Digital Video Broadcast

Apple DVB-C-decoder

Coship DVB-S-decoder

Toroïdale DVB-antenne

Pegasus DVB-S-transponder

Aardse zendmast

Digital Video Broadcasting of DVB is een internationaal aanvaarde open standaard voor digitale televisie. De standaard kan ook gebruikt worden om digitale radio uit te zenden.

Het huidige analoge tv-systeem is ongeveer vijftig jaar oud. Er zijn gedurende deze periode verschillende verbeteringen en vernieuwingen aan het systeem geweest zoals kleurentelevisie en teletekst. Via het analoge net zijn er geen ontwikkelingen meer mogelijk. Vandaar dat er de laatste jaren vooral op digitaal gebied ontwikkeld wordt.

Dit betekende dat er een compleet ander tv-systeem moest komen. Vanaf de uitgang van de tv-studio tot en met bij de kijker thuis moet de apparatuur worden vernieuwd. In Europa is hiervoor het Digital Video Broadcasting (DVB) systeem ontwikkeld. Afhankelijk van de toepassing zijn er vier verschillende versies, die overeenkomsten hebben. Er bestaat nu:

DVB-S(2): voor het uitzenden via satelliet. Dit wordt onder andere gebruikt voor het uitzenden van de Nederlandstalige commerciële tv-programma’s.
DVB-C: voor het doorgeven via de kabel.
DVB-T: voor het uitzenden via aardse (terrestrial) zenders.
DVB-H: voor het uitzenden naar mobiele 'handheld' toepassingen.

Voor elk van de vier systemen is een speciale ontvanger nodig, in de eerste drie gevallen meestal in de vorm van een set-top box. Dit kastje ziet er uit als een satellietontvanger. Bij gebruik via de kabel wordt dikwijls gesproken over een digitale decoder.

Een nieuwe ontwikkeling is de tv met ingebouwde dvb tuner.

[bewerk] Algemeen

Het beeld van de camera wordt in de studio digitaal opgenomen. Dit levert een signaal op van 270 Mbit/s. Deze informatie is niet op een economische manier over te dragen. Daarom maakt DVB gebruik van videocompressietechnieken. Op dit moment wordt hiervoor de MPEG-2-standaard toegepast, in de toekomst zal eveneens MPEG-4 gebruikt worden. Door deze coderingstechnieken, waarbij bijvoorbeeld alleen de verschillen tussen de opeenvolgende beelden worden overgedragen, kan de bitstroom met een factor 50 tot 100 worden gereduceerd. De maximale reductie wordt bepaald door de vereiste beeldkwaliteit. Ook het geluid wordt gecodeerd, dit volgens MPEG1 layer 2. Hiermee wordt een reductie bereikt van 7 maal ten opzichte van een cd.

De voordelen van DVB zijn:

Bij ontvangst is het beeld storingsvrij en het geluid is van cd-kwaliteit.
Binnen één kanaal kunnen meerdere tv-programma’s en een aantal radioprogramma’s vergelijkbaar met de huidige kwaliteitsstandaard worden uitgezonden. In vergelijking met de huidige situatie is er dus meer ruimte voor programma’s.
Het is mogelijk om extra informatie uit te zenden. Voorbeelden hiervan zijn Superteletekst, Elektronische Programma Gids (EPG), homebanking en homeshopping, Internet, etc.
Doordat DVB-signalen digitaal zijn, kan men ze ook eenvoudig versleutelen, wat weer mogelijkheden biedt voor betaal-tv (Pay TV).

Via DVB kan men een betere beeldkwaliteit bereiken vergeleken met analoge TV. Bij DVB-S is dit standaard het geval.

Een nadeel van DVB is dat er een aparte decoder nodig is. Bij DVB-T en DVB-S komt daar nog een kamerantenne respectievelijk schotelantenne bij.

[bewerk] DVB-S(2)

DVB-S(atellite) gaat via een satelliet. Sublieme beeld- en geluidskwaliteit zijn mogelijk over hele continenten via een enkele frequentie. Hierdoor kan de beschikbare bandbreedte optimaal benut worden. Het grote nadeel is dat je voor satellietontvangst een line of sight verbinding nodig hebt tussen schotelantenne en satelliet. Enerzijds moet de antenne op de satelliet gericht staan met een kleine foutmarge (ca. 6°). Anderzijds moet ze die satelliet ook kunnen "zien", met andere woorden, er mogen geen gebouwen of andere obstakels in de weg staan.

Een verbeterde versie van DVB-S is de opvolger DVB-S 2. Hierin zijn talloze verbeteringen verwerkt, waardoor onder andere de capaciteit met 20% tot 30% is toegenomen (betekent 20% tot 30% meer tv-kanalen). Ook is de nieuwe standaard beter geschikt voor het doorgeven van internetverkeer (TCP/IP). Een nadeel is echter dat er nieuwe apparatuur nodig is welke met DVB-S2 overweg kan. Ook settopboxen zullen vervangen moeten worden. Dit betekent dat DVB-S2 in de praktijk vooral voor nieuwe toepassingen zoals HDTV gebruikt zal worden. De apparatuur in de grondstations en in de nieuwste satellieten zijn inmiddels al geschikt voor het doorsturen van DVB-S2 HDTV-signalen van het WK Voetbal in Duitsland in 2006. Wanneer DVB-S2-signalen in combinatie met de nieuwste compressietechnieken worden toegepast is ruwweg dezelfde capaciteit nodig (iets meer) als standaard kwaliteit digitale televisie met de bestaande compressietechnieken.

[bewerk] DVB-C

DVB-C(able) komt via de kabeldistributie. DVB-C is in de eerste plaats bedoeld om via compressie meer zenders te kunnen doorsturen over dezelfde bandbreedte als in gebruik is voor analoge televisie en dus zonder de bestaande kabelnetten om te bouwen. Op dit moment erkent de Federal Communications Commission (FCC) 60 analoge televisiekanalen (2-12 en 21-69) met een bandbreedte van 7 of 8 MHz per kanaal.

De bandbreedte van de Europese kabeltelevisienetwerken voor de doorgifte van signalen naar de klant loopt van 80 MHz tot 860 MHz. Deze bandbreedte kan gebruikt worden voor het transport van FM-radiosignalen, analoge (PAL) en digitale (DVB-C) televisiesignalen en EuroDOCSIS-signalen (voor internet en telefonie) over de kabel. Doordat de FM-radio in het gebied van 80 t/m 108 MHz wordt doorgegeven blijft voor doorgifte van DVB-C het gebied van 108 MHz t/m 862 MHz over. Hierbinnen gelden voor bepaalde frequenties echter ook beperkingen.

In een 8 MHz-kanaal past een analoog televisiesignaal of een DVB-C-/EuroDOCSISsignaal met een capaciteit van 42 Mbit/s. Daarmee kunnen afhankelijk van de gewenste kwaliteit ongeveer 6 digitale televisiekanalen worden getransporteerd.

[bewerk] DVB-T

DVB-T(errestrial) zendt uit via zendmasten op aarde. Door gebruik van digitale techniek is bij voldoende signaal de ontvangst prima. Ruis (sneeuw) en reflecties (dubbele beelden) komen niet meer voor. Als er te weinig ontvangsignaal is bevriest het beeld of wordt het zwart, maar door het gebruik van sterke digitale compressietechnieken kan de beeldkwaliteit lager worden dan bij DVB-S of zelfs analoge tv. Gelukkig zijn er ook voordelen. De uitgestuurde vermogens bij DVB-T hebben slechts een fractie van de energie nodig vergeleken met analoge uitzendingen voor een zelfde dekkingsgebied. Het is vrijwel de enige tv die comfortabel te bekijken is in een rijdende auto (mits er twee antennes gebruikt worden). Er is nog een hele reeks technische voordelen, waaronder de mogelijkheid om steunzenders op dezelfde frequentie te laten sturen zodat er tijdens lange autoritten niet gezapt hoeft te worden. Er kunnen ook een 4-tal televisiezenders uitgezonden worden op dezelfde bandbreedte van 1 analoog televisiekanaal.

[bewerk] DVB-H

DVB-H(andheld) is een standaard die waarschijnlijk in het voorjaar van 2006 klaar zal zijn. Het laatste deel van de standaard, geproduceerd door de CBMS-werkgroep, is eind 2005 ter goedkeuring voorgedragen. Op fysiek niveau is er weinig verschil met DVB-T maar het systeem is geoptimaliseerd voor mobiel gebruik en ontvangst op handhelds, zoals mobiele telefoons en Personal Digital Assistants (PDA's).

Door enkele wijzigingen t.o.v. de DVB-T standaard slaagt men erin met slechts één antenne en beperkt stroomverbruik toch mobiele ontvangst te hebben. Op linklayerniveau en hoger zijn er grote verschillen. Ten opzichte van de andere DVB-standaarden, is een totaal nieuwe servicestructuur gedefinieerd, die nog slechts ten dele is afgebeeld op de SI (Service Informatie) in de transportstroom. Door de wijzigingen in de standaard t.o.v. DVB-T kunnen DVB-T ontvangers geen DVB-H ontvangen. In 2006 zou Nokia een mobieltje met DVB-H op de markt brengen. DVB-H kan een betere kwaliteit bieden dan UMTS. Hoe DVB-H uitgezonden zal worden is nog onduidelijk. Er zijn een aantal opties. Het opzetten van een DVB-H zender netwerk. Probleem hierbij is het toekennen van spectrum. Een tweede mogelijkheid is het toevoegen van DVB-H services aan een DVB-T transport stroom. De laatste mogelijkheid is het toepassen van hiërarchische modulatie op bestaande DVB-T-zenders. Het highprioritykanaal zou dan gebruikt kunnen worden voor DVB-H. Het nadeel voor alle opties is dat het ten koste gaat van de capaciteit gereserveerd voor DVB-T (of andere systemen). Met behulp van een beperkt aantal zendmasten (in vergelijking met het aantal benodigde UMTS zendmasten) kan een geheel land als België/Nederland gedekt worden.

[bewerk] Het einde van de analoge tv?

Nozema is in Nederland sinds 1993 actief in het ontwikkelen van DVB-T. Sinds december 1997 worden er testuitzendingen via een DVB-T-zender in Lopik gedaan. Op vrijdag 26 mei 2000 is er een zender (Kanaal 9) in de lucht gegaan die het regionale tv-programma van Utrecht uitzendt op de digitale manier (DVB-T). Deze zender wordt ontvangen door de kabelbedrijven, die het signaal converteren naar een analoog tv-signaal en het daarna verspreiden.

Voor de introductie van DVB-T in Nederland werkt Nozema samen met andere belanghebbende partijen in de omroepmarkt. Onder de naam Digitenne is een consortium opgericht die de introductie van DVB-T in Nederland verzorgt. De frequenties waarop wordt uitgezonden liggen in dezelfde UHF-band als waar nu de meeste analoge zenders uitzenden. Met ingang van 18 oktober 2004 biedt KPN Telecom onder de naam KPN digitale tv hetzelfde pakket aan, maar in combinatie met overige KPN-abonnementen voordeliger dan Digitenne.

Behalve Nederland 2 en Radio 1 (die de overheid wil gebruiken in geval van calamiteiten als communicatie naar de burger) moet er voor het hele Digitenne aanbod betaald worden. De uitzendingen van analoge tv-signalen zullen beëindigd worden in de nacht van 10 op 11 december 2006. Vanaf dan zullen in heel Nederland de uitzendingen van Nederland 1, 2 en 3 en de regionale omroep via DVB-T free-to-air te ontvangen zijn.

DVB-C wordt door Essent, Casema, Multikabel, CAIW en Delta Comfort (Zeeland) in Nederland als extraatje voor de klanten gratis aangeboden. UPC Nederland B.V., de grootse Nederlandse kabelaar, heeft al zijn klanten een gratis decoder in het vooruitzicht gesteld.

De bedoeling van deze bedrijven is om het is het aantal analoge kanalen in stappen terug te brengen om zo de overgang van analoog naar digitaal gefaseerd te laten verlopen. De geschrapte analoge kanalen zijn vanaf dat moment uitsluitend nog (gratis) toegankelijk via DVB-C. Daartoe dient uiteraard eerst een decoder (bv. in de vorm van een set-top box) te worden aangeschaft. Door de invoering van DVB-C is capaciteit beschikbaar gekomen, die deels al is ingevuld met nieuwe abonneekanalen. Voor het kijken naar deze kanalen heb je een chipkaart nodig. Er zijn in Nederland geen free-to-air-zenders beschikbaar.

Met meer dan 98% blijft Vlaanderen de dichtst bekabelde streek ter wereld. Toch getroost de Vlaamse openbare omroep VRT zich de moeite gratis analoge tv via de ether te blijven aanbieden tot 2010-2012. Meer nog: ze lanceerde free-to-air-zenders op DVB-T nog vóór DVB-C op de markt kwam. VRT zendt uit in DVB-S via BVN, eveneens gratis. Voor een beetje amateur zijn de gratis VRT-signalen tot ver in de buurlanden (en Franstalig België) te ontvangen.

In de Europese Unie is het de bedoeling analoge televisie via de ether te stoppen in 2012 om plaats te maken voor HDTV- en DVB-H-uitzendingen via de ether.

[bewerk] Techniek

Bij DVB worden beeld en geluid volgens de MPEG-2-standaard gecomprimeerd. Dit levert elementaire MPEG-datastromen op. Deze worden vervolgens in MPEG-2-transportpakketjes verdeeld. Deze pakketjes hebben een vaste lengte van 184 byte. Hier worden vervolgens 4 byte aan headerinformatie opgezet, waaronder het uit 14 bits bestaande streamnummer, de PID. Het resultaat zijn pakketjes met een grootte van 188 byte.

De pakketjes van meerdere televisiekanalen kunnen vervolgens gemultiplext worden, dat wil zeggen dat ze afwisselend achter elkaar worden geplaatst. Dit levert een MPEG-transportdatastroom op. Deze datastroom wordt vervolgens over één van de mogelijke DVB-standaarden, zoals DVB-S, DVB-C of DVB-T uitgezonden.

Naast de beeld- en geluidsstromen wordt nog extra data toegevoegd. Ook deze worden in pakketjes van 188 bytes gezet. Belangrijk is de PAT, de program association table, die een overzicht biedt van alle programma's die in de MPEG-transportstroom uitgezonden worden, en de PMT, die aangeeft uit welke PID's een zender bestaat.

Extra diensten die met een zender meegestuurd kunnen worden zijn bijvoorbeeld een elektronische programmagids en teletekst. Ook deze worden in de PMT vermeld.

[bewerk] Beeldkwaliteit

Door de gebruikte compressietechniek MPEG-2 is het beeld opgebouwd uit kleine blokjes van 8 bij 8 beeldpunten. Op deze blokjes wordt een zogenaamde discrete cosinustransformatie toegepast waardoor het mogelijk wordt om informatie die niet met het menselijke oog zichtbaar is weg te laten. Met behulp van een testpanel kan dit getoetst worden. Indien de compressie te ver wordt doorgevoerd, verliest het beeld aan detaillering. Dat wordt zichtbaar in bijvoorbeeld de weergave van gras.

Tenslotte wordt verdere compressie bereikt door achtereenvolgende frames (beelden) met elkaar te vergelijken. Dat gebeurt op basis van blokjes van 16 bij 16 beeldpunten. Zowel de encoder als de decoder hebben een bewegingsschatter. Deze bewegingsschatter voorspelt hoe het volgende beeld eruit zal gaan zien. De encoder kan op basis van het echte volgende beeld controleren of deze schatting klopt. Als dat zo is, gebeurt er niets, als dat niet zo is dan stuurt de encoder een correctie naar de bewegingschatter van de decoder.

Dit principe is gevoelig voor bitfouten tijdens de transmissie. Hierdoor ontstaan storende vierkantjes in het beeld, doordat de veranderingen tussen de twee opeenvolgende frames (beelden) niet goed zijn overgekomen bij de decoder.

Door het wegvallen van het signaal kunnen stilstaande beelden optreden.

In het algemeen kan gesteld worden dat DVB-signalen minder gevoelig voor zijn voor storingen. Een storingsvrij analoog televisiebeeld doet niet zo veel onder voor een DVB-televisiebeeld. De detaillering is vaak zelfs beter. Het DVB-beeld is rustiger en oogt scherper. Bij toenemende ruis blijft de beeldkwaliteit van DVB-signalen vergeleken met een PAL-televisiesignaal langere tijd beter. Bij het analoge beeld wordt de ruis zichtbaar, bij DVB niet. Tot het ogenblik dat de decoder niet meer in staat is om een herkenbaar beeld te maken uit de binnenkomende bitstroom. Het PAL-signaal bevat dan afhankelijk van het tv-toestel waarmee wordt gekeken erge ruis of hele erge ruis, maar is nog wel zichtbaar.

Met name bij DVB-T, maar ook bij DVB-C en DVB-S kunnen beeldverstoringen dus voorkomen. De oorzaak daarvan is dat ontvangst van de DVB-T-signalen sterk afhankelijk is van de positie van de ontvangstantenne ten opzichte van de zendantenne en gevoelig is voor atmosferische storingen. De DVB-T-antenne is vaak klein en staat vaak op een ongunstige plaats. Aan de basis hiervan liggen echter enkel esthetische redenen. DVB-T-antennes kunnen kleiner worden gemaakt en binnenshuis worden geplaatst, wat dus ook gebeurt. In de praktijk gaat echter niets boven een hoog opgestelde buitenantenne voor analoge televisie voor zover die voor de juiste banden werd geconstrueerd. Meer nog: doordat digitale televisie geen last heeft van reflecties, is het nog nooit zo makkelijk geweest zelf een antenne te bouwen. Yagi’s, (bi-)quads, alles is mogelijk, zelfs met onnauwkeurigheden in de constructie, als het maar decibels maakt. Het plaatsen van een buitenantenne is in Nederland echter aan strenge regels gebonden.

Bij DVB-C worden de signalen afgeschermd verstuurd, de afhankelijkheid van een goede antenne is hier uiteraard niet aanwezig. Doordat een aantal grote aanbieders van digitale televisie via de kabel het signaal via glasvezel rechtstreeks uit de studio haalt is een ongestoorde ontvangst vrijwel gewaarborgd. Bij DVB-S moet de ontvangst(schotel)antenne van goede kwaliteit zijn en op de zender (de satelliet) gericht worden.

Voor het geluid geldt iets soortgelijks. Doordat het geluid bij PAL frequentiegemoduleerd is en over een veel bredere frequentieband verstuurd wordt dan bijvoorbeeld een radiostation, blijft het verrassend lang goed; ook bij duidelijke ruis in het beeld. Het geluid bij DVB gaat uiteindelijk bij sterke ruis hakkelen voordat het weg valt.

Als stelregel geldt dat de gebruikte bitrate een goede maatstaf is voor de beeldkwaliteit. Met name uitzendingen met veel beeldwisselingen, (MTV) hebben een hogere bitrate nodig. Gebruikelijk bij DVB-T zijn bitrates van 2,5 tot 4,5 Mb/s. Bij DVB-C worden bitrates gebruikt van 4,5 Mb/s tot 6 Mb/s. Bij satellietuitzendingen kunnen bitrates tot 10 Mb/s voorkomen.

Een bitrate van 10 Mb/s is nodig voor studiokwaliteit met een resolutie van 576 bij 720 beeldpunten. Voor een uitzending met HDTV-kwaliteit met een resolutie van 1920 bij 1080 beeldpunten is ongeveer 20 Mb/s nodig.

[bewerk] Cryptografie

DVB biedt ingebouwde mogelijkheden voor cryptografie. Hiertoe worden de audio- en videodatastromen versleuteld met het Common Scrambling Algorithm. Dit is een symmetrisch versleutelingsalgoritme. De sleutel om te ontcijferen verandert iedere paar seconden.

Hoe men aan deze sleutel komt, is niet gestandaardiseerd. Hier bestaan meerdere algoritmen voor zodat men, als een algoritme gekraakt wordt, eenvoudig op een ander systeem over kan stappen. Deze algoritmen zenden de sleutels zelf weer vercijferd over speciale datastromen met hun eigen PID's. Een ontvanger zal deze volgens de in praktijk gevolgde werkwijze met behulp van een chipkaart kunnen ontcijferen, waarna men beeld heeft. Voorbeelden van deze cryptografische systemen zijn Irdeto (gebruikt door o.a. IN-DI), Seca, Viaccess, Nagravision (gebruikt door o.a. Telenet).

Er zijn zowel ontvangers te koop waarbij het cryptografische systeem vast in de ontvanger zit als waarbij dit flexibel is. Deze eerste zijn vaak goedkoop en worden veelal gesubsidieerd door de televisieaanbieder. Indien de aanbieder echter overstapt op een ander systeem kan men de ontvanger weggooien. Dit is in het verleden gebeurd bij satellietontvangers van Canal Digitaal, dat stopte met uitzendingen in Irdeto 1, omdat dit systeem gekraakt was.

Een duurdere maar meer zekerder aankoop is een ontvanger met een zogenaamde Common Interface. Hierbij steekt men een PCMCIA-kaart met daarop de logica van het cryptografiesysteem in de ontvanger, en steekt de chipkaart in de PCMCIA-kaart. Indien de aanbieder van cryptografiesysteem verandert hoeft men enkel een nieuwe PCMCIA-kaart aan te schaffen.

[bewerk] Middleware

Naast de videobeelden kunnen ook datadiensten verstuurd worden met DVB. Aangezien (lokale) interactiviteit gewenst is, met behulp van de afstandsbediening, wordt daarvoor middleware gebruikt. Er zijn twee systemen in gebruik:

MHP, of Multimedia Home Platform, is een Europees systeem gebaseerd op Java.
MHEG is een systeem, enkel in gebruik in het Verenigd Koninkrijk.

[bewerk] Andere digitale standaarden

In Amerika, Japan en Zuid-Korea worden vaak andere standaarden gebruikt. Voor satellietuitzendingen wordt naast het DVB-systeem in Amerika (Noord-, Midden- en Zuid-) het systeem van Hughes en in Japan het ISDB-systeem gebruikt. Voor uitzendingen via de ether wordt in Noord-Amerika (USA, Canada en Mexico) en Zuid-Korea het ATSC-systeem gebruikt en in Japan het ISDB-systeem. Voor het overige is DVB de defacto wereldstandaard.

[bewerk] Zie ook

[bewerk] Externe links

Categorieën: Televisietechniek | Satelliettelevisie | Standaard