|
تلويزيون هاي ديجيتال
اميد ممتحن
چكيده
بيش از نيم قرن از اختراع و عرضه
تلويزيون مي گذرد. اين رسانه تصويرى در
زندگى روزمره مردم جاى ويژهاى يافته
است. استانداردهاى اين تكنولوژى كه
مدتها پيش وضع شده است هم اكنون صنايع
و توليدات زيادى را رهبرى مى نمايد. هيچ
استاندارد ديگرى اين همه خدمات و
توليدات نداشته و نتوانسته است چنين
زمان طولانى در اين پيشرفت سريع
تكنولوژى بدون تغيير باقى بماند.
تلويزيون هاي ديجيتال از يك تحول عظيم
در رسانههاى تصويرى خبر مى دهند. اين
تكنولوژى جديد كه بر پايه روش هاى
ديجيتال استوار است، ويژگى ها و توانايى
هاى جديدى متناسب با نيازهاى نوين
جامعه بشرى ارايه مى نمايد. بررسى و
تحقيقات براى تحقق سريع تر اين دستاورد
نو، انجام مى پذيرد. كليد واژه :
تلويزيون ديجيتال، تصاوير متحرك، فشرده
سازى، تلويزيون با كيفيت بالا (HDTV)
مقدمه:
تلويزيون كه بيش از 50 سال پيش اختراع و
عرضه شد به عنوان يك وسيله كارآمد و گاه
ضرورى مورد توجه بوده است.به واسطه اين
تكنولوژى صنايع و توليدات زيادى رشد و
گسترش يافتهاند و سرمايه زيادى در اين
بخش در جريان است. هم اكنون نزديك به يك
ميليارد گيرنده تلويزيونى در سراسر
دنيا وجود دارد و تعداد كانال هاى ارايه
دهنده برنامه هاى تلويزيونى بالغ بر
چند صد كانال مىباشد. اين صنعت عظيم به
يك حالت متعادل و يكنواخت رسيده است.
پيدايش و استفاده روش هاى ديجيتال در
كاربردهاى مختلف و دستاوردهايى كه اين
روش ها به همراه دارند از يك سو و نياز و
ترغيب براى جايگزين كردن
استانداردهاى كهنسال تلويزيون از سوى
ديگر خبر از يك تحول بزرگ در تكنولوژى
تلويزيون مى دهد. تلويزيون هاي
ديجيتال نسل جديد رسانه تصويرى هستند كه
سيگنال هاى حامل اطلاعات در آنها اساسا
به صورت رقمى و ديجيتال مى باشند. رشد
روزافزون علوم و تكنولوژى در شاخه هاى
مختلف و نيز پيشنهاداتى كه براى همراه
شدن رسانه هاى تصويرى با اين پيشرفت ها
مطرح مى شود، تلويزيون ديجيتال را هر چه
بيشتر به واقعيت نزديك مى نمايد. بايد
مقدمات مختلفى فراهم و موانع زيادى حذف
گردند تا اين تحول جامه عمل به خود
بپوشد. در اين مقاله ابتدا به معرفى
تلويزيون ديجيتال و عوامل لازم براى
پيدايش آن مىپردازيم. در بخش 2 ويژگىها
و نيز نكات مبهم استفاده از اين رسانه
جديد بيان مىشود. بخش 3 به چشماندازهاى
آينده اين تكنولوژى اشاره مى نمايد. در
بخش 4 نيز جمع بندى و نتيجه گيرى ارايه
مى گردد.
سيستم هاى تلويزيون آنالوگ سابقه
طولانى در كشورهاى پيشرفته دارند.استاندارد
وضع شده بر روى اين سيستم ها در مدت
زمان زيادى بدون تغيير مانده است. تنها
در مواردى پيشرفت هايى، آن هم به صورت
سازگار با روش هاى قديمى، انجام پذيرفته
است. به عنوان مثال پس از رايج شدن
تلويزيون هاي رنگى هنوز سيگنال هاى
تلويزيونى توسط گيرنده هاى سياه و سفيد
قابل نمايش اند. با توجه به تغييرات و
پيشرفت سريع تكنولوژى در زمينههاى
مختلف و با بهوجود آمد نيازهاى جديد
نظير كنفرانس ويدئويى و رسانه هاى چند
محيطه و نيز اشباع تدريجى بازار و
فعاليت هاى وابسته به رسانه هاى تصويرى،
بهنظر مى رسد كه تكنولوژى رايج
تلويزيونى احتياج به يك نوگرايى و
تغيير بنيادى دارد. تلويزيون رقمى يا
ديجيتال يك تحول در زمينه تكنولوژى
تصوير خواهد بود. در اين روش جديد انتقال
و نمايش تصاوير، اطلاعات همواره به صورت
رقمى ذخيره و يا پردازش مىشوند.
استانداردهاى جديدى بر نحوه ساخت و
ارسال سيگنال هاى ديجيتال حكمفرماست و
مزايا و دستاوردهاى تازهاى نيز به
ارمغان مى آورد. در يكى دو دهه اخير از
قابليت هاى روش ديجيتال در تلويزيون هاي
رايج استفاده مىشده است. به عنوان
مثال در استوديوهاى فيلمبردارى براى
انجام افكت هاى تصويرى و يا مخلوط كردن
تصاوير ابتدا سيگنال هاى آنالوگ را به
ديجيتال تبديل مى كنند. سپس با بهره از
روش هاى رقمى، پردازش هاى لازم را انجام
مى دهند. در نهايت سيگنال آنالوگ
مربوطه را از خروجى هاى ديجيتال استخراج
مى نمايند. نمونه ديگر استفاده از سيستم
ارسال متن مي باشد. اين سيستم در زمانى
كه اطلاعات تصويرى مفيدى مخابره نمى
گردد (مثلا زمان برگشت بيم الكترونى از
سمت راست پايين صفحه به گوشه سمت چب
بالاى تصوير) اقدام به ارسال داده هاى
ديجيتال با دامنه كم مى نمايد. اين داده
ها حاوى اطلاعات مختلفى همانند برنامه
پرواز هواپيما، اخبار هواشناسى و ... مي
باشند كه توسط دستگاهى كه بر روى
گيرنده تلويزيونى نصب مى شود به صورت
متن بر روى تصوير قابل نمايش اند. اين
روش در حدود 20 سال است كه در انگلستان
استفاده مى شود. برخلاف استفاده هاى
محدود و مقطعى از قابليت هاى سيگنال
ديجيتال، تلويزيون به طور كامل بر روش
هاى رقمى استوار است. بدين معنى كه
پردازش، فيلتركردن، مدولاسيون، ارسال و
... همگى به صورت روش هاى ديجيتال بر روى
سيگنال هاى ديجيتال انجام مىپذيرند.
در استانداردى كه براى تلويزيون هاي
ديجيتال ارايه شده، تعداد نقاط قابل
تفكيك در راستاى افق 720 و تعداد خطوط
افقى 480 (استاندارد امريكايى) تعيين
گرديده است. همچنين تعداد 8 بيت براى
تعيين روشنايى و 8 بيت نيز جهت رنگ هر
نقطه در نظر گرفته شده است. اگر براى
داشتن تصاوير متحرك 30 تصوير در ثانيه
نمايش داده شود مقدار 165/89 Mbit/s داده مورد
نياز است. اگر خطوط غيرقابل ديد بالا و
پايين صفحه و نيز نوارهاى تيره كنار
تصوير را در نظر بگيريم، نرخ داده هاى
تصاوير متحرك به 216 ميليون بيت بر
ثانيه افزايش مى يابد كه نرخ بسيار
زيادى است. اين حجم عظيم داده را چگونه
مى توان در باند فركانسى تلويزيون كه
حداكثر 8 MHZ مىباشد ارسال نمود ؟ مهم ترين
نيازهاى تلويزيون هاي ديجيتال بهصورت
زير بيان مىشود.
1 - ادوات الكترونيكى (ICهاى) پرقدرت براى
پردازش، ضبط و دوباره سازى تصاوير.
2 - روش هاى فشرده سازى اطلاعات با كيفيت
و قابليت بالا جهت عملى كردن ارسال دادههاى
تصويرى. با توجه به پيشرفت هاى سريع
تكنولوژى نيمه هادى و درخواست و
استفاده روزمره و فراوان از ادوات
الكترونيكى در كاربردهاى مختلف، اين
قطعات از توانايى ها و قابليت هاى
متنوع و برجستهاى برخوردار شدهاند.
از اين رو نياز تلويزيون هاي ديجيتال به
اين وسايل به راحتى برطرف مى گردد. مهم
ترين و اصلى ترين نياز تلويزيون هاي
ديجيتال روش هاى فشرده سازى تصوير است.
فشرده سازى تصوير شاخهاى از تحقيقات
مورد توجه محافل علمى جهان مىباشد. در
اين زمينه دستاوردهاى اميدواركننده و
رضايت بخشى ارايه شده است و هنوز هم
جاى پيشرفت دارد. در روش هاي نوين فشردهسازى
تصوير، با تلفيق چندين روش مرسوم كاهش
نرخ داده، به نسبت هاى زيادى اطلاعات
را فشرده مى نمايند. روشى كه بيش از
همه براى كاربرد در تلويزيون هاي
ديجيتال مورد توجه قرار گرفته است روش
فشردهسازى 2-MPEG مىباشد. اين روش كه در
سال 1994 تحت عنوان استاندارد ISO 13818 منتشر
شد تصاوير متحرك تلويزيون ديجيتال را با
نرخى كمتر از 10 Mbit/s در دسترس قرار مىدهد.
همچنين داراى يك الگوريتم داخلى براى
فشردهسازى صوت مىباشد. بهبود و پيشرفت
روش هاي پيشنهادى براى رسيدن به يك
استاندارد قطعى با كيفيت خوا همچنان
ادامه دارد. معرفى و ارايه يك تكنولوژى
جديد همواره با طرفدارى و مخالفت همراه
است گروهى با برشمردن مزايا و نكات
برجسته دستاورد جديد، بهكارگيرى آن
را منطقى و لازم مىدانند. در عوض دستهاى
ديگر با مطرح كردن ايرادها و نقايص
طرح، و جود آن را حداقل غيرضرورى قلمداد
مىكنند. طرفداران تلويزيون ديجيتال
امكانات جديدى را برمى شمارند كه مهم
ترين آنها در زير آمده است.
الف - امكان پخش برنامه ها با كيفيت
متفاوت : هنگام استفاده از سيگنال هاى
ديجيتال امكانات و انتخاب هاى بيشترى در
اختيار خواهد بود. با استفاده از اين
اختيارات تهيهكنندگان طيف هاى مختلف
تماشاگران را راضى نگه خواهند داشت.
متقاضيان مختلف با توجه به نياز و
توانايى خود مىتوانند برنامههايى با
كميت و كيفيت متفاوت را انتخاب نمايند.
در تلويزيون هاي ديجيتال اين امكان
پيش بينى شده است كه برنامهها با كيفيت
مختلف عرضه و پخش گردند. تصوير به طور
همزمان مىتواند توسط يك گيرنده معمولى
با كيفيت عادى و توسط گيرنده پيشرفته
با كيفيت برتر نمايش داده شود. اين كار
با اختصاص كانالهاى بيشتر به يك
برنامه و يا با ارسال سيگنال هاى حاوى
اطلاعات اضافى، با توان كم، در باندهاى
محافظ بين كانالها امكانپذير است.
همزيستى استانداردهاى متفاوت: در
تكنولوژى رايج تلويزيونى يكى از مشكلات
توليدكنندگان بينالمللى وجود
استانداردهاى متفاوت است. برنامهاى
كه با استاندارد امريكايى توليد مى گردد
براى عرضه در كشورهاى اروپايى، با
مشكلات تبديل استاندارد روبروست. از
طرف ديگر استانداردهاى جديد تلويزيون
ديجيتال نظير استاندارد فشرده سازى
داراى پارامترهاى قابل تغيير مىباشند
كه در نتيجه داراى ساختارى انعطاف
پذير و عملكردى متغير هستند. از اين رو
در تكنولوژى جديد براى رفع اين
مشكلات، امكان استفاده از چند
استاندارد فراهم شده است. در كاربردهاى
ديجيتال تبديل استانداردها راحت تر
صورت مىپذيرد و در اغلب موارد اين
تبديل به صورت نرمافزارى قابل انجام
است.
ب - كانالهاى انتخابى: سيگنال هاى
ديجيتال اين قابليت را دارند كه اطلاعات
توضيحى در مورد تصوير را به عنوان جزيى
از تصاوير و يا در خلال آنها منتقل
نمايند (همانند سيستم ارسال متن كه قبلا
اشاره شده). از آنجايى كه دادههاى
تصوير نرخ بالايى دارد، نرخ دادههاى
مربوط به توضيحات كه بيشتر به صورت متن
ارايه مىگردد ناچيز مىباشد. اطلاعات
توضيحى اين امكان را به استفاده كننده
مىدهد كه با بررسى و مطالعه آنها در
هر زمان دلخواه برنامههاى موردنظر خود
را انتخاب نمايد.
ت - تبديل زمان به مكان: در تلويزيون هاي
رايج برنامهها در احاطه زمان قرار
دارند. هيچگاه نمىتوان برنامه را دوباره
پخش و يا از آينده آن اطلاعى كسب كرد.
تنها بايد منتظر ماند و با گذشت زمان
تصاوير را جز به جز مشاهده نمود. با قرار
گرفتن اطلاعات توضيحى در سيگنال هاى
تلويزيون ديجيتال (كه در قسمت قبل
اشاره شد) اين امكان به وجود مىآيد كه
تماشاگر به ميل خود مرورى بر برنامه پخش
شده و يا نگاهى به برنامههايى كه
نمايش داده خواهند شد، بنمايد. در واقع
فهرست اطلاعات تصويرى در دسترس خواهد
بود. مثلا مىتوان آگاهى يافت كه در چه
زمان از فيلم، هنرپيشه مورد نظر بر روى
صحنه ظاهر مىشود. علاوه بر اين قابليت
ها، نگهدارى تصاوير و يا بازنگرى آنها
به مدت زمان محدود امكان پذير خواهد
بود. شما مى توانيد براى چند لحظه پخش
برنامه مورد علاقه خود را متوقف كنيد،
كتاب در حال مطالعه را ببنديد، آن را در
گوشهاى بگذاريد و با خيال راحت به
تماشاى برنامه از آغاز آن بپردازيد. در
اين حالت دادهها به صورت موقت در حافظه
جانبى گيرنده نگهدارى مىشوند و يا با
ارسال متوالى نمونههاى تاخيريافته
برنامه از چندين كانال در دسترس
مىباشند.
ث - امكانات چند محيطه: ارسال همزمان
صوت و تصوير كه در تلويزيون هاي قديمى
رايج بوده است، شايد از نخستين استفادههاى
رسانههاى چند محيطه باشد. در تلويزيون
ديجيتال اين امكان به وجود مىآيد كه
داده هاى صوتى و تصويرى در كنار دادههاى
اطلاعاتى و متون ارسال و دريافت شوند. از
آنجايى كه تلويزيون استفاده عمومى
دارد، اين قابليت چند محيطه بودن بسيار
مورد توجه خواهد بود. ضمن تماشاى يك
برنامه مىتوان اطلاعات لازم در مورد
هر موضوع را دريافت و بررسى كرد. پيش
بينى مىشود كه در كنار تلويزيون هاي
ديجيتال لوازم جانبى نظير چاپگر نيز
عرضه شود. در تضاد با تبليغاتى كه براى
تلويزيون ديجيتال مطرح مىشود هنوز
موانع و نقاط ابهام زياد وجود دارند كه
به عنوان حربهاى در دست مخالفان رخ مىنمايند.
انتقادات در زمينههاى مختلف قانونى،
اقتصادى و عملى مطرح مىگردند. در زير
پرسش ها و انتقاداتى كه هنوز به آنها
پاسخ قانع كنندهاى داده نشده است
ارايه مىشود.
1 - آيا مزاياى پيش بينى شده ارزش اين
تغييرات بزرگ و صرف هزينههاى زياد را
دارند؟
2- همزيستى تلويزيون ديجيتال در كنار
صنايع عظيم انفورماتيك كه پيشتاز
تكنولوژى ديجيتال هستند چگونه تحقق مىيابد
؟ آيا اين صنايع ميدان تصاوير متحرك
ديجيتال را تسخير نخواهند كرد ؟ 3 -
تغييراتى كه تا كنون در تلويزيونها
وارد شده، همواره به صورت سازگار با
نمونههاى قديمي تر بوده است.
تلويزيون ديجيتال از اين قاعده پيروى
نخواهد كرد. مخاطبين تلويزيون تا چه
اندازه براى استفاده از اين امكانات
نوين علاقه نشان نمىدهند و چه مقدار
هزينه خواهند كرد ؟
4 - آيا امكانات تلويزيون ديجيتال
اقتصادى خواهند شد تا به صورت عمومى و
در خانهها مورد استفاده قرار گيرند ؟ و
موارد ديگرى كه نظرات مخالفين را
تشكيل مىدهند. به موازات طرح ايده
تلويزيون هاي ديجيتال، تحقيقات و بررسى
بر روى محصولات و امكانات جديدى كه بر
اين تكنولوژى استوارند، آغاز گرديده
است. اين دستاوردها كه از روش هاي
ديجيتال سود مىبرند، با رايج شدن
استفاده از تلويزيون هاي ديجيتال
گسترش و توسعه قابل توجهى خواهند يافت.
الف - ايجاد يك زيربناى اطلاعات جهانى كه
در زندگى روزمره وارد شود: درخواست و
استفاده از شبكه هاى بينالمللى
اطلاعات نظير اينترنت روزبه روز بيشتر
مىشود. جوامع مختلف به سمت اين شبكهها
رو مىآورند و كاربرد آنها در زندگى
روزمره متداول و گاه اجتناب ناپذير مىگردد.
گردانندگان و كسانى كه سهمى در اين
ارتباطات انفورماتيك دارند نيز در تلاش
براى گسترش هرچه بيشتر آنها هستند. يكى
از قابليت هاى تلويزيون ديجيتال
توانايى به كارگيرى آن به عنوان يك
وسيله براى انتقال دادههاى ديجيتال
تصوير، صوت، متن و ... است. تلويزيون هاي
نسل آينده تنها يك وسيله براى ارايه
اخبار، رويدادهاى روزمره و برنامههاى
سرگرمى نخواهند بود. آنها علاوه بر
اينكه خدمات نسلهاى گذشته خود را
ارايه مىدهند، در خدمت دنياى
اطلاعاتى جديد نيز خواهند بود. همانطور
كه مىتوانند برنامههاى سرگرمى را
پخش كنند، اين قابليت را دارند كه به
شبكههاى انفورماتيك متصل شوند و
تمامى خدماتى را كه در يك دفتر كار مورد
نياز است، ارايه نمايند. با توجه به
اينكه تلويزيون مدتهاست جاى ثابتى در
زندگى اقشار مختلف مردم پيدا كرده است،
با استفاده از امكانات تلويزيون
ديجيتال مىتوان دسترسى به منابع نوين
اطلاعاتى نظير اينترنت را به راحتى براى
همگان امكانپذير نمود. اين امر موجب پىريزى
يك ساختار اطلاعاتى جهانى خواهد شد.
ب - ايجاد تلويزيون متقابل: روياى
تلويزيون متقابل از مدتها پيش انديشه
توليدكنندگان و نيز تماشاگران را به
خود مشغول كرده است. اين نوع تلويزيون
اين امكان را به تماشاگر مىدهد كه
برحسب سليقه خود برنامههايى را
درخواست و پخش و نيز اطلاعات و تقاضاهاى
خود را ارسال و پاسخ مناسب دريافت
نمايند. مشكل اساسى در روش ارتباطى
تلويزيون هاي كنونى است كه مخابره
اطلاعات تنها به صورت يك طرفه از مركز به
مشتركين انجام مىشود. پيشرفت هايى در
زمينه تلويزيون متقابل در شبكههاى
تلويزيون كابلى انجام شده اما هنوز
آرمانهاى اين طرح محقق نگرديده است.
با ارايه تكنولوژى جديد تلويزيون
ديجيتال و با در نظر گرفتن و افزودن
قابليت هاى مناسب، اين امكان وجود
دارد كه تلويزيون متقابل را هر چه
بيشتر به واقعيت نزديك نمود.
ج - تلويزيونهايى با كيفيت بالا (HDTV) :
ايده HDTV كه نزد ژاپنىها طرفداران
بيشترى دارد براى ايجاد يك رسانه تصويرى
با كيفيت بسيار خوب مطرح شده است.
تحقيقات مختلفى بر روى ويژگىهاى يك
تلويزيون با كيفيت بالا انجام پذيرفته
است. بر اساس نتايج اين تحقيقات صفحه
تلويزيونى برخلاف نسبت 43 تلويزيون هاي
رايج داراى نسبت طول به عرضى برابر 169
خواهد بود (بعد افقى آن 169 برابر بعد
عمودى آن مىباشد). ابعاد نقاط تصوير
نيز كوچكتر و در نتيجه تعداد آنها بيشتر
(در هر دو راستاى افقى و عمودى تعداد دو
برابر) خواهد شد. در سيستمهاى كنونى
تلويزيون تعداد قاب هاى تصوير 50 تا 60 قاب
در ثانيه است. اين تعداد به اندازه كافى
زياد نمىباشد و مقدارى سوسو زدن در
تصاوير وجود دارد. اگرچه با مشاهده مكرر
صفحه تلويزيون، اين سوسو زدن خفيف
احساس نمىشود، ولى بر اساس مطالعات
انجام شده باعث فعاليت و در نتيجه خستگى
بيشتر مغز مى گردد. از اين رو مشاهده
طولانى تلويزيون ايجاد سردرد مىنمايد.
در HDTV تعداد قاب ها افزايش مىيابد و 70
قاب در ثانيه نمايش داده مىشود. با
توجه به ارقام ارايه شده و استانداردهاى
موجود، پخش يك برنامه HDTV احتياج به
انتقال اطلاعاتى با نرخى در حدود 2 Gbit/s
خواهد داشت. وابستگى شديد اين طرح جديد
به روش هاي فشرده سازى كارآمد،
انكارپذير است. پيش بينى مىشود كه تا
سال 2010 ميلادى امكان استفاده از HDTV در
سطح وسيع فراهم شود. تكنولوژى رايج
رسانههاى تصويرى به مرز يك تحول بزرگ
نزديك مىشود. اين نوگرايى نيازمند
برطرف شدن مشكلات متعدد عملى، اقتصادى
و حقوقى است. تلويزيون هاي ديجيتال كه
برهمزننده شرايط يكنواخت دنياى
تصاوير هستند، رفته رفته از شكل يك
رسانه خبرى سرگرمى خارج و به يك وسيله
براى ارتباط با دنياى دادههاى ديجيتال
تبديل مىشوند. پيدايش اين وسيله
تاثيرات متفاوتى بر زندگى خواهد داشت.
در ارايه سيستمهاى جديد سعى مىشود كه
از توانايىهاى موجود جهت افزايش كيفيت
محصولات بهره گرفته شود. شايد به نظر رسد
كه كيفيت و كاركرد سيستمهاى رايج به
اندازه كافى خوب و مناسب مىباشد. اما اين
اظهارنظر پس از ارايه برنامهها با
كيفيت برتر شكل ديگرى به خود خواهد گرفت.
پيدايش تكنولوژى جديد تلويزيون ديجيتال
با تمامى مشكلات و موانع واقعيتى است
كه به مرور زمان تحقق خواهد يافت.
|