| La digitalizzazione ha coinvolto tutti i sistemi di comunicazione in una sorta di rivoluzione digitale. Il motivo di questo successo è da ricercarsi nella capacità che la tecnica digitale consente ai dati così trattati di essere immagazzinati, manipolati, compressi ed inviati in modo più efficiente e meno costoso. La trasmissione del fax è divenuta digitale fra gli anni '70 e '80. L'audio digitale dei compact disc ha da tempo rimpiazzato quello dei dischi di vinile e delle compact cassette, relegandone l'uso ad applicazioni di nicchia. I DVD stanno riscuotendo un successo crescente giorno dopo giorno. Questo processo di digitalizzazione non poteva risparmiare la televisione. Il seme per la nascita della tv digitale si può far risalire all'inizio degli anni '90 quando il Motion Picture Expert Group (MPEG) ha sviluppato il primo standard di compressione digitale comune per audio e video. Infatti senza tecniche di compressione, la diffusione della televisione in modo digitale non sarebbe praticabile per l'elevato flusso di dati che la sua trasmissione richiede. Ma è con la definizione del Digital Video Broadcasting (DVB), che ha creato il complesso insieme di standards, che si sono poste le basi per la TV digitale. Il DVB ha adottato l'MPEG-2 come standard di compressione dei dati per il sistema, e differenti adattamenti a seconda dei diversi canali di distribuzione: DVB-Satellite; DVB-Cavo; DVB-Terrestre.  Una delle applicazioni pratiche della conquista dello spazio è rappresentato dalla messa in orbita dei satelliti artificiali. Usati in un primo tempo solamente per scopi militari e di ricerca, i satelliti artificiali per applicazioni civili hanno avuto un tale sviluppo che attualmente vi è una miriade di satelliti orbitanti intorno la terra in zona geostazionaria. La posizione geostazionaria è quella particolare zona celeste, distante circa 35.800 Km dalla superficie terrestre, che permette ai satelliti di ruotare solidarmente al globo in modo che essi siano sempre situati al di sopra di un determinato punto, sull'equatore, senza che vi sia necessità di energia per mantenere la posizione (equilibrio gravitazionale). Vi sono satelliti adibiti per gli scopi più disparati. Esistono satelliti meteorologici, per le comunicazioni telefoniche, per la comunicazione di dati, e da una ventina d'anni per la trasmissione televisiva e radiofonica. Ma, il più conosciuto è certamente il sistema satellitare GPS (Global Position System) senza il quale parecchi sistemi di trasporto sarebbero ciechi. Teoricamente con un satellite si riesce a coprire circa il 40% della superficie terrestre, quindi con un sistema composto di solo tre satelliti si potrebbe coprire l'intero globo terrestre ad esclusione di alcune fascie intorno ai poli. Il vantaggio della trasmissione televisiva satellitare rispetto a quella terrestre è facilmente intuibile. Infatti, oltre ad assicurare la copertura, senza zone d'ombra, a praticamente tutto il territorio "illuminato", un solo satellite sopperisce alla complessa rete di ripetitori altrimenti necessari. In Europa esistono due grandi gruppi possessori di satelliti per le trasmissioni televisive, Eutelsat e Astra. Ognuno con la propria flotta di satelliti situati a diversi gradi di longitudine. Quelli che maggiormente interessano i telespettatori italiani sono i satelliti denominati Hotbird (situato a 13° Est) che diffonde i canali Rai, Mediaset e Sky, e Astra 1b/c/e/f/g/h-2c (situato a 19,2° Est) che diffonde canali televisivi francesi, tedeschi, etc. Differenza tra trasmissione analogica e digitale, terrestre e satellitare: Come sappiamo, vedi pagina sui principi di funzionamento della TV, la trasmissione televisiva analogica a colori PAL avviene tramite la diffusione di 25 quadri (immagini) al secondo, composte di 625 righe. Le righe vengono trasmesse in maniera alternata, prima tutte le dispari e quindi tutte le pari, con una frequenza di 50 Hz a formare 25 quadri completi al secondo. Nel mondo digitale si ragiona in pixel, che è l'unità di informazione visualizzabile sullo schermo. In particolare, per la diffusione televisiva, si utilizza una risoluzione di 720 x 576 pixel. Il che sta a significare che ogni quadro è composto da 720 pixel in orizzontale e 576 in verticale. Un altro dato importante è la larghezza di banda di un canale televisivo. Per la trasmissione terrestre che utilizza la modulazione di ampiezza, sono necessari 7 MHz in VHF, e 8 MHz in UHF. Per la diffusione via satellite si usa la modulazione di frequenza che garantisce una migliore qualità, necessaria vista la distanza che deve percorrere il segnale. La larghezza di banda necessaria per la trasmissione di un canale televisivo analogico modulato in frequenza può variare tra 26 e 54 MHz, ma quelle più usate sono 27, 33, e 36 MHz.
Considerando che con la compressione MPEG-2 si ottiene un canale televisivo digitale di buon livello con solo 8 Mbps, è facile calcolare quanti canali si possono trasmettere in vece di un canale analogico. Modulazione nella trasmissione digitale: Come sappiamo la modulazione è quel procedimento di far variare la portante (in Ampiezza o Frequenza) secondo una certa legge con un segnale contenente i dati da trasferire. Nella trasmissione digitale, anche se il concetto è ancora valido, la modulazione è completamente diversa da quella radio-televisiva analogica. Intanto è da far presente che questa è diversa per i tre tipi di diffusione, satellitare, via cavo, terrestre ed è funzionale alla larghezza di banda disponibile. Come conseguenza, un ricevitore adatto per la ricezione via satellite non lo è per gli altri tipi di diffusione e viceversa. Per la diffusione satellitare si utilizza la modulazione Quadrature Phase Shift Keying (QPSK). Ciò sta a significare che vengono irradiate due portanti in quadratura di fase (sfasate di 90°). In questo modo abbiamo la trasmissione di due bit, valore 0, e valore 1. La coppia di bit prende il nome di Symbol Rate. Generalmente il SymbolRate viene indicato nella grandezza di MSps (Mega Symbol per Second), cosichè un SynbolRate di 27.5 MSps corrisponde a 55 Mbps. Trasmettendo anche le portanti Sfasate di 180° riusciamo a raddoppiare la capacità trasmissiva in modo da avere 4 valori di 2 bit ciascuno (2 Symbol). Nel ricevitore lo stadio demodulatore si occupa della discriminazione dei dati, filtrandoli dalla portante prima e dal segnale sinusoidale dopo per ricavare dei semplici valori binari. |
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| Sinteticamente: uno stadio per i dati video ed uno per i dati audio, al cui ingresso viene applicato il relativo segnale, si occupa di comprimere i dati in MPEG-2. Questi due segnali insieme ai dati di servizio (EPG, etc.) vengono fatti confluire in un modulo che si occupa di pacchettizzarli, di sincronizzarli, in modo che l'audio sia sincrono alle immagini, e di miscelarli per ottenere un unico flusso di dati (Transporter Stream). Il miscelamento viene realizzato con la tecnica multiplexing. Il flusso di dati così composto viene utilizzato per modulare il segnale di alta frequenza (carrier) che verrà irradiato dalla stazione emittente verso il satellite, e da qui verso i potenziali spettatori. Da notare che nello stadio dove è presente il modulatore vi è un sistema di protezione di errore che altri non è che il cosidetto FEC (Forward Error Correction). Quando nei parametri di sintonizzazione di un canale televisivo troviamo, per esempio, FEC=3/4, significa che il flusso dei dati è composto da 3 parti di dati utili alla visione e da 1/4 di dati per il controllo degli errori. Nel ricevitore avviene il procedimento inverso, vi è lo stesso numero di stadi con l'aggiunta dello stadio con cui l'utilizzatore imposta alcuni parametri, tipo parental control, lingua, PPV, etc. Quanto illustrato rappresenta la trasmissione di un tipico canale FTA (Free To Air), ciò significa che qualunque ricevitore digitale (anche chiamato decoder) è in grado di ricevere e correttamente visualizzare sullo schermo di un televisore il segnale captato, senza alcun sistema di decodifica. Le TV commerciali irradiano il segnale in modo criptato per consentire la visione dei programmi trasmessi solamente ai propri abbonati, che normalmente ricevono una smart card a fronte della sottoscrizione di un contratto di fornitura di servizio e al pagamento del relativo canone. I sistemi di criptaggio sono diversi, ma tutti hanno in comune un sistema di codifica basato su un algoritmo di criptaggio del segnale (scrambling) che può essere decodificato attraverso un sistema di chiavi memorizzate nella smart card. Sistemi di Codifica: I sistemi di codifica più utilizati in Europa sono:
SECA MEDIAGUARD Questa è una breve descrizione della struttura del sistema di codifica Mediaguard (SECA).La smart card gioca un ruolo preminente nel processo di comunicazione tra la CAM e la smartcard stessa, nel senso che la smartcard dirige il modo in cui la comunicazione deve avvenire. Dopo ogni reset (accensione del ricevitore), la smartcard viene riconosciuta dal ricevitore/CAM. Un'altro modo di resettare le comunicazioni è quello di estrarre la smartcard e di reinserirla. Dopo un reset dicevamo, la smartcard comunica al decoder come può essere aggiornata. Questa notificazione è standardizzata e rigida, cioè deve avvenire nel solo modo specificato dalla ISO di riferimento. Il tipo di informazioni comunicate sono, per esempio, la velocità di trasmissione, se la trasmissione è del tipo sincrono o asincrono, la tensione e l'amperaggio necessari per l'aggiornamento, etc. L'algoritmo del Mediagurd L'algoritmo del SECA è basato su una chiave, chiamata "Crypted Controlword" (Parola di controllo codificata), di otto byte. Da questa chiave si ottiene la così chiamata "Decrypted Controlword" (Parola di controllo decodificata). Per effettuare questa operazione sono necessarie due altre chiavi chiamate: "Primary Key" PK (chiave primaria); "Secondary Key" SK (chiave secondaria). Queste ultime due chiavi sono utilizzate insieme a formare una chiave a 16 bytes per decriptare la chiave di controllo. Ci sono altre due set di chiavi oltre quelle elencate: La "Operational Key" OP (chiave operativa) e la "Managment Key" MK (chiave di amministrazione). La chiave operativa è quella che effettivamente mette in chiaro il canale sintonizzato, mentre la chiave amministrativa è quella che si occupa di cambiare automaticamente la chiave operativa, secondo le direttive del broadcaster. L'operazione di modifica della chiave operativa ad opera della chiave amministrativa è chiamata Auto Update (AutoAggiornamento). Per finire, ma per questo non meno importanti, sono da menzionare le "Provider Keys" (chiavi del gestore) e le "SECA Keys" (chiavi del SECA). Le prime, sono le chiavi che consentono al provider di attivare, modificare e disabilitare la smartcard, mentre le seconde, sono le chiavi che autorizzano ad effettuare cambiamenti alla smartcard, a tutti i livelli. Da precisare che mentre possono esistere Provider Keys per un solo gestore, con le giuste SECA Keys si possono aggiungere e rimuovere più providers e non solo modificarli (canali facenti parte del bouchet, ma appartenenti ad altro provider o broadcaster). Come prima detto dopo un reset la smartcard inizia la comunucazione con la CAM. Questa prima comunicazione prende il nome tecnico di ATR (Answer To Reset), risposta dopo reset. Come l'ATR è ricevuto dalla CAM, questa inizia a richiedere informazioni alla smartcard. Le istruzioni che la CAM invia alla smartcard sono chiamate Instruction Byte o abbreviato INS Byte. Per la lista delle istruzioni supportate clicca quì. Di seguito viene riportato un esempio di comunicazione tra CAM e smartcard per rendere l'idea a chi non ha cognizioni di programmazione. L'esempio riguarda la richiesta delle informazioni sui providers supportati dalla smartcard. La relativa istruzione è la INS 12. Siccome le cifre numeriche sono in esadecimale (hex), la notazione prevede che queste siano precedute dai segni 0x per distinguerle dalle cifre decimali. Quindi 0x12 indica la cifra 12 in esadecimale che corrisponde al numero 19 decimale. C1 12 00 00 19 dove:
12 00 00 4C 49 54 49 FF 4C FF 4C 4C 49 54 49 FF 4C FF 4C F5 49 99 FF FF 90 00 dove:
Autore Alberto Ugo LEO |
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venerdì 14 novembre 2008
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LA TELEVISIONE DIGITALE
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