DİJİTAL TELEVİZYON
YAYINLARININ (DVB)
BUGÜNKÜ DURUMU
Prof. Dr. Avni Morgül
Boğaziçi
Üniversitesi
Elektrik/Elektronik
Mühendisliği Bölümü
Öğretim
Üyesi
Dijital sistemlerin çok hızlı bir şekilde gelişmesi
ister istemez televizyon sisitemlerini de etkilemiş ve dijital televizyona
doğru hızlı bir geçiş başlamıştır. Dijital televizyon sistemlerinin çalışma
prensiplerini anlatmadan önce dijital
sistemlere kısa bir giriş yaparak, bu teknolojinin sağladığı yeni imkanlardan
bahsedilecek ve sistemin bugünkü ve yakın gelecekteki durumu incelenecektir.
“Dijital” terimi Avrupa dillerindeki “digital” teriminin okunuşu olup Türkçe karşılığı “Sayısal”dır.
Elektronik sistemler “analog” ve “sayısal” olmak üzere ikiye ayrılır. Analog
sistemlerde elektrik sinyalleri sürekli olarak değişir ve belli sınırlar içinde
her değeri alabilirler. Sayısal sistemlerde ise elektriksel sinyaller olduğu
gibi iletilmez. Bu sinyellerin yerine bunlara karşı düşen rakamlar iletilir.
Elektronik sistemlerde genel
olarak giriş ve çıkış sinyalleri “analog” yapıdadır. Bunların sayısal olarak
işlenebilmesi ve iletilebilmesi için “Analog/Sayısal Dönüştürücü” (Analog-to-Digital Converter, ADC) ve “Sayısal/Analog
Dönüştürücü” (Digital-to-Analog Converter, DAC) kullanılır.
Başlangıçta elektronik
devrelerin hemen hemen tamamı “analog” olarak gerçekleştiriliyordu. Fakat zaman
içinde “sayısal” devreler çoğalmaya ve analog devrelerin yerini almaya başladı.
Bu gün bütün elektronik sistemler sayısallaşmaya başlamıştır. Çünkü sayısal
elektronik devreler:
· · ·
Daha güvenilirdir.
· · ·
Devreler ve sistemler aynen tekrarlanabilir (Her benzer sistem tıpatıp
aynen çalışır).
· · ·
Sinyal kalitesi değişmez. Bu kalite istenildiği kadar iyi yapılabilir.
· · ·
Çok geniş çapta tümleştirilebilir.
· · ·
Gürültü ve dış etkilerden çok az etkilenir.
· · ·
Daha ucuzdur (Pek çok uygulamada).
· · ·
Kopyalama ve iletim sırasında bozulmaz. (İlk kopya ile yüzüncü kopyanın
kalitesi aynıdır)
·
·
·
TV ve bilgisayar sistemleri “Multimedia” adı altınde birleşerek tek bir
sisteme dönüşmektedir.
·
·
·
Dijital sinyal işleme teknikleri hızla gelişmektedir.
·
·
·
Geniş çaplı tümleşik devreler (VLSI:Very Large Scale Integrated
Circuits) halinde bütün sistemin tek bir kırmık (chip) olark imalata uyundur.
Sayısal elektronik sistemler 1950 yıllarında ilk tüplü
bilgisayarın icadı ile uygulanmaya başladı. Bune karşılık ilk elektronik kol
saatleri ve küçük, ucuz hesap makinelerinin piyasaya çıkması ancak 1970’li
yıllarda mümkün oldu. Bu tarihten sonra sayısal elektronik devreler ve
sistemler yavaş yavaş bütün alanlarda analog devrelerin yerini almaya başladı.
Artık sayısal devrelerin kullanılmadığı elektronik sistem yok denilecek kadar
azalmıştır.
Bugün herkesin kullandığı dijital ses-görüntü sistemleri içinde
CD(Compact Disc), DAT(Digital Audio Tape), VCD(Video CD), DVD(Digital Video
Disc) sayılabilir. Dijital TV kameraları, Fotoğraf makinaları, Digital radyo ve
televizyon yayınları ise çok yakında tamamen dijital hale dönüşecek gibi
görünmektedir.
Radyo ve TV yayınları “karasal”, “uydu” ve “kablo” olmak üzere üç
kanaldan yapılmaktadır. Dijital yayınlar da aynı ortamları kullanmakla birlikte
bunlara ek olarak “internet” kanalı ile de yayınlanabilmektedir.
Dijital yayınlar ilk olarak 1994 yılında uydu yayını olarak başladı.
Bugün uydu yayınlarının büyük çoğunluğu dijital olarak yapılmaktadır. Analog
uydu yayınları halen devam etmekle beraber bir-iki yıl içinde tamamen dijital
yayına dönüşecektir.
Kablo yayınları da halen hem analog hem de dijital olarak yapılmaktadır.
Karasal yayınlarda analaog yayınlar devam etmakle beraber çeşitli
ülkelerde analog yayınla birlikte dijital yayınlar da başlamış bulunmaktadır.
İngiltere, Finlandiya, , İsveç, İspanya, A.B.D. 2000 yılında dijital yayınlara başlamış
olan ülkelerdendir. Belçika, Danimarka,
Almanya, İrlanda, Norveç, Avustralya, Rusya 2001 yılı içinde,
Hırvatistan, Çek Cumhuriyeti, Fransa, Yunanistan, Macaristan, Litvanya,
Ukrayna, Kanada gelecek yıl yayınlara başlayacaktır. Diğer ülkeler de bir-iki
yıl içinde dijital yayınlara başlayacaktır. Analog yayınlar zaman içinda
azaltılarak en geç 2010 yılında tamamen kaldırılacaktır.
![]()
Analog işaretlerin Sayısal’a dönüştürülmesi, örnekleme, basamaklama ve
kodlama olmak üzere üç aşamada yapılır.
Şekil 1. Analog/Sayısal
Dönüştürücünün iç yapısı
Analog sinyaller zaman ve
genlik olarak sürekli sinyallerdir.
Bunları sayısallaştırabilmek için önce belli aralıklarda örnekler alınması
gerekir. Örnekleme sıklığı sayısallaştırılmak istenen sinyalde bulunan en
yüksek frekans bileşeninin en az iki katı olmalıdır. Aksi halde spektrum örtüşmesi (aliasing) yüzünden bozulmalar meydana
gelir ve orijinal sinyal tekrar elde edilemez.
![]()
![]()
![]()

Şekil 2. Analog işaretin
sayısala dönüştürülmesi
Alınan örneklerin genlikleri
herhangi bir değerde olabilir. Buna karşılık işaretin sayısala çevrilebilmesi
için kullanılacak seviye sayısının sınırlı olması gerekir. Bu sayı, her bir
örnek için kullanılacak kod uzunluğu ya da bit sayısı tarafından belirlenir.
Örnek olarak 8-bit’lik bir kodlama yapılacaksa 256 seviye, 3-bit’lik bir
kodlama yapılacaksa sadece 8 seviye kullanılabilir. Seviye veya basamak
sayısının artması alıcı tarafta sayısal/analog dönüştürücü çıkışında elde edilecek
sinyalin kalitesini belirler. Daha iyi kalite için daha çok bit ve daha çok
basamak kullanmak gerekir.
Örnek olarak 0-1V arası
değişen bir sinyali 3-bitlik bir kodlama ile sayısallaştırmak istiyorsak
basamak sayısı 8, aralık sayısı ise 8 -1=7 dir. 1 volt 7 aralığa bölünürse iki
basamak arası 0,143V olur. Basamak sayısı belli olduktan sonra her basamağa
karşı düşen bir kod oluşturulur. Bu, genelde, basamak numarasının ikili sayı
sistemindeki karşılığıdır.
Tablo 1. Analog
işaretin sayısala dönüştürülmesi
|
Gerilim (V) |
0 |
0,143 |
0,286 |
0,429 |
0,571 |
0,714 |
0,857 |
1,00 |
|
Basamak |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Kod |
000 |
001 |
010 |
011 |
100 |
101 |
110 |
111 |
İletilenSinyal
Kodlama işlemini gerçekleştirmek için alınan örneğin genliğine bakılır.
Bu genliğe en yakın basamak hangisi ise o basamağın kodu gönderilir. 3.
örnekteki sinyal genliği 0.82 volt olsun. Bu değere en yakın basamak 0,857V
seviyesine karşı düşen 6. basamak olduğundan onun kodu olan 110 kodu çıkışa iletilir.
Alıcıda ters işlem yapılır. Önce, seri olarak gelen bit dizileri ikili
sayıya dönüştürülür. Bu sayı bir sayısal/analog dönüştürücü yardımı ile gerilime
çevrilir. Elde edilen basamaklı gerilim süzülerek analog işaret tekrar elde
edilir.
Video işaretinin sayısal olarak işlenmesi için önce resim çerçevesi
herbiri 16x16 benek (piksel) büyüklüğünde olan ve “Makroblok” adı verilen parçalara bölünür. Her makroblok önce kendi
içinde kodlanır. Bu kodlama işlemine her noktanın aydınlık ve renk bilgileri
sayısallaştırılarak başlanır. Standart televizyon görüntülerinin sayısallaştırılmasında
13.5 MHz örnekleme hızı ve örnek başına 8 bit (256 gri seviyesi) kullanılır.
Bir satırda 720 örnek alınır. Değişik standartlarda değişik örnekleme biçimleri
kullanılmaktadır. Bunlar
1.
1. 1. 1.
4:4:4 (4 Y, 4Cr ,
4Cb; renk ve aydınlık ayni şekilde örneklenir)
2.
2. 2. 2.
4:2:2 (4 Y, 2Cr ,
2Cb; sadece yatay doğrultuda seyrekleme yapılır)
3.
3. 3. 3.
4:2:0 (4 Y, 1Cr ,
1Cb; her iki doğrultuda seyrekleme yapılır)
burada
Y =
0,299R + 0,587G + 0,114B aydınlık işareti
Cb
= 0,564 (B-Y) mavi renk fark işareti
Cr
= 0,713 (R-Y) kırmızı renk fark işareti