ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΚΡΗΤΗΣ 2000-2006

ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΚΡΗΤΗΣ 2000-2006 ΜΕΤΡΟ 1.2 Κοινοπραξίες Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης σε τοµείς Εθνικής Προτεραιότητας Παροχή υπηρεσιών τουριστικού και αρχαιολογικού ενδιαφέροντος µέσω πλατφόρµας επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης Κωδικός Έργου: ΚΡ_22 ΠΑΡΑ ΟΤΕΟ 06 Π06 Καθορισµός οπτικοακουστικού περιεχοµένου αρχαιολογικού και Έκδοση Τελική Σελίδα 1 από 31

Συγγραφείς: Φορείς: Έκδοση: Μήνας Παράδοσης: Χαρίλαος Γρηγορέλης Εµµανουήλ ηµητρίου Ίκαρος Ραδιοτηλεοπτικές Επιχειρήσεις (CTV) Τελική Μ5 Ηµεροµηνία Παράδοσης: 04/12/06 Ενότητα Εργασίας: ΕΕ3 Copyright Κοινοπραξία ΠΑΣΙΦΑΗ, 2006 Έκδοση Τελική Σελίδα 2 από 31

Η κοινοπραξία του ΠΑΣΙΦΑΗ αποτελείται από: Εµπλοκή στο Έργο* Φορέας Συντοµογραφία Φορέα Περιφέρεια Α Κέντρο Τεχνολογικής Έρευνας Κρήτης KTE Κρήτη Σ ΤΕΧΝΕΤΡΟΠΙΑ ΕΠΕ ΤΝΕΤ Κρήτη Ίκαρος Κρήτη Σ Ραδιοτηλεοπτικές Επιχειρήσεις Α.Ε. CTV Κρήτη TV *Α = Ανάδοχος Σ = Συνεργαζόµενος Έκδοση Τελική Σελίδα 3 από 31

Ιστορικό Παραδοτέου Ηµεροµηνία Έκδοση Φορέας Περιγραφή Έκδοσης 10/07/06 Προσχέδιο v0.1 CTV ηµιουργία 02/09/06 v0.7 CTV Μελέτη Τεχνικών Προδιαγραφών 12/10/06 V1.9 CTV Συγγραφή Παραδοτέου 30/11/06 Τελική CTV Τελική Έκθεση Φορέα Έκδοση Τελική Σελίδα 4 από 31

Περίληψη Η εταιρεία Ίκαρος Ραδιοτηλεοπτικές Επιχειρήσεις θα πραγµατοποιήσει για τις ανάγκες του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ τις κατάλληλες τηλεοπτικές λήψεις σε αρχαιολογικούς χώρους της Κρήτης και το πολυµεσικό περιεχόµενο το οποίο θα δηµιουργηθεί θα ψηφιοποιηθεί κατάλληλα µε τη χρήση εξειδικευµένου εξοπλισµού έτσι ώστε να είναι συµβατή η µετάδοσή του µέσα από το προτεινόµενο δίκτυο της επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ. Έτσι οι επισκέπτες αλλά και οι κάτοικοι της πόλης του Ηρακλείου θα έχουν τη δυνατότητα λήψης του πολυµεσικού αυτού υλικού είτε µέσω του τηλεοπτικού τους δέκτη χρησιµοποιώντας συσκευές set-top-box είτε µέσω ενός απλού Η/Υ κάνοντας χρήση των κατάλληλων καρτών επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης. Στο παραδοτέο Π06 Καθορισµός οπτικοακουστικού περιεχοµένου αρχαιολογικού και παρουσιάζονται οι κατάλληλες πληροφορίες των τεχνικών προδιαγραφών για τις υπηρεσίες ενηµέρωσης του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ σχετικά µε το περιεχόµενό τους, την τυποποίησή τους και τις απαιτήσεις του οπτικοακουστικού υλικού οι οποίες χρειάζονται για τη µετάδοσή του στην περιοχή εκποµπής. Επιπλέον παρουσιάζονται οι τεχνικές ανάπτυξης, επεξεργασίας, ψηφιοποίησης και πολυπλεξίας του κατάλληλου πολυµεσικού περιεχοµένου οι οποίες µελετήθηκαν για τη δηµιουργία των πολλαπλών ψηφιακών τηλεοπτικών προγραµµάτων που θα εκπέµπονται στο κοινό µπουκέτο των UHF. Έκδοση Τελική Σελίδα 5 από 31

Περιεχόµενα 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...8 1.1 Σκοπός Παραδοτέου...8 1.2 Γενική Επισκόπηση...8 2 ΙΚΤΥΑΚΗ ΥΠΟ ΟΜΗ ΜΕΤΑ ΟΣΗΣ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΚΟΥ ΕΝ ΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ...10 3 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ...13 3.1 Ψηφιοποίηση αναλογικών σηµάτων...13 3.2 Το πρότυπο MPEG-2...16 3.3 Συµπίεση ψηφιακών σηµάτων MPEG-2...17 3.4 Ροή µεταφοράς (MPEG-2 TS)...22 3.5 Πολυπλεξία...27 4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...31 Έκδοση Τελική Σελίδα 6 από 31

Λίστα Σχηµάτων Σχήµα 1. ικτυακή Υποδοµή Μετάδοσης... 11 Σχήµα 2. Αρχιτεκτονική Κεντρικού Σηµείου Εκποµπής Υπηρεσιών... 12 Σχήµα 3. Βασικοί τύπου αναλογικού βίντεο... 13 Σχήµα 4. ειγµατοληψία 4:2:2... 15 Σχήµα 5. Σήµατα εδοµένων Βίντεο και Ήχου... 18 Σχήµα 6. Βασικές Ροές MPEG-2... 19 Σχήµα 7. Πακέτο Βασικής Ροής MPEG-2... 20 Σχήµα 8. Σχηµατισµός Πακέτων Ροής Μεταφοράς MPEG-2... 21 Σχήµα 9. Πολυπλεγµένα Πακέτα Ροής Μεταφοράς MPEG-2... 21 Σχήµα 10. Πακέτο Ροής Μεταφοράς MPEG-2... 22 Σχήµα 11. Πακέτο Ροής Μεταφοράς µε Πεδίο Προσαρµογής... 23 Σχήµα 12. Πολυπλέκτης MPEG-2 TS... 24 Σχήµα 13. οµή Βασικής Ροής Πακέτων MPEG-2... 25 Σχήµα 14. οµή Πακέτου Ροής Μεταφοράς MPEG-2... 25 Σχήµα 15. Πολυπλεξία MPEG-2... 26 Σχήµα 16. οµή Πακέτου Μεταφοράς... 27 Σχήµα 17. Πολυπλεξία Ροής Προγράµµατος και Πολυπλεξία Ροής Μεταφοράς... 28 Σχήµα 18. Πολυπλεξία Πολλαπλών Υπηρεσιών... 30 Έκδοση Τελική Σελίδα 7 από 31

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Σκοπός Παραδοτέου Ο σκοπός του παραδοτέου Π06 Καθορισµός οπτικοακουστικού περιεχοµένου αρχαιολογικού και είναι να παρουσιάσει τα τεχνικά χαρακτηριστικά και τις λειτουργικές προδιαγραφές των υπηρεσιών αρχαιολογικού ενδιαφέροντος που θα υλοποιηθούν στα πλαίσια του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ καθώς και το δίκτυο επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης µέσω του οποίου θα είναι διαθέσιµο το πολυµεσικό αυτό περιεχόµενο στους τελικούς χρήστες στην πόλη του Ηρακλείου. 1.2 Γενική Επισκόπηση. Στα πλαίσια του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ θα αξιοποιηθεί η δυνατότητα της επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης για την εκποµπή πολλαπλών τηλεοπτικών προγραµµάτων µέσα στο κοινό τηλεοπτικό µπουκέτο για την παροχή υπηρεσιών και πολυµεσικού υλικού ενηµέρωσης αρχαιολογικού και σε όλη την περιοχή κάλυψης στην πόλη του Ηρακλείου. Θα δοθεί έµφαση στην εξέταση των καινοτόµων στοιχείων της πολιτιστικής προσφοράς της Κρήτης και των αρχαιολογικών χώρων και περιοχών καθώς και στη µελέτη της προβολής των παραπάνω στοιχείων µέσω της προτεινόµενης πλατφόρµας επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης, οι λειτουργικές προδιαγραφές της οποίας παρουσιάζονται αναλυτικά στα παραδοτέα Π03 και Π04. Ένας από τους στόχους λοιπόν του έργου αποτελεί η ανάπτυξη δράσεων και δραστηριοτήτων προβολής µέσω του δικτύου επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης για την ανάδειξη των σηµαντικών στοιχείων του νησιού κάνοντας χρήση των νέων τεχνολογιών τηλεπικοινωνιών και δικτύων ευρυ-εκποµπής. Για τις ανάγκες του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ θα πραγµατοποιηθούν όλες οι κατάλληλες τηλεοπτικές λήψεις σε αρχαιολογικούς χώρους της Κρήτης και το πολυµεσικό περιεχόµενο το οποίο θα δηµιουργηθεί θα ψηφιοποιηθεί µε τη χρήση εξειδικευµένου εξοπλισµού έτσι ώστε να είναι συµβατή η µετάδοσή του µέσα από το προτεινόµενο δίκτυο της επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης. Έτσι οι επισκέπτες αλλά και οι κάτοικοι της πόλης του Ηρακλείου θα έχουν τη δυνατότητα λήψης του πολυµεσικού αυτού υλικού είτε µέσω του τηλεοπτικού τους δέκτη χρησιµοποιώντας συσκευές set-top-box είτε µέσω ενός απλού Η/Υ κάνοντας χρήση των κατάλληλων καρτών επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης. Στο παραδοτέο αυτό παρουσιάζονται όλες οι κατάλληλες πληροφορίες των τεχνικών προδιαγραφών για τις υπηρεσίες ενηµέρωσης του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ σχετικά µε το περιεχόµενό τους, την τυποποίησή τους και τις απαιτήσεις του οπτικοακουστικού υλικού οι οποίες χρειάζονται για Έκδοση Τελική Σελίδα 8 από 31

τη µετάδοσή του στην περιοχή εκποµπής. Επιπλέον παρουσιάζονται οι τεχνικές ανάπτυξης, επεξεργασίας, ψηφιοποίησης και πολυπλεξίας του κατάλληλου πολυµεσικού περιεχοµένου οι οποίες µελετήθηκαν για τη δηµιουργία των πολλαπλών ψηφιακών τηλεοπτικών προγραµµάτων που θα εκπέµπονται στο κοινό µπουκέτο των UHF. Έκδοση Τελική Σελίδα 9 από 31

2 ΙΚΤΥΑΚΗ ΥΠΟ ΟΜΗ ΜΕΤΑ ΟΣΗΣ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΚΟΥ ΕΝ ΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ Η γενική αρχιτεκτονική του προτεινόµενου δικτύου επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ που θα χρησιµοποιηθεί για την παροχή των υπηρεσιών ενηµέρωσης αρχαιολογικού ενδιαφέροντος µε τη µορφή ψηφιακού τηλεοπτικού µπουκέτου παρουσιάζεται στο σχήµα 1. Αυτή αποτελείται από δύο βασικά υποσυστήµατα: α) ένα κεντρικό σηµείο εκποµπής και β) δύο ενδιάµεσους κόµβους διανοµής (Cell Main Nodes, CMNs) οι οποίοι βρίσκονται µέσα στην περιοχή κάλυψης για την παροχή των διαδραστικών διαδικτυακών υπηρεσιών ενηµέρωσης τουριστικού ενδιαφέροντος (Π05). Η εκποµπή του τηλεοπτικού µπουκέτου θα πραγµατοποιείται σύµφωνα µε το πρότυπο DVB-T και οι τελικοί χρήστες θα λαµβάνουν τα πολλαπλά ψηφιακά προγράµµατα από το κανάλι των UHF µε τη χρήση συσκευών set-top-box /αποκωδικοποιητές DVB-T εφόσον βρίσκονται µέσα στην περιοχή κάλυψης. Τα ψηφιακά αυτά τηλεοπτικά προγράµµατα θα αποτελούν τις υπηρεσίες αρχαιολογικού ενδιαφέροντος του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ και θα υλοποιηθούν σύµφωνα µε τις προδιαγραφές που παρουσιάζονται στα επόµενα κεφάλαια του παραδοτέου Π06 από την εταιρεία Ίκαρος Ραδιοτηλεοπτικές Επιχειρήσεις. Η γενική αρχιτεκτονική και οι τεχνικές προδιαγραφές του κεντρικού σηµείου εκποµπής το οποίο θα υλοποιηθεί στα πλαίσια του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ για την παροχή των πολυµεσικών υπηρεσιών αρχαιολογικού ενδιαφέροντος παρουσιάζεται αναλυτικά στο παραδοτέο Π03. Το κεντρικό σηµείο εκποµπής περιλαµβάνει την αλυσίδα µετάδοσης του DVB-T και θα έχει τη δυνατότητα να εκπέµπει µία κοινή ροή µεταφοράς στα UHF η οποία θα µεταφέρει όλη τη διαδικτυακή κίνηση (υπηρεσίες ενηµέρωσης τουριστικού ενδιαφέροντος) που προορίζεται για τους ενδιάµεσους κόµβους διανοµής στην περιοχή εκποµπής µαζί µε τα πολλαπλά ψηφιακά τηλεοπτικά προγράµµατα (υπηρεσίες ενηµέρωσης αρχαιολογικού ενδιαφέροντος). Έκδοση Τελική Σελίδα 10 από 31

Εκποµπή UHF (DVB-T) Ενδιάµεσος Κόµβος ιανοµής (Ασύρµατο Κανάλι Επιστροφής) Κεντρικό Σηµείο Εκποµπής Περιοχή Εκποµπής DVB-T Περιοχή Ασύρµατου ικτύου Υπόµνηµα Ασύρµατο κανάλι επιστροφής Εκποµπή DVB-T Περιοχή εκποµπής Κεραία Λήψης UHF Ενδιάµεσος Κόµβος ιανοµής (Ενσύρµατο Κανάλι Επιστροφής) Περιοχή Ασύρµατου ικτύου Κανάλι επιστροφής PSTN Σχήµα 1. ικτυακή Υποδοµή Μετάδοσης Στο σχήµα 2 παρουσιάζεται αναλυτικά η αρχιτεκτονική του κεντρικού σηµείου εκποµπής το οποίο περιλαµβάνει την αλυσίδα µετάδοσης του DVB-T. Το οπτικοακουστικό υλικό ενηµέρωσης αρχαιολογικού και το οποίο θα είναι διαθέσιµό από τις λήψεις τις οποίες θα πραγµατοποιήσει η εταιρεία Ίκαρος Ραδιοτηλεοπτικές Επιχειρήσεις όπως ήδη έχει αναφερθεί παραπάνω θα ψηφιοποιηθεί κατάλληλα σύµφωνα µε συγκεκριµένες προδιαγραφές έτσι ώστε να υπάρχει συµβατότητα µε το προτεινόµενο δίκτυο επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης µέσω του οποίου θα διατεθεί στους τελικούς χρήστες. Το πολυµεσικό περιεχόµενο αυτό θα αποθηκευτεί στην συσκευή OPAL MPEG-2 TS (σχήµα 2) και η διαχείρισή του µέσα στο κοινό ψηφιακό τηλεοπτικό µπουκέτο θα πραγµατοποιείται µε τη χρήση κατάλληλου λογισµικού. Η συγκεκριµένη συσκευή θα έχει επίσης τη δυνατότητα να πολυπλέκει τα πολλαπλά ψηφιακά τηλεοπτικά προγράµµατα για τη δηµιουργία µίας κοινής τηλεοπτικής ροής και θα διασυνδέεται στην τελική συσκευή ενθυλάκωσης και πολυπλεξίας για τη µετάδοση όλων των υπηρεσιών ενηµέρωσης (διαδικτυακών και πολυµεσικών) στην περιοχή εκποµπής του DVB-T. Η διαδικασία της πολυπλεξίας θα πραγµατοποιείται σύµφωνα µε τις τεχνικές προδιαγραφές οι οποίες παρουσιάζονται αναλυτικά στα παρακάτω κεφάλαια Έκδοση Τελική Σελίδα 11 από 31

του συγκεκριµένου παραδοτέου. Στα επόµενα κεφάλαια παρουσιάζονται επίσης οι προδιαγραφές σχετικά µε την κωδικοποίηση και την ψηφιοποίηση του πολυµεσικού υλικού έτσι ώστε να είναι δυνατή η εκποµπή από το προτεινόµενο δίκτυο και η λήψη του από τους τελικούς χρήστες στην πόλη µε τη χρήση των κατάλληλων συσκευών. Σχήµα 2. Αρχιτεκτονική Κεντρικού Σηµείου Εκποµπής Υπηρεσιών Έκδοση Τελική Σελίδα 12 από 31

3 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ Η εταιρεία Ίκαρος Ραδιοτηλεοπτικές επιχειρήσεις θα χρησιµοποιήσει ειδικό εξοπλισµό για την κατάλληλη ψηφιοποίηση και κωδικοποίηση του οπτικοακουστικού περιεχοµένου αρχαιολογικού και το οποίο θα έχει στη διάθεση της από τις λήψεις τις οποίες θα πραγµατοποιήσει σε περιοχές της Κρήτης στα πλαίσια του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ. Στα επόµενα κεφάλαια παρουσιάζονται στοιχεία και τεχνικές προδιαγραφές σχετικά µε την κατάλληλη κωδικοποίηση του αναλογικού οπτικοακουστικού υλικού έτσι ώστε να είναι συµβατό για τη µετάδοσή του σε όλη την περιοχή εκποµπής µέσω της προτεινόµενης πλατφόρµας και το δίκτυο επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης του έργου. 3.1 Ψηφιοποίηση αναλογικών σηµάτων Η ψηφιοποίηση των αναλογικών σηµάτων αναφέρεται στην αναπαράσταση των σηµάτων βίντεο και ήχου σε ψηφιακές ροές δεδοµένων. Κάθε εικόνα προς µετάδοση δέχεται τη διαδικασία δειγµατοληψίας ως προς το χρόνο και επίσης ως προς τις οριζόντιες και κατακόρυφες διευθύνσεις από την κάµερα λήψης. Ο αριθµός των pixels που δηµιουργούνται στην οριζόντια γραµµή εξαρτάται από την οριζόντια ανάλυση του συστήµατος ενώ η κατακόρυφη ανάλυση εξαρτάται από τον αριθµό των γραµµών που χρησιµοποιούνται στο σύστηµα. Τα σήµατα τα οποία δηµιουργούνται από την κάµερα αποτελούν τα στοιχεία R, G και B (σχήµα 3) ενώ ο τελικός ρυθµός µετάδοσης του ψηφιακού σήµατος εξαρτάται από το ρυθµό δειγµατοληψίας. Σχήµα 3. Βασικοί τύπου αναλογικού βίντεο Έκδοση Τελική Σελίδα 13 από 31

ύο κοινά πρότυπα δειγµατοληψίας που χρησιµοποιούνται ευρέως είναι το 4:2:2 και το 4:2:0. Το πρώτο ορίζει τους λόγους της ανάλυσης της χρωµατικής διαφοράς των σηµάτων. Τα σήµατα αυτά δειγµατοληπτούνται οριζόντια µε το µισό ρυθµό της δειγµατοληψίας του στοιχείου της φωτεινότητας ενώ ο κατακόρυφος ρυθµός δειγµατοληψίας είναι ο ίδιος για όλα τα στοιχεία. Το πρότυπο 4:2:0 χρησιµοποιείται ευρέως στα συστήµατα µετάδοσης ψηφιακής τηλεόρασης όταν το εύρος ζώνης είναι περιορισµένο. Ο λόγος των σηµάτων της χρωµατικής διαφοράς είναι µειωµένος κατακόρυφα στο µισό σε σχέση µε αυτόν της οριζόντιας ανάλυσης δειγµατοληπτόντας τα σήµατα της χρωµατικής διαφοράς σε κάθε άλλη γραµµή. Η διαδικασία αυτή ελαττώνει την ποσότητα των δεδοµένων που δηµιουργούνται από την κωδικοποίηση και δηµιουργεί εικόνες οι οποίες ταιριάζουν περισσότερο στην αντίδραση του ανθρώπινου µατιού. Τα σήµατα της χρωµατικής διαφοράς δειγµατοληπτούνται κάθετα µε το µισό ρυθµό της οριζόντιας δειγµατοληψίας αυτών των σηµάτων. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα µία ανάλυση χρώµατος η οποία είναι ίση οριζόντια και κατακόρυφα. Το πρότυπο αυτό καθορίζει έτσι µία σηµαντική διαδικασία δειγµατοληψίας και χρησιµοποιείται ευρέως σε πολλά συστήµατα κωδικοποίησης MPEG-2. Τα πρότυπα όπως περιγράφθηκαν παραπάνω καθορίζουν µεθόδους για τα ψηφιακά κωδικοποιηµένα σήµατα βίντεο χρησιµοποιώντας τη φωτεινότητα και δύο στοιχεία χρωµικότητας γνωστά και ως σήµατα χρωµατικής διαφοράς. Βασίζονται στη χρήση ενός τυπικού ρυθµού δειγµατοληψίας των 13,5 MHz στην µετατροπή των αναλογικών σηµάτων σε ψηφιακά για τα σηµερινά συστήµατα µετάδοσης. Όπως παρατηρείται στο σχήµα 4 στην δειγµατοληψία 4:2:2 µίας εικόνας βίντεο, το χρώµα εξόδου από την κάµερα αποτελείται τρία χρώµατα το κόκκινο, το πράσινο και το µπλε. Τα χρώµατα αυτά περνούν πρώτα από ένα πίνακα για την παραγωγή της αναλογικής φωτεινότητας και τα σήµατα της χρωµατικής διαφοράς. Μετά το στάδιο αυτό δειγµατοληπτούνται µε ρυθµό 13,5 MHz για το στοιχείο της φωτεινότητας και µε 6,75 MHz για τα στοιχεία της χρωµατικής διαφοράς έτσι ώστε να δηµιουργηθεί µία ψηφιακή αναπαράσταση των αρχικών αναλογικών στοιχείων. Ο ρυθµός µετάδοσης των ψηφιακών σηµάτων στην έξοδο είναι αρκετά µεγάλος της τάξης των 270Mbps. Έκδοση Τελική Σελίδα 14 από 31

Σχήµα 4. ειγµατοληψία 4:2:2 Τα δεδοµένα τα οποία δηµιουργούνται µετά την ψηφιοποίηση αποτελούν µία ροή µεγάλου ρυθµού µετάδοσης ο οποίος ξεπερνάει την χωρητικότητα των καναλιών µετάδοσης. Έτσι είναι απαραίτητη η χρήση προτύπων συµπίεσης για τη δηµιουργία ροών χαµηλότερου ρυθµού µετάδοσης. Αυτό µπορεί να επιτευχθεί αξιοποιώντας τα χαρακτηριστικά πλεονασµού των εικόνων του βίντεο. Τα στοιχεία της εικόνας εµφανίζουν χωρικό πλεονασµό µεταξύ των πλαισίων και χρονικό πλεονασµό µεταξύ των διαδοχικών πλαισίων. Οι τιµές των µεµονωµένων στοιχείων συσχετίζονται µε αυτές των γειτονικών στοιχείων και έτσι υπάρχει κάποιου είδους πρόβλεψη µία τιµής ενός στοιχείου αν είναι γνωστή η τιµή του γειτονικού στοιχείου. Όλοι οι αλγόριθµοι συµπίεσης καθορίζονται στο πρότυπο MPEG-2 το οποίο χρησιµοποιείται για τη ελάττωση του ρυθµού µετάδοσης των ψηφιακών ροών µετάδοσης µετά την ψηφιοποίηση των αναλογικών σηµάτων. Παράλληλα µε την ψηφιοποίηση του βίντεο πρέπει να ψηφιοποιηθούν και τα σήµατα του ήχου έτσι ώστε στο επόµενο στάδιο όπως θα περιγραφθεί παρακάτω, να πραγµατοποιηθεί η συµπίεση, ο συγχρονισµός και η κατάλληλη πολυπλεξία µεταξύ τους για τη δηµιουργία µίας κοινής ψηφιακής ροής µεταφοράς. Ένα σήµα ήχου αποτελεί ένα σταθερά µεταβαλλόµενο αναλογικό σήµα µε τιµές πλάτους οι οποίες διαφέρουν στην τιµή και έχουν πολλά στοιχεία συχνότητας. Για την αναπαράσταση ενός τέτοιου σήµατος µε ψηφιακούς δυαδικούς κώδικες απαιτείται µία διαδικασία κατά την οποία θα πραγµατοποιείται δειγµατοληψία σε διακριτές στιγµές στο χρόνο. Έτσι η διαδικασία ψηφιοποίησης ενός αναλογικού σήµατος ήχου χρησιµοποιεί χρονική δειγµατοληψία ενός σήµατος και κβάντιση του σήµατος σε διακριτές Έκδοση Τελική Σελίδα 15 από 31

τιµές πλάτους. Αυτή η διαδικασία πραγµατοποιείται για τις µεταβαλλόµενες αναλογικές κυµατοµορφές και έχει σαν αποτέλεσµα σε µία σειρά διακριτών τιµών στο χρόνο και στο πλάτος. 3.2 Το πρότυπο MPEG-2 Το MPEG-2 (Moving Picture Experts Group-2) αποτελεί ένα πρότυπο κωδικοποίησης και συµπίεσης ψηφιακών δεδοµένων. Παρέχει υψηλό βαθµό συµπίεσης 1/60 και αξιοποιείται στην επίγεια ψηφιακή τηλεόραση για τη µετάδοση δεδοµένων µέσα από το πρακτικά διαθέσιµο φάσµα των 8ΜΗz, γεγονός το οποίο δικαιολογεί το λόγο για τον οποίο έχει καθιερωθεί σε παγκόσµιο επίπεδο ως το πρότυπο συµπίεσης του οπτικοακουστικού περιεχοµένου της ψηφιακής τηλεόρασης. Το πρότυπο αυτό θα αξιοποιηθεί και για τη δηµιουργία των ροών µεταφοράς του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ έτσι ώστε να είναι δυνατή η µετάδοση όλων των προτεινόµενων υπηρεσιών στην περιοχή εκποµπής. Το πρότυπο MPEG-2 υποστηρίζει έναν αριθµό από προφίλ (profiles) που στοχεύουν σε µια συγκεκριµένη περιοχή εφαρµογών και καθορίζουν το σύνολο των εργαλείων συµπίεσης που χρησιµοποιούνται. Συγκεκριµένα υποστηρίζονται τέσσερα προφίλ, εκ των οποίων το κύριο είναι για τη χρήση γενικού σκοπού, το απλό προφίλ είναι παρόµοιο µε το κύριο, ενώ τα άλλα διαπραγµατεύονται την επεκτασιµότητα (scalability) και την τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας (High Definition TV). Υποστηρίζονται τρεις τύποι εικόνων οι I, οι P και οι B. Τα προφίλ διαφέρουν όσον αφορά την παρουσία ή απουσία εικόνων B, την ανάλυση της χρωµατικότητας καθώς και την επεκτασιµότητα µίας κωδικοποιηµένης ροής προς τα άλλα format εικόνων. Απλό Profile: χρησιµοποιεί ένα απλό κωδικοποιητή και αποκωδικοποιητή αλλά χρειάζεται έναν υψηλό ρυθµό µετάδοσης (bit rate). Τα πλαίσια µέσα στα οποία πρέπει να κυµαίνεται ο ρυθµός µετάδοσης είναι: από 0,1 µέχρι 14Mbps. Κύριο Profile: απαιτεί έναν πιο σύνθετο κωδικοποιητή και αποκωδικοποιητή µε µεγαλύτερο κόστος αλλά χρειάζεται ένα µικρότερο ρυθµό µετάδοσης, ο οποίος και σε αυτό το προφίλ µπορεί να πάρει τιµές από 0,1 µέχρι 14Mbps. Ανώτερο Profile: παροχή για τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας HDTV (High Definition TV). Ο ρυθµός µετάδοσης στο προφίλ αυτό βρίσκεται ανάµεσα στα 0,1 και 60Mbps. Επιπροσθέτως, το πρότυπο MPEG-2 υποστηρίζει τέσσερα επίπεδα (levels) που ορίζουν την ανάλυση της εικόνας. Συγκεκριµένα, το χαµηλό επίπεδο (360 x 288) αντιστοιχεί στην προς τα Έκδοση Τελική Σελίδα 16 από 31

πίσω συµβατότητα µε το πρότυπο συµπίεσης MPEG-1 και στους video εγγραφείς (VCR), το κύριο επίπεδο (720 x 576) αντιστοιχεί στην τυποποιηµένη ανάλυση για τη µετάδοση NTSC, το υψηλό-1440 επίπεδο (1440 x 1152) στοχεύει στην HDTV και το υψηλό επίπεδο (1920 x 1152) βελτιστοποιείται για την HDTV (High Definition TV). Low level, χρησιµοποιεί ανάλυση 352 x 288 pixels Main level, χρησιµοποιεί ανάλυση 720 x 576 pixels High level, χρησιµοποιεί ανάλυση 1440 x 1152 pixels Το πρότυπο MPEG-2 χρησιµοποιεί µερικές πολύ σηµαντικές τεχνικές συµπίεσης για την ελάττωση του ρυθµού µετάδοσης των ψηφιακών ροών που προκύπτουν µετά την διαδικασία της ψηφιοποίησης. Ο διακριτός µετασχηµατισµός συνηµίτονου (DCT) είναι ένας ορθογώνιος µαθηµατικός µετασχηµατισµός ο οποίος χρησιµοποιείται για την εξάλειψη του χωρικού πλεονασµού των στοιχείων του σήµατος µετά την δειγµατοληψία, συγκεντρώνοντας την ενέργεια του σήµατος σε µερικούς µόνο συντελεστές. Ένα από τα πρώτα βήµατα της διαδικασίας DCT περιλαµβάνει την εύρεση της µέσης τιµής της φωτεινότητας των δειγµάτων και η αφαίρεση αυτής της τιµής από κάθε ένα από τα 64 δείγµατα έτσι ώστε να εξαλειφθεί το µέσο ή το DC στοιχείο. Μετά την διαδικασία DCT οι συντελεστές που προκύπτουν είναι συνήθως αρνητικοί και µε τιµή κοντά στο µηδέν. Αυτές οι τιµές συγκρίνονται µε ένα σετ τιµών από τον πίνακα κβάντισης σε σχέση µε ένα συγκεκριµένο και σταθερό κανόνα κβάντισης. Ο σκοπός αυτής της διαδικασίας είναι να ελαττώσει του περισσότερους από τους συντελεστές DCT στο µηδέν αν είναι δυνατό. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα τη δηµιουργία ενός σήµατος µε µη σταθερό ρυθµό µετάδοσης. Το επόµενο στάδιο της διαδικασίας της συµπίεσης αφορά της χρήση τεχνικών ελέγχου για την µείωση της ποσότητας των δεδοµένων. Σε αυτό το στάδιο οι περισσότερες τιµές των συντελεστών είναι µηδέν και η δυσδιάστατη εικόνα ελέγχεται µε µία µέθοδο zigzag για τη δηµιουργία µίας στοιχειοσειράς συντελεστών που οι περισσότεροι είναι µηδέν. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω σε διαφορετικές στιγµές ο κωδικοποιητής MPEG-2 παράγει ένα σήµα διαφορετικού ρυθµού µετάδοσης. Όµως σταθερός ρυθµός µετάδοσης απαιτείται για τα συστήµατα µετάδοσης, έτσι ένας ηλεκτρονικός καταχωρητής χρησιµοποιείται για την σταθεροποίηση του. 3.3 Συµπίεση ψηφιακών σηµάτων MPEG-2 Για τη µετάδοση του ψηφιακού σήµατος το οποίο δηµιουργείται µετά το στάδιο της ψηφιοποίησης των αναλογικών σηµάτων είναι απαραίτητη η συµπίεση του για τη µείωση της ποσότητας της πληροφορίας και για την εξάλειψη των περιττών στοιχείων που αφορούν τις ακολουθίες ψηφιακού βίντεο. Χωρίς τη συµπίεση του σήµατος τα δεδοµένα έχουν ρυθµό µετάδοσης 270Mbps για το βίντεο και 1,5Mbps για τον ήχο (σχήµα 5). Στα πλαίσια του Έκδοση Τελική Σελίδα 17 από 31

έργου ΠΑΣΙΦΑΗ όλες οι υπηρεσίες των ψηφιακών τηλεοπτικών προγραµµάτων αρχαιολογικού και θα συµπιεστούν έτσι ώστε ο ρυθµός µετάδοσης τους και η ποιότητα τους να είναι σε βαθµό ικανοποιητικό για τις ανάγκες του έργου. Σχήµα 5. Σήµατα εδοµένων Βίντεο και Ήχου Με τη συµπίεση βάση του προτύπου MPEG-2 τα σήµατα βίντεο συµπιέζονται σε 2 έως 6 Mbps ενώ τα σήµατα ήχου έχουν ρυθµό µετάδοσης περίπου 100 400Kbps. Τα συµπιεσµένα σήµατα βίντεο και ήχου ονοµάζονται βασικές ροές (elementary streams - ES). Υπάρχουν έτσι βασικές ροές βίντεο, ήχου και γενικά ροές δεδοµένων οι οποίες περιέχουν κάθε τύπο συµπιεσµένων η µη δεδοµένων. Αµέσως µετά τη συµπίεση όλες οι βασικές ροές διαχωρίζονται σε πακέτα µεταβλητού µήκους σχηµατίζοντας τις βασικές ροές πακέτων (Packetized Elementary Streams PES). Κάθε πακέτο PES έχει συνήθως µέγεθος µέχρι 64 Kbytes και περιέχει µία µικρή σχετικά κεφαλίδα και ένα payload (σχήµα 6). Η κεφαλίδα περιέχει έναν δείκτη για το µέγιστο µέγεθος πακέτου των 64 Kbytes ενώ το payload περιέχει είτε συµπιεσµένες ροές βίντεο και ήχου είτε ροές καθαρών δεδοµένων. Έκδοση Τελική Σελίδα 18 από 31

Σχήµα 6. Βασικές Ροές MPEG-2 Όλες οι βασικές ροές όπως αναφέρθηκε παραπάνω δηµιουργούνται πρώτα σε ροές πακέτων τα οποία ονοµάζονται πακέτα PES. Τα πακέτα αυτά έχουν συνήθως µέγεθος 64 Kbytes και ξεκινούν µε µία PES κεφαλίδα µε ελάχιστο µέγεθος 6 bytes η οποία περιέχει σηµαντικά στοιχεία για την αποκωδικοποίηση των ροών στο δέκτη. Η αναλυτική δοµή ενός πακέτου PES παρουσιάζεται στο επόµενο σχήµα όπου φαίνονται και τα προαιρετικά πεδία µίας επιπλέον κεφαλίδας η οποία αποτελεί µία προέκταση της κεφαλίδας PES και προσαρµόζεται στις απαιτήσεις της βασικής ροής που µεταδίδεται. Έκδοση Τελική Σελίδα 19 από 31

Σχήµα 7. Πακέτο Βασικής Ροής MPEG-2 Οι ροές πακέτων PES µε τα µεγάλου µεγέθους πακέτα δεν είναι κατάλληλες για µετάδοση και ειδικά για την ευρυ-εκποµπή πολλαπλών ψηφιακών προγραµµάτων σε µία ροή δεδοµένων. Ο στόχος είναι να πραγµατοποιηθεί η κατάλληλη πολυπλεξία για το σχηµατισµό µίας κοινής ροής µεταφοράς πολυπλεγµένων σηµάτων δεδοµένων MPEG-2. Αυτή η ροή στην πορεία µεταδίδεται µέσω του επίγειου καναλιού στα UHF. Έτσι τα µεγάλα πακέτα PES διαχωρίζονται σε µικρότερα πακέτα σταθερού µήκους και έπειτα πολυπλέκονται για τη δηµιουργία πακέτων 188 bytes τα οποία περιέχουν µία κεφαλίδα των 4 bytes (µία ροή ενός τηλεοπτικού προγράµµατος). Με την κατάλληλη πολυπλεξία όλες οι ροές των πακέτων αυτών που περιέχουν διαφορετικά τηλεοπτικά προγράµµατα δηµιουργούν µία τελική ροή µεταφοράς προς µετάδοση. Μία ροή µεταφοράς MPEG-2 (σχήµα 8) περιέχει τα πακέτα µεγέθους 188 bytes όλων των σηµάτων βίντεο, ήχου και δεδοµένων. Για κάθε τηλεοπτικό πρόγραµµα αξιοποιείται ένας MPEG-2 κωδικοποιητής για την κωδικοποίηση όλων των βασικών ροών και τη δηµιουργία Έκδοση Τελική Σελίδα 20 από 31

πακέτων ροής µεταφοράς από τα πακέτα PES. Ο ρυθµός µετάδοσης για κάθε πρόγραµµα είναι συνήθως από 2-8 Mbps αλλά ο συνολικός ρυθµός µετάδοσης για το βίντεο, τον ήχο και τα δεδοµένα µπορεί να είναι σταθερός η µεταβλητός σε σχέση µε το περιεχόµενο του προγράµµατος. Σχήµα 8. Σχηµατισµός Πακέτων Ροής Μεταφοράς MPEG-2 Το επόµενο στάδιο αφορά την πολυπλεξία όλων των ροών µεταφοράς για τη δηµιουργία της τελικής ροής µεταφοράς η οποία µπορεί να έχει ρυθµό µετάδοσης µέχρι και 30Mbps (σχήµα 9). Υπάρχει η δυνατότητα πολυπλεξίας έως και 15 προγραµµάτων σε µία κοινή τελική ροή ενώ οι ρυθµοί µετάδοσης τους µπορούν να µεταβάλλονται κατά τη διάρκεια της εκποµπής διατηρώντας όµως πάντα σταθερό τον τελικό ρυθµό. Στα πλαίσια του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ θα πραγµατοποιηθεί η µετάδοση πολλαπλών ψηφιακών τηλεοπτικών προγραµµάτων σε µία κοινή ροή µεταφοράς για την παροχή των προτεινόµενων πολυµεσικών υπηρεσιών αρχαιολογικού και σε όλη την περιοχή κάλυψης του DVB-T. Σχήµα 9. Πολυπλεγµένα Πακέτα Ροής Μεταφοράς MPEG-2 Έκδοση Τελική Σελίδα 21 από 31

3.4 Ροή µεταφοράς (MPEG-2 TS) Η ροή µεταφοράς MPEG-2 αποτελείται από πακέτα τα οποία έχουν σταθερό µέγεθος (σχήµα 10). Το µέγεθος αυτό είναι πάντα 188 bytes µε µία κεφαλίδα των 4 bytes και ένα payload των 184 bytes. Το payload περιέχει πληροφορίες βίντεο, ήχου και δεδοµένα ενώ η κεφαλίδα περιέχει σηµαντικά στοιχεία για τη µετάδοση, την αποκωδικοποίηση και το συγχρονισµό των πακέτων. Σύµφωνα µε το πρότυπο MPEG-2 ο συγχρονισµός στο δέκτη πραγµατοποιείται µετά από τη λήψη 5 πακέτων της ροής µεταφοράς. Ένα πολύ σηµαντικό στοιχείο της ροής είναι το αναγνωριστικό πακέτου ή PID το οποίο έχει µέγεθος 13 bits. Το PID περιγράφει το τρέχων περιεχόµενο του payload κάθε πακέτου. Τα πακέτα κάθε ξεχωριστής ροής των υπηρεσιών ενηµέρωσης αρχαιολογικού και του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ θα έχουν κοινό αναγνωριστικό πακέτου µεταξύ τους ενώ θα είναι διαφορετικό σε κάθε ψηφιακό τηλεοπτικό πρόγραµµα. Σχήµα 10. Πακέτο Ροής Μεταφοράς MPEG-2 Σε µερικές περιπτώσεις είναι απαραίτητο να πραγµατοποιηθεί η µετάδοση µε περισσότερα από 4 bytes στην κεφαλίδα των πακέτων της ροής µεταφοράς. Η κεφαλίδα επεκτείνεται µέσα στο πεδίο του payload σε αυτή την περίπτωση και αυτό γίνεται µικρότερο αλλά διατηρώντας πάντα το ίδιο µέγεθος του συνολικού πακέτου (188 bytes). Αυτό το επιπλέον πεδίο ονοµάζεται πεδίο προσαρµογής, adaptation field (σχήµα 11) Έκδοση Τελική Σελίδα 22 από 31

Σχήµα 11. Πακέτο Ροής Μεταφοράς µε Πεδίο Προσαρµογής Το πρότυπο MPEG-2 όπως ήδη έχει αναφερθεί µπορεί να αποτελέσει τη βάση για τη δηµιουργία ροών µεταφοράς MPEG-2 (MPEG-2 TS) οι οποίες περιέχουν πολλαπλές βασικές ροές πακέτων βίντεο, ήχου και δεδοµένων. Περισσότερη έµφαση θα δοθεί σε ροές µεταφοράς οι οποίες χρησιµοποιούν ηλεκτρικές διεπαφές που είναι συµβατές µε συστήµατα µετάδοσης για την εκποµπή σε επίγεια δίκτυα ευρυ-εκποµπής. Πρέπει να σηµειωθεί ότι το πρότυπο MPEG-2 δεν αναφέρεται µόνο στη διαδικασία συµπίεσης του ψηφιακού βίντεο και ήχου αλλά επίσης και στη διαδικασία συνένωσης αυτών των σηµάτων µαζί µε άλλες πηγές. Το πρότυπο ορίζει τη ροή που προέρχεται από την κωδικοποίηση και την πολυπλεξία και όχι από τη βασική διαδικασία δηµιουργίας της ροής. Το επίπεδο συστήµατος MPEG-2 περιλαµβάνει έναν µηχανισµό για τη συνένωση του κωδικοποιηµένου ήχου και βίντεο µε άλλα σήµατα δεδοµένων σε ροές µεταφοράς. Μπορεί επίσης να επιτρέψει το συνδυασµό διαφορετικού αριθµού προγραµµάτων σε µία κοινή ροή µεταφοράς MPEG-2. Αυτό επιτυγχάνεται πολυπλέκοντας πρώτα τα επιµέρους στοιχεία του τηλεοπτικού σήµατος µαζί και µετά πολυπλέκοντας πολλά τηλεοπτικά σήµατα σε µία τελική ροή MPEG-2 TS όπως παρουσιάστηκε παραπάνω. Επιπλέον µία πολύ σηµαντική παράµετρος αποτελεί η πληροφορία αναφοράς ρολογιού η οποία χρησιµοποιείται για να επιτρέψει την ανάκτηση των επιµέρους ρολογιών βίντεο και ήχου. Με την κωδικοποίηση MPEG-2 µπορεί να υπάρχουν µεταβλητές καθυστερήσεις για τον ήχο και το βίντεο λόγω της κωδικοποίησης µεταβλητού µήκους. Το επίπεδο του συστήµατος περιλαµβάνει χρονικά χαρακτηριστικά αποκωδικοποίησης και χρονικά χαρακτηριστικά παρουσίασης τα οποία βοηθούν να εξασφαλίσουν ότι η καθυστέρηση είναι σταθερή και ότι ο ήχος, το βίντεο και τα δεδοµένα διατηρούνται συγχρονισµένα ακόµα και όταν τα σήµατα µετατρέπονται σε πακέτα. Το επίπεδο συστήµατος επίσης παρέχει χρήσιµες πληροφορίες σχετικά µε το πραγµατικό δίκτυο µετάδοσης (Network Information Table), σχετικά µε τα προγράµµατα που µεταφέρονται (Program Allocation Tables) και τελικά τους πίνακες (Conditional Access Table) οι οποίοι δίνουν πληροφορίες σχετικά µε τις κωδικοποιηµένες υπηρεσίες. Αυτές οι δυνατότητες επιτρέπουν σε έναν αποκωδικοποιητή να επιλέγει µία συγκεκριµένη τηλεοπτική Έκδοση Τελική Σελίδα 23 από 31

υπηρεσία από το µπουκέτο των υπηρεσιών που παρέχεται στους τελικούς χρήστες σε κάθε δεδοµένη χρονική στιγµή. Το σχήµα 12 παρουσιάζει έναν πολυπλέκτη MPEG-2 TS µία απλής υπηρεσίας όπου τα στοιχεία του ήχου, του βίντεο και τα δεδοµένα κωδικοποιούνται και δηµιουργούνται σε πακέτα ξεχωριστά. Τα πακέτα τα οποία προκύπτουν είναι πολυπλεγµένα µεταξύ τους και σχηµατίζουν µία τελική ροή µεταφοράς MPEG-2. Σχήµα 12. Πολυπλέκτης MPEG-2 TS Οι βασικές ροές (Elementary Streams) δηµιουργούνται από τoν κωδικοποιητή και είναι ξεχωριστές για τα σήµατα του ήχου, του βίντεο και των δεδοµένων. Οι βασικές ροές πακέτων (PES) αποτελούνται από πακέτα µεταβλητού µήκους όπως αναφέρθηκε ήδη παραπάνω και περιέχουν χρονικά χαρακτηριστικά και πληροφορίες κεφαλίδας. Αυτές οι βασικές ροές µπορούν να δηµιουργήσουν είτε µία ροή προγράµµατος είτε µία ροή µεταφοράς ενώ η δοµή µίας ροής MPEG-2 PES παρουσιάζεται στο σχήµα 13. Έκδοση Τελική Σελίδα 24 από 31

Σχήµα 13. οµή Βασικής Ροής Πακέτων MPEG-2 Η ροή προγράµµατος αποτελεί µία σύνθεση των βασικών ροών πακέτων ήχου, βίντεο και δεδοµένων χρησιµοποιώντας το ίδιο ρολόι αναφοράς. Είναι ένας απλός τρόπος για το συνδυασµό των σηµάτων πληροφορίας ενώ η ροή προγράµµατος προορίζεται κυρίως για σκοπούς εγγραφής ή για µετάδοση σε ασφαλή κανάλια τα οποία δεν δηµιουργούν λάθη. Η ροή προγράµµατος αποτελείται από πακέτα µεταβλητού µήκους και δεν είναι τόσο κοινή όπως η ροή µεταφοράς η οποία χρησιµοποιείται ευρέως σε εξοπλισµούς µετάδοσης. Πρέπει να σηµειωθεί ότι το πιο κοινό πρότυπο που χρησιµοποιείται στις εφαρµογές είναι αυτό που καθορίζει τη δοµή των πακέτων MPEG-2 TS η οποία παρουσιάζεται στο σχήµα 14 και θα αξιοποιηθεί για τη δηµιουργία των υπηρεσιών ενηµέρωσης αρχαιολογικού και πολιτιστικού ενδιαφέροντος στα πλαίσια του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ. Σχήµα 14. οµή Πακέτου Ροής Μεταφοράς MPEG-2 Έκδοση Τελική Σελίδα 25 από 31

Η ροή αυτή µεταφοράς µπορεί να περιέχει µία ή περισσότερες τηλεοπτικές υπηρεσίες πολυπλεγµένες µαζί µε ανεξάρτητα ρολόγια. Οι ροές µεταφοράς περιέχουν επίσης πακέτα σταθερού µήκους (συνήθως 188 bytes) και προορίζονται για τη µετάδοση σε πραγµατικά κανάλια που επηρεάζονται από λάθη. Στο πακέτο MPEG-2 TS περιέχεται µία κεφαλίδα η οποία αποτελείται από ένα γκρουπ 4 bytes στην αρχή του πακέτου και περιέχει τα δεδοµένα που απαιτούνται (PID) από τον αποκωδικοποιητή για την αναγνώριση των προγραµµάτων µέσα σε µία κοινή ροή µεταφοράς. Με την εισαγωγή κενών πακέτων µέσα στη ροή µεταφοράς είναι δυνατόν να εξασφαλιστεί ότι ο ρυθµός της είναι σταθερός ακόµα και αν δηµιουργείται από ροές προγράµµατος µεταβλητού ρυθµού. Γενικά το πρότυπο MPEG-2 παρουσιάζει έναν τρόπο πολυπλεξίας δεδοµένων ήχου και video. Καθορίζει έναν απεριόριστο αριθµό ροών βίντεο και ήχου, αλλά και ροών δεδοµένων που πρέπει να συγχρονιστούν µε τον ήχο και το βίντεο (π.χ. οι υπότιτλοι σε ξένες γλώσσες). Η ροή µεταφοράς περιέχει εκτός από τις βασικές ροές, πληροφορίες για τις διάφορες υπηρεσίες όπως έλεγχο περιορισµένης πρόσβασης (Conditional Access), σηµατοδοσία συγχρονισµού καθώς και ιδιωτικά δεδοµένα (private data) στα οποία εντάσσονται και τα δεδοµένα IP. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγµα πολυπλεξίας παρουσιάζεται στο ακόλουθο σχήµα: Σχήµα 15. Πολυπλεξία MPEG-2 Η ροή µεταφοράς είναι µια µορφή πολυπλεξίας σχεδιασµένη για σύνθετες εφαρµογές όπως τα ψηφιακά τηλεοπτικά «µπουκέτα» (bouquets), που απαρτίζονται από πολλά ταυτόχρονα προγράµµατα και ροές δεδοµένων. Αποτελείται από µια διαδοχή πακέτων σταθερού µήκους των 188 bytes που ονοµάζονται πακέτα µεταφοράς (Transport Packets). Σύνολα δεδοµένων που είναι µεγαλύτερα σε µέγεθος (για παράδειγµα, µία συµπιεσµένη εικόνα, ένα τµήµα ήχου ή ένα πακέτο IP) θα υποστούν κατάτµηση και το περιεχόµενό τους θα µοιραστεί σε Έκδοση Τελική Σελίδα 26 από 31

περισσότερα του ενός transport packets. Η δοµή ενός πακέτου µεταφοράς φαίνεται στο σχήµα 16. Σχήµα 16. οµή Πακέτου Μεταφοράς Το αναγνωριστικό πακέτου (Packet Identifier PID) όπως αναφέρθηκε παραπάνω χρησιµοποιείται στη διαδικασία πολυπλεξίας και αποπολυπλεξίας για να ξεχωρίσει τα πακέτα µε κοινό περιεχόµενο. Το πεδίο προσαρµογής (adaptation field) χρησιµοποιείται για να συµπληρώσει το τελευταίο από µια σειρά πακέτων που φέρουν ένα κατακερµατισµένο σύνολο δεδοµένων. Η χρήση µικρών και σταθερού µήκους πακέτων διευκολύνει την προστασία του ψηφιακού σήµατος από λάθη. Για παράδειγµα, τα πρότυπα DVB για διαµόρφωση και µετάδοση ορίζουν ότι κάθε πακέτο MPEG-2 προστατεύεται µε έναν block κώδικα του τύπου Reed-Solomon πριν προχωρήσει για περαιτέρω επεξεργασία στον ποµπό. Η αυξηµένη ανθεκτικότητα της ροής µεταφοράς του προσφέρει µεγαλύτερες πιθανότητες «επιβίωσης» σε ένα κανάλι µε λάθη, όπως είναι οποιοδήποτε περιβάλλον ασύρµατης εκποµπής. Η προδιαγραφή Systems του MPEG-2 ορίζει την ακριβή µορφή του σήµατος που εξέρχεται από τον πολυπλέκτη, στην προκειµένη περίπτωση της ροής µεταφοράς. εν περιγράφει το φυσικό µέσο µεταφοράς και τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του, τη µέθοδο προστασίας έναντι λαθών ούτε και την τεχνική διαµόρφωσης. Οι διαδικασίες αυτές ορίζονται από τις προδιαγραφές µετάδοσης, στη συγκεκριµένη περίπτωση από τα πρότυπα DVB. 3.5 Πολυπλεξία Εκτός από την κωδικοποίηση των σηµάτων βίντεο και ήχου το πρότυπο MPEG-2 (ISO 13818) ορίζει επίσης και την πολυπλεξία των µεµονωµένων ροών δεδοµένων που δηµιουργούνται, σε µία κοινή τελική ροή. Η συνένωση των δεδοµένων µαζί δεν είναι ο µόνος Έκδοση Τελική Σελίδα 27 από 31

στόχος της πολυπλεξίας ενώ πρέπει να παρέχονται παράλληλα πληροφορίες σχετικά µε το πρόγραµµα εκποµπής και το κανάλι µετάδοσης καθώς και πληροφορίες που απαιτούνται είτε για τεχνικούς σκοπούς είτε για την κατάλληλη λήψη και το διαχωρισµό των προγραµµάτων από το δέκτη. Όλες αυτές οι πληροφορίες καθορίσθηκαν από το DVB Project (ETS 468, ETR 211) ενώ οι επιπλέον λειτουργίες που καλύπτονται από ένα σύστηµα MPEG-2 αφορούν την παροχή πληροφοριών ρολογιού στον αποκωδικοποιητή, τον συγχρονισµό του βίντεο και του ήχου και τα δεδοµένα conditional access. Η διαδικασία της πολυπλεξίας είναι απαραίτητη στα πλαίσια του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ έτσι ώστε να είναι δυνατή ταυτόχρονα η παροχή πολλαπλών υπηρεσιών ενηµέρωσης αρχαιολογικού και σε όλη την περιοχή εκποµπής του DVB-T. Η λειτουργία της πολυπλεξίας παρουσιάζεται στο µπλοκ διάγραµµα του σχήµατος 17. Στην αρχή όπως ήδη αναφέρθηκε παραπάνω τα δεδοµένα βίντεο, ήχου και τα βοηθητικά δεδοµένα δηµιουργούνται σε ροές πακέτων και διαιρούνται σε σχετικά µεγάλα πακέτα. Μετά από αυτή τη διαδικασία οι ροές δεδοµένων που προκύπτουν γίνονται µία τελική ροή και τα πακέτα διαιρούνται σε µικρότερα κατά τη διάρκεια της πολυπλεξίας. Αυτό το βήµα µπορεί να οδηγήσει είτε σε µία ροή προγράµµατος (Program Stream PS) είτε σε µία ροή µετάφοράς (Transport Stream TS) η οποία δίνει τη δυνατότητα για την εκποµπή διαφορετικών τηλεοπτικών προγραµµάτων µέσα στο ίδιο κανάλι. Σχήµα 17. Πολυπλεξία Ροής Προγράµµατος και Πολυπλεξία Ροής Μεταφοράς Οι βασικές διαφορές της πολυπλεξίας προγράµµατος και της πολυπλεξίας µεταφοράς παρουσιάζονται παρακάτω: Έκδοση Τελική Σελίδα 28 από 31

Πολυπλεξία Προγράµµατος: Όλες οι βασικές ροές έχουν µία κοινή χρονική βάση Κατάλληλη για χρήση σε κανάλια που αντιµετωπίζουν λάθη κατά τη µετάδοση Τα πακέτα µπορεί να είναι µεταβλητού µεγέθους Πολυπλεξία Μεταφοράς: ιαφορετικές χρονικές βάσεις είναι δυνατόν να χρησιµοποιηθούν Κατάλληλη για χρήση σε ανθεκτικά στα λάθη κανάλια Τα πακέτα είναι σταθερού µεγέθους (188 bytes) Το DVB Project έχει καθορίσει τη χρήση της πολυπλεξίας µεταφοράς για τη µετάδοση στην επίγεια ψηφιακή τηλεόραση στην Ευρώπη γιατί αποτελεί την ιδανική τεχνική πολυπλεξίας για τα κανάλια που είναι δεν ανθεκτικά στα λάθη. Η εταιρεία Ίκαρος Ραδιοτηλεοπτικές Επιχειρήσεις θα αξιοποιήσει τον κατάλληλο εξοπλισµό για την κωδικοποίηση και τη συµπίεση του αναλογικού οπτικοακουστικού υλικού αρχαιολογικού ενδιαφέροντος που θα έχει στη διάθεση της µετά τις κατάλληλες τηλεοπτικές λήψεις, σύµφωνα µε τα παραπάνω πρότυπα για τη δηµιουργία πολυπλεγµένων ροών µετάδοσης έτσι ώστε να είναι εφικτή η εκποµπή των πολλαπλών ψηφιακών προγραµµάτων σε όλη την περιοχή εκποµπής. Έτσι µία ροή µεταφοράς MPEG-2 µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την µεταφορά όχι µόνο των στοιχείων ενός απλού τηλεοπτικού προγράµµατος (πληροφορίες βίντεο, ήχου και δεδοµένων) αλλά επίσης και πολλαπλών ψηφιακών προγραµµάτων ή υπηρεσιών. Αυτή η τεχνική πολυπλεξίας παρουσιάζεται στο σχήµα 18. Έκδοση Τελική Σελίδα 29 από 31

Σχήµα 18. Πολυπλεξία Πολλαπλών Υπηρεσιών Η πολυπλεξία πακέτων πρέπει να πραγµατοποιείται µε βάση µερικούς κανόνες έτσι ώστε να επιβεβαιώνεται ότι µία ροή µεταφοράς επιτρέπει στον ήχο και στο βίντεο να είναι απόλυτα συγχρονισµένα. ιαφορετικά θα µπορούσε να σταλούν πρώτα τα πακέτα βίντεο ενός ολόκληρου τηλεοπτικού προγράµµατος πριν τα πακέτα του ήχου. Για την αποφυγή της παραπάνω περίπτωσης τα πακέτα βίντεο, ήχου και δεδοµένων πολυπλέκονται στην τελική ροή µεταφοράς σε σχέση µε τον στιγµιαίο ρυθµό µετάδοσης του κάθε ένα. Αυτή η µέθοδος θα διατηρήσει το συγχρονισµό µεταξύ όλων των πηγών οι οποίες πολυπλέκονται. Αυτό επιτυγχάνεται προγραµµατίζοντας τη µεταφορά των πακέτων χρησιµοποιώντας πολυπλέκτες ροής οι οποίοι επιβλέπουν τα επίπεδα του buffer ενός υποτιθέµενου αποκωδικοποιητή που ονοµάζεται αποκωδικοποιητής συστήµατος ροής µεταφοράς (TS-STD). Όλες οι παραπάνω µέθοδοι θα αξιοποιηθούν κατάλληλα για τις ανάγκες του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ έτσι ώστε να είναι δυνατή η µετάδοση των υπηρεσιών ενηµέρωσης αρχαιολογικού ενδιαφέροντος µε τη βέλτιστη ποιότητα προς τους τελικούς χρήστες. Έκδοση Τελική Σελίδα 30 από 31

4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Το παραδοτέο Π06 του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ αναφέρθηκε στον καθορισµό των τεχνικών χαρακτηριστικών του οπτικοακουστικού περιεχοµένου αρχαιολογικού και πολιτιστικού ενδιαφέροντος το οποίο θα αναπτυχθεί από την εταιρεία Ίκαρος Ραδιοτηλεοπτικές Επιχειρήσεις. Για τις ανάγκες του έργου θα πραγµατοποιηθούν όλες οι κατάλληλες τηλεοπτικές λήψεις σε αρχαιολογικούς χώρους της Κρήτης και το πολυµεσικό περιεχόµενο το οποίο θα δηµιουργηθεί θα ψηφιοποιηθεί κατάλληλα µε τη χρήση εξειδικευµένου εξοπλισµού έτσι ώστε να είναι συµβατή η µετάδοσή του µέσα από το προτεινόµενο δίκτυο της επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης. Στο παραδοτέο αυτό παρουσιάστηκαν επίσης οι κατάλληλες πληροφορίες των προδιαγραφών για τις υπηρεσίες ενηµέρωσης πολιτιστικού ενδιαφέροντος σχετικά µε το περιεχόµενό τους, την τυποποίησή τους και τις απαιτήσεις τους για την µετάδοσή στην περιοχή εκποµπής. Επιπλέον αναλύθηκαν οι τεχνικές ανάπτυξης, επεξεργασίας, ψηφιοποίησης και πολυπλεξίας του πολυµεσικού περιεχοµένου οι οποίες θα εφαρµοσθούν για τη δηµιουργία των κατάλληλων πολλαπλών ψηφιακών τηλεοπτικών προγραµµάτων που θα εκπέµπονται στο κοινό µπουκέτο των UHF. Το συγκεκριµένη παραδοτέο Π06 θα αποτελέσει τη βάση για την πραγµατοποίηση των δράσεων και τη συγγραφή των παραδοτέων Π11 Αποτύπωση επιλεγµένων σηµείων αρχαιολογικού και και Π12 Επεξεργασία και προσαρµογή περιεχοµένου για την επίγεια ψηφιακή µετάδοση στα UHF της Ενότητας Εργασίας 7, τα οποία θα αναφέρονται στη λήψη του οπτικοακουστικού περιεχοµένου αρχαιολογικού ενδιαφέροντος και στην υλοποίηση του κοινού ψηφιακού τηλεοπτικού µπουκέτου εκποµπής των υπηρεσιών του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ (ψηφιοποίηση, κωδικοποίηση και πολυπλεξία πολλαπλών ψηφιακών τηλεοπτικών προγραµµάτων). Έκδοση Τελική Σελίδα 31 από 31