját összefoglaló legújabb ismertető!
A tartalomból: - Robotok A digitális technika tőlünk is új technológiát követel - Hogyan kezdjük el a kép kódolását Az analóg jel bevitele a digitális rendszerbe Pillanatképek a digitális jelfeldolgozás világából Ismerjük meg környezetünket közelebbről is - Statisztikus multiplexelés Az MPEG-2 adatsebesség csökkentésének következményei - Olvasóink kérdéseire válaszolva HDTV, IP átvitel, IP-QAM konverzió, SNMP - EPG szolgáltatás alacsony költséggel Ötletek és lehetőségek a költségek csökkentésére
hírek A CableWorld Kft. technikai magazinja 2008. június
Számunk fő témája:
A kép digitalizálása
38.
Technológiafejlesztés
hírek Robotok
Az ember már ősidők óta nem nagyon szeret dolgozni, ezért a legrégebbi időktől kezdve igyekezett valahogy kivonni magát a munkából, s azt másra hárítani. Ennek módja főleg valamely más személyek dolgoztatása volt, így alakult ki a rabszolgatartó - rabszolga, földesúr - jobbágy, gonosz tőkés - nincstelen ipari proletár stb. viszony, ami hosszú távon mindig rosszul végződött. Perspektivikusabbnak és nyugalmasabbnak tűnt erre a célra valamilyen gépet alkalmazni. Már 5000 évvel ezelőtt az ókori Egyiptomban, Indiában, Kínában használtak vízikereket, amely a vízhordás nehéz munkáját automatizálta, elkerülve ezzel a vízhordók békétlenségét és lázadásait. Későbbi korokban újabb és újabb megoldásokkal próbálkoztak, az 1500-as években pl. a Gólemmel, amely favágásra és vízhordásra készült, de lévén anyaga agyag, nem hiszem, hogy túl eredményesen működött volna. Luxus igényeket elégített ki a mi Kempelen Farkasunk sakkautomatája, amely a 18. század végének egyik nagy technikai szenzációja lett, és bejárta a világot (akkor!) Bécstől Párizsig, Londonig, sőt az Egyesült Államokba is eljutott. S bár magát a sakkozást elbújtatott ember végezte, a külső táblán végrehajtott sakklépések információinak a doboz belsejébe történő átvitele és a bábu karjainak mozgatását szolgáló precíz mechanika (alkalmasint a mai robotkarok őse) valóban a kor csúcsteljesítménye volt. A XX. században, az elektronika megjelenésével a lehetőségek megnőttek, és a robotépítési kedv is beindult. Készítettek mindenféle beszélőgépet, egy parancsra leülő és felálló Erik nevű villanyembert, sőt (persze Amerikában) egy Alfa nevű revolverrel lövöldöző változatot is. Érdekesség, hogy magát a „robot” szót Karel Capek, az író használta először (az ő általa elképzelt robotok elszabadulnak, és persze elkezdik ölni az embereket). Az 50-es években Szegeden az MTA kutatóintézetében ennél szelídebb robotot, egy katicát építettek, amely érzékelte környezetét, fel-le sétálgatott, s ha falhoz ért, katicához illően megfordult.
Az első, már ténylegesen használható, ipari robotokra specializálódott céget az USA-ban alapították 1956-ban. (Az ipari robot „automatikusan vezérelt, sokcélú, három vagy több tengely mentén programozható manipulátor”. Legfontosabb jellemzői a sebesség, gyorsulás, pontosság, művelet ismételhetőség.) Ma már a különféle robotok katalógusok alapján vásárolhatók, apróhirdetésekben pedig használt robotokat is árulnak. Ezek szerelnek, hegesztenek, festenek, fúrnak-faragnak, bármely munkát vállalnak, és ezekből mindenki összeállíthatja elképzelését, pl. egy komplett automatikus autókarosszéria gyártó sort. A CableWorld egyik kedvenc foglalatossága, a nagybonyolultságú digitális integrált áramkörökkel felépített panelek gyártása, ma már olyan nagy pontosságot igényel, ami csak robotokkal teljesíthető. Mindeddig kénytelenek voltunk külső cégekkel robotoltatni, ami számos gonddal járt, és sok hiba forrása volt. Nem régen egy technológiafejlesztésre beadott pályázatunk sikeres elutasítása után már nem tudtunk tovább várni, és a piac felkutatása után kiválasztottuk és megvásároltuk a céljainkra legalkalmasabb, jövőbiztos automata gyártósort. A sor első műveleteként forrasztópasztát viszünk fel a panel rajzolatának megfelelően, majd az SMD szerelőrobot lézervezérléssel, akár 25 μm-es pontossággal és 4800 db/óra sebességgel felrakja vagy inkább fellövöldözi az akár 0,3 mm lábkiosztású alkatrészeket. A szerelés befejeztével a reflow forrasztóalagútban megtörténik az ólommentes forrasztás. Az automatán induláskor legújabb fejlesztésű gyártmányaink készülnek, s az automatának csak pontosságát tudjuk kihasználni, hatalmas teljesítményét nem. Ám ha tisztelt ügyfeleink itthon is ráéreznek e készülékek klasszisára, örömmel állítjuk a gép sebességét egyre nagyobbra és nagyobbra. Kiss Gábor Forrás: Internet
2
Minden kezdet nehéz, … na de ennyire?
hírek
Hogyan kezdjük el a kép kódolását A digitalizálás következő lépéseként az analóg videó jelek átalakításával foglalkozunk Egy-egy termék, most éppen az MPEG-2 kóder piaci bevezetésénél számos leírást, adatlapot stb. kell elkészíteni, amelyben előre kell válaszolni azokra a kérdésekre, amelyek az ügyfélben fognak felvetődni az anyag olvasásakor. Nehezíti az anyag elkészítését, ha vélhető, hogy az olvasóban semmilyen kérdés nem fog felvetődni. Látható, hogy egyre többen szeretnék analóg videó jelüket MPEG-2 kódolt adatfolyammá alakítani, de ehhez semmilyen műszaki követelményt nem tudnak hozzárendelni. A cikk annak érdekében íródott, hogy gondolatokat ébresszen a kódolást igénylő olvasóban, üzemeltetőben és érzékeltesse, hogy az üzembehelyezés szükségessé teszi néhány kérdés szakszerű megválaszolását is. 1. ábra A videó jel és a kép első sorának kapcsolata
1. A kóder bemenőjele az analóg képsorozat A számítástechnika odáig fejlődött, hogy környezetünkben már az óvodás kisgyerek is úgy kicsinyíti, nagyítja, forgatja a képeket, mintha ezzel született volna. A számítógépen könnyen dolgozunk a 600×800-as kép pixeleivel, mivel az már a digitális platformon van. Az MPEG-2 kódolás feladata az, hogy az analóg videó jelet is eljuttassuk erre a digitális platformra, hogy ezután az is ilyen könnyen kezelhető legyen. Egyre kevesebben tudják, hogy az analóg videó jel sorokra bontva tartalmazza a képet. Európában 625 soros felbontást alkalmaznak, de a világban vannak olyan rendszerek is, amelyek ennél kevesebb sorral dolgoznak. A mi 625 soros rendszerünkben a videó jelnek csak 576 sora tartalmaz kép információt, a többi egyéb célra van felhasználva. A sor hossza 64 µs, a szinkronjel szélessége 4,7 µs, az aktív sor ideje 52 µs. Egy-egy sor jele a szinkron jellel kezdődik, és innen számítva 12-1,5=10,5 µs múlva kezdődik a sor tartalmát meghatározó képjel. Nagyon fontos tudni, hogy a videó jel egyetlen biztos eligazító pontja az időtartományban a szinkronjel kezdő (az 1. ábrán lefutó) élének közepe, és mindent ehhez a ponthoz kell viszonyítani. Az elmondottakat foglalja össze az 1. ábra, ahol a képhez igazítva láthatjuk a kép első sorához tartozó videó jelet. A videó jel digitalizálásánál 27 MHz-es órajellel dolgozunk. A világosság jel mintavételezése ennek felével, 13,5 MHz-es órajellel történik. Az aktív soridőt a CCIR 601 szabvány időközben 53,33 µs-ra növelte, így a sort mintavételezve 53,33×13,5 = 720 mintát kapunk. Ezek a minták adják a sorbontás után a másik irányú, a vízszintes felbontás egyes képpontjait.
A digitalizálás következő lépése, az MPEG-2 szerinti tömörítés megkívánja, hogy a képpontok száma mind vízszintesen, mind függőlegesen 32-vel osztható legyen. Szerencsénkre a sorok száma osztható 32-vel (576/32=18), így csak a 720-at kell 704-re módosítani (704/32=22). Ezt a 32×32 képpontból álló felbontást a képre rajzolva már elővehetjük a képleteket és számíthatjuk a kódolt jel adatait. Visszatérve az 1. ábra szerint videó jelhez, annak referencia pontja a 200 ns lefutási idejű szinkronjel közepe. A kódolásra kerülő kép bal szélét az határozza meg, hogy e ponttól számítva hányadik órajelnél kezdjük el a mintavételezést. Napjainkban az igények meglehetősen alacsonyak, a kép bármilyen szintű digitalizálásának sikere elfedi a részleteket. Néhány év múlva azonban már arra is tudunk majd figyelni, hogy a bal oldalon hol kezdődik a kép, mekkora fekete csík jelenik meg a széleken, illetve mi látható a kép tetején, a kezdő sorokban. A CableWorld Kft. a fejlesztés során az MPEG-2 kóder beállításához a Tektronix cég szabványos videó jelet előállító videó generátorát használja, a kép pozicionálása ehhez történik. Az MPEG-2 kódolt kép elcsúszását érzékelve mindig jusson eszünkbe, hogy elsőként a kódolásra küldött videó jel szabványosságát kell megvizsgálni. A 2. ábrán néhány emlékeztető oszcilloszkóp kép látható ehhez a vizsgálathoz.
2. ábra A kép kezdete és a sor kialakítása a PAL jelben 3
A PAL jel átalakítása MPEG-2 adatfolyammá
hírek nek helyzetére vagy mozgására, mint ez a világosság információ esetében tapasztalható. Ezért csökkenteni lehet a sávszélességet, ha a színjeleket kisebb felbontással továbbítjuk, mint a világosságjelet. Ez a képernyőn látható minőségromlást általában nem okoz. A fentiek figyelembe vételével dolgozták ki az Y' Cr Cb jelek mintavételezésének módszerét. Az alkalmazott mintavételezési rendszer típusát hányadosokkal szokták jelölni. A 4:4:4 jelzésű mintavételi sémát vázlatosan a 3.1. ábrán láthatjuk. Az ábrán minden 8x8-as mátrix egy 64 pixelből álló makroblokkot jelöl. A rózsaszín négyzetek egy-egy pixel helyet jelölnek, ahol a mintavétel történik. A 4:4:4-ben az első négyes a szabványos, a PAL/SECAM/NTSC jelekhez használt 13,5 MHz mintavételi frekvenciát jelenti. A második és harmadik számjegy jelzi a színkülönbségi jelek mintavételezési arányát, ami ebben az esetben megegyezik a luminanciáéval. A 3.2. ábrán a 4:2:2 sémát látjuk, amely esetén a színkomponensek mintavételi frekvenciája fele a világosság komponensekének (azaz jelen esetben 6,75 MHz). A co-sited jelölés arra utal, hogy az Y és a Cr/Cb minták vétele egyidejűleg történik. Az adatokból ezután multiplexált, Cb0Y0Cr0Y1Cb2Y2Cr2... formátumú streamet alakítanak ki. Ez a formátum felel meg a CCIR 601 szabványban leírtaknak, és a digitális stúdiókban a készülékek közötti tömörítetlen digitális videojelek soros átviteli interfésze (Serial Digital Inteface, SDI) is ezt alkalmazza.
2. Alapismeretek a PAL jel kódolásához A videó információ, amelyet MPEG formátumban tömöríteni szeretnénk - az analóg örökségeként - gyakran összetett videojel (PAL, SECAM vagy NTSC) formában áll rendelkezésre. Ezt előbb digitalizálnunk kell, majd szabványos soros vagy párhuzamos formában küldhetjük a kóder bemenetére. Ezt a szabványos interfész formátumot többek között az ITU-R BT.601 (korábban CCIR 601) jelű szabvány rögzíti. Az összetett videojelben (a neve is erre utal) együtt találjuk meg a szín- és a világosságjel információkat. A színinformációkat a világosságjelre ráültetett, a színkülönbségi jelekkel modulált színsegédvivő hordozza. A színsegédvivő frekvenciája és a modulációs eljárás a színrendszer szabványától függ (különféle PAL, SECAM és NTSC változatok). A világosság- és a színkülönbségi jelekből (általános megjelölés szerint YUV) állítható elő a 601-es szabványnak megfelelő digitális adatfolyam. A szabvány kiindulásként az analóg színmodellt definiálja, amely a gamma korrigált vörös (R'), zöld (G') és kék (B') alapszín jelekből indul ki, a következők szerint: Y' = + 0,299R' + 0,587G' + 0,114B' Pb = – 0,168736R' – 0,331264G' + 0,5B' Pr = + 0,5R' – 0,418688G' – 0,081312B' Az R', G', B' jelek értéktartománya 0 és 1 között lehet, ahol a nulla reprezentálja a minimális intenzitást. Ennek megfelelően az Y' értéktartománya szintén 0...1, a Pb és Pr színkülönbségi jeleké pedig – 0,5 ... + 0,5. (Az Y' jel angol neve a videojel feldolgozás területén „luminance”. Az aposztróf azt jelzi, hogy a jel a gamma korrigált R', G', B' összetevők súlyozott összegeként áll elő. Hasonló meggondolás alapján a Pb és Pr jelek neve chroma.) A luminancia és chrominancia jelek 8 bites digitális változatát a szabvány a következőképpen határozza meg:
3.1. ábra A 4:4:4 mitavételi séma
Y' = 16 + 1/256(65,738R'd + 129,057G'd + 25,064B'd) Cb = 128 + 1/256(– 37,945R'd – 74,494G'd + 112,439B'd) Cr = 128 + 1/256(112,439R'd – 94,154G'd – 18,285B'd)
A világosság minták értékei a 16 (fekete) és 235 (fehér) közé eshetnek. A 0...15 és 236...254 közötti értékek tartalékul szolgálnak az esetleges túllövések számára. A Cb és Cr minták 16...240 közé eshetnek úgy, hogy fekete, szürke vagy fehér esetén értékük 128. A szinkronjelek tartománya 0...255. Akár analóg, akár digitális a rendszer a rendelkezésre álló sávszélességgel jól kell gazdálkodni. Ezért szükséges az átviendő adatok mennyiségét lehetőleg csökkenteni (vagy/és tömörítést alkalmazni). Régóta ismert, hogy az emberi szem kevésbé érzékeny a szí-
3.2. ábra A 4:2:2 mitavételi séma
A 4:2:0 formátum esetén a Cb és Cr az Y függőleges felbontásának felével van mintavételezve (4. ábra). Ezt használja például az MPEG-1 és MPEG-2, és részben az MPEG-4 eljárás is. 4
A digitalizálás mintavételi sémái
hírek A matematikai képletek és eljárások alkalmazása a valóságban azt jelenti, hogy igen sok számítási műveletet kell elvégezni igen rövid idő alatt, s mindezt ciklikusan ismételve. A számítások többsége igen bonyolult, többségében mátrix művelet, amelyhez számos további bemenő paramétert is meg kell adni. Mindenfelé hirdetik az MPEG-2 kódolás rugalmasságát, ami azt jelenti, hogy e bemenő paraméterek függvényében más és más jellegű kimeneti adatfolyamot kapunk. Az MPEG-2 kóderek alkalmazásánál a legnagyobb problémát ma az jelenti, hogy a szabvány által biztosított lehetőségek kihasználásával igen sokféle (több ezer féle) adatfolyam állítható elő, de a készülékek (pl. settop boxok) többsége ezek közül csak néhány változat feldolgozására alkalmas. Mi is a fejlesztés közben döbbentünk rá, hogy a világszerte elterjedten használt MPEG-2 Encoder IC milyen kevés változat megvalósítására alkalmas, és milyen sok az egymást kizáró vagy nem működő beállítás. Az MPEG-2 Encoder üzembehelyezésének legnagyobb problémája az, hogy az üzemeltetőtől nem várható el a kódolás sok-sok paraméterének helyes beállítása. E problémát úgy kívánjuk feloldani, hogy lehetővé tesszük néhány jól működő beállítás fájlból történő betöltését, amelyen nem kell változtatni, vagy amelyhez a sikertelen módosítások után mindig vissza lehet térni. A beállítható paraméterek között bizonyára a kimeneti adatsebesség lesz a legkedveltebb, mivel a fejlesztés során mi is ezzel játszadoztunk a legtöbbet. Igaz, hogy a kimeneti adatsebesség igen finoman állítható, azonban ne gondoljuk, hogy valamennyi értékhez létezik matematikai formula annak precíz előállítására. A kódolt adatfolyam tényleges adatsebessége néhányszor 100 kbit/s lépésekben állítható, és az általunk beállított kimeneti adatsebesség a legközelebbi értéktől null packetek hozzáadásával kerül beállításra. Az MPEG-2 Encoder transport stream jellegű adatfolyamot állít elő, amelyben PAT és PMT tábla is van a kódolt kép és hang megjeleníthetőségéhez. Egyszerű alkalmazásban az előállított kimeneti transport stream közvetlenül is felhasználható modulátor táplálására vagy IP hálózatba történő betáplálásra, azonban a komolyabb alkalmazásokban javasoljuk mielőbb TS Remultiplexerrel kialakítani a kimeneti streamet. Ilyenkor az Encoder kimenőjelét mint audio és video elementary streamet kell felhasználni. A PAL vagy NTSC bemenetű MPEG-2 Encoderek iránt jelenleg mutatkozó felfokozott igény rövidesen lecseng, mivel az analóg technika kihalásával ezekre a készülékekre már nem lesz szükség, ezek a készülékek nem részei a jövő digitális világának. A digitális stúdiók kimenőjele olyan digitális adatfolyam, amelynek tömörítéséhez SDI bemenetű Encoder szükséges.
4. ábra A 4:2:0 mintavételi séma
A minták függőleges és vízszintes elhelyezkedésétől (tehát a mintavétel időpontjától) függően a sémának több változata van. MPEG-1 esetén a Cb és Cr minták a világosság minták között „félúton” helyezkednek el. Az MPEG-2 változat hasonlít a 4:2:2 sémára azért, hogy az MPEG-2 kódolás előtt könnyű legyen a 4:2:2-ről 4:2:0-ra konvertálni. A CCIR 601 szabvány alapján mind az 525/60 (NTSC), mind a 625/50 (PAL/SECAM) rendszerek mintavételezésénél soronként 720 világosság és 360 színjel minta van az aktív tartományban. Az Y minták legalább 8, a színminták legalább 4 bitesek. A minták soronkénti teljes száma 858/429 (NTSC) és 864/432 (PAL/SECAM). Az aktív sorok száma 480 (525/60) és 576 (625/50). Ezt D1 formátumnak is szokás nevezni a SONY digitális stúdiómagnóinak rögzítési módja után. Broadcast alkalmazások esetén időnként a 720 minta helyett csak 704-et használnak, mondván, hogy a sor elején és végén a 8–8 pixel úgysem látszik. Ez az úgynevezett cropped D1. Az MPEG további (kisebb felbontású) formátumokat is használ: 2/3D1 (480x480 illetve 480x576), 1/2D1 (352x480 illetve 352x576), SIF és CIF (352x240 illetve 352x288), QCIF (176x120 illetve 176x144), 1/4SIF (180x120). 3. Az MPEG kóder Az analóg „kép” mintavételezése egy számhalmazt eredményez. Az MPEG-2 kódolás azt jelenti, hogy ebből számhalmazból matematikai képletek és eljárások segítségével egy kisebb számhalmazt állítunk elő. Ezt a kisebb számhalmazt packetekbe ültetve kapjuk a kép adatfolyamát. A hang átalakítása hasonló módon, mintavételezéssel és számítással történik. 5
MPEG-2 Encoder Duo és Quad kivitelben ASI és IP kimenettel
hírek
tv-műsorokat egyszerűen (remultiplexer használatával) hozzáadhatjuk a meglévő digitális programkínálathoz. Az IP kimenetű változatok kimeneti egysége a Gigabit Ethernet Controller, amely az SW-4901 programmal unicast és multicast adatfolyamok előállítására egyaránt beállítható. A Gigabit Ethernet Controller és az IP hálózat konfigurálásáról a CableWorld Kft. „Transport Stream Managing Over IP” kiadványában található részletes útmutatás. Az IP hálózaton keresztül történő távvezérlési lehetőségek mellett a készülék SNMP üzenetekkel is távvezérelhető, átprogramozható, és üzemzavar esetén Trap üzenetek küldésével jelzi a hibát. A kóder egységek korszerű, egychipes kódoló áramkört tartalmaznak. A kódolási paraméterek túlnyomó többségét a felhasználó igényeinek megfelelően állíthatja be a szoftver kezelőfelületéről. A nagyszámú jellemző helyes beállítása átfogó elméleti jártasságot igényel az MPEG kódolás területén. Kezdő felhasználóknak a gyári default beállítás használatát javasoljuk, ami az általános alkalmazásoknak megfelelő jellemzőkre állítja be a kódert. Üzembe helyezés: Bekapcsolás után elsőként a kóder chip belső mikrokontrollerének működéséhez szükséges firmware betöltése történik. Ez kb. 20-25 mp-et vesz igénybe. A töltés folyamata alatt az előlapon lévő ’BUSY’ LED világít, a készülék csak ennek kialvása után üzemkész. A folyamatban lévő kódolást az ’ACTIVE’, az esetleges belső kommunikációs hibát az ’ERROR’ LED jelzi.
4. A CableWorld Encoder család bemutatása Az analóg rendszerek teljes megszűnéséig számos alkalmazási területen meg kell oldani az analóg PAL videojel digitális adatfolyammá történő alakítását. A nagy adatsebesség elkerülése érdekében a digitalizálás során valamilyen tömörítési eljárás (MPEG-2, MPEG-4 stb.) alkalmazása is szükséges. A CW-4888 MPEG-2 Encoder a bemenetére kapcsolt szabványos összetett videojelet és a kísérőhangot digitalizálás és MPEG-2 szabvány szerinti tömörítés után SPTS (Single Program Transport Stream) formájában adja ki az ASI kimenetre. A CW-4988 MPEG-2 Encoder azonos felépítésű, de a kimenőjelet unicast vagy multicast formában az IP hálózaton keresztül szolgáltatja. A CW-4888 és a CW-4988 típus négy egymástól független kóder egységet tartalmaz, így négy különböző bemenőjel egyidejű kódolására alkalmas. Kisebb rendszerekhez készült a CW-4887 és a CW-4987 duo változat, amelyek két MPEG-2 kódert tartalmaznak.
5. ábra A CW-4988 MPEG-2 Encoder fényképe
Az MPEG-2 tömörítés történhet fix adatsebességre és a képtartalomtól függő változó adatsebességre. A felhasználó programozással döntheti el, hogy melyiket és milyen paraméterekkel választja. A gyakorlati tapasztalatok szerint a 3 és 4 Mbit/s közötti adatsebesség már kiváló minőségű képet eredményez. A hangcsatorna jelének átviteléhez MPEG-1 layer I/II tömörítéssel dolgozó kétcsatornás kódoló áll rendelkezésre. A mintavételi frekvencia programozható, a kimeneti adatsebesség 32 és 448 kbit/s közötti értékekre állítható be. Mindkét változatú készülék a CableWorld Kft. gigabites CW-Net rendszerén keresztül programozható és felügyelhető. A készülék programozásához szükséges SW-4888 MPEG-2 Encoder Controller szoftver ingyenes, a www.cableworld.eu honlapról korlátozás nélkül letölthető és használható. Javasolt alkalmazási terület: Analóg műsorforrások (tv-adók, videó lejátszók, helyi stúdiók stb.) összetett PAL vagy NTSC jeleinek MPEG-2 tömörített formában történő bevitele kábeles vagy IP alapú műsorszóró hálózatokba.
6. ábra Az SW-4888 MPEG-2 Encoder Controller kezelőfelülete
Az MPEG-2 rendszerben kódolt kép minősége igen nagymértékben függ a kimeneti adatsebességtől. Cégünk fejlesztése érdeklődéssel várja felhasználóinkvisszajelzéseit arról, hogy a különböző forrásból származó, eltérő jellegű műsorok továbbítását milyen adatsebességek mellett találják megfelelőnek.
Általános jellemzők Az MPEG-2 Encoder ideális kiegészítő berendezés kis és közepes kábeles vagy IP alapú hálózatok számára. Segítségével az analóg formában rendelkezésre álló
Veres Péter, Zigó József 6
A digitális jelfeldolgozás módszerei
hírek
Pillanatképek a digitális jelfeldolgozás világából Ismerjük meg környezetünket közelebbről is Napjainkban divatos semmiről semmit sem tudni részletesen, napjaink „manager” típusú szemlélete azt mondja, hogy elegendő ha az átlag ember csak kívülről és hozzávetőlegesen ismeri a környezetében lévő eszközök, berendezések működését. A mérnök típus kíváncsisága igényli, hogy időnként a dolgoknak mélyebben is utána nézzen, és legalább hozzávetőlegesen lássa, hol tart ma korunk tudománya, technológiája. A következő cikkben arról villantunk fel képeket, hogy mennyit fejlődött az elektrotechnika az utóbbi egy-két évtizedben, milyen módszerekkel dolgoznak mérnökeink a digitális technikában.
Ennek ellenére itt is kemény harc folyik a határfrekvencia növelése érdekében. Példaként nézzük meg számítógépünk gigabites csatlakozását, ahol minden nsban egy bit adat érkezik. Mai áramköreink még képtelenek ezt közvetlenül átvenni. Az órajel frekvencia csökkentésének első lépéseként itt az adatokat 4 bites buszon adják ki, amivel az órajel frekvenciája negyedére csökkenthető. Az így adódó 250 MHz-es órajel frekvencia is magas, azért újabb trükkre van szükség. Felére, azaz 125 MHz-re csökken az órajel frekvenciája, ha 4 bitet az órajel felfutó, a következő 4 bitet pedig az órajel lefutó élénél küldünk ki. A kialakuló jelalakokat szemlélteti az 1. ábra 5 ns/div felbontásban.
Kiindulási pontunk legyen '80-as és '90-es évek világa, amelyben a TTL és CMOS áramkörökkel csodát lehetett művelni, a katalógus áramkörök kapukat, számlálókat, shift regisztereket kínáltak e csodák megvalósításához. A CMOS áramkörök esetében az elérhető órajel frekvencia néhány MHz volt, a TTL áramkörök és ezek fejlesztett és többszörösen fejlesztett áramköreinél pedig néhányszor 10 MHz, de a 100 MHz már elérhetetlenül távolinak tűnt. Napjainkban mindezek használata kiment a divatból, ilyen áramköröket csak az öregek használnak, akik nem képesek lépést tartani a fejlődés rohamos ütemével. Bármerre tekintünk; minden gyártó programozható áramkör használatát javasolja, amelyből szoftver vagy program betöltésével mi alakítjuk ki a számunkra megfelelő konfigurációt. Amikor sok-sok számítást kell elvégezni, többnyire kontrollereket választunk, analóg jelek számítással egybekötött feldolgozásánál DSP-ket veszünk elő, a tisztán digitális világban pedig FPGA áramköröket alkalmazunk. Az új világban is folyamatos törekszünk a működés gyorsítására, a lehető legnagyobb adatsebesség vagy órajel frekvencia elérésére. A processzor jellegű áramkörök felhasználásával számos feladat megoldása egyszerűbb, a fejlesztő mérnöktől csak rutin jellegű szoftver megírását igényli, azonban sebességben meg sem lehet közelíteni velük az FPGA áramkörökkel készített alkalmazásokat. Az FPGA (Field Programmable Gate Array) áramkörök több százezer kapuáramkört tartalmaznak, és a felhasználó mérnök által betöltött program (szoftver vagy kód – ki hogyan nevezi) határozza meg e kapuáramkörök be- és kimeneteinek összekötését. Egyebek mellett igen nagy előny, hogy e program újratöltésével a működés módosítható, akár később is megváltoztatható. Könnyen belátható, hogy az 1 cm2 -en belül elhelyezett több százezer kapu esetében a rendkívül rövid összekötő vezetékek igen kedvező feltételeket teremtenek a magas működési frekvencia eléréséhez.
1. ábra 1 Gbit/s sebességű adatátvitel 4 bites buszon (felül a 125 MHz-es órajel, alul az egyik adatvezeték jele)
Az ábrát szemlélve a méréstechnikai kérdésekről is beszélni kell. Elsőként köszönet az Agilent Technologies hazai képviseletének, amely a legújabb 500 MHzes MCO 7054A típusú oszcilloszkópot a felvételek elkészítéséhez rendelkezésünkre bocsátotta. Jogos az észrevétel, hogy a 125 MHz-es órajel miért nem négyszögjelként látható, azonban be kell látni hogy mérőfejjel mérve az 500 MHz-es határfrekvencia mindöszsze egyetlen harmonikus csökkentett szintű átvitelét teszi lehetővé az ábrázoláshoz. Ezzel szemben értékelni kell, hogy a 4 GSample/s mintavételi sebesség eredményeként 8 × 4 = 32 minta eredményeként láthatjuk a 125 MHz-es órajel egy periódusát. Ez már az a sebesség tartomány, amelytől kezdve a nyomtatott áramkör vezetékeinek késleltetését is figyelembe kell venni, és az IC 200 ps-os késleltető moduljait is helyesen kell alkalmazni. Az SDRAM, DDRRAM stb. témában ezek a megoldások már ott működnek számítógépeinkben, és fejlesztésünk megkezdte a felkészülést az olyan áramkörök alkalmazására, ahol 1 ns-on belül több órajel periódussal kell dolgozni. dr. Zigó Tamás 7
A statisztikus multiplexelés alapismeretei
hírek
A statisztikus multiplexelés, és az MPEG-2 adatsebesség csökkentése A kódolt videó jel adatsebességének utólagos megváltoztatása és ennek következményei Az elmúlt hónapban az USA-ból érdeklődött egy üzemeltető, aki műemlék épületben működő iskola számára Wi-Fi segítségével IP TV rendszerben kívánta megoldani 4 tv-műsor és az oktató programok szétosztását. Ennek megvalósításához a Wi-Fi korlátozott adatsebessége miatt keresett többek között „olyan megoldást, amellyel a kép minőségének rontása nélkül lehet az MPEG-2 adatfolyamok sebességét csökkenteni”. Az idézett szövegből is látszik, hogy az illető már tapasztalta: az adatsebesség csökkentése a kép minőségének romlásával jár, de még bízik benne, hogy van megoldás. Mivel a téma mostanában többször is asztalra került, időszerűnek látjuk az MPEG-2 adatfolyam sebességének témakörét is megnyitni.
Az ábráról leolvasható, hogy a vizsgált 2 perces tartományban az adatsebesség 2,5 és 4,4 Mbit/s között változott, tehát a változás jelentős mértékű volt. A kép tartalmától függő adatsebesség kialakításának akkor van jelentősége, ha a kihasználatlanul maradó adatsebesség tartományt fel tudjuk használni. A különböző adóhálózatokban, ahol egyidejűleg több tv-műsort is továbbítunk, az így felszabaduló hely további egy vagy több műsor átvitelét is lehetővé teszi, ha korlátozni tudjuk az eredő adatsebességet. A statisztikus multiplexelés azt jelenti, hogy az adóoldalon a kép tartalmától függő adatsebességgel kódolunk, miközben feltételül szabjuk, hogy az eredő adatsebesség egy adott értéknél nem lehet nagyobb, és előre felállított sorrenddel biztosítjuk, hogy azonos időben jelentkező nagy adatsebesség igény esetén melyik műsor mekkora maximális adatsebességet kaphat. Valódi statisztikus multiplexelés csak az adóoldalon hozható létre, amikor az összes adatfolyam egyidejűleg a mi kezünkben van, és az MPEG kóderek mindegyikének mi adjuk a vezérlést. A statisztikus multiplexelés igen előnyös az adóoldal számára, mert segítségével a továbbított műsorok száma növelhető.
1. A statisztikus multiplexelés alapjai Azt már mindenki tudja, hogy az MPEG-2 kódolási rendszer rugalmassága lehetővé teszi a mozgó kép kisebb vagy nagyobb adatsebességgel, ilyen vagy olyan változatban történő továbbítását. A számos változat lehetőségét, azok előnyeit és hátrányait most félreteszszük, és csak az adatsebesség szempontjából vizsgáljuk a tömörítést. Bizonyítás nélkül is könnyen belátható, hogy a mozgó kép annál szebb, annál részletdúsabb, minél több adattal történik az átvitel, azaz minél nagyobb a tömörített képet szállító adatfolyam sebessége. Az álló vagy lassan mozgó, finom részleteket nem tartalmazó képsorok esetében van egy szint, ami után hiába növeljük az adatsebességet, a vételi oldalon megjelenő jó minőségű kép már nem tud még jobb lenni, tehát e szint fölött felesleges és értelmetlen az adatsebesség növelése. A kép tartalmának megváltozása, az eddig álló képelemek mozgásának elindulása növeli az átviendő információ mennyiségét, tehát a kép minőségének megtartásához az adatsebességet is növelni kell. Az elmondottakat szemlélteti az 1. ábra, amely egy közismert televízióműsor videó adatfolyamának sebességét mutatja az idő függvényében.
2. A remultiplexelésnél jelentkező problémák A statisztikusan multiplexelt stream a remultiplexelés folyamatában jelent komoly problémát, mivel a különböző helyekről összeválogatott műsorok adatsebessége tőlünk függetlenül és alig kiszámítható értékhatárok között változik. Abban az esetben, ha több műsor sebességcsúcsa egyszerre jelentkezik, olyan nagy csúcsok is kialakulhatnak, amelyek átvitelére nincs módunk, tehát a kép vagy képek megakadnak. Amennyiben e helyzeteket minden esetben el kívánjuk kerülni, túlzottan nagy tartalékot kell biztosítani a műsorok számának csökkentésével. Érdemes megjegyezni, hogy jelentős mértékben csökkenthető e problémák száma, ha egy-egy transport streambe minél több műsort ültetünk azonos forrásból. A változó adatsebességű (VBR) streamek remultiplexelésénél jelentkező adatcsúcsok kezelése meglehetősen nehéz, az ilyen berendezéseket gyártó cégek féltve őrzött titokként kezelik megoldásaikat. A legegyszerűbb megoldás a bemenetek sorrendbe állítása, és adatcsúcs esetén a legkevésbé nézett műsor adatainak eldobása mindaddig, amíg ismét lesz hely a streamben azok átvitelére.
1. ábra A videó adatfolyam sebességének időfüggvénye 8
VBR – Variable Bit Rate
hírek mennyiség kerül az SDRAM-ba. Kísérleteinkben volt olyan, időperiódus, amelyben a kimenő kép 10-12 másodperccel később jelent meg a monitoron, mint a bemenő kép, mivel a megelőző percekben ennyi késleltetés halmozódott fel. Érdekes jelenség, amikor a késleltetés kezdő szakaszában – a RAM töltődésekor – a mozgások és a hang lelassul, majd a RAM ürülésekor minden felgyorsul, s a beszéd pergőbbé válik. A jelenségek egy műsorral történő vizsgálat esetén szemléletesebben jelentkeznek és jól tanulmányozhatók, 6-8 műsor esetén a csúcsok kiátlagolódnak és e különleges hatások csak gyengén észlelhetők, ami az üzemeltetés során előnyként jelentkezik. A csúcs szétterítésének következménye, hogy a streamben lévő PCR, PTS és DTS adatok eltávolodnak egymástól, s erre a set-top boxok eltérően reagálnak. A CableWorld mérési eredményei e területen a vártnál kedvezőbbek, azonban mind nekünk, mind az üzemeltetőknek jó lenne tudni, hogy a különböző gyártmányú set-top boxok hogyan viselkednek e streamek esetén, illetve meg kellene határozni, hogy milyen mértékű stream-feltöltés javasolható jó megoldásnak.
3. A VBR streamek kezelése A változó adatsebességű műsorok remultiplexelésénél keletkező adatcsúcsok kezelésére a következő két megoldás kínálkozik: ● az
adatfolyam átmeneti késleltetése, és az adatcsúcs szétterítése, ● az MPEG adatfolyamok időszakos átméretezése kisebb adatsebességre. A bemenetek fontosságának sorba állításával működik a CW-4852, -54 és -58 típusú TS Remultiplexer, ahol az 1. bemenet a legnagyobb prioritású, és a legmagasabb sorszámú bemenet packetjei kerülnek elsőként eldobásra. Az adatfolyam késleltetésével kínál megoldást a problémára a CW-4951 és -52 IP Remultiplexer. Fontos leszögezni, hogy az MPEG adatfolyam sebességének megváltoztatása minden esetben a kép minőségének romlásával jár, mindössze arról kell döntenünk, hogy milyen mértékű és milyen jellegű rontást minősítünk elfogadhatónak. Nézzük meg, hogyan lehet az adatcsúcsot szétteríteni, és ennek hatását megvizsgálni. Az IP Remultiplexer 200 Mbit mennyiségű stream tárolására képes a beépített SDRAM segítségével, továbbá kimeneti adatsebessége a működés zavarása nélkül állítható, így alkalmas e jelenségek tanulmányozására. A korábban bemutatott VBR stream képét megfigyelve, csökkentsük a kimeneti adatsebességet úgy, hogy átmenetileg az SDRAMba is kerüljenek adatok. A 2. ábra a kimeneti adatsebességet szemlélteti 3,2 Mbit/s-os határolásnál.
A CableWorld ezúton kéri belföldi és külföldi felhasználóit egyaránt, hogy aki tapasztalattal, mérési eredménnyel rendelkezik e területen, tegye lehetővé hogy információit publikáljuk újságunkban. A sebességcsúcsok kezelésének másik módja, a stream átméretezése kisebb adatsebességre. Bizonyítás nélkül is könnyen belátható, hogy míg az SDRAM beépítése alig növeli a költségeket, a streamek egyenkénti dekódolása majd újrakódolása más paraméterekkel igen nagy számítási kapacitást igénylő költséges művelet. Például a 16 darab MPEG dekódert és 16 db MPEG kódert tartalmazó remultiplexer ára olyan magas lenne, hogy azt senki sem tudná megfizetni. A költségek csökkentése érdekében a cégek közbenső megoldásokat alkalmaznak. Például közbenső képek eldobálásával a kép minőségének romlása mellett egyszerű módon csökkenthető az adatsebesség, de a csökkenés mértéke nem túl nagy. A kódolt stream részleges visszafejtése – például a kvantálásig – majd újbóli kódolása más paraméterekkel, már sokkal hatékonyabb eljárás, azonban jelentős mértékű számítási kapacitást igényel. A CableWorld Kft. harmadik éve foglalkozik e témakörrel, és a saját fejlesztésű adatsebesség csökkentő eljárások számítógépen futtatott modelljei e napokban jutnak működőképes állapotba. A következő évek fejlesztési terveiben e modellek megvalósítása és sorozatszerű gyártása képezi egyik fő irányvonalunkat.
2. ábra A sebességcsúcsok szétterítése SDRAM alkalmazásával
Az ábra szerinti „a” esetekben a csúcs időtartama rövid, átmenetileg néhány száz kbit kerül az SDRAM-ba, de gyorsan távozik is, a megjelenített műsorban zavar nem keletkezik. A „b” esetben a csúcs több másodpercen keresztül tart, az SDRAM adatmennyisége jelentősen megnő, a képben és a hangban éppen észrevehető zavarok keletkeznek. A „c” esetben igen jelentős a késleltetés, a videó és hang adatfolyamnak csak egy része, például 80-90 %-a tudja elhagyni a készüléket, a többi átmenetileg az SDRAM-ba kerül és csak később fog eljutni az előfizetőhöz. Az SDRAM FIFO jelleggel működik, így a következő időperiódusban a visszatartott 10-20 % távozik, de a beérkező adatokból dupla
(folytatjuk) 9
Zigó József
Folyamatosan növekszik az érdeklődés a HDTV iránt
hírek
Olvasóink, partnereink kérdéseire válaszolva A CableWorld statisztikája azt mutatja, hogy naponta 5-10 e-mail és számos olyan telefon érkezik partnereinktől, amelyben műszaki kérdéseket tesznek fel, árajánlatot vagy tanácsot kérnek, stb. Gyakran érkezik hasonló témájú levél a világ különböző irányaiból, ami azt mutatja, hogy több helyen foglalkoznak hasonló témával. A 2008 első félében érkezett kérdésekre küldött válaszokból válogattuk ki azokat, amelyekről úgy gondoltuk, hogy szélesebb körben szívesen olvasnak.
láljuk a section kezdetét. Az eddig megszokott rendszereinkben a pointer értéke 0, a VLC esetében pedig úgy van meghatározva, hogy a tábla vége - a CRC negyedik bájtja - éppen a 188. bájt legyen. A PAT és PMT tábla kialakítását, a CRC értékét ellenőriztük, ennek megfelel, de annak okát, hogy ezt miért így csinálják, nem tudjuk. Örömmel vesszük, ha valaki megosztja velünk erre vonatkozó ismereteit. 3. IP vétel és IP ASI konverzió Világszerte egyre többen visznek át transport streamet IP hálózaton úgy, hogy a vételi oldalon ismét ASI jelre van szükségük. Az ő kérdésük rendszerint az, hogy mikor és miért van szükség átmeneti tárolóra – bufferre – a vételi oldalon? A transport stream packetjeit UDP/IP csomagokba építve és azokat egyenletesen IP hálózatra ültetve a vételi oldalon nincs szükség átmeneti tárolóra, ha az IP hálózat átvitele is egyenletes. Amikor az IP hálózaton más adatfolyamok is közlekednek, a switchek és routerek kénytelenek egyes adatcsomagokat átmenetileg tárolni, mivel egyidejűleg két vagy több adatcsomagot nem lehet ugyanazon a kimeneten kiadni. Ilyenkor a switchben tárolt adatcsomagok nem vesznek el, csak kisebb-nagyobb késleltetés után kerülnek kiküldésre. Nagy sebességű, különösen gigabites átvitelnél előfordulhat, hogy a switch a kimenetén gyors egymásutánban annyi UDP csomagot küld a vevőnek, hogy az nem tud vele mit kezdeni, ha nincs a teljes mennyiség tárolására alkalmas RAM-ja. E torlódásszerű jelenség annál gyakoribb, minél többféle adatforgalom van az IP hálózaton. Tovább romlik a helyzet, ha az IP hálózat nagyméretű távközlési hálózat. A digitális technika terjedésével egyre többen állítanak elő különböző adatfolyamokat (EPG, DVD film, reklám stb.) számítógéppel. Az adatfolyam a számítógépből igen egyszerűen rátehető az IP hálózatra, a remultiplexeléshez mindössze ASI adatfolyammá kell alakítani. A szoftveresek tudják, hogy a PC-ben rövid idejű időzítést készíteni nehéz (vagy lehetetlen), a PC számára az a kedvező, ha egyszerre sok UDP csomagot küldhet ki, és ezt követően intézheti más ügyeit. Az ilyen jellegű, burstben érkező gyors UDP sorozatot az IP-ről ASI-ra konvertáló egység csak akkor tudja feldolgozni, ha kellő méretű RAM-mal rendelkezik az adatmennyiség átmeneti tárolásához. A CW-4952 típusú ASI kimenetű IP remultiplexer 200 Mbit átmeneti tárolására képes, így gyakorlatilag bármilyen burstben érkező adatsorozatot könnyedén venni tud, azaz IP-ről ASI-ra konvertáló képessége kimagasló.
1. A HDTV jelek vétele és feldolgozása Az olimpiához közeledve egyre többen érdeklődnek arról, hogy mi kell a HDTV jelek vételéhez és megjelenítéséhez. Válaszainkban nem győzzük hangsúlyozni, hogy a HDTV adás pontosan ugyanolyan rendszerben történik, mint a jelenlegi „hagyományos” felbontású digitális adások. A transport stream szerkezete, felépítése teljesen azonos, a HDTV adás ugyanúgy alakítható, remultiplexelhető, mindössze a videojelet hordozó stream adatsebessége nagyobb. A probléma a megjelenítésnél jelentkezik, mivel a HDTV műsor „hagyományos” eszközökkel nem jeleníthető meg. A HDTV műsorok többségét napjainkban MPEG-4 rendszerben tömörítik, így a dekódolásához erre alkalmas vevőkészüléket kell beszerezni. A HDTV adatsebessége lényegesen nagyobb, így a dekódoláshoz is lényegesen nagyobb teljesítményű dekóder szükséges, a hagyományos adások vételére készített MPEG-2 és MPEG-4 dekóderek a HDTV adás vételére nem alkalmasak. A CableWorld Kft. fejlesztésén készül az MPEG-4 dekóder szoftver (HD-re is), amellyel az adatfolyamok számítógépen jeleníthetők meg, azonban a nyári események idejére ezt a fejlesztést nem tudjuk befejezni. 2. A VLC Media Player táblái Nem találkoztunk még olyan digitális szakemberrel, aki a VLC ingyenes szoftvert ne ismerte volna, ami azt bizonyítja, hogy világszerte nagyon sokan használják. Aki mélyebben analizálja a VLC kimeneti streamét észreveheti, hogy a PAT és PMT tábla kialakítása eltér a számunkra megszokottól. A legtöbben arról érdeklődnek, hogyan kell ezeket a táblákat értelmezni? A táblák kialakításánál a packet első négy bájtja a fejléc és ezt követi a pointer, a packet 5. bájtja. Az ISO/IEC 13818-1 szabvány elején, meglehetősen eldugva az olvasható, hogy az 5 bájtba épített pointer megmutatja, hogy innen számítva hányadik bájtban ta10
Nem csökken az érdeklődés az IP átvitel iránt
hírek Abban az esetben, ha késik az adat az IP hálózaton, az adatok hiányát null packetekkel kell pótolni. Egy-egy nullpacket betoldása tipikusan 40 µs nagyságú PCR hibát okoz. A jó IP átvitel ilyen nagyságrendű, a terheltebb IP hálózat ennél sokszorta nagyobb PCR hibát okoz, miközben professzionális rendszerekben ± 500 ns alá kellene szorítani a PCR hibát. E követelmények alapján IP bemenet esetén az SDRAM után egy jó minőségű PCR korrektort is be kell építeni, amelynek megvalósítása meglehetősen bonyolult. E két probléma megoldásán világszerte sokan dolgoznak, de kész megoldással csak igen kevesen rendelkeznek, ezért a beszerezhető típusok száma kevés, áruk viszont magas. A CableWorld már kidolgozta saját megoldását, amely a CW-4952 IP remultiplexerben tesztelhető is. Ennek átdolgozása és beépítése a QAM modulátorba folyamatban van. Késztermék a III. vagy IV. negyedévben várható, CW-4262 és CW-4265 típusszámmal.
4. A gigabites adatsebességek mérése A CableWorld CW-4951 IP Remultiplexere ma a világon a leggyorsabb ilyen eszköz, gigabites bemenete 100%-ban terhelhető, a beérkező teljes adatmennyiséget fel tudja dolgozni. Sokan érdeklőnek a felől, hogyan lehet ezt megmérni? Az IP remultiplexer világelsőségét azzal tudja biztosítani, hogy nem processzorokkal, hanem VHDL nyelven programozott FPGA áramkörökkel dolgozik. A mai leggyorsabb számítógépek gigabites kimenetükön 200-300 Mbit/s sebességig vehetők igénybe, ennél többre nem képesek. A digitális technika legnagyobb gyártói 500-600 Mbit/s maximális adatsebességet publikálnak az adatlapokon. Mivel a közel 1000 Mbit/s sebességű IP adatfolyam a fenti eszközökkel nem állítható elő, a gigabites bemenet terhelhetőségének méréséhez több adatfolyamot kell összeadni. Például a 40 Mbit/s sebességű műholdas adásokból 25 darabot kellene összegezni. Cégünk fiatal fejlesztő kollégáit is nagyon izgatta ez a mérés, és a következőt találták ki: előállítottak egy kisebb sebességű mérő adatfolyamot, majd készítettek egy remultiplexelési programot, amelyben a kimeneti streamet többször visszavezetve a bemenetre, folyamatosan emelték az adatsebességet. Másként fogalmazva; olyan remultiplexelési programot állítottak össze, amellyel az IP hálózaton keresztül begerjesztették a készüléket. A teszt sikeres volt, a készülék bizonyította, hogy 100%-ban terhelhető a bemenete, miközben rájöttünk arra is, hogy ez az adatfolyam kiváló a különböző gyártmányú switchek adatátviteli képességének vizsgálatához is.
6. SNMP vezérlés a CableWorld termékeknél Többségében külföldi partnereinktől jön a kérdés, hogyan lehet a CableWorld készülékeket SNMP üzenetekkel vezérelni? Őszintén be kell vallani, hogy az SNMP vezérlés témájában „sárosak” vagyunk. A gigabit Ethernet Controller megtervezése óta valamennyi gigabites készülékünkbe be van építve az SNMP vezérlés lehetősége, és néhány rövid teszt bizonyítja, hogy labor körülmények között működik is. Ahhoz, hogy az SNMP vezérlést üzemszerűen alkalmazni lehessen számos szoftvert kellene még megírni és üzemszerű – országokon átnyúló – teszteket kellene lefolytatni, azonban ezekre eddig nem volt kapacitásunk. Azok a szoftveresek, akik vállalkozni tudnak ilyen szoftver megírására, már tesztelhetik is készülékeinket, a szoftver megírásához minden segítséget megadunk, de a teljes rendszer kidolgozásához jelenleg sem rendelkezünk felszabadítható kapacitással. Rövidtávú fejlesztési terveinkben a DVB-S2 vevő, és hasonló, egyelőre nem publikus témák szerepelnek, így ebben az évben az SNMP területén nem várható előrelépés. Hasonló kérdés készülékeink web-es felületről történő kezelhetősége. Ebben is történt előrelépés, a megvalósításhoz szükséges komponensek helye már ott van a paneleken, azonban a sok-sok szoftver megírásához szükséges kapacitás eddig nem állt rendelkezésünkre. A témáról és műszaki hátteréről csak annyit, hogy aki számítógépet épít a készülékbe annak mindezt az operációs rendszer automatikusan biztosítja, a mi FPGA áramkörökkel működő rendszerünkben ezt önálló bővítő egységként kell megvalósítani, így e fejlesztés több munkát igényel.
5. QAM modulátor IP bemenettel Egyre gyakoribb a kérdés, hogy mikor lesz a CableWorldnek IP bemenetű QAM modulátora, és miben különleges ez a készülék, amikor a feladat kívülről olyan egyszerűnek látszik. A QAM modulátor olyan nagyfrekvenciás készülék, amely bemenetén igen egyenletes ütemben kéri az adatokat, működéséből adódóan nincs lehetősége várakozásra, a nagyfrekvenciás vivő visszatartására. Az ASI átvitel jellemzően ± 37 ns-os jitterrel szállítja az adatokat és nagy szimbólum sebességnél már ez is számos helyen jelent problémát, mivel a szimbólum idő 140 … 160 ns körüli. A modulátor IP hálózaton történő táplálása esetén elsőként egy nagyméretű és gyors tárolót kell a bemenetre tenni, részben az adatfolyam egyenletességének biztosításához, részben a 3. kérdésnél részletezett torlódások kezeléséhez. Erre a feladatra a CableWorld jelenlegi fejlesztéseiben SDRAM-ot alkalmaz.
De Vescovi Róbert, 11
Majernik Zoltán
EPG őrület dúl környezetünkben
hírek
EPG szolgáltatás alacsony költséggel A digitális technikában jártas felhasználó előtt számos lehetőség kínálkozik a magasnak tűnő költségek csökkentésére A digitális műsorszórás egyik legvonzóbb új szolgáltatása az elektronikus programújság. A digitális kábeltelevízió szolgáltatók jól tudják, EPG nélkül kevésbé lesz látványos a digitalizáció. De mibe is kerül ez a szolgáltatás?
A kábeltelevízió szolgáltatóknak több lehetőségük is van az EPG rendszerbe integrálásához. A legegyszerűbb megoldás, ha egy szolgáltató céget bízunk meg a naprakész EPG adatbázis elkészítésével, és ezt egy készülék segítségével a transport streambe illesztjük. A megoldás árára lehet ajánlatot kérni, ez a változat már hazánkban is működik. A másik megoldás, az eredeti EPG adatok felhasználása, átalakítása, remultiplexelése. Cikkünkben ezt a lényegesen olcsóbb műszaki megoldást mutatjuk be, eltekintve a jogi kérdésektől. A téma jogi oldaláról annyit kell tudni, hogy a műsorok mellett érkező EPG is egy alkotás, amelynek alakítása, szétvágása, de még a felhasználása is számos jogi problémát vet fel. Mind a műholdas, mind a budapesti földfelszíni sugárzású digitális adások többségében már található „eredeti” nyelvű EPG információ. Felmerül a kérdés, hogy egy digitális kábeltelevízió rendszerben miért ne használhatnánk fel az adott műsorhoz tartozó eredeti EPG adatokat. A digitális kábeltelevízió rendszerekben a programcsomagok előállításához használt remultiplexerek többsége jelenleg nem alkalmas az EPG adatok közvetlen remultiplexeléséhez. Ennek az az oka, hogy az egyes programokhoz tartozó elektronikus műsorújság információ mind azonos PID (program azonosító) értéken (h12) érkezik, így a EPG információk kiválogatása, multiplexelése további számítási kapacitást igényel a multiplexertől. Az itt felsorolt problémák megoldására a CableWorld Kft. egy egyedülálló megoldást dolgozott ki mind az ASI, mind az IP bemenettel rendelkező remultiplexerekhez. A megoldásban az elektronikus műsorújságot egy normál PC és egy szoftver szolgáltatja, így a megvalósítás költségei alacsonyak. Az eljárás lényege, hogy a digitális kábeltelevízió rendszerbe táplálandó EPG adatot az eredeti elektronikus programújság adataiból állítjuk elő, az EIT táblák vonatkozó részeinek összekapcsolásával. Mivel a hardveres remultiplexerek még nem alkalmasak az EIT tábla remultiplexelésére, ezért ezt a feladatot egy PC-n futó egyszerű
H – 1116 Budapest Kondorfa utca 6/B Hungary
szoftver látja el. A PC-n futó alkalmazás a számítógép hálózati kártyáján keresztül kapja meg az eredeti transport streameket. A modern IRD-k már rendelkeznek IP kimenettel, ezen keresztül juttatható el a TS a számítógépbe. A remultiplexerek beállításához hasonlóan, az EIT táblák alakítását a szoftver egyszerű kezelőfelületén kell megadni, a műsorokhoz tartozó EIT adatokat nekünk kell összeválogatnunk. A szoftver az így előállított EIT táblákat UDP csomagba ültetve, a PC hálózati kártyáján küldi ki egy adott IP címre. Itt az EPG adatok hagyományos ASI jellé konvertálhatók, vagy az IP bemenetű remultiplexerek segítségével közvetlenül transport streambe ültethetők. A számítógépen futó szoftver „real time” multiplexeli az EPG adatokat. A set-top boxon megjelenő műsor információ természetesen a műsor eredeti nyelvén fog megjelenni. Az EPG multiplexer szoftver (SW-4993) ingyenes demo verziója a www.cableworld.eu oldalon júniusban lesz elérhető. A megoldás egyik előnye, hogy a költségek alacsonyak, hátránya, hogy az üzemeltetőtől időt és szakmai hozzáértést igényel a rendszer üzembe helyezése és felügyelete. A megoldás blokkvázlatát az 1. ábra szemlélteti.
1. ábra Az EPG készítő összeállítás blokkvázlata
Tel: +36 1 371 2590 Fax: +36 1 204 7839 12 418, Hungary 1519 Budapest, Pf.:
Uhrin Csaba
Internet: E-mail:
www.cableworld.eu
[email protected]
