Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)

Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 241
Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
10.1. Necesitatea unui sistem de televiziune de calitate superioară
Din punct de vedere calitativ se pun două probleme legate de
dezvoltarea sistemelor actuale de televiziune:
� îmbunătăţirea performanţelor vizibile până la atingerea unui maxim
perceptibil de către sistemul vizual uman;
� reducerea părţilor slabe ale sistemelor actuale, până la o limită care să
nu mai permită perceperea acestora.
Prin studii statistice, s-a ajuns la concluzia că se poate obţine o calitate
superioară a imaginii prin utilizarea unor ecrane de dimensiuni mari
(suprafaţa de cca. 0,8 m 2 ), cu un raport de aspect de 16:9 care asigură
ochiului o percepţie asemănătoare cu cea a imaginii de cinematograf. În ceea
ce priveşte rezoluţia, s-a constatat că este necesară utilizarea a cca. 1000 linii
şi 2000 pixeli/linie. Pentru realizarea unui sistem TV cu aceste caracteristici
este preferabilă folosirea explorării întreţesute, eventual cu utilizarea
tehnicilor de reducere a tremurării cadrelor. La realizarea unui astfel de
sistem TV este necesară luarea în consideraţie a modalităţii de asigurare a
compatibilităţii cu sistemele actuale de televiziune.
Studiile statistice au arătat de asemenea faptul că, în general,
telespectatorii din ziua de astăzi sunt mulţumiţi de calitatea recepţiei de
televiziune asigurate. Conform Recomandării 500/3 a CCIR s-a stabilit o
scară gradată de la 1 la 5 pentru aprecierea calităţii imaginilor transmise
(vezi Tabelul 10.1).
Tabelul 10.1.
Nivel Calitate Imperfecţiuni
5
4
3
2
1
Excelentă
Bună
Satisfăcătoare
Slabă
Proastă
Imperceptibile
Perceptibile dar nederanjante
Uşor deranjante
Deranjante
Foarte deranjante

242 Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
În timp ce distribuitorii de programe de televiziune încearcă să asigure
imagini la o calitate cât mai apropiată de nivelul 5, telespectatorii pot obţine
într-un mediu neprofesional şi cu un sistem de recepţie bine pus la punct, o
calitate doar cu ceva mai bună decât nivelul 4. Totodată, s-a constatat că
mulţi telespectatori sunt mulţumiţi de a recepţiona programe înregistrate pe
videorecordere VHS, ceea ce înseamnă maxim calitatea corespunzătoare
nivelului 3. Prin urmare se poate spune că telespectatorul obişnuit, care
utilizează un receptor TV cu diagonala de 59 cm, este mulţumit de calitatea
actuală asigurată de distribuitori.
Dacă însă se măreşte dimensiunea display-ului utilizat, prin folosirea
de tuburi cu diagonală mare sau de tehnici de proiecţie, atunci chiar şi cei
mai puţin experimentaţi spectatori vor începe să observe faptul că începe să
se înrăutăţească simţitor calitatea imaginii redate: liniile de explorare devin
vizibile, iar culorile apar neregulate. Aceasta înseamnă că un sistem de
televiziune de calitate superioară poate fi vândut doar dacă se trece la
utilizarea de ecrane de dimensiuni mari. Acest lucru este deocamdată
aşteptat în turism şi în centrele de învăţământ de pe lângă centrele
industriale. În ceea ce priveşte aplicaţiile casnice, studii statistice au relevat
faptul că majoritatea subiecţilor au situat pe lista preferinţelor îmbunătăţirea
calităţii imaginilor înaintea creşterii dimensiunilor ecranului.
10.2. Principalele caracteristici ale televiziunii de înaltă definiţie
Principalele caracteristici care definesc un sistem de televiziune de
înaltă definiţie HDTV (High Definition Television) sunt:
� un ecran de dimensiuni mai mari;
� un raport de aspect mai mare;
� o rezoluţie mai bună;
� eliminarea unor efecte parazite.
10.2.1. Dimensiunea ecranului
Deşi în prezent este discutabilă posibilitatea asigurării în case a unor
ecrane de dimensiuni mari la preţuri accesibile pentru utilizatori, dezvoltarea
tehnologică atinsă permite concluzia că acestea vor fi disponibile în viitorul
apropiat. Se pare că vor exista în paralel două direcţii de dezvoltare a pieţei

Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 243
pentru ecrane de mari dimensiuni: una pentru ecrane gigantice utilizate în
cinematografele electronice ale viitorului, unde nu se pune practic problema
preţului, şi a doua pentru ecrane cu diagonala de aproximativ 1 m, care e
probabil să devină valoarea standard pentru receptoarele TV domestice ale
viitorului. Dacă un astfel de ecran are un raport de aspect de 5:3, aşa cum se
va justifica ulterior, atunci dimensiunile ecranului vor fi aproximativ cele
prezentate în Figura 10.1.
85,7 cm
1 m
51,5 cm
Fig. 10.1. Dimensiunile tipice ale unui ecran pentru HDTV
10.2.2. Distanţa de vizionare
Dimensiunea imaginii considerate acceptabilă într-un apartament
normal este strâns legată de distanţa de vizionare.
H
3H
H
Fig. 10.2. Distanţa de vizionare
7H

244 Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
La ora actuală, cele mai utilizate ecrane au diagonala de 56 cm. La un
raport de aspect de 4:3, înălţimea unui astfel de ecren este de aproximativ de
36 cm. În sistemele actuale de televiziune este recomandat de către CCIR ca
distanţa de vizionare să fie cuprinsă între de 4 şi 6 ori înălţimea ecranului (4
H ÷ 6 H). Această recomandare se referă la spectatori profesionişti care
apreciază calitatea tehnică a imaginilor, dar studiile statistice au arătat că
media distanţei de vizionare în locuinţele actuale este de cel puţin 7 H.
Presupunând că dimensiunea medie a camerelor nu se va modifica în anii
viitori, distanţa de vizionare va rămâne aceeaşi chiar dacă se utilizează
ecrane de dimensiuni mari. În aceste condiţii, telespectatorul care va utiliza
un ecran cu diagonala de aproximativ 1 m, se va situa la o distanţă de
aproximativ 3 H faţă de acesta (vezi Figura 10.2).
10.2.3. Raportul de aspect
Primele cercetări în domeniul televiziunii de înaltă definiţie au pornit
de la premisa că orice sistem al viitorului va trebui să asigure spectatorului o
experienţă cât mai apropiată de cea obţinută la cinema. Primele cercetări
statistice efectuate în Japonia prin prezentarea unui set larg de imagini cu
diferite rapoarte de aspect în faţa unui număr mare de subiecţi antrenaţi.
Cercetările au scos în evidenţă faptul că, în general, cu cât dimensiunea
ecranului utilizat a fost mai mare, cu atât a fost preferat un raport de aspect
mai mare. In particular, atunci când subiecţilor le-au fost prezentate imagini
cu diferite rapoarte de aspect pe un ecran cu diagonala de aproximativ 1 m,
de la o distanţă de vizionare de cca. 3 H, ei au preferat un raport de aspect în
jur de 5:3. Cercetări similare desfăşurate ulterior în Statele Unite au
confirmat aceste rezultate, conducând doar la ajustarea raportului de aspect
către valoarea de 16:9, deja menţionată le prezentarea sistemelor MAC.
Prin urmare, s-a constatat faptul că urmărirea unor imagini cu raportul
de aspect de 16:9 de la o distanţă de 3 H crează un efect mult mai apropiat
de cinematograf în comparaţie cu utilizarea unui ecran relativ mic de la
distanţa 7 H.
10.2.4. Rezoluţia
O analiză a calităţii imaginilor furnizate de sistemele actuale de
televiziune conduce la concluzia existenţei unor situaţii în care rezoluţia
disponibilă nu este suficientă:
� observarea detaliilor fine dintr-o imagine;

Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 245
� proiectarea pe un ecran mare a imaginilor provenite de la surse cu
rezoluţia de 525 sau 625 linii.
In aceste situaţii, limitarea rezoluţiei este evidentă şi poate deveni
chiar deranjantă. Prin urmare este evident faptul că este posibilă transmiterea
de informaţie suplimentară prin utilizarea unei rezoluţii mai mari, dacă se
poate găsi o modalitate tehnică de furnizare a acestei rezoluţii. Pe de altă
parte, ochiul uman prezintă o limitare din punctul de vedere al percepţiei
detaliilor fine. De aceea, este important să fie găsit un bun compromis între
posibilităţile tehnice şi limitările fiziologice ale vederii umane.
Pentru a calcula care este cantitatea de detalii pe care le poate utiliza
sistemul fiziologic format din ochiul şi creierul uman, este necesar să pornim
de la caracteristicile ochiului. In condiţiile unei scene bine iluminate, puterea
de rezoluţie a ochiului uman este limitată la un arc de cca. 30" (1/2 grad)
[Enc, 00]. Aceasta este echivalent cu a considera că ochiul uman poate trata
60 perioade per grad de arc, conform celei mai uzuale metode de măsurare a
rezoluţiei de către inginerii de televiziune.
In cazul unui ecran cu diagonala de cca. 1 m, privit de la distanţa 3 H,
unghiul vertical pe care trebuie să-l acopere ochiul este de cca. 19 o , aşa cum
rezultă din Figura 10.3 şi din relaţiile (10.1).
H
1 m
H/2
Fig. 10.3. Unghiul de observare a ecranului pentru aplicaţii HDTV
tgα = H /2
=
3H
1
≅ 9,46
6
o => 2α = 18,92 o => α
(10.1)
Pentru a proiecta un sistem de televiziune care să realizeze această
rezoluţie este prin urmare necesar să avem cca. 19 o × 60 perioade/grd = 1140
perioade, dacă ţinem din nou cont de [Enc, 00]. Prin urmare, pe verticala
imaginii trebuie să existe posibilitatea afişării a cca. 1140 perioade, ceea ce
necesită un număr dublu de linii de rezoluţie. In concluzie, un sistem de
televiziune de înaltă definiţie ar trebui să asigure minim 2280 linii de
rezoluţie pe verticală.
3H
α
α

246 Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
Din fericire s-a constatat în practică că nu este efectiv necesar acest
număr de linii de rezoluţie. Pentru determinarea numărului optim de linii de
explorare au fost efectuate teste subiective pe grupuri mari de subiecţi [Mit,
82]. Aceste teste au arătat că structura liniilor nu mai este practic sesizată
dacă numărul liniilor este mai mare de 1000. Atunci când numărul liniilor a
fost crescut, au putut fi observate mici îmbunătăţiri în ceea ce priveşte
detaliile vizibile şi claritatea imaginilor, dar practic toţi experţii utilizaţi au
agreat ideea că utilizarea a cca. 1000 linii de explorare, în condiţiile unei
distanţe de observare de cca. 3 H, este mai mult decât acceptabilă. In
general, s-a constatat faptul că cele mai clare imagini sunt obţinute atunci
când rezoluţia orizontală este egală cu rezoluţia verticală.
10.3. Inceputurile dezvoltării televiziunii de înaltă definiţie
Cercetările legate de introducerea unui sistem de televiziune de înaltă
definiţie au fost demarate în Japonia în anul 1974 de către NHK, furnizorul
public de servicii TV japonez sprijinit de principalii producători japonezi de
echipament. Sistemul dezvoltat, cunoscut sub numele de Hi-Vision,
utilizează explorarea întreţesută cu 1125 linii de rezoluţie şi 60 cadre pe
secundă.
Acest sistem furnizează imagini de calitate foarte bună, chiar şi pe
ecrane de dimensiuni cinematografice. La începutul anilor '80, japonezii erau
capabili să furnizeze o soluţie completă de HDTV, începând de la
echipament de producţie, transmisie şi până la receptoarele domestice. Deşi
sistemul menţionat, cu 1125 linii / 60 cadre, reprezintă un important salt în
ceea ce priveşte calitatea imaginii, el prezintă totuşi două dezavantaje
majore.
În primul rând, sistemul diferă semnificativ de oricare dintre
standardele de televiziune existente în lume. Această lipsă de compatibilitate
are drept consecinţă faptul că orice persoană care doreşte să beneficieze de
sistemul îmbunătăţit trebuie să cumpere un receptor nou şi scump, iar pe de
altă parte posesorii de receptoare existente nu pot beneficia de programele
produse după noul standard fără a utiliza echipamente de conversie
complexe, ceea ce le face practic ineficiente din punct de vedere economic.
A doua problemă legată de acest sistem este aceea că necesită o mare
lărgime de bandă pentru transmiterea tuturor informaţiilor suplimentare
necesare asigurării calităţii superioare a imaginii. Pentru transmisia TV cu

Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 247
cea mai bună calitate este necesară o bandă de 30 MHz, în comparaţie cu cei
5÷6 MHz necesari în majoritatea sistemelor actuale. În consecinţă, un satelit
capabil să transmită cinci canale TV standard, va putea transmite doar un
canal de înaltă definiţie. Acest dezavantaj a fost luat imediat în calcul de
către cercetătorii japonezi, care au dezvoltat o "cutie-neagră" cunoscută sub
denumirea MUSE, care realizează compresia semnalului şi care poate
remedia acest neajuns cu preţul unei uşoare deteriorări a calităţii finale a
imaginii.
Datorită avansului considerabil luat de japonezi în cercetările legate
de introducerea televiziunii de înaltă definiţie, aceştia au fost la un moment
dat singurii capabili să furnizeze o soluţie completă. Din acest considerent,
în 1984, Japonia a înaintat către CCIR, organismul mondial de standardizare
în domeniu, propunerea ca sistemul lor să fie acceptat drept standard
mondial de televiziune de înaltă definiţie.
Conştientizarea faptului că acceptarea variantei japoneze drept
standard mondial este posibilă, cu toate efectele sale conexe (obţinerea unui
relativ monopol pe piaţa mondială a echipamentelor de producţie şi
transmisie TV), a făcut posibilă concentrarea eforturilor celorlalte firme
interesate de domeniul televiziunii de înaltă definiţie.
Iniţial, unele dintre cele mai influente companii de difuzare TV din
Statele Unite au susţinut adoptarea standardului japonez. În 1988, sistemul
japonez a fost adoptat oficial drept recomandare de standard de producţie
HDTV de către ATSC (American Advanced Television Standards
Committee), care a acceptat propunerea pregătită de către SMPTE (Society
of Motion Picture and Television Engineers) şi a propus transmiterea
deciziei către ANSI (American National Standards Institute). Deşi
propunerea a fost agreată de majoritatea membrilor ATSC, ea a fost respinsă
de către NAB (National Association of Broadcasters). În curând a fost
conştientizat faptul că adoptarea sistemului japonez drept standard de
producţie poate fi acceptată, dar consecinţele comerciale ale acceptării sale
şi drept standard de transmisie ar însemna un adevărat dezastru economic
pentru Statele Unite. Prin urmare, marile firme americane au decis crearea
aşa numitei Grand Alliance, cu scopul de a dezvolta un sistem de televiziune
de înaltă definiţie îmbunătăţit, adaptat în mod special condiţiilor din Statele
Unite.
Companiile europene au realizat şi ele efectele comerciale ale
adoptării standardului japonez. Ele au evitat votarea adoptării sistemului cu
1125 linii / 60 cadre prin utilizarea unui atuu tehnic. Toate sistemele

248 Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
europene, şi circa 60% din telespectatorii mondiali, utilizează explorarea cu
50 cadre / secundă. Această valoare era iniţial legată de frecvenţa reţelei de
50 Hz, deşi la ora actuală este acceptat faptul că nu este necesară nici o
conexiune între cele două. Europenii au putut susţine faptul că utilizarea
sistemului japonez ar putea crea diverse probleme, inclusiv a pâlpâire pe 10
Hz (ca diferenţă între frecvenţa principală de alimentare în studio şi
echipamentele de producţie pe 60 Hz. Japonezii au explicat faptul că ei au
utilizat de cca. 30 ani echipamente NTSC la 60 Hz în părţi ale Japoniei unde
frecvenţa reţelei este de 50 Hz, fără a avea probleme notabile. Deşi într-un
timp foarte scurt japonezii au proiectat, realizat şi experimentat un filtru
adaptiv eficient pe 10 Hz, devenise deja clar că europenii nu vor vota
adoptarea sistemului japonez drept standard mondial. Cea de-a doua
problemă ridicată de europeni, şi probabil cea mai consistentă de fapt, a fost
cea a compatibilităţii. Sistemul japonez fiind extrem de diferit de oricare din
sistemele TV deja existente, conducea la ideea necesităţii prezenţei la
consumatorul casnic, în paralel, a două receptoare TV: unul pentru sistemul
TV clasic şi unul pentru sistemul nou introdus. Această idee este atât
nepractică cât şi nerentabilă din punct de vedere economic.
În paralel cu aceste manevre de blocare a adoptării sistemului japonez
drept standard, în Europa s-a demarat proiectul intitulat Eureka 95, ca
iniţiativă comună a firmelor Bosch (Germania), Philips (Olanda), Thomson
(Franţa) şi Thorn EMI (Anglia). Acestora li s-au alăturat în scurt timp alte
firme şi organisme publice şi private europene, numărul participanţilor
ajungând la peste 25. Proiectul a realizat o abordare evolutivă, având la bază
ideea de asigurare a compatibilităţii cu alte sisteme existente. Sistemul
realizat, denumit HDMAC (High Definition MAC), a fost proiectat şi
dezvoltat de la premisa esenţială de a asigura compatibilitatea cu sistemul
D2-MAC / pachet. Standardul european (care va fi prezentat mai detaliat
ulterior) utilizează explorarea întreţesută cu 1250 linii şi 50 cadre / secundă.
Deşi mult timp s-a mai sperat că principalii producători şi utilizatori
de echipamente TV vor ajunge la un consens privind dezvoltarea unui sistem
capabil de a fi adoptat drept standard unic de televiziune de înaltă definiţie,
în 1993 CCIR (Comité Consultatif International des Radiocommunications)
a publicat concluzia unor dezbateri de ani de zile: nu va exista un standard
unic, ci trei standarde diferite. Există la ora actuală standardul japonez iniţial
cu 1125 linii / 60 cadre, standardul european cu 1250 linii / 50 cadre şi
standardul american cu 1050 linii / 60 cadre.

10.4. Compatibilitatea sistemelor HDTV
Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 249
În industria televiziunii, este unanim acceptat faptul că în viitor
sistemele de televiziune de înaltă definiţie vor înlocui sistemele actuale de
televiziune. Cu toate acestea, s-a constatat faptul că este puţin probabil ca la
un moment dat toţi consumatorii casnici să cheltuie bani pentru a-şi înlocui
receptoarele TV actuale cu unele de înaltă definiţie. Reprezentanţii industriei
sunt convinşi de faptul că argumentele contra HDTV sunt unele pe termen
scurt, ţinând cont de faptul că durata medie de viaţă a receptoarelor TV color
actuale este de cca. 10 ani. Prin urmare, în viitorul apropiat, decizia de
înlocuire a receptorului clasic cu unul de înaltă definiţie va depinde extrem
de mult de preţul la care vor fi dicponibile receptoarele HDTV şi de gradul
de disponibilitate al infrastructurii de producţie şi transmisie a programelor
de înaltă definiţie.
Există suficiente considerente de ordin comercial şi tehnic pentru a
considera că nu va fi posibilă o revoluţie tehnologică care să conducă la
trecerea într-un interval scurt de la sistemele actuale la sistemele HDTV. De
aceea este foarte important să se acorde o atenţie deosebită studierii
diferitelor metode prin care televiziunea de înaltă definiţie poate fi introdusă,
din punctul de vedere al compatibilităţii cu sistemele actuale.
Pe plan mondial s-a constatat existenţa a trei abordări diferite privind
implementarea unui sistem HDTV.
Prima abordare este cea japoneză, materializată prin sistemul Hi-
Vision cu 1125 linii / 60 cadre, care a presupun conceperea unui sistem
complet de toate cele existente la ora respectivă pe plan mondial (PAL,
SECAM, NTSC). Ideea de pornire a fost aceea că semnalele de televiziune
corespunzătoare noului sistem vor fi transmise prin satelit sau prin reţelele
de televiziune prin cablu. Nu există însă nici un impediment tehnic ca aceste
semnale să fie transmise însă şi prin difuziune terestră. Pentru furnizarea
imaginilor şi sunetului de înaltă calitate sunt necesare receptoare TV
proiectate special pentru noul sistem HDTV. Receptoarele TV convenţionale
ar putea utiliza semnalele HDTV doar dacă ar fi dotate cu echipamente
complexe pentru conversia de standarde. Aceste echipamente ar prezenta
însă un preţ de cost foarte mare, iar pe de altă parte, deţinătorul unui receptor
convenţional ar putea beneficia de noile programe doar la calitatea
determinată de receptorul existent. Prin urmare, marele dezavantaj al
sistemului japonez este acela că nu asigură nici un grad de compatibilitate cu
sistemele existente.

250 Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
O a doua abordare este cea americană, care constă în asigurarea aşanumitei
compatibilităţi a formatului sistemului de emisie. Ideea este de a
utiliza un semnal de bază compatibil cu sistemul de televiziune
convenţional, plus un semnal suplimentar care furnizează informaţia
adiţională necesară pentru a produce imaginile de calitate HDTV. Această
abordare permite receptoarelor convenţionale să preia partea compatibilă a
semnalului corespunzător programelor HDTV emise, la aceeaşi calitate cu
cea a imaginilor normal redate pe astfel de receptoare. Totodată, spectatorii
deţinători ai unui receptor special HDTV pot beneficia de calitatea maximă a
semnalului emis. Această abordare poate fi considerată pe deplin
compatibilă, deoarece un deţinător al unui receptor convenţional nu are
nevoie de nici un fel de adaptor pentru a recepţiona programele HDTV
emise, chiar dacă el le va recepţiona la calitatea programelor convenţionale.
Cea de-a treia abordare este cea europeană, cunoscută şi sub
denumirea de abordare pas-cu-pas. Această abordare presupune utilizarea
unui sistem de televiziune îmbunătăţit drept prim pas către sistemul HDTV,
acesta nefiind compatibil cu vreun standard existent. Introducerea în Europa
a sistemelor MAC de transmisie prin satelit poate fi considerată drept un
exemplu de prim pas într-un astfel de sistem. În continuare este introdus
sistemul HDTV care este complet compatibil cu sistemul introdus în primul
pas. Receptoarele TV capabile să accepte semnalele introduse în primul pas
vor fi în mod automat capabile să recepţioneze semnalele HDTV generate în
al doilea pas, dar numai la o calitate redusă. Receptoarele speciale HDTV
vor putea recepţiona atât programele HDTV corespunzătoare pasului doi, la
calitatea lor maximă, cât şi transmisiile corespunzătoare primului pas. În
cazul acesta, receptoarele TV convenţionale nu vor putea recepţiona
transmisiunile HDTV. Ele vor putea recepţiona transmisiunile
corespunzătoare primului pas doar prin utilizarea unui adaptor destul de
complex, dar chiar şi în acest caz nu vor putea beneficia de toate avantajele
tehnice ale noii transmisiuni. Receptoarele speciale HDTV nu vor putea
recepţiona transmisiunile convenţionale decât dacă vor fi prevăzute cu
circuite suplimentare.
Utilizarea acestei strategii pas-cu-pas se pare că va implica cel puţin
trei generaţii de receptoare TV:
� receptoarele convenţionale (525 linii / 60 cadre sau 625 linii / 50
cadre, în sistem PAL, SECAM sau NTSC);
� receptoare îmbunătăţite (sistem MAC sau echivalente);
� receptoare HDTV.

Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 251
Aşa cum s-a menţionat deja în paragraful 10.3, sistemul dezvoltat în
Europa poartă denumirea de HDMAC şi este compatibil prin definiţie cu
sistemul de televiziune îmbunătăţit D2-MAC / pachet. În Figura 10.4 este
prezentată modalitatea de transmitere a unui semnal de înaltă definiţie printrun
canal MAC [Mart, 93]. Schema ilustrează de asemenea modalitatea de
realizare a compatibilităţii în cazul sistemului HDTV european.
Producţie
HD
Producţie
clasică
MAC
Codor
HD-MAC
PAL / SECAM
Decodor
HD-MAC
Decodor
MAC
Fig. 10.4. Compatibilitatea sistemului HDMAC
Receptor
HD
Receptor
clasic
După cum se observă din figură, canalul principal de emisie realizează
transmiterea producţiilor convenţionale, în sistem de bază PAL / SECAM sau
în sistem îmbunătăţit MAC. Pe de altă parte există posibilitatea acceptării
producţiilor de înaltă definiţie. Pe această cale este prevăzut un codor HD-
MAC, care are rolul de a adapta semnalul de înaltă definiţie pentru
transmisia pe canalul MAC. Codorul face posibilă transmiterea pe canalul
MAC a aproximativ de patru ori mai mulţi pixeli decât în transmisia MAC de
bază. Pe partea de recepţie, este realizată funcţia inversă la nivelul
decodorului HD-MAC, care reconstituie informaţiile lipsă în transmisiunea
MAC de bază, prin extragerea din cadrul MAC a datelor de asistenţă, care
sunt necesare pentru reconstituirea imaginii de înaltă definiţie.
Imaginea de înaltă definiţie reconstituită pe ecranul unui receptor HD
este percepută corect, la calitatea sa normală. Mai dificilă este problema
reproducerii unei imagini compatibile de calitate bună pe ecranul unui
receptor clasic. Problema îşi găseşte soluţia prin modalitatea în care codorul
HD prelucrează datele pentru a obţine un bun compromis. Figura 10.5
prezintă schema bloc a unui lanţ de codare HD în vederea transmiterii
semnalului pe canalul MAC.

252 Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
Fig. 10.5. Schema bloc a unui codor HD-MAC
Blocul B.R.E. (Bandwidth Reduction Encoder) realizează reducerea de
bandă necesară pentru a adapta semnalul de înaltă definiţie transmisiei pe
canalul MAC. O dată realizată reducerea benzii, semnalul trebuie adaptat ca
format canalului de transmisie. Această sarcină este realizată de către blocul
M.C.E. (MAC Channel Encoder).
Procesul invers, de decodare a semnalului HD este realizat conform
lanţului prezentat în Figura 10.6.
Canal MAC
Producţie
HD
Sunet şi
date
Decodor
MAC
standard
Decodor
MAC
(M.C.D.)
Sunet
şi date
Codor
HD-MAC
B.R.E.
Decodor
HD-MAC
(B.R.D.)
Codor
MAC
M.C.E.
Convertor
50-100 Hz
Fig. 10.6. Schema bloc a unui decodor HD-MAC
Canal MAC
Receptor
convenţional
4:3 sau 16:9
Receptor
HD
50 Hz
Receptor
HD
100 Hz

Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 253
În faza de recepţie, decodorul M.C.D. (MAC Channel Decoder)
realizează decodarea de canal MAC, separând totodată informaţia de sunet şi
date suplimentare de cea care poartă informaţia de imagine de înaltă
definiţie. Aceasta este adusă la forma necesară reproducerii pe un receptor
de înaltă definiţie prin intermediul blocului B.R.D. (Bandwidth Restoration
Decoder). Este de remarcat faptul că există posibilitatea reproducerii
programelor de înaltă definiţie atât pe receptoare cu baleiajul întreţesut
clasic, cu frecvenţa de 50 Hz, cât şi pe receptoare îmbunătăţite, cu baleiajul
la frecvenţa de 100 Hz. Compatibilitatea sistemului autorizează receptoarele
TV clasice să recepţioneze în continuare programele emise în PAL sau
SECAM, şi bineînţeles în D2-MAC / pachet.
Tabelul 10.2 prezintă comparativ caracteristicile sistemelor MAC şi
HD-MAC.
Tabelul 10.2
CARACTERISTICI MAC HD-MAC
Număr de linii / cadru 625 1250
Număr de linii active / cadru 576 1152
Număr de puncte / linie 864 1728 ÷ 2304
Număr de puncte active / linie 720 1440 ÷ 1920
Număr de cadre / secundă 50 50 / 100 (fără pâlpâire)
Număr de cadre / imagine 2
1 / 2
(progresiv / întreţesut)
După cum se observă din acest tabel, caracteristicile sistemului HDTV
dezvoltat de europeni au fost alese în strânsă corelaţie cu cele ale sistemului
MAC din motive de realizare a compatibilităţii.
10.5. Principiul codării HD-MAC
După cum s-a amintit în paragrafele anterioare, banda de trecere
necesară unui sistem de televiziune de înaltă definiţie este situată în jurul
valorii de 30 MHz. Codorul HD-MAC are rolul de a realiza reducerea benzii
transmise de aproximativ 4 ori, pentru a permite transmiterea semnalul de
înaltă definiţie pe un canal MAC (de 8 ÷ 12 MHz).

254 Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
Semnalul de televiziune de înaltă definiţie (1250 linii / 50 cadre /
întreţesut) este codat într-un semnal de televiziune clasic MAC (625 linii /
50 cadre / întreţesut) şi un semnal suplimentar de control numeric, numit
semnal digital de asistenţă DATV (Digitally Assisted TV). Acest semnal este
transmis pe intervalul de stingere cadre şi are un debit numeric de
aproximativ 1 Mbit / sec. Acest semnal numeric este conceput special pentru
receptoarele HD şi transportă toate informaţiile necesare pentru
reconstituirea imaginii de înaltă definiţie originale. Semnalul video care
conţine informaţiile de luminanţă şi crominanţă comprimate este transmis în
mod normal ca un semnal D2-MAC / pachet.
Codarea se face în funcţie de conţinutul imaginii. În principiu, se
utilizează o structură de codor HD cu două căi de prelucrare a semnalului:
� o cale pentru zone fixe sau quasi-fixe, unde se face o predicţie cu
preponderenţă spaţială, care asigură reproducerea detaliilor de
imagine;
� o a doua cale pentru zone în mişcare, unde se face o predicţie
preponderent temporală, asigurându-se o reproducere fidelă a mişcării.
Decizia cu privire la calea de prelucrare care urmează a fi utilizată se
ia prin detectarea mişcării pe blocuri de puncte. Schema bloc din Figura 10.7
prezintă principiul codării HD pe două căi.
Sursă HD
Zone fixe
(80 ms)
Zone mişcare
(20 ms)
Detecţie
mişcare
Multiplexare
Codor
D.A.
Fig. 10.7. Principiul codării HD pe două căi
Semnal HD
Semnal DA
(DATV)

Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 255
Pe partea de recepţie se pune problema inversă, la nivelul decodorului.
Decodorul funcţionează pe acelaşi principiu, prezentat anterior. După
demultiplexare se regăsesc cele două căi paralele de prelucrare. Alegerea
căii de prelucrare se face prin decodarea datelor conţinute de semnalul
digital de asistenţă DATV. Schema de principiu a decodorului este
prezentată în Figura 10.8.
Semnal HD
Semnal DATV
Demultiplexare
Decodor D.A.
Zone fixe
(80 ms)
Zone mişcare
(20 ms)
Fig. 10.8. Principiul decodării HD pe două căi
Vizualizare HD
La utilizarea unui codor pe două căi este posibilă apariţia unor erori
mari pe imagine, manifestate în general prin apariţia unor zone de pâlpâire la
schimbările de scenă sau la modificarea rapidă a planului imaginilor. Aceste
erori sunt foarte deranjante pentru ochiul uman şi apar întotdeauna când se
face trecerea de la un tip de rezoluţie la altul (zone fixe sau zone în mişcare).
Pentru remedierea acestui inconvenient major, principiul de codare HD-
MAC propus de proiectul Eureka ia în consideraţie utilizarea a trei căi de
codare:
� pentru zone fixe: “cale 80 ms”
� pentru zone în mişcare: “cale 20 ms”
� o cale intermediară: “cale 40 ms”
Imaginea este împărţită în blocuri de 16 × 16 pixeli (de obicei). Cu
ajutorul procesorului de detecţie a mişcării, se selectează zonele care
urmează a fi codate cu predicţie spaţială, respectiv temporală. Semnalul
furnizat de procesorul de mişcare (DATV) este codat numeric şi transmis cu
rata de 1 Mbit/sec în intervalul de stingere linii.

256 Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
10.6. Schema de principiu a unui codor HD-MAC
Figura 10.9 prezintă schema bloc de principiu a codorului HD-MAC.
După cum s-a prezentat anterior şi după cum se observă din figură, codarea
este deosebit de complexă.
s.v.
PRE-
PROCESARE - +
PROCESOR
ANALIZĂ
ŞI
CONTROL
predicţie intra/inter cadru
selecţie coeficienţi
selecţie praguri cuantizare
codare transf. COS semicadre/cadre
+ TRANSF. CUANTIZ.
CODARE
COS discret
DCT
FILTRU
PROCESOR
DETECŢIE
MIŞCARE
NEUNIF.
Q
SELECŢIE
COEF.
PREDICTOR
Q -1
DCT -1
+
+
+
VLC
(Huffman)
Fig. 10.9. Schema bloc de principiu a codorului HD-MAC
Codarea implică îmbinarea mai multor tehnici de bază referitoare la
codarea imaginilor: codarea cu transformare cosinus, codarea cu cuantizare
neuniformă, selecţia cu prag a coeficienţilor, codarea cu predicţie şi codarea
cu lungime variabilă de tip Huffman. Pentru selectarea căii de prelucrare a
semnalului, blocul de imagine este iniţial partiţionat în blocuri de mărime
prestabilită, care sunt analizate prin intermediul procesorului de detecţie a
mişcării. În funcţie de gradul de mişcare detectat, blocurile sunt declarate
fixe, cu mişcare sau intermediare şi se declanşează procedura specifică de
M
U
X

Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 257
codare. Procesorul de analiză şi control determină şi stochează informaţiile
referitoare la tipul de predicţie utillizat, la valoarea pragului de selecţie a
coeficienţilor şi la valoarea pragurilor de cuantizare.
10.7. Realizarea conversiei raportului de aspect
După cum s-a arătat în paragraful 10.2.3, pentru sistemele de
televiziune de înaltă definiţie s-a ales un raport de aspect de 16:9, mai
apropiat de imaginea cinematografică. Una dintre problemele care se pun în
legătură cu asigurarea compatibilităţii între sistemele MAC şi HD-MAC este
aceea de asigurare a unei reproduceri satisfăcătoare a imaginii indiferent de
combinaţia existentă între tipurile de raport de aspect existente la terminalul
de emisie, respectiv de recepţie.
Soluţia adoptată în cazul sistemului HD-MAC este aceea de a utiliza
un decodor care poate fi comutat între două seturi diferite de rapoarte de
compresie, pentru a putea prelucra atât imagini cu parortul de aspect
standard de 4:3 cât şi imagini de înaltă definiţie cu raport de aspect mărit la
16:9. Pentru a prezenta modalitatea de lucru, trebuie luate în consideraţie trei
cazuri diferite.
Figura 10.10 prezintă cazul cel mai simplu, în care sursa are raportul
de aspect de 4:3, iar dispozitivul de afişare a imaginii (tub cinescop al
receptorului TV, ecran) are acelaşi raport de aspect. Aceasta este situaţia
transmisiei MAC standard. Decodorul va trebui să realizeze o extensie a
semnalelor video recepţionate în conformitate cu standardul MAC, adică
semnalul de luminanţă cu raportul 3:2, iar semnalele diferenţă de culoare cu
raportul 3:1.
Sursa
4:3
Rapoarte de extensie
luminanţă / dif. culoare
3 : 2 / 3 : 1
Afişare
Fig. 10.10. Decodare MAC cu rapoarte de aspect 4:3 atât la emisie cât şi la recepţie
Cel de-al doilea caz este prezentat în Figura 10.11, unde sursa
utilizează un raport de aspect de 16:9, în timp ce afişarea imaginii continuă
să se efectueze pe un dispozitiv clasic, cu raportul de aspect de 4:3.
4:3

258 Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV)
Sursa
16:9
Rapoarte de extensie
luminanţă / dif. culoare
2 : 1 / 4 : 1
Afişare
Fig. 10.11. Decodare MAC cu raport de aspect 16:9 la emisie şi 4:3 la recepţie
În acest caz, utilizarea rapoartelor de extensie specifice MAC ar
conduce la distorsionarea imaginii decodate la afişarea acesteia cu raport de
aspect clasic, deoarece imaginile originale au fost comprimate cu rapoartele
standard de 3:2 pentru luminanţă şi 3:1 pentru semnalele diferenţă de
culoare. De aceea este necesară utilizarea la nivelul decodorului a
rapoartelor de extensie alternative de 2:1 pentru semnalul de luminanţă şi de
4:1 pentru semnalele diferenţă de culoare, în scopul menţinerii proporţiilor
originale în imaginea decodată. Această operaţiune conduce însă la o
imagine decodată mai lată decât ecranul de afişare disponibil. De aceea este
necesar ca dispozitivul de afişare 4:3 să preia şi să extindă doar o parte a
fiecărei linii, aşa cum se prezintă în Figura 10.12. Practic, această metodă
elimină părţile laterale ale imaginii originale de înaltă definiţie cu scopul de
a menţine nedistorsionată partea rămasă din imagine, cu raport de aspect 4:3.
Linie MAC sursă
raport aspect 16:9
Linie afişare
raport aspect 4:3
Date
Diferenţe
culoare
Luminanţă
Extensie 2:1
Fig. 10.12. Prelucrarea liniei MAC cu raport de aspect 16:9
Cel de-al treilea caz care trebuie luat în consideraţie este acela în care
atât sursa cât şi dispozitivul de afişare sunt caracterizate printr-un raport de
aspect 16:9. În acest caz, rapoartele de extensie MAC standard de 3:2 pentru
4:3

Cap. 10. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) 259
semnalul de luminanţă şi de 3:1 pentru semnalele diferenţă de culoare vor
produce afişarea corectă, aşa cum se poate vedea din Figura 10.13.
Sursa
16:9
Rapoarte de extensie
luminanţă / dif. culoare
3 : 2 / 3 : 1
Afişare
16:9
Fig. 10.13. Decodare MAC cu rapoarte de aspect 16:9 atât la emisie cât şi la recepţie
Sistemul prezentat permite astfel furnizarea imaginilor cu raportul de
aspect corect către receptoarele de televiziune cu diferite rapoarte de aspect,
indiferent de raportul de aspect al sursei de semnal video. Problema care
rămâne în continuare este aceea că posesorul unui receptor scump de înaltă
definiţie nu va beneficia nici în viitorul apropiat în mod continuu de
programe la nivelul de performanţă maxim acceptabil. Pe de o parte,
furnizorii de programe nu vor fi capabili să asigure programe continue de
înaltă definiţie, pe de altă parte programele de arhivă produse cu raport de
aspect 4:3 vor continua să constituie o problemă. Au existat şi propuneri de a
soluţiona problema prin umplerea spaţiului de la marginea imaginii cu alte
informaţii, de la un fond generat electronic până la mici imagini care arată ce
se transmite pe alte canale (de tip picture-in-picture).