UNIVERZA V MARIBORU - core.ac.uk · diskretna kosinusna transformacija (»Discrete Cosine Transform«) MC : gibalna kompenzacija (»Motion Compensation«) VLC : kodiranje spremenljive

I

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova 17

Diplomska naloga visokošolskega študijskega programa

Sistem pretvorbe spletnih avdiovizualnih vsebin v DVB transportne tokove v

realnem času

Študent: Klavdijo Repolusk

Visokošolski, Elektrotehnika

Elektronika

doc.dr. Iztok Kramberger

doc.dr. Mitja Solar

Cvetka Jurišič predmetna učiteljica

slovenščine

Maribor, junij 2010

Študijska program:

Smer:

Mentor:

Somentor:

Lektorica:

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju doc.dr. Iztoku Krambergerju za mentorstvo in strokovno vodenje med pripravljanjem diplomske naloge. Somentorju doc.dr. Mitju Solarju se zahvaljujem za idejno in tehnično pomoč.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij.

IV

SISTEM PRETVORBE SPLETNIH AVDIO VIZUALNIH VSEBIN V DVB TRANSPORTNE

TOKOVE V REALNEM ČASU

Ključne besede: DVB standardi, tipi omrežij, MPEG kodiranje, transportni tok, programski tok, spletne vsebine

UDK: 621.37/.38:004.738.5(043.2)

Povzetek:

V diplomski nalogi sta opisana realizacij in ovrednotenje prenosa slike in zvoka v živo s

pomočjo sistema za pretvorbo spletnih avdiovizualnih vsebin v DVB transportne tokove.

Opisan je prenos slike in zvoka v realnem času s pomočjo spletne kamere, katere

avdiovizualna vsebina se zajema z multimedijskim predvajalnikom VideoLan. Le-ta v

nadaljevanju pošilja zajeti zvok in sliko po internetnem protokolu na lokalni naslov

računalnika znotraj lokalnega omrežja na predhodno definirana vrata. Na takšen način

posredovano avdiovizualno vsebino se iz omrežja odvzema s pomočjo programa

FFMPEG, ki sprejeto vsebino pretvarja v standardni MPEG-2 transportni tok. Novo

ustvarjen transportni tok se z uporabo internetnega nepovezovalnega protokola ponovno

posreduje v lokalno ali drugo omrežje na predhodno definiran internetni naslov in

pripadajoča vrata. Izveden je bil nov program za sprejem transportnih tokov iz omrežja

in za posredovanje le teh na oddajni pretvornik z USB vmesnikom in standardnim ASI

izhodom. Da smo zagotovili celovitost preizkušanja prenosne poti, se omenjen signal

sprejema z dodatnim ASI pretvornikom z USB vmesnikom, pri tem pa je možno

spremljanje posredovane avdiovizualne vsebine s programom za digitalno televizijo.

Prav tako je možno ustvarjen ASI signal posredovati na DVB oddajnik in ga spremljati s

standardnim digitalnim televizijskim sprejemnikom.

V

REAL TIME SYSTEM FOR AUDIO VISUAL WEB CONTENT CONVERSION INTO DVB

TRANSPORT STREAM

Key words: DVB standards, types of Network, MPEG coding, Transport Stream, Program Stream, Web content

UDK: 621.37/.38:004.738.5(043.2)

Abstract:

The thesis describes the realisation, implementation and evaluation of the transfer of video

and audio live with the system for converting audio-visual content online into DVB

transport streams. It describes the transmission of video and audio in real time using a web

camera, which audio visual content is covered by the media player VideoLan. This media

player is sending the sound and image through the Internet Protocol to the address of the

computer on a local LAN within the pre-defined port. Once the audio visual content is

transmitted, it is taken from the network with the program FFMPEG, which converts the

received content in standard MPEG-2 transport stream. The new transport stream will be

with help of the unconnected Internet Protocol transmited again to the local or other

network, to the pre-defined internet address and associated port. With this it was carried

out a new program for the reception of transport streams from the network and their

transmission to the transmitting transducer with USB adapter and a standard ASI output.

For ensuring the integrity of testing the transmission path, the signal mentioned before is

beeing received with additional ASI converter with USB interface. Meanwhile it is possible

to monitor the audio visual content with the program for digital television program. It is

also possible to transmit the ASI signal to DVB transmitter and monotoring it with a

standard digital TV receiver.

VI

KAZALO:

1. UVOD......................................................................................................................1

2. DIGITALIZACIJA IN PRENOSNE POTI AVDIOVIZUALNIH VSEBIN ...3

2.1. DVB STANDARDI.....................................................................................4

2.2. TIPI OMREŽIJ ZA DIGITALNO ODDAJANJE.....................................13

2.3. KODIRANJE AVDIOVIZUALNIH VSEBIN..........................................15

2.4. ZAJEM SPLETNIH VSEBIN ...................................................................23

2.5. TRANSPORTNI TOK...............................................................................27

3. RAZVOJ SISTEMA............................................................................................32

3.1. PROGRAMSKA OPREMA......................................................................35

3.2. STROJNA OPREMA ................................................................................45

4. MERITVE IN REZULTATI ..............................................................................50

4.1. OBREMENITVE V LOKALNEM OMREŽJU........................................50

4.2. OBREMENITVE PROCESORJA IN POMNILNIKA V ODVISNOSTI

OD RAZLOČLJIVOSTI KODIRANJA....................................................57

4.3. SLEDENJE PRENOSU TRANSPORTNIH TOKOV V LOKALNEM

OMREŽJU.................................................................................................64

4.4. ZAKASNITVE OD IZVORA DO CILJA ................................................66

4.5. BITNA HITROST TRANSPORTNEGA TOKA PO ASI VODILU........68

5. SKLEP ..................................................................................................................70

6. LITERATURA.....................................................................................................71

7. PRILOGE:............................................................................................................73

7.1. Seznam slik................................................................................................73

7.2. Seznam tabel ..............................................................................................73

7.3. Naslov študenta..........................................................................................74

7.4. Kratek življenjepis .....................................................................................74

VII

UPORABLJENE KRATICE

HTTP internetni protokol med strankami in strežnikom (»HyperText Transfer

Protocol«)

IP številka računalnika v omrežju (»Internet Protocol«)

MPEG format za video(»Moving Picture Expert Group«)

UDP nepovezovalni protokol(»User Datagram Protocol«)

ASI analogno serijsko vodilo (»Analog Serial Video«)

SDI digitalno serijsko vodilo (»Serial Digital Video«)

DVB-T/C/S/H digitalna prizemna, kabelska, satelitska, mobilna televizija (»Digital

Video Broadcasting Terrestial, Cable, Satellite, Handheld«)

OFDM ortogonalna modulacija s frekvenčnim pomikom (»Orthogonal Frequency

Division Multipleksing«)

UHF ultra visoke frekvence (»Ultra High Frequency«)

VHF zelo visoke frekvence (»Very High Frequency«)

SFN enofrkvenčno omrežje (»Single Frequency Network«)

MFN večfrekvenčno omrežje (»Multi Frequency Network«)

QAM kvadraturna amplitudna modulacija (»Quadrature Amplitude Modulation«)

QPSK kvadraturna modulacija s faznim pomikom (»Quadrature Phase Shift

Keying«)

HDTV televizija z visoko ločljivostjo (»High Definition Television«)

MPEG-TS transportni tok (»Transport Stream«)

MPEG-PS programski tok (»Program Stream«)

STB dekodirnik (»Set Top Box«)

RF radijske frekvence (»Radio Frequency«)

DAC digitalno analogni pretvornik (»Digital Analog Converter«)

JPEG format slike (»Joint Photographic Experts Group«)

RGB osnovne barve (»Red Green Blue«)

DCT diskretna kosinusna transformacija (»Discrete Cosine Transform«)

MC gibalna kompenzacija (»Motion Compensation«)

VLC kodiranje spremenljive dolžine (»Variable Length Coding«)

RLE dekodiranje tekoče dolžine (»Run Length Encoding«)

RFC zahteva za mnenja (»Request for Comments«)

VIII

TCP prenosni protokol (»Transmission Control Protocol«)

SSL hibridni protokol šifriranja (»Secure Sockets Layer«)

TLS enak kot SSL, le z novim imenom (»Transport Layer Security«)

PID zaznamovalec paketkov (»Packet IDentifier«)

PAT programsko združevalna tabela (»Program Assciation Table«)

PMT programsko preslikana tabela (»Program Map Table«)

PCR programska ura reference (»Program Clock Reference«)

ATSC napreden televizijski sistem odbora (»Advanced Television Systems

Committee«)

CBR konstantna bitna hitrost (»Constant Bit Rate«)

DTS čas za dekodiranje (»Decode Time Stamp«)

PTS čas za predvajanje (»Presentation Time Stamp«)

GNU prosto dostopna licenca (»General Public Licence«)

CPE Centralno Procesna Enota (»CPU-Central Processing Unit«)

RAM pomnilniški modul (»Random Access Memory«)

ASF napredni format pošiljanja informacij (»Advanced Streamin Format«)

WMV format za sliko (»Windows Media Video«)

WMA format za zvok (»Windows Media Audio«)

MBMS multimedijsko razširjen sistem za mobilno televizijo(»Multimedia

Broadcast Multicast Sistem«)

Sistem pretvorbe spletnih avdiovizualnih vsebin v DVB transportne tokove v realnem času Stran 1

1. UVOD

Z vedno večjim napredkom tehnike in pojavom novih tehnologij na skoraj vseh

področjih našega življenja se je tudi pri prenosu televizijskih signalov pojavila težnja po

načinu prenosa, ki nudi večjo izkoriščenost frekvenčnega spektra televizijskih kanalov, je

bolj odporen na vplive motenj in je prilagodljiv za uporabo v tehnologijah novih generacij.

Prehod na popolno digitalizacijo televizijskih vsebin se mora v Republiki Sloveniji

izvesti do 1. decembra 2010. Vendar je prehod v nasprotju s satelitsko in kabelsko

televizijo, kjer je bila digitalizacija že uspešno izvedena s standardoma DVB-S in

DVB-C, mnogo bolj dolgotrajen, saj zahteva večje finančne vložke. Na področju

prizemne televizije sta se uveljavila standarda DVB-T in DVB-H, slednji je namenjen

mobilnim platformam. Elektronske komunikacije predstavljajo ključni faktor na poti v

sodobno informacijsko družbo in ustvarjajo osnovne pogoje za jamstvo modernizacije

komunikacijskih omrežij in storitev v javnih in individualnih institucijah. Digitalizacija

zemeljskih televizijskih signalnih kanalov prinaša socialne, kulturne, politične in

ekonomske prednosti. Med najpomembnejše lahko vsekakor štejemo učinkovitejšo

izrabo omrežne kapacitete oziroma frekvenčnega spektra v primerjavi z analogno

televizijo in izboljšane storitve oddajanja z novimi programi, programsko povezanimi

izboljšavami, boljšo slikovno in zvočno kvaliteto ter boljše podatkovne in

interaktivne storitve.

Cilj diplomskega dela je izvesti delujoč sistem, ki omogoča pretvorbo avdiovizualnih

spletnih vsebin v transportni tok, ki ga je možno posredovati na oddajnike za digitalno

televizijo in sprejemati s standardnimi digitalnimi televizijskimi sprejemniki.

V drugi poglavju bomo opisali teoretično ozadje digitalnih prenosov na splošno in

specifike za digitalno televizijo.

V prvem podpoglavju bomo opisali splošne lastnosti DVB standardov, v drugem

podpoglavju bomo predstavili tipe omrežij za digitalno oddajanje, v tretjem podpoglavju


kodiranje avdiovizualnih vsebin, v četrtem podpoglavju zajem spletnih vsebin, v petem

podpoglavju pa transportni tok.

V tretji poglavju bomo podali kratek opis razvoja sistema. V prvem podpoglavju

bomo opisali opremo, ki smo jo uporabili pri izvajanju. Opis strojne opreme, bo sledil v

drugem podpoglavju.

Četrti poglavje bo zajemalo meritve in rezultate. V prvem podpoglavju bomo izmerili

obremenitve v lokalnem omrežju. V drugem podpoglavju bomo izmerili obremenitve

procesorja in pomnilnika v odvisnosti od razločljivosti kodiranja. V tretjem podpoglavju

bomo sledili prenosu transportnih tokov v lokalnem omrežju. V četrtem bomo izmerili

zakasnitve od izvora do cilja. V petem bomo izmerili bitno hitrost transportnega toka po

ASI vodilu.

Diplomsko nalogo bomo sklenili v petem poglavju, kjer bomo analizirali uspešnost

realizacije in rezultate meritev.


2. DIGITALIZACIJA IN PRENOSNE POTI AVDIOVIZUALNIH

VSEBIN

Zaradi motenj, ki vplivajo na kvaliteto analogno sprejetega signala, skoraj vse

elektronske komunikacije prehajajo na digitalno oddajane signalov. Digitalni signali so

mnogo bolj odporni proti vplivom motenj. Z različnimi metodami kodiranja je možno

popraviti določeno število okvarjenih bitov, ki so se zaradi raznih izvorov motenj napačno

razbrali pri sprejemu. Prav tako se zaradi matematičnih operacij, ki se izvedejo nad

vzorci signala, močno izboljša izkoriščenost frekvenčnega spektra, ki je na voljo za

oddajanje. V primeru DVB-T/H, to je digitalne prizemne/mobilne televizija (Digital Video

Broadcasting - Terrestial/Handheld), lahko v enakem frekvenčnem pasu oddajamo do

osemkrat več televizijskih kanalov, kot bi jih pri običajni analogni televiziji.

Digitalizacija ne pomeni nič drugega kot vzorčenje analognega signala v enakomernih

časovnih intervalih. Vendar ni nujno, da se vzorčenje opravi le v časovnem prostoru.

Izvede se lahko tudi v frekvenčnem ali v faznem prostoru. Pri vzorčenju moramo biti

pozorni na to, da je frekvenca vzorčenja dovolj visoka, da kasneje lahko rekonstruiramo

signal, ki bo v največji možni meri podoben izvornemu signalu.

Nyquist-Shannonov teorem pravi, da bomo lahko popolno rekonstruirali signal, če bo

frekvenca vzorčenja vsaj dvakrat višja, kot je najvišja frekvenčna komponenta vzorčenega

signala.


2.1. DVB STANDARDI

DVB-T

DVB-T je standard evropskega DVB konzorcija za oddajanje prizemne digitalne televizije. Sistem oddaja digitalni avdio in video signal družine MPEG (Motion Picture Expert Group) ob uporabi OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) multipleksiranja in združevanja kodiranih kanalov. Sistem je definiran kot sistemski blok opreme, ki opravlja pretvorbo osnovnopasovnega TV-signala, ki ga kot izhod dobimo iz MPEG-2 transportnega multiplekserja v karakteristiko prizemnega kanala.

Ker je sistem zasnovan za digitalne prizemne televizijske storitve za delovanje v obstoječih VHF (Very High Frequency) in UHF (Ultra High Frequency) kanalih za analogno oddajanje, mora zagotoviti zadovoljivo odpornost pred medkanalnimi motnjami. Zahtevano je tudi, da dovoli uporabo maksimalnega frekvenčnega prostora pri uporabi VHF in UHV. Da zadovoljimo tem zahtevam, uporabimo OFDM sistem s koncentriranim kodiranjem za popravljanje napak. Za zagotavljanje povezljivosti različnih topologij omrežij in frekvenčne učinkovitosti se uporabi fleksibilni zaščitni interval (guard interval). S tem bomo zagotovili, da bo sistem podpiral različne omrežne

konfiguracije, kot so prostrana SFN (Single-Frequency Network) enokanalna omrežja in pa

tudi enojne oddajnike ob zagotovitvi maksimalne frekvenčne učinkovitosti.

Za DVB-T in DVB-H sta definirana dva načina delovanja. 2K ter 8K način. 2K način je primeren za sisteme z enojnim oddajnikom ali za majhna enokanalna SFN omrežja z omejenim dometom oddajanja. Način 8K je primeren tako za sisteme z enojnim oddajnikom kakor za majhna in velika SFN omrežja.

Posebej za DVB-H sisteme je namenjen tretji način delovanja. To je 4K način. Ta način omogoča nadaljnje prilagajanje velikosti oddajne celice ter možnost mobilnega sprejemanja, kar zagotavlja dodatno stopnjo prilagodljivosti za načrtovanje DVB-H omrežij.

Sistem dovoljuje različne stopnje QAM modulacij, različne hitrosti kodiranja, kar omogoča nadaljnje prilagajanje med robustnostjo in bitno hitrostjo.

Kodiranje izvora in MPEG-2 multipleksiranje: stisnjeni video, avdio in podatkovni tokovi podatkov so multipleksirani v tako imenovane programske tokove


(Programme Streams). Eden ali več programskih tokov je združenih v MPEG transportni tok. To je osnovni podatkovni tok, ki se oddaja. Dovoljene podatkovne hitrosti prenašalnega DVB-T signala so odvisne od parametrov kodiranja in moduliranja. So v območju od 5 do 32 Mbit/s (Tabela 1).

Delilnik razdeli signal v dva enakovredna dela, ki se ju obdeluje vsakega posebej. Ob

uporabi hierarhičnega načina oddajanja se lahko na istem nosilnem signalu istočasno

oddajata dva različna transportna signala. To pride v poštev, če hočemo na istem kanalu

oddajati dve vsebini različnih kvalitet. Tako se lahko na primer oddaja signal za HDTV

(High-Definition Television) televizijo visoke ločljivosti in zraven še signal za

standardno televizijo. Pri sprejemanju se lahko sprejemnik odloči, kateri signal bo

sprejemal.

Multipleksiranje in energijska razpršenost: MPEG-2 transportni signal je

zaporedje podatkovnih paketov fiksne dolžine. Dolžina paketa znaša 188 bajtov, vključno

s sinhronizacijsko besedo. Procesiranje paketa se vedno prične z najpomembnejšim bitom.

Da se zagotovi inicializacijski signal za dekoder, se vsak osmi sinhronizacijski paket

invertira. Proces je aktiven tudi, ko na vhodu modulatorja ni signala ali ko ta ni

kompatibilen z MPEG transportnim signalom.

Zunanji kodirnik: tukaj se signalu doda prva zaščita. Uporabi se RS (Reed-Salomon)

koda, ki omogoča popravljanje do osem napačnih bitov v vsakem paketu po 188 bajtov.

Zunanji prilagojevalnik: s pomočjo konvolucije se obstoječim podatkom spremeni

vrstni red, tako postanejo bolj odporni na proti daljšemu zaporedje napak.

Notranji kodirnik: s pomočjo konvolucije se podatkom dodajo redundantni biti, ki služijo za odkrivanje napak pri sprejemu signala. Veljavna kodirna razmerja so: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, in 7/8.

Notranji prilagojevalnik: zaporedje podatkov se spet premeša. S tem dosežemo odpornost signala proti daljše zaporedje napak.


Preslikava: zaporedje digitalnih bitov se pretvori v osnovnopasovno modulacijsko shemo kompleksnih simbolov. V uporabi so tri modulacijske sheme: kvadraturna modulacija s faznim pomikom QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying), kvadraturna amplitudna modulacija s 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) in enaka z nosilci 64-QAM.

Prilagoditev okvirov: kompleksni simboli se združijo v bloke fiksnih dolžin. Nakar se sestavi okvir dolžine oseminšestdesetih blokov, nato pa še super okvir iz štirih okvirov.

Pilotni in TPS signali: za lažje sprejemanje podatkov se v vsak blok podatkov vrinejo dodatni signali. Pilotni signali se uporabljajo med izenačevanjem faze, medtem ko se parametri signalizacije oddajanja TPS (Transmission Parameters Signalling) uporabljajo za določitev pozicije celice oddajanja.

OFDM modulacija: zaporedje blokov podatkov se modulira z OFDM tehniko ob uporabi 2048, 4096 ali 8192 nosilcev.

Dodajanje zaščitnega intervala: za omilitev vpliva odbojev signala se vsak OFDM blok podaljša za določeno razmerje (1/32, 1/16, 1/8 ali 1/4). S tem je zahtevana kompleksnost sprejemnika mnogo manjša, saj mu ni treba izločiti odbojev.


Tabela 1: Bitne hitrosti DVB-T sistema ob 8-MHz kanalu

DVB-C

DVB-C je kratica za Digital Video Broadcasting - Cable in je DVB evropskega

konzorcija standarda za oddajanje digitalne televizije po kabla. Ta sistem prenaša

MPEG-2 in MPEG-4 družine digitalnih avdio in video vsebin z uporabo modulacije

QAM s kanalskim kodiranjem. MPEG-2 se trenutno uporablja za prenos kanalov

standardne ločljivosti, pri čemer se pa MPEG-4 uporablja za prenos HD vsebin. Torej sta

v uporabi oba sistema.

Kakovost prenesenih, običajno MPEG-2 stisnjenih signalov je v veliki meri odvisna

od kakovosti izvornega signala, uporabljenega pretvornika in seveda tudi od pasovne

širine znotraj DVB multipleksa. Nižja kot je bitna hitrost programov, več programov

lahko paralelno prenašamo na enem kanalu v enem multipleksu, vendar pa je kakovost


slabša. Z uporabo statističnega multipleksiranja se lahko pasovna širina dinamično

dodeljenih signalov spreminja v realnem času. Različne storitve so pogosto zapakirane v

digitalne paketke.

Kot vrsta modulacije pride v tem primeru v poštev kvadraturna amplitudna

modulacija (QAM). Za kodiranje se uporabljata MPEG-2 in MPEG-4 standarda, pri

čemer nam zadnji omogoča prenos slike v HD ločljivosti. Kabelska ne omogoča samo

gledanje digitalne televizije, omogoča tudi internet in telefonijo.

Količina programov pri kabelski televiziji je lahko prav tako obširna kot pri satelitski,

čeprav je pasovna širina pri satelitski 4-krat večja kot pa pri kabelski. Razlog za to je, da

pri satelitski potrebujemo za QPSK modulacijo večjo pasovno širino kot pa pri kabelski,

kjer se uporablja 256-QAM modulacija. Za sedaj se še uporablja večja pasovna širina pri

kabelski in satelitski, saj se hkrati prenašata digitalna in analogna televizija. To se bo

sčasoma spremenilo, saj se bo analogna televizija izklopila in prešli bomo na digitalno,

tako da bomo imeli na voljo večjo pasovno širino za prenos digitalnih programov.

Vir kodiranja MPEG-2 in multipleksiranje (mux): video, avdio in podatkovni tokovi

so multipleksirani v MPEG programski tok (MPEG-PS). Eden ali več MPEG

programskih tokov, ki so povezani v MPEG transportni tok (MPEG-TS), je osnovna

digitalnega toka, ki se prenaša in ki ga sprejemamo doma preko digitalnih sprejemnikov

(STB - set top box). Dovoljena bitna hitrost za prenos MPEG-2 je odvisna od številnih

parametrov modulacije, ta je lahko od 6 do približno 64 Mbit/s (za celoten seznam glej

tabelo 2).

Mux prilagajanje in energijska razpršenost: MPEG-TS je opredeljeno kot zaporedje

podatkovnih informacij s fiksno dolžino (188 bajtov).

Zunanji kodirnik: prva stopnja varnosti se uporablja pri prenesenih podatkih, in sicer z

nebinarnimi blok kodami in RS (Reed-Solomon) 204, 188 kodami, ki omogočajo

popravek v višini do največ 8 bajtov za vsak 188-bajtni paket.


QAM preslikava: bit zaporedja je razporejen v bazo digitalnega zaporedja kompleksnih

simbolov. Obstaja 5 dovoljenih načinov modulacije: 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-

QAM, 256-QAM.

Oblikovanje: signal QAM se filtrira z naraščajočim filtrom kosinusne oblike, s tem se

odpravi medsebojni signal interference na sprejemni strani.

DAC in RF: digitalni signal se pretvori v analogni signal z digitalno-analognim

pretvornikom (DAC), nato je moduliran na radijsko frekvenco z RF filtrom.

Tabela 2: Bitne hitrosti DVB-C sistema

2 4 5 8 1016QAM 6,41 12,82 19,23 25,64 32,0532QAM 8,01 16,03 24,04 32,05 40,0764QAM 9,92 19,23 28,85 38,47 48,08

128QAM 11,22 22,44 33,66 44,88 56,1256QAM 12,82 25,64 38,47 51,29 64,11

ModulacijaPasovna širina (MHz)


DVB-S

Pri satelitski televiziji se največ uporabljata Eutel-Hotbird in Astra satelita. Glede na

to, da podatke prenašata z velikimi hitrostmi, imamo zgolj na Astri več kot 1500

radijskih in televizijskih programov. Od tega imamo 300 televizijskih in 170 radijskih

programov, ki so dostopni brezplačno. Za nas je zelo zanimiv Hotbird, saj zajema

programe večine evropskih držav. (Glej sliko 1.) V primerjavi z DVB-C in DVB-T

satelitska ne potrebuje nobenih kabelskih povezava z operaterjem in je zato zelo

primerna za oddaljena območja. Obstajajo pa tudi antene, ki se same nastavljajo tako, da

lahko gledamo televizijo tudi na poti (v letalih, čolnih in celo v avtobusih med vožnjo).

Slika 1: Pozicija satelitov

Frekvenčna primerjava med DVB-C in DVB-S:

Teoretično gledano je DVB-S v primerjavi z DVB-C boljši samo v sprejemu večjega

števila programov. Pri satelitski imamo mnogo večjo pasovno širino, saj se nahajamo v

4-GHz območju, v kabelskem omrežju pa smo pri 0,8 GHz. Pri satelitski uporabljamo

QPSK modulacijo in MPEG-2 standard, pri kabelski pa QAM modulacijo ter MPEG-2 in

MPEG-4 standarda.


Neposredna primerjava:

SATELITSKA: 4 GHz/40 MHz = 100 digitalnih QPSK kanalov.

KABELSKA: približno 800 MHz/8 MHz = 100 digitalnih QAM kanalov.

Pri DVB-T-ju je frekvenčno območje omejeno na maksimalno 0,5 GHz, kar pomeni

zelo majhno območje uporabe, zato se lahko v tem primeru uporablja samo 16-QAM in

64-QAM modulacija.

V Ameriki in Afriki se še uporablja starejši sistem, to je v območju od 3,4 do 4,2

GHz ki ni tako občutljivo na motnje kot je na primer dež. Problem je v tem, da bi

potrebovali krožnike premera 2 m ali celo več.

Pri sprejemu signala se signali v anteni najprej pretvorijo na nižje frekvence (950-

2150 MHz), saj imajo koaksialni kabli pri tako velikih frekvencah zelo veliko upornost.

Tehnične lastnosti:

Za napajanje zunanje antene se uporablja sprejemnik. Starejši modeli so imeli

napetost nekje med 14 in 18 V. Z novo tehniko DiSEqC protokola pa se je napetost

spustila na 12 V.

Frekvenčno območje se giblje od 10,7 do 12,75 GHz, pri čemer je frekvenca

razdeljena v dva frekvenčni območji. Prvo je tako imenovano nizko frekvenčno območje

od 10,7 do 11,75 GHz, drugo, visoko, pa od 11,75 do 12,75 GHz. Starejši sprejemniki

omogočajo večinoma samo nižje frekvenčno območje, kar je v večji meri analogno. Novi

sprejemniki imajo možnost sprejema nižjih in visokih frekvenc. Torej, če bomo želeli

gledati televizijske kanale v visoki ločljivosti oziroma v digitalni obliki, bomo morali

nabaviti nove sprejemne antene, ki imajo možnost sprejema na obeh frekvenčnih

območjih.

Če bi želeli sprejemati več satelitov, potrebujemo seveda tudi več anten (vsak satelit ima

svojo anteno) in tudi nove sprejemnike, ki omogočajo DiSEqC protokol. S takšno

uporabo se sprejem televizijskih in radijskih signalov dvigne na okrog 6000, pri čemer je

več kot polovica programov brezplačnih.


DVB-H

DVB-H se uporablja za multimedijske storitve (zlasti za mobilno televizijo), ki se

posredujejo po radijskem omrežju za mobilne telefone in mobilne naprave. DVB-H se

prenaša kot DVB-T in temelji na tej tehnologiji. Uporablja se multimedijski mobilni

standard MBMS.

Natančno podatkovno hitrost in resolucijo je možno prilagajati glede na zmogljivost

oddajnika. Večinoma se uporablja resolucija 320x240 pik (QVGA) pri 300 kbit/s, možna

je tudi resolucija 352x288 pik (CIF). DVB-H je na osnovi transportnega toka

kompatibilen DVB-T sistemu. Zaradi tega lahko ustvarimo mešane DVB-H/T

multiplekse tako, da si oba sistema delita določeni kanal.

DVB-H se lahko prenaša tudi na drugih frekvenčnih območjih, in sicer na

VHF 170-230 MHz,

UHF 470-862 MHz

in 1,452-1,492 GHz.

Poraba energije pri sprejemanju se lahko zmanjša tako, da se uporablja časovno

rezanje, kar pomeni, da se paketki, ki so potrebni za določen program, pošiljajo v

določenih časovnih intervalih tako, da se sprejemnik med tem časom ugasne in prihrani

porabo baterije. Paketki se torej zbirajo. S to uporabo prihranimo okrog 40 mW za čisti

sprejem DVB-H omrežja. Slabost tega je, da je čas za preklop na naslednji program med

4 in 15 sekundami. Tako je zato, ker je treba počakati, da se prenesejo vsi podatki, ki so

potrebni za trenutno gledani program. Poleg tega mora imeti predpomnilnik dovolj

vnesenih podatkov, da lahko nemoteno predvaja naprej.


2.2. TIPI OMREŽIJ ZA DIGITALNO ODDAJANJE

Obstajata dva tipa omrežij, in sicer enofrekvenčna SFN (Single Frequency Network)

omrežja in večfrekvenčna MFN (Multi Frequency Network) omrežja. Ena glavnih

prednosti DVB-T tehnologije je ta, da omogoča izgradnjo enofrekvenčnih omrežij. Na ta

način zagotovimo pokritost večjega področja z eno frekvenco ter zmanjšamo zasedenost

VHF in UHF frekvenčnega spektra.

Enofrekvenčna omrežja

Enofrekvenčno omrežje je omrežje, v katerem več oddajnikov oddaja enak signal na

isti frekvenci. Cilj enofrekvenčnih omrežij je zagotoviti učinkovitejšo izrabo radijskega

spektra ter tako tem omogočiti oddajanje večjega števila radijskih in televizijskih

programov v primerjavi z večfrekvenčnimi omrežji. Slika 2 prikazuje tipično zgradbo

enofrekvenčnega omrežja.

Slika 2: Zgradba enofrekvenčnega omrežja

Prednost je v tem, da so vsi oddajniki modulirani sinhrono z istim signalom in

oddajajo na isti frekvenci. Z možnostjo sprejemanja signala iz več različnih oddajnikov je

prejeta moč večja, s tem se izboljša tudi sprejem. Vsi oddajniki oddajajo po istem

sistemu in so časovno sinhronizirani. Omejitev pristopa enofrekvenčnega oddajanja

predstavljajo interference omrežja. Sprejem iz nekega oddaljenega oddajnika je lahko

zaradi razdalje do sprejemnika zakasnjen do te mere, da presega vrednost, ki jo dovoljuje

zaščitni interval. V tem primeru bi sprejeti signal deloval kot šum.

Ker so enofrekvenčna omrežja zgrajena na osnovi ene frekvence, je njihova

učinkovitost v primerjavi z večfrekvenčnimi večja. Učinkovitejša so tudi glede na moč


sprejetega signala, saj se lahko signal sprejema iz več smeri. Zato se lahko v

enofrekvenčnih omrežjih uporabijo oddajniki manjših moči.

Da se zagotovi sinhrono delovanje vseh oddajnikov znotraj enofrekvenčnega

omrežja, mora njihovo delovanje potekati znotraj določenih okvirov. Tu je pomembna

predvsem izbira zaščitnega intervala. Ta mora biti dovolj velik, da drugi signali ne

vnašajo slabljenja. Prav tako so kritične tudi povezave za prenos programske vsebine do

oddajnikov. Na njih ne sme prihajati do zakasnitev signala. Ponavadi so realizirane z

radijskimi RF (Radio Frequency) linki ali optičnimi povezavami. Dodatna togost

enofrekvenčnih omrežij je nezmožnost dodajanja lokalnih programov v oddajnike, ki so

vključeni v enofrekvenčno mrežo.

Večfrekvenčna omrežja

Slika 3 prikazuje tipično zgradbo večfrekvenčna omrežja. Vsak oddajnik oddaja

signal na drugi frekvenci (f1 … fn). To pomeni, da sprejemnik lahko sprejema signal

samo iz ene

Slika 3: Zgradba večfrekvenčnega omrežja

smeri, zaradi česar mora biti oddajna moč oddajnika večja kot v enofrekvenčnih

omrežjih, da še zagotovimo zadovoljivo kvaliteto sprejetega signala. Prednost pred

enofrekvenčnimi omrežji je v tem, da signal druge frekvence ne more vplivati na

slabljenje sprejetega signala, saj se oddaja na drugi frekvenci in ga že sprejemnik sam

izloči.


2.3. KODIRANJE AVDIOVIZUALNIH VSEBIN

Pretvarjanje iz analognega v digitalni video signal je bil od nekdaj velik izziv. Ni bilo

problema v izvedbi, temveč v tem, kako signal najučinkoviteje zakodirati. Nekodiran

digitalni zapis videa namreč vsebuje ogromne količine, včasih tudi nepotrebnih podatkov

(informacij) in tako zaseda ogromne količine pomnilniškega prostora.

Prvi predlog učinkovitega kodiranja je leta 1988 podala skupina ekspertov,

imenovana Moving Picture Expert Group (MPEG), s tako imenovanim standardom

MPEG. Z uvedbo standardov MPEG-1 in kasneje MPEG-2 je postavila nove mejnike na

področju digitalne televizije.

MPEG

Simulacijo gibanja v analognem videu ponazarjamo z zaporedjem določenega števila

sličic, ki se pokažejo v sekundnem intervalu. Vsaka od teh slik ponazarja majhno

spremembo v primerjavi s prej prikazano. Velik del dveh sosednjih sličic je enak, zato

pogosto pride do ponavljanja. Pri analognem videu se prikaže vsaka izmed navadno 25-

tih sličic v sekundi (govorimo seveda o evropskem PAL formatu), medtem ko MPEG s

primerjavo dveh sosednjih sličic ugotavlja, v katerem delu sličice je prišlo do

spremembe. Na ta način ni potrebno shraniti celotne naslednje sličice, ampak samo

spremembe, ki so se zgodile v primerjavi s predhodno. Med drugim MPEG v primerjavi

z nekodiranim digitalnim videom odreže informacije, ki jih naše oči niso sposobne videti.

MPEG-1 kodiranje

MPEG-1 standard, razvit v Motion Picture Expert Group MPEG-1, formalno

poimenovan ISO/IEC 11172, je bil objavljen leta 1993 in je združeval kodiranje video in

zvočnega signala pri pretočnosti 1,5 Mbit/s.

Sestavljen je iz petih delov. Prvi trije deli predstavljajo sistem, video in zvočni del v

navedenem zaporedju. Ostala dva dela sta:

testiranje prilagajanja, ki specificira metode za preverjanje zahtev po prilagajanju

proizvajalčeve opreme pasovni širini,


programska simulacija, ki jo predstavlja popolna implementacija standarda

MPEG-1 (tako kodirnik kot dekodirnik) v programskem jeziku C.

V MPEG-1 je video predstavljen kot zaporedje sličic. Vsaka od teh sličic je

predstavljena kot dvodimenzionalna vrsta pik. Barva vsake pike je sestavljena iz treh

komponent: Y (svetlost), kromatičnost Cb in kromatičnost Cr.

Tipi slik

Notranje slike (I-slike) so slike, kodirane brez referenc na ostale slike, pri katerih

dosežemo zmerno stisljivost z omejevanjem prostorske redundance, vendar brez

omejevanja začasne redundance. Uporabljene so periodično, in sicer za zagotavljanje

vstopne točke v tok bitov.

Napovedovalne slike (P-slike) uporabljajo predhodne I- ali P-slike za gibalno izravnavo

in nastopajo kot referenca za prihodnje napovedi. Vsak blok v P-sliki je lahko napovedan

ali notranje kodiran. Ker P-slika zmanjšuje prostorsko in začasno redundanco, je ta bolj

učinkovita pri stiskanju kot I-slika.

Slika 4: Prikaz napovedovanja

Dvojno usmerjevalne napovedovalne slike (B-slika) uporabljajo predhodne ter sledeče

I- ali P-slike za gibalno izravnavo in ponujajo največjo možno stisljivost. Vsak blok v B-

sliki je lahko oboje smerno napovedan ali notranje kodiran.

Slika 5: Prikaz dvosmerne napovedi


Kodiranje znotraj okvirja (Intra frame Coding)

MPEG-1 standard za kodiranje I-slike uporablja kodiranje znotraj okvira. Ta kodirni

sistem je precej podoben JPEG standardu. To pomeni, da je kodiranje I-slike manj

zapleteno od kodiranja P in B-slike. Dekodiranje I-slike je le obraten proces od kodiranja.

Še vedno pa v tem okviru velja, da gre za blok 8x8, ki ga razširimo na makroblok,

sestavljen iz šestih blokov, in sicer so štirje za svetlost (Y), eden za kromatičnost Cb in

eden za kromatičnost Cr.

a.) Proces kodiranja I-slike

1. Razstavljanje slike na RGB komponente.

2. Pretvarjanje RGB v YCbCr.

3. Deljenje slike na makrobloke (vsak ima 6 blokov; 4Y, 1Cb, 1Cr).

4. DCT transformacija za vsak blok.

5. Razbitje vsakega izmed koeficientov na enake dele.

6. Uporaba DPCM za kodiranje DC vrednosti in zatem še kodiranje z VLC.

7. Uporaba RLE za kodiranje AC vrednosti in zopet kodiranje z VLC.

Z uporabo takšnega načina kodiranja smo dobili sliko dobre kakovosti, vendar z

majhno stopnjo kompresije, zato moramo uporabiti drugo metodo.

Slika 6: Proces kodiranja I-slike


Kodiranje med okviri (Inter-frame coding)

Kodiranje P-slike

Slike, ki uporabljajo takšen način kodiranja, so P-slike in B-slike. Kodiranje P-slike

je za razliko od prejšnje veliko bolj zapleteno, saj mora ustvariti tako imenovane gibalno

uravnotežene makrobloke. Razlika med gibalno uravnoteženim makro-blokom in

trenutnim makroblokom, je predstavljena z 2-dimenzionalnim DCT, ki nam vrne vrsto

8x8 pretvorjenih koeficientov. Koeficienti v tej matriki so razbiti na enake dele in

kodirani z RLE tehniko kodiranja.

Enako kot pri I-slikah mora kodirnik shraniti dekodirano P-sliko na začetno točko pri

gibalni izravnavi. Zato kodirnik ponovno zgradi sliko na enake dele razbitih koeficientov.

Z razliko od I-slike mora kodirnik pri kodiranju P-slik sprejeti več odločitev, kot na

primer, kako razdeliti sliko na rezine ter določiti najboljše gibalne vektorje. Odločiti se

mora, ali bo posamezen blok kodiral kot I-slik ali kot napovedano sliko, ter kakšno

nastavitev bo uporabil za stopnjo razbitja na enake dele.

Odločitve pri kodiranju P-slik

1. Izbor tipa makro-bloka (poznamo 8 tipov makro-blokov v P-slikah).

2. Kompenzacija gibanja (kodirnik mora določiti, ali bo za makrobloke, kodirane z

metodo napovedovanja, prenašal gibalni vektor ali ne).

3. Notranje ali zunanje kodiranje.

4. Kodirano ali nekodirano (če so po deljenju na enake dele vrednosti koeficientov v

bloku nič, potem ta blok ni kodiran).

5. Razbitje na enake dele ali ne (lestvica razbitja je lahko spremenjena in lahko vpliva

na kvaliteto slike).

Kodiranje B-slike

B-slike so razdeljene na rezine enako kot I in P-slike. Pa vendar B-slike ne

uporabljajo sklicevanja za gibanje z izravnavo, saj so napake manj pomembne kot v

ostalih dveh. Zatorej bi bilo mogoče primerno uporabiti za B-slike manj rezin.

Odločitve pri kodiranju B-slik

1. Izbor tipa makrobloka. (V B-slikah poznamo 12 različnih blokov. V primerjavi s P-

slikami imamo tukaj dodatne tipe, ki predstavljajo vzvratni gibalni vektor. V

primeru, da imamo prisotna vzvratni in vzvratno gibalni vektor, so gibalno


uravnoteženi makrobloki zgrajeni iz predhodnih in sledečih sličic. Rezultat tega je

povprečje vložkov gibalno uravnoteženih makroblokov.)

2. Izbor načina gibalnega uravnoteženja.

3. Kodiranje ali nekodiranje.

Potek metode medokvirnega kodiranja

1. Razbitje slike na komponente RGB.

2. Pretvorba iz RGB v YCbCr.

3. Ocena gibanja, potrebnega za spremljanje razlike med kodiranim okvirom in

sklicevalnim okvirom, shranjenim v predpomnilniku okvirov.

4. Razdeljevanje slike na makrobloke (sestavljene iz 6 blokov, in sicer 4Y,1Cb,1Cr).

5. DCT transformacija za vsak blok.

6. Razdeljevanje vsakega izmed koeficientov na enake dele.

7. Uporaba zig-zag skeniranja za grupiranje AC vrednosti.

8. Rekonstrukcija okvirja in shramba le-tega v predpomnilnik okvirov.

9. Uporaba DCPM za kodiranje DC vrednosti in nato dodatno VLC kodiranje.

10. Uporaba RLE za kodiranje AC vrednosti in nato VLC kodiranje.

Kodiranje med okvirji se uporablja za zmanjševanje kodiranega toka bitov z ohranitvijo

še sprejemljive kakovosti slike ter z ozirom na predhodno ali že prej kodirano sliko.

Takšen način kodiranja zagotavlja večjo stisljivost kot kodiranje znotraj okvira,

uporabljenega v I-slikah.

MPEG-1 standard je uporaben predvsem v tehnologijah z manjšim tokom bitov, kot so

na primer VCD (video CD), SVCD (super video CD), sedanja CATV (cable TV), prav

takšna omejitev je vplivala na nadaljnji razvoj.


MPEG-2 kodiranje

Izvedeniška skupina za gibljive slike (MPEG) je razvila standard MPEG-2, ki

predstavlja standard za generično kodiranje gibajočih slik in pripadajočih zvočnih

podatkov. MPEG-2 video signal ni optimiziran za majhne podatkovne hitrosti, saj se

njegove podatkovne hitrosti gibljejo med 2 in 15 Mbiti/s. Kompresija podatkov se izvede

na naslednji način. Surovi okviri oziroma slike se zakodirajo v tri tipe okvirov. I okvire

(Intra-coded), P okvire (Predictive-coded) in B okvire (Bidirectionally Predictive-coded).

I okviri so kompresirane različice surovih okvirov. Pri kompresiji se koristi

prostorska zasičenost in nezmožnost očesa za zaznavanja majhnih sprememb. V

nasprotju s P in B-okvirji I okvirji niso podatkovno odvisni od predhodnih ali naslednjih

okvirov. Princip kodiranja I okvirov je naslednji. Najprej se celoten okvir razdeli v bloke

velikosti 8×8 slikovnih točk (pixels). Podatki vsakega bloka se pretvorijo z diskretno

kosinusno transfornacijo. Tako dobimo matriko koeficientov velikosti 8×8. Do sedaj se

kvaliteta podatkov ne izgubi, saj lahko z inverzno diskretno kosinusno transformacijo

vsak čas rekonstruiramo podatke in dobimo osnovno matriko. Matrika koeficientov se

nato kvantizira, ob tem je kvaliteta podatkov slabša, saj se pri tem večina koeficientov

pretvori v ničlo. S tem korakom je kvaliteta slike slabša in se izraža pri ločljivosti

svetlobe in barv. Kompresija se izvede še nad kvantizirano matriko koeficientov.

Koeficiente združimo v niz, ki se zakodira s pomočjo Huffmanovega kodiranja.

P okviri so še bolj kompaktno stisnjeni kot I okviri, ker koristijo podatke iz

predhodnjih I in P okvirov. Za generiranje P okvira se rekonstruira predhodni I okvir.

Okvir se razdeli v bloke 16×16 slikovnih točk ali makroblok. Nato se za vsak makroblok

poišče makroblok iz rekonstruiranega referenčnega okvira, ki mu je najbolj podoben.

Razlika se zakodira kot vektor gibanja (Motion Vector). Največkrat je vektor gibanja kar

nič.

Generiranje B okvirov je zelo podobno generiranju P okvirov, le da se tukaj

upoštevata tako predhodni kot naslednji referenčni okvir. Zato je kompresija pri teh

okvirih še večja kot pri P-okvirih.

Praviloma je vsak petnajsti okvir I okvir, vendar je standard glede tega prilagodljiv. P

in B okviri pa sledijo I okviru, kot prikazuje slika 7.


Slika 7: Zaporedje MPEG-2 okvirov

Vrstni red transporta okvirov je zaradi reprodukcije okvirov drugačen, kot pri

prikazovanju okvirov. MPEG kodiranje zahteva veliko več procesnega časa kot

dekodiranje, zato se lažje realizira predvajanje kot kodiranje.

MPEG-4 kodiranje

V zadnjem času postaja vedno bolj aktualen MPEG-4 standard za kodiranje video in

avdio digitalnih podatkov. V Republiki Sloveniji se bo uporabil za oddajanje DVB-T/H

signalov, ker nudi vse možnosti, ki so specifične za slovensko področje televizijskih

komunikacij. V Sloveniji je veliko lokalnih televizijskih postaj, ki bogatijo ponudbo

regionalnih televizijskih kanalov. Ker je vključitev le-teh pri uporabi SFN topologije

omrežij in MPEG-2 kodiranja skoraj nemogoča, se bo za kodiranje podatkov uporabil

MPEG-4 standard, ki omogoča prilagajanje programske vsebine glede na področje.

Ob zagotavljanju vseh lastnosti, ki jih poznamo že iz MPEG-1 in MPEG-2

standardov, zagotavlja še druge lastnosti.

V nasprotju z MPEG-2 standardom, ki sliko predstavi z matriko barvnih točk, je v

MPEG-4 standardu slika predstavljena kot množica objektov, ki jih lahko ločeno

spreminjamo. Posamezne objekte je možno tudi oddajati ločeno. Združevanje objektov se

izvede šele po dekodiranju in ne pred kodiranjem kot pri MPEG-2. Tak koncept se

uporabi za avdio in video podatke. Kako se posamezni objekti združijo, je opisano z


jezikom za opis scen BiFS (Binary Format for Scenes). Jezik ne opisuje le pozicije in

časa, kdaj se mora določen objekt pojaviti, ampak tudi njegovo obnašanje in odzivanje na

dogodke. Dogodke lahko interaktivno sproži tudi uporabnik.

Standard podpira prikazovanje tridimenzionalnih vektorskih slik VRLM (Virtual

Reality Modeling Language) oziroma prikazovanje tridimenzionalne grafike ter objektno

orientirane kompozitne datoteke. Prav tako nudi podporo za upravljanje z digitalnimi

pravicami DRM (Digital Rights Management), ki omogočajo kontroliranje dostopa do

uporabe digitalnih prvin oziroma opreme.

MPEG-4 dopušča prilagajanje standarda specifičnim potrebam. V Sloveniji so to

regionalni programi.


2.4. ZAJEM SPLETNIH VSEBIN

HTTP protokol

HTTP (HyperText Transfer Protocol) je glavna metoda za prenos informacij na

spletu. Protokol je prvotno namenjen objavljanju in prejemanju HTML strani.

Razvoj HTTP so koordinirali WWW-konzorcij in delovne skupine za medmrežni

inženiring. Rezultat je bila publikacija serije RFC-jev, predvsem RFC 2616, ki definira

HTTP/1.1, torej različico, ki je v sedanjem času pogosto v uporabi.

HTTP (komunikacijski protokol) je med strankami in strežniki. HTTP stranka, kot je

na primer spletni brskalnik, navadno začne zahtevo tako, da vzpostavi TCP povezavo na

izbrani priklop na oddaljenem gostitelju (privzeta številka priklopa je 80). HTTP

strežnik, ki na tem priklopu pričakuje, da bo stranka poslala svoj zahtevek, na primer

"GET / HTTP/1.1" (ta zahtevek prosi za privzeto spletno stran na določenem strežniku),

čemur sledi MIME sporočilo, podobno kot pri elektronski pošti, ki vsebuje kup obveznih

in neobveznih podatkov za informiranje strežnika (podatek o gostitelju "Host" je na

primer obvezen), čemur lahko sledi neobvezno polje poljubnih podatkov. Ko strežnik

prejme tak zahtevek in morebitno sporočilo, na to odgovori na primer z "200 OK" in

lastnim sporočilom, katerega vsebina je na primer zahtevana datoteka, sporočilo o napaki

ali pa kaka druga informacija.

HTTP zahtevki

GET je najbolj pogosta metoda za pridobitev vsebine datoteke.

HEAD je identično kot GET, le da na zahtevek strežnik odgovori le z glavo

datoteke, uporabno za pridobivanje metaoznak.

POST je podobno kot GET, samo da telo zahtevka vsebuje podatke, ki jih želimo

sporočiti strežniku.

PUT se uporablja za pošiljanje datotek na ciljni spletni strežnik.

DELETE je redko uporabljen. Izbriše dotočno datoteko s strežnika.


TRACE vrne zahtevek, da lahko stranka ugotovi, če so vmes kakšni dodatni

strežniki, ki spreminjajo zahtevke.

OPTIONS vrne seznam HTTP zahtevkov, ki jih strežnik podpira. Zahtevek

uporabimo, da ugotovimo, če spletni strežnik deluje.

CONNECT se uporablja pri spletnih posrednikih za vzpostavitev SSL tunela.

HTTP strežniki naj bi podpirali GET in HEAD zahtevka in, ko je le možno, tudi

OPTIONS zahtevek.

HTTP različice

HTTP se razlikuje od drugih komunikacijskih protokolov na osnovi TCP po tem, da

ima različni različici:

0.9 podpira samo GET ukaz. Nikoli se ni uveljavil.

HTTP/1.0 je še vedno pogosto uporabljen, posebno ga uporabljajo spletni

posredniki. Omogoča zahtevek z odgovorom na povezavo.

HTTP/1.1 je trenutna različica. Omogoča trajne povezave (znane tudi kot

keep alive povezave) z več kot enim zahtevkom po odgovorom na povezavo.

Tako poveča odzivnost in učinkovitost.

Trajnost HTTP povezave

V HTTP/0.9 in HTTP/1.0 stranka pošlje zahtevek strežniku in strežnik na odgovori,

po tem se povezava zapre. HTTP/1.1 pa je podprta trajna povezava. To omogoča stranki,

da pošlje dodatne zahtevke, ne da bi bilo treba ponovno vzpostavljati povezavo. To tudi

omogoča, da se pošlje več kot en zahtevek, preden pride odgovor nazaj.

To metodo včasih imenujemo "pipelining" ali "keep alive". Nekatere stranke, ki

trdijo, da uporabljajo HTTP/1.0, lahko podpirajo tudi trajno povezavo, in strežniki, ki

podpirajo HTTP/1.1, lahko izklopijo podporo. Če strežnik v svojem odgovoru poda

vrstico "connection close", to pomeni, da bo povezavo zaprl, ko bo odgovoril na prvi

zahtevek.


Zapiranje HTTP povezave

Tako HTTP strežniki kot stranke lahko zaprejo povezavo kadarkoli in iz

kakršnegakoli razloga. To naredi HTTP protokol, ki je idealen za spletno okolje. Ob tem

se spletne strani enega strežnika pogosto povezujejo na spletne strani drugih strežnikov.

Zapiranje HTTP/1.1 povezave je lahko precej daljše opravilo (od 200 milisekund do

nekaj sekund) kot zapiranje HTTP/1.0 povezave, ker prva navadno potrebuje trajajoče

zapiranje (da se primerno obdelajo tavajoči paketki še neodgovorjenih zahtevkov), med

tem ko se lahko druga zapre takoj, ko je poln odgovor poslan.

HTTPS

HTTPS je zavarovana različica HTTP. Uporablja SSL in TLS za to, da zakodira in s

tem zaščiti promet pred vmesnimi opazovalci. Ta komunikacijski protokol navadno

uporablja priklop številka 443. SSL, ki je bil narejen za HTTP in je posebno primeren,

saj omogoča zavarovanje, tudi kadar prihaja informacija za kodiranje samo s strežnika.


UDP protokol

UDP (User Datagram Protokol) je nepovezovalni protokol za prenašanje paketov.

Nepovezovalni pomeni, da odjemalec in strežnik ne vzpostavita povezave, ampak

strežnik pošilja pakete odjemalcu in ne preverja, ali je odjemalec te pakete dobil. Zaradi

tega včasih pravijo, da črka U pomeni unreliable (nezanesljiv).

UDP segment (uporabniški datagram) vsebuje 8-zlogovno glavo in podatke. Dvoje

vrat v glavi uporablja kot v TCP-ju za identifikacijo končnih točk v izvornem in ciljnem

računalniku. Dolžina v segmentu je skupna dolžina glave in podatkov. Nadzorna vsota

pokriva glavo in podatke. UDP segment ali uporabniški datagram se za prenos ugnezdi v

tekstovno polje IP datagrama. Nadzorna vsota nam tako omogoča, da v transportnem

osebku ciljnega računalnika preverimo, ali je vsebina prejetega IP datagrama pravilna. IP

datagram sam namreč vsebuje samo nadzorno vsoto za svojo glavo.

V sedanjem času se ta protokol uporablja za pretočni (streaming) radio, internetno

telefonijo, vendar le za prenos zvoka, ne pa za povezavo in zahtevo po prenosu, le ta se

po navadi izvaja preko protokola TCP. Preko protokola UDP navadno delujejo DNS

(vrata 53), dhcp (68 in 69), ntp (37), netbios-sn (137), netbios-dgm (138) in druge

storitve.


2.5. TRANSPORTNI TOK

Transportni tok (Transport stream TS, TP in MPEG-TS) je standardizirani protokol,

ki se uporablja pri digitalni televiziji za pošiljanje avdio, video in drugih podatkov.

Z MPEG-TS se zajeti zvok in slika sinhronizirata z multipleksiranjem. Transportni

tokovi zagotavljajo odpravljanje napak pri nezanesljivih virih, kot je na primer DVB.

Transportni tok se v primerjavi s programskim tokom uporablja pri nezaščitenih

programih, kot so sateliti, antene in kabli, kjer se verjetnost napake pri prenosu ne

preverja.

Transportni tok razdeli programske tokove še enkrat v 188 bajtov dolge paketke.

Smisel tega je, da lahko pride pri nezavarovanem prenosu do izgube nekaterih paketkov.

Ker so ti paketki majhnih velikosti in ne vsebujejo toliko informacij, je tudi izguba zelo

majhna. Pri gledanju televizije se to skoraj ne opazi.

V transportnem toku pa ne prenašamo samo video-avdio informacij, ampak tudi

nekatere podatke, kot je na primer teletekst.

Pri prenosu programov z DVB-T standardom se na eni frekvenci ponavadi prenaša 4

programe. Tabela 3 prikazuje nekaj osnovnih informacij o transportnem toku. Na sliki 8

vidimo, kako se ustvarja transportni tok.

Tabela 3: MPEG transportni tok

Internetni format video/MP2TUstvarjalec MPEG

Vrsta formata Medijski zabojnikZabojnik za Zvok, sliko, podatkePodaljšan v M2TS, TOD

ISO/IEC 13818, ITU-T priporočilo H.2222.0Standardi


Slika 8: Združevanje paketkov in pošiljanje teh preko oddajnih anten


Zgradba transportnega toka

Paketki

Paketki so osnova transportnega toka. Vsak vsebuje en sinhronizacijski bit katerega

vrednost je 0x47, nato mu sledijo tri 1-bitne zastavice in en 13-bitni PID (zaznamovalec

paketkov), kateremu nato sledi en 4-bitni števec. Preostanek je pa glavno sporočilo. To je

prikazano v Tabeli 4.

Tabela 4: Zgradba transportnega paketka Ime Število bitov Opis

Sinhronizacijski bajt 8 0x47

PID 13 Informacija paketka.00'=nemešan.01'=rezerviran za prihodnjo uporabo.10'=mešan s celotno vsebino.11'=mešan naključno.01'=nobene prilagoditve, samo koristni tok.10'=samo prilagoditev.11'=prilagoditev in koristni tok.

Kontinuitetni števec 4

Prilagoditveno polje 0 ali več Odvisno od zastavicKoristni podatki 1 ali več Odvisno od zastavic

Prenosna prednost

Opomba: Skupno število je 32 in se imenuje transportni tok 4 bajte predpone.

Prilagoditev obstaja 2

Postavi ga modulator. Če ne more popraviti napake v prenosu, pove demultiplekserju, da ima paket nepopravljivo napako.

1Kazalec napake pri prenosu

2Mešan nadzor

1 pomeni začetek osnovnega niza paketka ali posebne programske informacije. V ostalih primerih je 0.

1Kazalec začetka

1 pomeni večjo prednost kot ostali paketki z istim PID-om.1

PID (Packet IDentifier)

Vsaka tabela v transportnem toku je identificirana s 13 bitov velikim PID-om. S

pomočjo demultiplekserja izločimo najpogostejše PID-e. V večini primerov se uporablja

časovni multipleks, ki pove kako pogosto se je pojavil določen PID. PID pove, kdaj se bo

pojavil kak poseben paket (PAT ali PMT).


Programi

Transportni tok je sestavljen iz programov, ki so sestavljeni iz več PID-ov. Za

digitalno televizijo je transportni tok sestavljen iz treh programov, ki predstavljajo tri

televizijske kanale. Predstavljajmo si, da nek program vsebuje en video, dva avdio in

nekaj podatkov, torej štiri programske tokove. Če želimo preklopiti na neki določen

televizijski program, mora naš sprejemnik najprej analizirati PAT-e (znani po PID-ovi

ničli), kjer dobi naslov PID-a za določen PMT. Nato mora na osnovi teh PID-ov, ki so

določeni nekemu kanalu, analizirati PMT-je. Na tak način bo izvedel, kateri osnovni

tokovi so določeni za omenjeni program. Potem mora vse podatke , ki spadajo k temu

PMT-ju in so bili zapisani v PID-u dekodirati.

PMT (Program Map Table)

Programsko preslikana tabela vsebuje informacije o programih. Za vsak program

obstaja en PMT navezujoč, ki se navezuje na svoje PID. PMT pove, katere informacije

vsebuje določen PID.

PAT (Program Association Table)

PAT poišče vse PID-e za vse PMT-je v transportnem toku.

PCR (Program Clock Reference)

Da lahko našemu dekodirniku omogočimo časovno in hitrostno pravilno predstavo,

vsebujejo programi eno programsko uro reference.

Nični paketki

Določeni prenosni protokoli, kot sta ATSC in DVB določajo točno določeno bitno

hitrost CBR (Constant Bit Rate). Da bi to zagotovili, mora multiplekser dodati nekaj

paketkov. Za take stvari je rezervirana vrednost PID 0x1FFF, ki ne vsebuje nobenih

informacij in jo kasneje naš sprejemnik ignorira. V bistvu so to prazni paketki.


Programski tok

Programski tok (Program Stream, PS in MPEG-PS) je standardizirano ime za

prenašanje avdio, video in podatkovnih vsebin. Določeno je za MPEG-1 in MPEG-2. V

nasprotju s transportnim tokom se programski tok uporablja za medije, ki imajo majhno

verjetnost napake, kot so trdi diski, VCD-ji in DVD-ji.

V programskem toku se lahko posamezne sličice (do 64 KB, kar je za standardno

ločljivost slike dovolj) shranjujejo v posamezne bloke, lahko pa se shranjujejo v bloke

fiksne dolžine. Programski tokovi so bili razviti za shranjevanje MPEG formatov, kateri

v primerjavi z AVI formatom podpirajo naravne velikosti slik (B-slike). Ker uporabljamo

B slike in se vrstni red dekodiranja ne ujema z vrstnim redom predvajanj, lahko

programski tokovi pomagajo dekodirniku s tem, da predlagajo čas za dekodiranje

določene slike (DTS-Decode Time Stamp) kot tudi čas za predvajanje (PTS-Presentation

Time Stamp). Časovne oznake so vstavljene v podatkovni tok pri slikah, tako da so

MPEG programski tokovi primerni za prenašanje. Tabela 5 prikazuje nekaj osnovnih

informacij o programskem toku.

Tabela 5: MPEG programski tok

Ime datoteke .mpg, .mpegInternetni format video/MP2P, video/MP1S

Ustvarjalec MPEGVrsta formata medijski zabojnikZabojnik za zvok, sliko, podatkePodaljšan v VOB, EVO, MOD

Standardi ISO/IEC 11172-1, ISO/IEC 13818-1


3. RAZVOJ SISTEMA

Blokovna shema sistema:

Spletna kamera in mikrofon

Program FFMPEG

Slika 9: Blokovna shema sistema

Spletna kamera in mikrofon: Najprej priklopimo spletno kamero in mikrofon, lahko je

tudi kamera z vgrajenim mikrofonom.

Program VLC: Ta program bomo uporabljali za zajemanje slike in zvoka. V programu

moramo izbrati opcijo pretakanja, nato pa še napravo za zajemanje. Uporabili bomo

HTTP protokol, kjer bomo kot naslov, kamor se naj pošiljajo podatki, določili naslov

računalnika, na katerem delamo, le vrata bomo spremenili na 1234. Pri pretvarjanju

bomo uporabili dejavno prekodiranje in izbrali format WMV+WMA (ASF). Znotraj tega

formata bomo nastavili ločljivost slike na 640x480 pikslov bitne hitrosti 800 kb/s, zvok

bo 64 kb/s. Nato začnemo pretakati vsebino v omrežje.

Program VLC

Sprejemni vmesnik USB ASI DTU-225

Oddajni vmesnik USB ASI DTU-205

Program DtTV

Program NetworkPlayer

USB povezava Lokalno omrežje

Lokalno omrežje

ASI povezava USB povezava

USB povezava


Program FFMPEG: S tem programom bomo podatke, ki jih pošiljamo po HTTP

protokolu, odvzemali iz omrežja in jih sproti pretvarjali v MPEG-2 transportni tok

podatkov. Ponovno jih bomo poslali v omrežje po UDP protokolu, kjer si lahko izberemo

naslov računalnika na katerega jih želimo pošiljati. Lahko pa jih pošiljamo tudi na

računalnik na katerem delamo. Naslov vrat bo v tem primeru 1235.

Program NetworkPlayer: Njegova naloga je, da odjema transportni tok iz UDP protokola

in ga po USB povezavi pošiljal v oddajni vmesnik DTU-205.

Oddajni vmesnik USB ASI DTU-205: Ta vmesnik se uporablja, da transportni tok

(paketke), ki so različnih dolžin, pretvarjal v paketke fiksnih dolžin (188 bajtov) in jih

nato pošilja naprej do naslednjega vmesnika.

Sprejemni vmesnik USB ASI DTU-225: Ta vmesnik sprejema paketke po ASI vodilu,jih

razpakira, ter jih po USB povezavi pošiljal na računalnik, na katerem gledamo posnetke.

Program DtTV: S tem programom si ogledamo posnetke na računalniku.


Grafični prikaz sistema:

Program VLC zajama spletno kamero in mikrofon.

Slika 10: Grafični prikaz sistema

Zajeti zvok in sliko pošiljamo po HTTP protokolu.

S programom FFMPEG ustvarjamo transportni tok ter ga pošiljamo po UDP protokolu v omrežje.

DekTec FantASI USB-2 ASI/SDI DTU-205 vmesnik

USB povezava od računalnika do

vmesnika

ASI povezava med

vmesnikoma

DekTec FantASI USB-2 ASI/SDI DTU-225 vmesnik

USB povezava do sprejemnega računalnika

S programom DtTV gledamo zajete posnetke.


3.1. PROGRAMSKA OPREMA

VLC

VLC je prosto dostopen multimedijski program, ki ga bomo v našem primeru

uporabljali za zajemanje spletne kamere in mikrofona. Njegove osnovne značilnosti so

opisane v Tabeli 6.

Tabela 6: Osnovne značilnosti VLC-ja Ustvarjalec VideoLAN-Team

Trenutna verzija 1.0.6 (21. April 2010)

Programski jezik C, C++Vrsta medijski predvajalnik

Licenca GPL

Unix (GNU/Linux, BSD, Mac OSX), BeOS, Microsoft Windows od 2000 naprej

Operacijski sistem

Z njim lahko pretakamo različne vsebine po internetu. Lahko ga uporabljamo tudi kot

strežnik za prenašanje vsebin ali pa kot pretvornik za pretvarjanje različnih video in

avdio vsebin v druge formate.

Zgodovina

VLC medijski predvajalnik od leta 1999 razvija v Franciji študenti s tehniške

fakultete École Centrale Paris v Parizu. Z njimi sodeluje 20 drugih držav med katerimi so

Amerika, Nizozemska in Nemčija. Od 1. februarja 2001 spada ta program pod GNU

(General Public License), kar pomeni, da je prosto dostopen vsakomur in da ga sme tudi

vsak izpopolnjevati.

Izvor stožčastega logotipa

Razvijalec Antoine Cellerier sam ne ve natančno kako je nastal ta logotip. Zgodbo

pozna le po pripovedovanju. Nekega večere bi se naj študenti s te univerze napili in s

seboj domov prinesli stožec za označevanje v prometu. To so naredili večkrat. Kasneje,


ko so se morali odločiti kakšen naj bi bil logotip, so izbrali kar stožec. Stožcev se je

namreč nabralo že kar precej.

Lastnosti

Znan je po tem, da lahko gledamo video posnetke med tem, ko jih prenašamo iz

torentov. To je zato, ker je zasnovan na osnovi paketnega predvajanja.

Predvaja tudi podatke, ki so zapisani v .iso datoteki, čeprav nimamo nameščenega

programa, ki bi lahko pred tem odprl sliko nekega CD-ja.

Predvajalnik predvaja vse vrste avdio in video vsebin. Predvaja tudi MPEG-4 ali

H.264 video posnetke, saj uporablja knjižnice programa FFMPEG.

Je predvajalnik, ki omogoča predvajanje originalnih DVD-jev, ki so zaklenjeni.

Ima nekaj filtrov s katerimi se lahko »poigramo«, npr.: rotiramo sliko, razdelimo

sliko na več delov itd. Ustvari lahko tudi ASCII sliko.

Z uporabo hitre povezave (FireWire) od kamere do računalnika lahko VLC

prenaša sliko in zvok v živo na neki drug monitor ali HDTV.

Predvajanj je lahko tudi kot ozadje na namizju.

Pretvarja lahkotudi končne programe za DVB-C, DVB-T in DVB-S predvajanje.

Podprti formati

Formate, ki jih bere:

Vhodni: UDP/RTP, HTTP, FTP, MMS, RTSP, RTMP, DVD-je, VCD, SVCD, CD

avdio, DVB.

Zabojniki: 3GP, ASF, AVI, FLV, Matroska, mid/.midi, QuickTime, MP4, Ogg, OGM,

WAV, MPEG-2 (ES, PS, TS, PVA, MP3), AIFF, MXF, VOB.

Videoformati: Cinepak, Dirac, DV, H.263, H.264/MPEG-4 AVC, HuffYUV, Indeo 3,

MJPEG, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 Part 2, RealVideo 3&4, Sorenson (naprimer

posnetki preneseni, iz YouTube), VC-1, VP5, VP6, WMV.


Podnapisi: DVD, SVCD, DVB, OGM, SubStation Alpha, SubRip, Advanced SubStation

Alpha, MPEG-4 časovno besedilo, Tekstovni podatki, Vobsub, MPL2, Teletext.

Avdioformati: AAC, AC3, ALAC, AMR, DTS, DV Avdio, XM, FLAC, MACE, Mod,

MP3, PLS, QDM2/QDMC, Speex, TTA, Vorbis, WavPack, WMA (WMA 1/2, WMA 3

part).

Formati v katere lahko pretvorimo vsebine za pretakanje:

Zabojniki: ASF, AVI, FLV, Fraps, MP4, Ogg, Wav, MPEG-2 (ES, PS, TS, PVA, MP3),

MPJPEG, FLAC, QuickTime, Matroska.

Videoformati: H.263, H.264/MPEG-4 AVC, MJPEG, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4

Part 2, VP5, VP6, Theora, DV.

Avdioformati: AAC, AC3, DV Avdio, FLAC, MP3, Speex, Vorbis.

Pretakanje protokolov: UDP, HTTP, RTP, RTSP, MMS, File.


FFMPEG

FFMPEG je prosto dostopen program za multimedijsko obdelavo podatkov in spada

pod GNU (General Public License), kar pomeni, da je prosto dostopen vsakomur, ki ga

sme tudi spreminja. Program se zaganja v ukazni vrstici (command line).

Najpomembnejši del FFMPEG-a so libavcodec, to so avdio in video knjižnice, k tem

spadajo še avdio in video knjižnice za multipleksiranje in demultipleksiranje.

Ime FFMPEG je zloženo iz MPEG (video standarda) in FF, kar pomeni hitro naprej (fast

forward).

Logotip ima cikcak vzorec, kar predstavlja MPEG video entropijo.

FFMPEG je razvit v operacijskim sistemom Linux, vendar ga lahko predvajamo tudi

na drugih operacijskih sistemih, kot so: Mac, Microsoft Windows, Amiga in Morph.

Zadnja verzija 0.5 se je pojavila po dolgem času in brez vednosti javnosti.

FFMPEG je sestavljen iz več delov:

FFMPEG je ukazni program za pretvorbo nekega video formata v neki drugi

format. Prav tako pa lahko zajema sliko v živo s TV kartice ali česa podobnega.

FFSERVER je pretočni HTTP in RTSP strežnik za predvajanje v živo.

FFPLAY je preprosti predvajalnik, katerega osnova so FFMPEG knjižnice.

Ffprobe je orodje za prikaz informacije o neki vsebini.

Libavcodec je knjižnica, ki vsebuje vse FFMPEG video in avdiokodirnike in

dekodirnike. Večina kodekov se je razvijala popolnoma samostojno, saj so hoteli

narediti hitro in kakovostno pretvorbo.

Libavformat je knjižnica, ki vsebuje multiplekserje in demultiplekserje za avdio

in video vsebine.

Libavutil je knjižnica za pomoč.

Libpostproc je knjižnica, ki vsebuje podrutine za video.

Libswscale je knjižnica za slikovno vzorčenje videa.

Kodeki:

TU-T videostandard: H.261, H.262 (oziroma MPEG-2 video), H.263, H.263v2 in

H.264/MPEG-4 AVC


ITU-T vocoder standard: G.711 µ-law, G.711 A-law, G.722.2 (oziroma AMR-

WB) in G.726

ISO/IEC MPEG videostandard: MPEG-1 Video, MPEG-2 Video (oziroma

H.262), MPEG-4 Visual in H.264/MPEG-4 AVC

ISO/IEC MPEG avdiostandard: MP2, MP3, AAC in MPEG-4 ALS

ISO/IEC/ITU-T JPEG slikovni standard: JPEG in JPEG-LS

SMPTE videostandard: VC-1 (oziroma WMV3), VC-3 (oziroma AVID DNxHD)

in DPX slike

DVD Forum standard: avdiokodeki: MLP in AC-3

3GPP vocoder standard: AMR-NB, AMR-WB (oziroma G.722.2.)

Windows Media Player videokodeki: Microsoft RLE, Microsoft Video 1,

Cinepak, Indeo 2, 3 in 5, Gibajoč JPEG, Microsoft MPEG-4 v1, v2 in v3,

WMV1, WMV2 in WMV3

Windows Media Player avdiokodeki: WMA, WMA2, WMA Pro in WMA Voice

Real Player videokodeki: Real Video 1, 2, 3 in 4

Real Player avdiokodeki: Real Audio 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 in 9

QuickTime videokodeki: Cinepak, Gibajoči JPEG in Sorenson 3 kodek

QuickTime avdiokodeki: QDesign glasbeni kodek 2 in ALAC

Adobe Flash Player video kodeki: Sorenson 3 kodek, VP6 in Flash Screen Video

Xiph.Org: Theora, Speex (via libspeex), Vorbis in FLAC

Sony: ATRAC1 in ATRAC3

NTT: TwinVQ

On2: Duck TrueMotion 1, Duck TrueMotion 2, VP3, VP5 in VP6

RAD igralna orodja: Smacker video in Bink video

Formati:

ASF

AVI

BFI

IFF

RL2

FLV

http://en.wikipedia.org/wiki/Windows_Media_Audio


MXF

Matroska

Maxis XA

MSN Webcam stream

MPEG transport stream

TXD

OMA

GXF

Protokoli:

HTTP

RTP

RTSP

RealMedia RTSP/RDT

TCP

UDP

Gopher

RTMP

RTMPT, RTMPE, RTMPTE, RTMPS

SDP


DtTV

To je prosto dostopen program podjetja DekTec, ki se uporablja za gledanje digitalne

televizije. Njegova naloga je identična programom, ki jih imamo v naših sprejemnikih za

gledanje digitalne televizije. Tudi ta program lahko sprejema katerikoli transportni tok z

več televizijskimi programi znotraj tega. Kasneje lahko med temi programi preklapljamo,

kot da bi doma gledali televizijo in preklapljali med programi. V Tabeli 7 so njegove

ključne značilnosti.

Lastnosti:

Pretvarja MPEG transportni tok.

Kompatibilen je z vsemi DekTec vmesniki in je prosto dostopen.

Dekodira AC3 zvok, H.264 video ter HD vsebine.

Tabela 7: Ključne značilnosti DtTV

Avdio MPEG -1/2, AC3

MPEG-1/2/4, H.264 in HDVideo

Operacijski sistem

Windows 2000/XP/2003


Wireshark

Wireshark je prosto dostopen program za analiziranje internetnega prometa.

Program zajema ves promet, ki se sprejema ali oddaja preko mrežne kartice, ki jo imamo

vgrajeno v računalniku. Promet prikazuje v obliki paketkov, na osnovi katerih lahko lažje

analiziramo, kaj se dogaja v omrežju. Pod operacijskim sistemom Windows v ozadju teče

program WinPcap, ki se poveže na mrežno kartico in beleži promet na njej.Nato ga

posreduje Wiresharku.

Tabela 8: Osnovne značilnosti Wiresharka Ustvarjalec skupnost Wireshark

Trenutna verzija 1.2.8 (5. Maj 2010)

Programski jezik CVrsta internetni analizator

Licenca GPL

Operacijski sistem Unix in Microsoft Windows


DtPlay

Program je za predvajanje transportnih vsebin z uporabi njihovih vmesnikov napisalo

podjetje DekTec. Z njim upravljamo v ukazni vrstici.

Omogoča veliko možnosti nastavitev, preden začnemo s predvajati željeno vsebino,

kot na primer dolžino paketkov, vrsto modulacije, bitno hitrost transportnega toka,

pasovno širin za DVB itd.

Primer kako predvajamo neko vsebino: DtPlay.exe naša datoteka.ts –r 3000000

–t 205 –n 2 –m raw.


NetworkPlayer

Zgrajen je na osnovi programa DtPlay, ki je namenjen predvajanju transportnih

vsebin, ki jih predhodno naložimo v program in jih nato predvajamo. Ker z DtPlay-em ni

možno odvzemati vsebin iz omrežja, smo se odločili, da bomo napisali svoj program, ki

bo opravljal enako nalogo kot DtPlay, le da bo znal brati transportni tok iz omrežja.

Program smo napisali v C-programskem jeziku in je prilagojen samo za naše potrebe.

Njegova naloga je, da iz UDP protokola odvzema transportni tok, ki ga ustvarjamo s

programom FFMPEG in ga nato po ASI vodilu pošilja do naslednjega vmesnika.

Napisan je samo za UDP protokol, ker v našem primeru ne potrebujemo drugega

protokola.

Program se zažene v ukazni vrstici, tako da vanj vnesemo bitno hitrost in nato še

vrata, iz katerih naj odjema. Npr.: NetworkPlayer.exe 3000000 1235.


3.2. STROJNA OPREMA

SPLETNA KAMERA

Za spletno kamero smo izbrali model CNR-WCAM43G podjetja CANYON. Žal

kamera nima vgrajenega mikrofona, zato smo uporabili zunanji mikrofon, ki ga bomo

opisali kasneje.

Lastnosti:

Resolucija: 0,3 Mpixel.

Tehnologija senzorja: CMOS.

Maksimalna video resolucija: 640x480.

Zajem sličic na sekundo: 30 fps.

MIKROFON

Za mikrofon smo izbrali model analog desktop podjetja Logitech.

Lastnosti:

Občutljivost: -67dB/μBar, -47dB/Pascal +/-4dB.

Frekvenčno območje: 100-16 kHz.


SPREJEMNI IN ODDAJNI VMESNIK PODJETJA DEKTEC

Oddajni vmesnik FantASI USB-2 ASI/SDI DTU-205

Ta vmesnik se bo uporabljal na tistem računalniku, na katerem bomo odjemali sliko in

zvok iz omrežja. Njegova naloga je, da bo sprejemal transportni tok različnih dolžin iz

UDP protokola in jih pretvarjal v MPEG-2 transportni tok fiksne dolžine 188 bajtov, ter

jih nato pošiljal po ASI povezavi do naslednjega vmesnika. V Tabeli 9 so opisane

njegove ključne lastnosti. Slika 11 nam prikazuje zgradbo vmesnika in ključne

komponente. Na Sliki 12 pa je prikazan te vmesnik.

Lastnosti:

Je zelo priročen in praktičen USB vmesnik s katerim ustvarjamo MPEG-2

transportni tok, ki ga nato pošiljamo po ASI vodilu.

Napajamo ga preko USB povezave, tako da ne potrebuje nobenega dodatnega

napajanja.

Ima 8-megabajtni lokalni pomnilnik za shranjevanje digitalnega video toka.

Ima podporo za neprestani MPEG-2 paketni prenos.

Pri USB 1.1 povezavi je hitrost prenosa majhna, okrog 1 Mbit/s, pri USB 2.0 je

hitrost že veliko večja, okrog 100 Mbit/s.

Tabela 9: Ključne lastnosti DTU-205 Vrednost

75-Ω BNC (2X)Fizični plast EN50083-9Bitna hitrost 0…214Mbit/sBitna hitrost resolucije <1bit/sVelikost paketkov 188 ali 204Fizična plast SMPTE 259MBitna hitrost 270 Mbit/sBitov 8 ali 10

ParametriKonektor

ASI

SDI


Slika 11: Blok diagram DTU-205

Slika 12: Oddajni vmesnik DTU-205

Sprejemni vmesnik FantASI USB-2 ASI/SDI DTU-225

Naloga tega vmesnika je, da sprejema paketke, ki mu jih pošilja DTU-205, in jih

razpakira ter nato pošlje po USB povezavi na sprejemni računalnik. V Tabeli 10 so

opisane njegove ključne lastnosti. Slika 13 pa nam prikazuje zgradbo vmesnika in

ključne komponente. Na Sliki 14 pa je prikazan te vmesnik.


Lastnosti:

Je zelo priročen in praktičen USB vmesnik, s katerim sprejemamo MPEG-2

transportni tok po ASI vodilo.

Napajamo ga po USB povezave, tako da ne potrebuje nobenega dodatnega

napajanja.

Ima 8-megabajtni lokalni pomnilnik za shranjevanje digitalnega video toka.

Pri USB 1.1 povezavi je hitrost prenosa majhna, okrog 1 Mbit/s, pri USB 2.0 pa

je hitrost že veliko večja, okrog 100 Mbit/s.

Tabela 10: Ključne lastnosti DTU-225 Vrednost

75-Ω BNC (2X)Izgube vhodne povratne povezave <17 bB

Fizični plast EN50083-9Bitna hitrost 0…214Mbit/sVelikost paketkov 188 ali 204Fizična plast SMPTE 259MBitna hitrost 270 Mbit/sBitov 8 ali 10

ASI

SDI

ParametriKonektor

Slika 13: Blok diagram DTU-225


Slika 14: Sprejemni vmesnik DTU-225


4. MERITVE IN REZULTATI

4.1. OBREMENITVE V LOKALNEM OMREŽJU

Za testiranje smo uporabili dva računalnika, na katerih je nameščen operacijski sistem

Windows XP Professional. Eden je stacionarni, drugi pa prenosni. Imata naslednje

lastnostmi:

STACIONARNI

• PROCESOR - Intel Core 2 Quad CPU Q9550, 2,83 GHz, 12 MB.

• POMNILNIK – 4-GB DDR2 800-MHz

PRENOSNI

• PROCESOR - Mobile AMD Athlon XP-M 2800+

• POMNILNIK – 1-GB DDR 333-MHz


Zajem z VLC-jem, pretvorba s FFMPEG-om in odjem z NetworkPlayerjem na

stacionarnem računalniku

Testirali smo, kako je obremenjeno lokalno omrežje, ko zajemamo zvok in sliko z VLC-

jem in ju pošiljamo po HTTP protokolu na lokalni IP naslov in vrata 1234 v domače

omrežje. Pred pošiljanjem ju pretvarjamo v ASF (Advanced Streaming Format) format.

Znotraj tega zakodiramo sliko v WMV (Windows Media Video) in zvok v WMA

(Windows Media Audio) format. Nato ju iz omrežja odvzemamo s programom

FFMPEG, kateri ju pretvori v MPEG-2 transportni tok, ki ga nato ponovno pošljemo po

UDP protokolu na IP naslov 127.0.0.1 in vrata 1235 nazaj v omrežje. Tega iz omrežja

odvzemamo s programom NetworkPlayer in ga pošiljamo po USB povezavi na ASI USB

vmesnik (DTU-205) ta pretvori paketke različnih dolžin v MPEG-2 transportni tok

fiksnih dolžin 188 bajtov ter ga pošlje po ASI povezavi do sprejemnega ASI USB

vmesnika (DTU-225), ki je priključen na prenosni računalnik po USB povezavi.

a.) Pri ločljivosti 640x480

Nastavitve za VLC:

• predvajaj krajevno,

• HTTP protokol,

• dejavno prekodiranje (Video-WMV+WMA(ASF)),

• bitna hitrost 800 kb/s za sliko,

• bitna hitrost 64 kb/s za zvok.

Nastavitve za FFMPEG:

• -i http://localhost:1234 -vcodec mpeg2video -b 2000k -acodec mp2 -ab 128k -f

mpegts udp://127.0.0.1:1235.

Nastavitve za NetworkPlayer:

• bitna hitrost 3000000,

• nastavitev vrat, iz katerih naj bere (1235).


STACIONARNI

Obremenjenost omrežja na začetku je 0 %. Ko zaženemo program VLC, ostane na 0 %,

pri vklopu FFMPEG-a pa se obremenjenost dvigne na 0,08 %, kar pri mrežni kartici 100

Mb/s pomeni 80 kb/s oziroma pri povezavi 6 Mb/s=1,3 %. Ko pa zaženemo še

NetworkPlayer se omrežje ne obremeni dodatno.

PRENOSNI

S prenosnikom v tem primeru ne obremenjujemo omrežja, saj sprejemamo podatke po

ASI vodilu.

b.) Pri ločljivosti 320x240

• bitna hitrost 500 kb/s za sliko.

Vse druge nastavitve so ostale enake.

STACIONARNI

Obremenjenost omrežja na začetku je 0 %. Ko zaženemo VLC, ostane na 0 %, pri vklopu

FFMPEG-a pa se obremenjenost dvigne na 0,05 %, kar pri mrežni kartici 100 Mb/s

pomeni 50 kb/s oziroma pri povezavi 6 Mb/s=0,83 %. Ko pa zaženemo še

NetworkPlayer se omrežje ne obremeni dodatno.

PRENOSNI

S prenosnikom v tem primeru ne obremenjujemo omrežja, saj sprejemamo podatke po

ASI vodilu.

Zajem z VLC-jem in pretvorba s FFMPEG-om na prenosniku z brezžično povezavo

Pri tem testu zajemamo zvok in sliko z VLC-jem. Pošiljamo smo ju v lokalno omrežje po

HTTP protokolu na lokalni IP naslov in vrata 1234 v domače omrežje. Pred pošiljanjem


ju pretvarjamo v ASF (Advanced Streaming Format) format. Znotraj tega zakodiramo

sliko v WMV (Windows Media Video) in zvok v WMA (Windows Media Audio)

format. Iz omrežja ju odjemamo s FFMPEG-om. Sproti ju pretvarjamo v MPEG-2

transportni tok ter ju po UDP protokolu pošiljamo nazaj v omrežje. Sedaj ne pošiljamo

več MPEG-2 transportnega toka na lokalni IP naslov, ampak na naslov stacionarnega

računalnika, ki je povezan v isto omrežje kot je prenosni računalnik, le da prenosni

računalnik pošilja podatke po brezžičnem omrežju, zaradi česar je omrežje bolj

obremenjeno. Te paketke različnih dolžin nato iz omrežja odvzemamo s programom

NetworkPlayer s stacionarnim računalnikom po USB povezavi z ASI USB vmesnikom

(DTU-205), ki jih je pretvarja v paketke fiksnih dolžin ter jih nato po ASI povezavi

pošilja do naslednjega vmesnika, ki je priključen na neki drugi računalnika na katerem

lahko gledamo zajeti zvok in sliko.


Nastavitve za VLC:


• HTTP protokol,






mpegts udp://192.168.1.100:1235.


• bitna hitrost 3000000



PRENOSNI

Obremenjenost omrežja na začetku je 0 %. Ko zaženemo VLC, ostane na 0 %, ko

priključimo še FFMPEG, se obremenjenost dvigne na 0,8 %, kar pri brezžični povezavi

270 Mb/s pomeni 2,16 Mb/s oziroma pri povezavi 6 Mb/s=36 %.

STACIONARNI

Po vklopu programa NetworkPlayer za odvzemanje iz UDP protokola se je

obremenjenost omrežja dvignila na 2 % kar pri mrežni kartici 100 Mb/s pomeni 2 Mb/s

oziroma pri povezavi 6 Mb/s=33,3 %.

Skupna zasedenost omrežja v tem primeru je: 36 % + 33,3 %=69,3 %




PRENOSNI

Obremenjenost omrežja na začetku je 0 %. Ko zaženemo VLC, ostane na 0 %, ko pa še

priključimo še FFMPEG, se obremenjenost dvigne na 0,26 %, kar pri brezžični povezavi

270 Mb/s pomeni 702 kb/s oziroma pri povezavi 6 Mb/s=11,7 %.

STACIONARNI


obremenjenost omrežja dvignila na 0,80 %, kar pri mrežni kartici 100Mb/s pomeni 800

kb/s oziroma pri povezavi 6 Mb/s=13,3 %.

Skupna zasedenost omrežja v tem primeru je: 11,7 % + 13,3 %=25 %.


Zajem z VLC-jem in pretvorba s FFMPEG-om na prenosniku z žično povezavo

Pri tem testu zajemamo zvok in sliko z VLC-jem. Pošiljamo smo ju v lokalno omrežje po






več MPEG-2 transportnega toka na lokalni IP naslov, ampak na naslov stacionarnega

računalnika, ki je povezan v isto omrežje kot je prenosni računalnik, le da prenosni

računalnik pošilja podatke po žičnem omrežju, zaradi česar je omrežje bolj obremenjeno.

Te paketke različnih dolžin nato iz omrežja odvzemamo s programom NetworkPlayer s

stacionarnim računalnikom po USB povezavi z ASI USB vmesnikom (DTU-205), ki jih

je pretvarja v paketke fiksnih dolžin ter jih nato po ASI povezavi pošilja do naslednjega

vmesnika, ki je priključen na neki drugi računalnika na katerem lahko gledamo zajeti

zvok in sliko.


Nastavitve za VLC:


• HTTP protokol,



• bitna hitrost 64 kb/s za zvok,



mpegts udp://192.168.1.100:1235.





PRENOSNI

Obremenjenost omrežja na začetku je 0 %. Ko zaženemo VLC ostane na 0 %, ko

priključimo še FFMPEG pa se obremenjenost dvigne na 0,84 %, kar pri mrežni kartici

100 Mb/s pomeni 840 kb/s oziroma pri povezavi 6 Mb/s=14 %.

STACIONARNI


obremenjenost omrežja dvignila na 0,75 %, kar pri mrežni kartici 100Mb/s pomeni 750

kb/s oziroma pri povezavi 6 Mb/s=12,5 %.

Skupna zasedenost omrežja v tem primeru je: 14 % + 12,5 %=26,5 %.




PRENOSNI

Obremenjenost omrežja na začetku je 0 %. Ko zaženemo VLC, ostane na 0 %, ko

priključimo še FFMPEG se obremenjenost dvigne na 0,49 %, kar pri mrežni kartici 100

Mb/s pomeni 490 kb/s oziroma pri povezavi 6 Mb/s=8,17 %.

STACIONARNI


obremenjenost omrežja dvignila na 0,42 % kar pri mrežni kartici 100 Mb/s pomeni 420

kb/s oziroma pri povezavi 6 Mb/s=7 %.

Skupna zasedenost omrežja v tem primeru je: 8,17 % + 7 %=15,17 %


4.2. OBREMENITVE PROCESORJA IN POMNILNIKA V ODVISNOSTI

OD RAZLOČLJIVOSTI KODIRANJA

Zajem z VLC-jem, pretvorba s FFMPEG-om in odjem z NetworPlayerjem na

stacionarnem računalniku

Testirali smo, kako je obremenjen procesor in kako je obremenjen pomnilnik, ko

zajemamo zvok in sliko z VLC-jem in ju pošiljamo po HTTP protokolu na lokalni IP

naslov in vrata 1234 v domače omrežje. Pred pošiljanjem ju pretvarjamo v ASF

(Advanced Streaming Format) format. Znotraj tega zakodiramo sliko v WMV (Windows

Media Video) in zvok v WMA (Windows Media Audio) format. Nato ju iz omrežja

odvzemamo s programom FFMPEG, ki ju pretvori v MPEG-2 transportni tok, ki ga nato

ponovno pošljemo po UDP protokolu na IP naslov 127.0.0.1 in vrata 1235 nazaj v

omrežje. Tega iz omrežja odvzemamo s programom NetworkPlayer in ga pošiljamo po

USB povezavi na ASI USB vmesnik (DTU-205). Ta pretvori paketke različnih dolžin v

MPEG-2 transportni tok fiksnih dolžin 188 bajtov ter jih pošlje po ASI povezavi do

sprejemnega ASI USB vmesnika (DTU-225), ki je priključen na prenosni računalnik po

USB povezavi.


Nastavitve za VLC:


• HTTP protokol,






mpegts udp://127.0.0.1:1235.





STACIONARNI

Obremenjenost pomnilnik na začetku je bila 719 MB, CPE pa 0 %.

Ko smo pričeli s pretakanjem v omrežje z VLC-jem se je obremenjenost pomnilnika

dvignila na 758 MB, kar pomeni povišanje za 39 MB, CPE pa na 12 %.

Pri vklopu FFMPEG-a se je dvignila poraba pomnilnika na 775 MB, kar pomeni

dodatnih 17 MB, CPE pa na 15 %, torej dodatne 3 %.

Ko smo pričeli z odjemov iz omrežja z NetworkPlayerjem, se je poraba pomnilnika

dvignila na 780 MB, kar je dodatnih 5 MB, CPE pa na 18 %, torej dodatna 2 %.

PRENOSNI

Pri prenosnem računalniku, ki ima izključno nalogo, da samo predvaja sprejeto vsebino,

ki mu jo pošilja ASI USB vmesnik (DTU-225), se je poraba pomnilnika dvignila s 430

MB na 434 MB, to je dodatne 3MB, in poraba CPE z 10 % na 77 %, kar je povišanje za

67 %.




STACIONARNI

Obremenjenost pomnilnika na začetku je bila 729 MB, CPE pa 0 %.

Ko smo pričeli s pretakanjem v omrežje z VLC-jem, se je obremenjenost pomnilnika



dodatnih 8 MB, CPE pa na 8 % torej dodatni 1%. Ko smo pričeli z odjemov iz omrežja z


NetworkPlayerjem, se je poraba pomnilnika dvignila na 762 MB, kar je dodatna 2 MB,

CPE pa na 9 %, torej dodatni 1 %.

PRENOSNI

Pri prenosnem računalniku, ki ima izključno nalogo, da samo predvaja sprejeto vsebino,

ki mu jo pošilja ASI USB vmesnik (DTU-225), se je poraba pomnilnika dvignila s 433

MB na 435 MB, to je dodatna 2 MB, in poraba CPE s 7 % na 58 %, kar je povišanje za

51 %.

Zajem z VLC-jem in pretvorba z FFMPEG-om na prenosniku z brezžično povezavo

V tem testu zajemamo zvok in sliko z VLC-jem. Pošiljamo ju v lokalno omrežje po






MPEG-2 transportnega toka na lokalni IP naslov, ampak na naslov stacionarnega

računalnika, ki je povezan v isto omrežje kot prenosni računalnik, le da bo prenosni

računalnik pošiljal podatke po brezžičnem omrežju, zaradi česar bo omrežje bolj



(DTU-205), ki jih pretvarja v paketke fiksnih dolžin ter jih nato po ASI povezavi pošilja

do naslednjega vmesnika, ki je bil priključen na neki drugi računalnik na katerem si

lahko gledal zajeti zvok in sliko.


Nastavitve za VLC:


• HTTP protokol,


• dejavno prekodiranje (Video-WMV+WMA(ASF))





mpegts udp://192.168.1.100:1235.



• nastavitev vrat iz katerih naj bere (1235).

PRENOSNI





dodatnih 13 MB, CPE pa na 100 %, torej dodatnih 40 %.

STACIONARNI


obremenjenost pomnilnika dvignila z 791 MB na 794 MB, kar pomeni dodatne 3 MB, in

poraba CPE se je povečala z 0 % na 2 %.




PRENOSNI







STACIONARNI


obremenjenost pomnilnika dvignila s 792 MB na 793 MB, kar pomeni dodaten 1 MB in


Zajem z VLC-jem in pretvorba z FFMPEG-om na prenosniku z žično povezavo

V tem testu zajemamo zvok in sliko z VLC-jem. Pošiljamo ju v lokalno omrežje po






MPEG-2 transportnega toka na lokalni IP naslov, ampak na naslov stacionarnega

računalnika, ki je povezan v isto omrežje kot prenosni računalnik, le da bo prenosni

računalnik pošiljal podatke po žičnem omrežju, zaradi česar bo omrežje bolj



(DTU-205), ki jih pretvarja v paketke fiksnih dolžin ter jih nato po ASI povezavi pošilja

do naslednjega vmesnika, ki je bil priključen na neki drugi računalnik na katerem si

lahko gledal zajeti zvok in sliko.


Nastavitve za VLC:



• HTTP protokol,






mpegts udp://192.168.1.100:1235.




PRENOSNI






STACIONARNI


obremenjenost pomnilnika dvignila s 745 MB na 747 MB, kar pomeni dodatna 2 MB, in






PRENOSNI

Obremenjenost pomnilnika na začetku je bila 398 MB CPE pa 0 %.





STACIONARNI


obremenjenost pomnilnika dvignila s 661 MB na 662 MB, kar pomeni dodaten 1 MB, in



4.3. SLEDENJE PRENOSU TRANSPORTNIH TOKOV V LOKALNEM

OMREŽJU

Namen te meritve je prikazati, kako se prenaša MPEG-2 transportni tok po lokalnem

omrežju. Meritve smo izvedli tako, da smo na prenosnem računalniku zajemali zvok in

sliko s programom VLC, ju zapakirali v ASF format ju poslali na lokalni IP naslov ter

vrata 1234. Te podatke smo nato iz omrežja odvzemali s programom FFMPEG. In jih

pretvarjali v MPEG-2 transportne tokove, ki smo jih pošiljali po UDP protokolu na IP

naslov stacionarnega računalnike, ki je te paketke sprejemal z DekTec USB vmesnikom

DTU-205.

Ključno pri tej meritvi je bilo zajeti prej omenjani transportni tok, ki se pošilja po

omrežju na IP naslov stacionarnega računalnika. Ta promet smo zajemali s programom

Wireshark, ki omogoča, da si lahko ogledamo vsak paketek posebej kaj vse v njem

nahaja, kot nam prikazuje Slika 15.

Izvor Cilj

Vrsta protokola

Informacije o sprejetem paketku

Slika 15: Prikaz zajetih paketkov v Wiresharku

Informacije, ki so zapisane v tem

paketku

Naslov vrat

Velikost paketka


Na tej sliki je razvidno, da gre za prenos po UDP protokolu. Prikazan je tudi IP naslov

računalnika, ki pošilja, in naslov, na katerega se pošiljajo paketki. Spodaj je opisanih

nekaj informacij o tem paketku (vrata, na katera je bilo poslano, velikost paketka, čas

sprejetega paketka in še mnogo drugih informacij). Povprečna velikost sprejetih paketkov

je 1092 bajtov od 100 naključno izbranih paketkov, pri čemer moramo upoštevati, da je

to povprečje izmerjeno glede na 7259 sprejetih paketkov v 1 minuti in 12 sekundah. Slika

16 prikazuje podrobnosti sprejetega paketka.

Slika 16: Podrobnosti sprejetega paketka


4.4. ZAKASNITVE OD IZVORA DO CILJA

Izmerili smo zakasnitve od računalnika, na katerem zajemamo zvok in sliko, do

računalnika, na katerem ju opazujemo. Napravimo tri preizkuse.

Uporabimo UTP kabel:

Pri tej meritvi na prvem računalniku zajemali zvok in sliko s pomočjo programa VLC,

kjer ju pretvarjamo v ASF (Advanced Streaming Format) format. Znotraj tega

zakodiramo sliko v WMV (Windows Media Video) in zvok v WMA (Windows Media

Audio) format. Nato ju pošiljali po HTTP protokolu na lokalni naslov računalnika ter

vrata 1234. Iz lokalnega omrežja ju odvzemamo s programom FFMPEG in ju

pretvarjamo v MPEG-2 transportni tok, tega bomo po UDP protokolu ponovno pošljmo

po žični povezavi na IP naslov drugega računalnika in vrata 1235. S programom

NetworkPlayer, ki je nameščen na drugem računalniku zajemali MPEG-2 transportni tok

različnih dolžin in ga po USB povezavi pošiljamo do DTU-205 vmesnika, ki jih pretvori

v fiksno dolžino paketkov 188 bajtov od tega pa nato po ASI vodilu do naslednjega

DTU-225 vmesnika ki je priključen na tretji računalniku, na katerem bomo s programom

DtTV gledamo zajeti zvok in sliko.

Zakasnitev slike in zvoka v tem primeru je 2,3 sekunde.

Meritev opravimo s pomočjo štoparice.

Uporabimo brezžično povezavo:

Pri tej meritvi na prvem računalniku zajemamo zvok in sliko s pomočjo programa VLC,

kjer ju pretvarjamo v ASF (Advanced Streaming Format) format. Znotraj tega

zakodiramo sliko v WMV (Windows Media Video) in zvok v WMA (Windows Media

Audio) format. Nato ju pošiljali po HTTP protokolu na lokalni naslov računalnika ter

vrata 1234. Iz lokalnega omrežja ju odvzemamo s programom FFMPEG in ju

pretvarjamo v MPEG-2 transportni tok, tega bomo po UDP protokolu ponovno pošljemo


po brezžični povezavi na IP naslov drugega računalnika in vrata 1235. S programom

NetworkPlayer, ki je nameščen na drugem računalniku zajemamo MPEG-2 transportni

tok različnih dolžin in ga po USB povezavi pošiljamo do DTU-205 vmesnika, ki jih

pretvoril v fiksno dolžino paketkov 188 bajtov, od tega pa nato po ASI vodilu do

naslednjega DTU-225 vmesnika ki je priključen na tretji računalnik, na katerem s

programom DtTV gledamo zajeti zvok in sliko.

Zakasnitev slike in zvoka v tem primeru je 3,2 sekundi.


Brez pošiljanja na drug računalnik:

Pri tej meritvi zajemamo zvok in sliko z VLC kjer ju tudi pretvarjamo v ASF (Advanced

Streaming Format) format. Znotraj tega zakodiramo sliko v WMV (Windows Media

Video) in zvok v WMA (Windows Media Audio) format. Nato ju pošiljamo po HTTP

protokolu na lokalni IP naslov računalnika ter vrata 1234. Iz lokalnega omrežja ju

odvzemamo s programom FFMPEG in ju pretvarjamo v MPEG-2 transportni tok, ter

tega ponovno pošljemo po UDP protokolu na IP naslov 127.0.0.1 in vrata 1235 in ga

ponovno iz njega odvzemamo s programom NetworkPlayer. Ta MPEG-2 transportni tok

različnih dolžin po USB povezavi pošiljamo do DTU-205 vmesnika, ki jih pretvori v

fiksno dolžino paketkov 188 bajtov, od tega pa naprej po ASI vodilu do naslednjega

DTU-225 vmesnika, ki je po USB povezavi povezan z drugim računalnikom. Na tem si

nato ogledamo zajeti zvok in sliko s programom DtTV.

Zakasnitev slike in zvoka v tem primeru je 1,5 sekunde.



4.5. BITNA HITROST TRANSPORTNEGA TOKA PO ASI VODILU

Meritev izvedemo tako, da med vmesnikoma, ki sta povezana z ASI vodilom,

priključimo osciloskop s katerim želimo izmeriti obliko signala, ki se prenaša po vodilu.

V našem primeru je to MPEG-2 transportni tok, ki se prenaša s hitrostjo 270 Mb/s. Žal z

osciloskopi, ki jih imamo na voljo, ni možno zajeti celotnega transportnega paketka 188

bajtov. Za to bi potrebovali osciloskop z vzorčno frekvenco 25 Gvzorcev/s ali pa še več.

Mi smo meritev opravljali na Lecroy osciloskopu, in sicer na modelu 9361, ki je 300-

MHz z vzorčno frekvenco 2,5 Gvzorcev/s. Na Sliki 17 je razviden del signala. Kazalec 1

in 2 nam prikazujeta diferenčno vrednost signala, ki znaša 650 mV.

Kazalec 1

Diferenčna napetost

Kazalec 2

Slika 17: Diferenčna napetost

Slika 18 prikazuje, kakšen je videti 1 bit. Kazalec 1 prikazuje začetek bita, kazalec 2 pa

konec tega bita. Kot vidimo iz slike, traja en bit 3,7 ns, frekvenca pa znaša 270,27 MHz,

iz česar lahko razberemo, da znaša bitna hitrost 270 Mb/s.


Kazalec 1 Kazalec 2

Čas Frekvenca

Slika 18: Bitna hitrost


5. SKLEP

Ključnega pomena v tej diplomski nalogi je bilo raziskovanje transportni tok za

digitalno televizijo, zato smo se na začetku podrobno seznanili s tem, kaj je, kako deluje

in kako je zgrajen transportni tok. S pomočjo programov, ki jih najdemo na internetu,

smo skušali ustvariti pravilen transportni tok, ki bi ga lahko pošiljali v naš DTU-205

vmesnik.

Pri meritvah smo ugotovili, da nam največ pomnilnika in procesorske moči vzame,

kadar z VLC-jem začnemo zajemati zvok in sliko, ki ju vmes še pretvarjamo, in nato ju

pošiljamo po HTTP protokolu. Kasneje, ko z FFMPEG-om ustvarjamo MPEG-2

transportni tok, pa niti ne uporabimo toliko moči.

Testirali smo tudi, kakšna je obremenitev, če podatke pošiljamo po brezžični

povezavi ali žični. Ugotovili smo, da je obremenitev CPE in pomnilnika identična, le da

je pri žičnem prenosu obremenjenost omrežja za polovico manjša kot pri brezžičnem.

Seveda je tudi zakasnitev večja kot pri žičnem prenosu.

Pri meritvah zakasnitev smo ugotovili, da če zajemamo in pretvarjamo podatke na

istem računalniku, je zakasnitev 1,5 sekunde. Če pošiljamo transportni tok po žični

povezavi, je zakasnitev 2,3 sekunde in če pošiljamo transportni tok po brezžični

povezavi, znaša zakasnitev 3,2 sekundi.

Naša zadnja meritev je bila meritev transportnega toka po ASI vodilo. V tem primeru

nas je zanimala oblika signala in bitna hitrost. Žal nimamo tako hitrih osciloskopov, da bi

lahko opazovali, kako se prenašajo posamezni paketki, zato smo opazovali posamezne

bite, in sicer njihov videz, hitrost in čas trajanja.

Če bi z raziskovanjem nadaljevali, bi namesto ASI vodila uporabili en oddajnik in en

sprejemnik tako, da bi ta transportni tok pošiljali v eter in ga nato na sprejemni strani z

digitalno anteno sprejemali ter ga pošiljali naprej v sprejemni DekTec DTU-225

vmesnik.


6. LITERATURA

[1] Herve Benoit, Digital television: Satellite, Cable, Terrestrial, IPTV, Mobile TV in

the DVB Framework/Third Edition, Amsterdam, Morgan Kaufman Publisher,

2008

[2] http://igorfuna.com/dvb-t/slovenia/multiplex-a-transport-stream-analysis

[3] http://wiki.videolan.org/Main_Page

[4] http://www.dektec.com/index.asp

[5] Marcus Weise, How video works, 2nd edition, Amsterdam, Morgan Kaufman

Publishers, 2003

[6] http://dvb-t.apek.si/

[7] http://www.monitor.si/clanek/digitalna-televizija-v-sloveniji2/

[8] http://ffmpeg.org/contact.html

[9] Martin Očko, Kodiranje signalov v sistemih digitalne televizije, Ljubljana, 2006

[10] http://en.wikipedia.org/wiki/MPEG_transport_stream

[11] http://en.wikipedia.org/wiki/MPEG_program_stream

[12] http://cnx.rice.edu/content/m11144/latest/

[13] Poyton Charles, Digital video and HDTV, Amsterdam, Morgan Kaufman

Publishers, 2003

[14] http://www.doc.ic.ac.uk/~nd/surprise_96/journal/vol2/sab/article2.html

[15] http://www.fh-friedberg.de/fachbereiche/e2/telekom-

labor/zinke/mk/mpeg2beg/beginnzi.htm

[16] http://en.wikipedia.org/wiki/Mpeg

[17] John Arnold, Digital television:Technology and standards, Hoboken (New

Jersey), 2007

[18] http://www.bbc.co.uk/rd/pubs/papers/paper_14/paper_14.shtml

[19] http://de.wikipedia.org/wiki/DVB-T

[20] Miha Krišelj, Digital broadcasting in Slovenia-implementation of spectram

planing policy on regional scale, članek, 2006

http://igorfuna.com/dvb-t/slovenia/multiplex-a-transport-stream-analysis

http://wiki.videolan.org/Main_Page

http://www.dektec.com/index.asp

http://dvb-t.apek.si/

http://www.monitor.si/clanek/digitalna-televizija-v-sloveniji2/

http://ffmpeg.org/contact.html

http://en.wikipedia.org/wiki/MPEG_transport_stream

http://en.wikipedia.org/wiki/MPEG_program_stream

http://cnx.rice.edu/content/m11144/latest/

http://www.doc.ic.ac.uk/%7End/surprise_96/journal/vol2/sab/article2.html

http://www.fh-friedberg.de/fachbereiche/e2/telekom-labor/zinke/mk/mpeg2beg/beginnzi.htm

http://www.fh-friedberg.de/fachbereiche/e2/telekom-labor/zinke/mk/mpeg2beg/beginnzi.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Mpeg

http://www.bbc.co.uk/rd/pubs/papers/paper_14/paper_14.shtml

http://de.wikipedia.org/wiki/DVB-T


[21] http://de.wikipedia.org/wiki/DVB-C

[22] http://de.wikipedia.org/wiki/DVB-S

[23] http://de.wikipedia.org/wiki/DVB-H

[24] Matej Eljon, Mobilna televizija, članek 2006

[25] http://en.wikipedia.org/wiki/Single-frequency_network

[26] http://en.wikipedia.org/wiki/MPEG-4

[27] Miha Krešelj, Digital television and MPEG-4, članek 2008

[28] Herve Benoit, Digital television: MPEG_1, MPEG-2 and principles of the DVB

system, Amsterdam, Morgan Kaufman Publisher, 2007

[29] http://de.wikipedia.org/wiki/Hypertext_Transfer_Protocol

[30] http://de.wikipedia.org/wiki/User_Datagram_Protocol

[31] http://de.wikipedia.org/wiki/VLC_media_player

[32] http://en.wikipedia.org/wiki/FFmpeg

http://de.wikipedia.org/wiki/DVB-C

http://de.wikipedia.org/wiki/DVB-S

http://de.wikipedia.org/wiki/DVB-H

http://en.wikipedia.org/wiki/Single-frequency_network

http://en.wikipedia.org/wiki/MPEG-4

http://de.wikipedia.org/wiki/Hypertext_Transfer_Protocol

http://de.wikipedia.org/wiki/User_Datagram_Protocol

http://de.wikipedia.org/wiki/VLC_media_player

http://en.wikipedia.org/wiki/FFmpeg


7. PRILOGE:

A) Vsebina priložene zgoščenke:

• diplomska naloga v formatu Acrobat Reader,

• diplomska naloga v formatu Microsoft Word 2003.

7.1. Seznam slik

Slika 1: Pozicija satelitov 10 Slika 2: Zgradba enofrekvenčnega omrežja 13 Slika 3: Zgradba večfrekvenčnega omrežja 14 Slika 4: Prikaz napovedovanja 16 Slika 5: Prikaz dvosmerne napovedi 16 Slika 6: Proces kodiranja I-slike 17 Slika 7: Zaporedje MPEG-2 okvirov 21 Slika 8: Združevanje paketkov in pošiljanje teh preko oddajnih anten 28 Slika 9: Blokovna shema sistema 32 Slika 10: Grafični prikaz sistema 34 Slika 11: Blok diagram DTU-205 47 Slika 12: Oddajni vmesnik DTU-205 47 Slika 13: Blok diagram DTU-225 48 Slika 14: Sprejemni vmesnik DTU-225 49 Slika 15: Prikaz zajetih paketkov v Wiresharku 64 Slika 16: Podrobnosti sprejetega paketka 65 Slika 17: Diferenčna napetost 68 Slika 18: Bitna hitrost 69

7.2. Seznam tabel

Tabela 1: Bitne hitrosti DVB-T sistema ob 8-MHz kanalu........................................ 7 Tabela 2: Bitne hitrosti DVB-C sistema..................................................................... 9 Tabela 3: MPEG transportni tok............................................................................... 27 Tabela 4: Zgradba transportnega paketka................................................................. 29 Tabela 5: MPEG programski tok.............................................................................. 31 Tabela 6: Osnovne značilnosti VLC-ja..................................................................... 35 Tabela 7: Ključne značilnosti DtTV......................................................................... 41 Tabela 8: Osnovne značilnosti Wiresharka .............................................................. 42 Tabela 9: Ključne lastnosti DTU-205....................................................................... 46 Tabela 10: ....................................................................... 48 Ključne lastnosti DTU-225


7.3. Naslov študenta

Klavdijo Repolusk

Jurčičeva 21

2230 Lenart

Tel.: 041/819-044

e-mail: [email protected]

7.4. Kratek življenjepis

Rodil sem se v Mariboru 16.9.1987.

Po osnovni šoli sem nadaljeval šolanje na Srednji elektro-računalniški šoli Maribor. Po

končani srednji šoli sem se vpisal na Fakulteto za elektrotehniko, računalništvo in

informatiko v Mariboru. Po prvem letniku visokošolskega študija sem se odločil za smer

Elektronika.

mailto:[email protected]



Documents

UNIVERZA V MARIBORU - core.ac.uk · diskretna kosinusna transformacija (»Discrete Cosine Transform«) MC : gibalna kompenzacija (»Motion Compensation«) VLC : kodiranje spremenljive