Sukcesywne wprowadzanie do eksploatacji telewizji cyfrowej sprawia, że coraz większa liczba programów nadawanych w technice analogowej jest produkowana w formacie szerokoekranowym. Sprzedaż telewizorów szerokoekranowych stale rośnie, ale również sprzedaż telewizorów z formatem 4:3 jest nadal znaczna i w związku z tym liczba użytkowanych w gospodarstwach domowych tego typu telewizorów stanowi przeważającą większość. Odbiór sygnałów telewizji cyfrowej na tych odbiornikach może odbywać się za pośrednictwem przystawki cyfrowo-analogowej. tzw. set-top-box. Obecnie wciąż trwają prace nad odbiornikiem zintegrowanym, który eliminuje potrzebę stosowania oddzielnej przystawki set-top-box.

Odejście od nadawania w formacie 4:3 nie jest tak proste, jak na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać. Jeśli nadawcy nie wezmą pod uwagę możliwości odbioru różnych formatów obrazu na odbiornikach o różnej architekturze, sprawia to, że u odbiorców wyłonią się problemy, które nieuchronnie staną się również problemami nadawców.

Czynniki wpływające na odbiór

Kwestia odbioru telewizyjnego programu nadawanego techniką cyfrową z formatem obrazu 4:3 na odbiorniku analogowym z formatem 4:3, jak i odbioru programu nadawanego techniką cyfrową z formatem obrazu 16:9 na odbiorniku analogowym 16:9 byłaby stosunkowo prosta, lecz niestety nie tylko o te przypadki chodzi. Sprawę dodatkowo komplikuje fakt, że stosowany do tego celu set-top-box powinien również mieć możliwość różnych sposobów podłączania go do analogowego odbiornika telewizyjnego. Należy brać także pod uwagę przewidywane skonstruowanie odbiornika zintegrowanego.

Podłączenie przystawki do odbiornika TV

Przystawka set-top-box powinna tak przetwarzać odbierany cyfrowy sygnał telewizyjny, aby można go było wprowadzić do analogowego odbiornika telewizyjnego; należy przy tym uwzględnić format wyświetlania obrazu na odbiorniku i tak obrobić sygnał, aby odpowiadał on możliwościom odbiornika.

Rys. 4.17. Współpraca set-top-box z odbiornikiem analogowym

Przystawka set-top-box odbiera i demoduluje sygnał cyfrowy, a następnie doprowadza go do dwóch bloków: dekodera sygnału MPEG oraz procesora formatu wizji. W tym ostatnim bloku, w zależności od otrzymanej informacji o formacie przesyłanego obrazu zawartej w strumieniu wizyjnym oraz od wprowadzonej do niego informacji o formacie odbiornika i preferencji użytkownika, dokonuje się przetworzenia formatu obrazu. Do odbiornika, oprócz właściwie przetworzonego sygnału wizyjnego, wprowadza się równolegle sygnał niosący informację o formacie jego obrazu.

Tab. 2 Możliwości przetwarzania formatów.

W modelu podstawowym przystawki set-top-box mieści się również układ tworzenia grafiki, jest to bardzo pomocne w wielu zastosowaniach, np. w EPG, czy zastosowaniach interaktywnych. Sygnał grafiki dodawany jest na wyjściu układu po obróbce formatu wizji. Jest to typowe rozwiązanie, ale trzeba zaznaczyć, że istnieją również takie przystawki STB, w których procesor formatu wizji oddziałuje również na grafikę.

Połączenia przystawki z odbiornikiem

Obecnie przewiduje się jedynie połączenie analogowe między przystawką set-top-box i odbiornikiem. W przyszłości będą też możliwe połączenia sygnałów cyfrowych, np. typu IEEE 1394 (firewire).

Z przystawki STB do odbiornika muszą być przesłane następujące sygnały: wizyjny kompozytowy albo Y/C lub RGB i towarzyszący im sygnał niosący informację o formacie nadawanego obrazu. Połączenia wizyjne mogą być realizowane poprzez złącza RF, Scart lub inne złącza przeznaczone dla sygnałów wizyjnych kompozytowych albo Y/C. Sygnalizacja formatu jest realizowana za pomocą złącza Scart (nóżka 8) lub przez wykorzystanie informacji o formacie pobieranej z 23.linii zawartej w sygnale wizyjnym.

Odbiornik telewizyjny

Wiele współczesnych odbiorników przeznaczonych do pracy z formatem obrazu 4:3, po otrzymaniu odpowiedniego sygnału na nóżkę 8 złącza Scart, ma możliwość zmiany formatu na format 16:9. Następuje wtedy redukcja wysokości odchylania. Natomiast większość (jeśli nie wszystkie) telewizorów 16:9 reaguje na informację o rodzaju formatu zawartą w linii 23.

Przy emisji telewizyjnego sygnału analogowego formatu 4:3 nie zawsze w linii 23 jest przesyłana informacja o rodzaju formatu, pomimo to, że często nadaje się obrazy formatu Ietterbox 16:9 lub 14:9. Należy również zauważyć, że posiadacze odbiorników z formatem 16:9 niejednokrotnie wolą wypełnienie obrazem całego ekranu odbiornika, mimo niezachowania proporcji miedzy elementami oglądanego obrazu. Aby temu zaradzić, konstruktorzy odbiorników stwarzają widzowi możliwość wyboru różnego trybu wyświetlania obrazu. Obecnie rośnie liczba odbiorników oferujących tryb Smart (inteligentny); dzięki niemu dostosowanie się odbiornika do formatu nadawanego obrazu następuje automatycznie. W tabeli 3 podano różne tryby pracy odbiornika; nazwy tych trybów nie zostały jeszcze zatwierdzone oficjalnie.

Zintegrowane odbiorniki cyfrowe

Rozpoczęcie telewizyjnej cyfrowej emisji naziemnej DTT (Digital Terrestrial Television) dało impuls do opracowania zintegrowanego cyfrowego odbiornika telewizyjnego IDTV (Integrated Digital Television). Model tego odbiornika przedstawiono na rys. 4.18. Jest to model podstawowy, na który jednak dotychczas nie ma standardu; istnieje możliwość pojawienia się innych modeli. Model podstawowy ma system obróbki sygnału podobny do tego, jaki ma set-top-box dołączany do odbiornika, jednakże sterowanie procesem obróbki formatu obrazu przewidzianego do wyświetlania na kineskopie zostaje ulepszone. Zasadnicza różnica polega na tym. że użytkownik nie musi wybierać oddzielnie formatu wyświetlania odbiornika i przystawki set-top-box. uproszczona jest również procedura wyboru jego preferencji.

Tab. 3. Tryby pracy odbiornika trybu 16:9

Obraz nadawany

W okresie przejściowym, gdy zmienia się format obrazu 4:3 na format 16:9. byłoby idealnie, gdyby w każdym z kanałów nadawczych stosowano określony format i ze źródła nadawano obrazy tylko o tym formacie. Takie rozwiązanie zmniejszyłoby do dwóch liczbę wariantów, z którymi ma do czynienia widz i odbiornik: pełnoekranowy 4:3 i pełnoekranowy 16:9.

Niestety, jest wiele powodów, które uniemożliwiają spełnienie w krótkim czasie tych warunków dla większości kanałów. Zasadnicze znaczenie ma konieczność równoczesnego nadawania tego samego programu przez analogową i cyfrową sieć rozsiewczą oraz brak materiałów programowych w nowym formacie szerokoekranowym.

Tab. 4. Formaty obrazu

Liczba możliwych kombinacji jest duża. Tabela 4 zawiera ich reprezentatywne przykłady. Podano w niej, w jakich optymalnych formatach przesyłać sygnały wytworzone w źródłach o różnych formatach, zarówno 4:3, jak i 16:9, aby maksymalnie - na ile to możliwe - wypełnić ekran odbiornika, bez narażania na zmiany kompozycji obrazu.

Rys. 4.18. Model zintegrowanego odbiornika cyfrowego IDTV

Sposób sygnalizowania formatu

System MPEG przewiduje sposób sygnalizowania próbek obrazu formatu 4:3 lub 16:9 wtedy, gdy jest używany cały obraz, ale nie zapewnia informacji sygnalizującej, czy obraz jest w postaci letterbox, czy pillarbox, jak również, czy zastosowano technikę shoot & protect. Bez takiej dodatkowej informacji nie można dokonać w odbiorniku najbardziej korzystnego sposobu obróbki wizji, aby najlepiej dopasować obraz do formatu ekranu odbiornika.

Na przykład: gdyby widz preferował oglądanie obrazu 16:9 jako letterbox na ekranie z formatem 4:3, wówczas, gdy nadawany obraz był konwertowany z formatu 4:3 do formatu pillarbox 16:9, to obraz na jego ekranie miałby kształt tzw. znaczka pocztowego, tzn. obraz byłby otoczony czarną ramką, co oczywiście jest nie do przyjęcia.

Inny przykład to niemożność rozróżnienia przez odbiornik obrazu o formacie 16:9 z filmu, który to obraz ma wiele ważnych informacji poza centralnym obszarem 4:3, od obrazu formatu 16:9 z transmisji meczu piłki nożnej, tak wyprodukowanego, aby przy odbiorze na odbiorniku z ekranem 4:3 można było zastosować obróbkę formatu typu centre cut-out. co zagwarantuje dobry rezultat.

Działająca w Wielkiej Brytanii Digital Television Group zaproponowała rozszerzenie standardu MPEG odnośnie do sygnalizacji formatu. Zawarte są w nim dodatkowe informacje niezbędne do pracy odbiornika. Dzięki tym zmianom sygnalizowane są informacje o aktywnej części obrazu oraz o trybie shoot & protect.

Rodzaje formatów, które mogą być zidentyfikowane, odpowiadają formatom podanym w tabeli 4.

Informacje te mogą być użyte do automatycznego optymalnego wyboru rodzaju obróbki wizji w odbiorniku i redukują czynności, które widz musi wykonać, osobiście wybierając format obróbki.

Biorąc pod uwagę punkt widzenia odbiorcy, należy spełnić następujące wymagania w odniesieniu do konstrukcji przystawki set-top-box:

• obraz powinien w sposób zadowalający wypełniać ekran odbiornika, nie powodując przy tym dokuczliwych efektów;
• aby spełnić w/w wymaganie, nie powinno być potrzebne używanie zdalnego sterowania odbiornika, a nawet - co jest ważniejsze - sterowania set-top-box;
• kompozycja obrazu powinna być właściwa, łącznie z grafiką i napisami tworzącymi obraz;
• obraz powinien mieć właściwe proporcje - wysokość do szerokości.

Rys. 4.19. Nadawanie

Rys. 4.20. Odbiór