Konsep Penerima Broadcast HDTV

Penerimaan  siaran broadcast HDTV pada dasarnya sama saja dengan

TV analog, hanya saja piranti yang di pakai dan cara pemerosesan

sinalnya yang berbeda. Sama seperti TV analog , stasiun TV digital

memancarkan gelombang elektromagnetik termodulasi dengan

frekuensi tertentu sesuai dengan frekuensi yang dipakai oleh chanel

tersebut. Kemudian sinyal diterima oleh piranti penerima sinyal, lalu

diolah oleh receiver, dan akhirnya ditampilkan pada layar televise dan

speaker. Gelombang elektromagnetik yang di pancarkan pada TV

Digital berbeda dengan TV analog. Pada TV digital menggunakan

modulasi digital, dimana gelombang informasi merupakan data-data

digital berupa bit-bit biner.

Komponen system HDTV pada transmisi satelit:

1. HDTV Monitor

2. HD satellite receiver

3. Standard satellite dish(didalamnya terdapat booster, demodulator,

dan decoder)

4. HDMI cable, DVI-D and audio cables, or audio and component video

cables

Berikut ini skema sederhana TV Digital HDTV:

Proses yang terjadi pada system HDTV:

1. Sinyal diterima oleh antenna atau parabola(bisa juga dengan kabel)

2. Oleh penguat sinyal dikuatkan

3. Di pisahkan sinyal informasi dan sinyal pembawa oleh demodulator

4. Data digital yang terkode di-decode oleh decoder

5. Ditampilkan oleh layar TV dan speaker

Piranti Penguat dan Penerima Sinyal

Definisi Penguat dan Penerima Sinyal HDTV

Menurut Wikipedia, HDTV (High Definition Television) atau Televisi

Definisi Tinggi adalah sejenis sistem penyiaran televisi yang memiliki

resolusi yang jauh lebih tinggi dibandingkan format-format resolusi

biasa, yaitu NTSC, SECAM, dan PAL.

Jadi, definisi  penguat dan penerima sinyal HDTV adalah alat yang

digunakan untuk memperkuat dan menerima tanda (isyarat) yang

digunakan pada sistem penyiaran televisi yang memiliki resolusi yang

jauh lebih tinggi dibandingkan format-format resolusi biasa.

1. Piranti Penguat dan Penerima Sinyal HDTV

Alat/piranti yang digunakan untuk memperkuat dan menerima sinyal

HDTV yang digunakan saat ini adalah antena, kabel, dan satelit.

2. Antena

Untuk mendapatkan sinyal tanpa mempermasalahkan jarak antara

lokasi stasiun pemancar dengan rumah (melalui udara), dibutuhkan

antena yang akan menangkap sinyal pancaran. Antena tersebut dapat

merupakan antena yang diletakkan di atap rumah atau di loteng. Jenis

antena yang baik untuk digunakan adalah antena untuk sinyal digital,

namun antena UHF/VHF dapat pula digunakan.

3. Kabel

Kabel yang digunakan untuk menangkap sinyal digital untuk HDTV

adalah kabel serat optik. Kabel serat optik terbuat dari kaca yang

dapat mentransmisikan sinar cahaya dari suatu tempat dan ke tempat

lain dan mengubahnya menjadi energi listrik.

Proses transmisi yang dilakukan dalam sistem serat optik ternyata

memiliki kelebihan-kelebihan yaitu karena menggunakan cahaya

maka kapasitas informasi yang dapat dibawa sangat besar

dibandingkan sistem komunikasi lainnya, ukuran kabelnya yang kecil

dan ringan memudahkan pengangkutan pemasangan di lokasi yang

diinginkan. Ketidak adanya interfensi atau kebalnya kabel serat optik

ini terhadap gelombang lain akan memungkinkan kabel dipasang

pada tegangan tinggi. Selain itu, penjagaan data yang ketat

menyebabkan sulitnya informasi untuk dibajak kecuali timbulnya

kerusakan pada fisik kabel, dan redaman transmisi yang kecil

membuat sistem ini menggunakan repeater yang sedikit.

Karena gambar dan suara dapat ditransmisikan dengan baik dengan

menggunakan kabel serat optik ini, maka kualitas gambar dan suara

yang dapat ditampilkan pada layar televisi pun menjadi lebih baik

sehingga kabel serat optik turut pula berpengaruh pada

perkembangan HDTV

4. Satelit

Cara untuk mendapatkan sinyal digital untuk HDTV adalah dengan

menggunakan satelit. Namun untuk menggunakan satelit untuk

menangkap sinyal digital diperlukan berlangganan pada program TV

berlangganan. Cara  kerjanya adalah:

1. Receiver menerima pancaran data digital dalam format MPEG-2

terenkripsi

2. Data masuk ke conditional access module, yang berisi algoritma

pembuka enkripsi

3. Conditional access module memeriksa smart card yang berisi

otorisasi pelanggan

4. Bila otorisasi diterima, conditional access module membuka data.

Jika kode ditolak data tetap teracak/terenkripsi

5. Receiver melakukan decoding data dan menampilkannya.

Gambar:

Satu set penerima, penguat, demodulator, dan decoder

5. Penguat

Gelombang yang diterima oleh penerima sinyal merupakan gelombng

elektromagnetik yang lemah. Oleh karena itu, sebelum bisa diolah

untuk proses selanjutnya perlu dikuatka terlebih dahulu. Gelombang

yang diterima diperkuat oleh amplifier menjadi gelombang yang lebih

kuat, gelombang hasil penguatan akan memiliki amplitude dan arus

yang jauh lebih besar dari gelombang asal.

Perbandingan HDTV dengan SDTV

Perbandingan visual resolusi layar televisi

Resolusi gambar pada HDTV

Resolusi gambar pada SDTV

Kelebihan HDTV

1. Tidak ada kecacatan pada skrin TV akibat isyarat lemah atau sinyal

lemah

2. Warna pada layar TV  lebih terlihat realistis karena lebar jalur yang

lebih besar

Kelemahan HDTV

1. Biaya yang di keluarkan lebih besar dari SDTV

2. Pengguna HDTV terbatas karena faktor kecanggihan teknologi.

Contoh TV yang menggunakan HDTV : Panasonic Viera Line Expands.

Piranti penguat dan penerima sinyal pada HDTV adalah antena, kabel,

parabola, dan amplifier.

Ketiga piranti ini tidak digunakan berhubungan satu dengan yang lain

karena masing-masing piranti memiliki cara kerja masing-masing.

Apabila menggunakan piranti berupa antena maka sinyal dapat

diperoleh secara gratis sedangkan apabila memilih piranti berupa

kabel atau satelit biasanya harus berlangganan pada suatu privider

tertentu untuk mendapatkan mutu sinyal yang bagus dan akhirnya

dapat di tampilkan pada layar HDTV.

Demodulator HDTV

Hight Definition Television atau HDTV menggunakan modulasi digital

QPSK dalam transmisi pengiriman gambarnya.  QPSK atau quaternary

atau quadriphase PSK atau 4-PSK, merupakan salah satu bentuk dari

modulasi PSK(phase shift-keying), yang sering digunakan. PSK sendiri

adalah salah satu jenis dari sinyal modulasi yang menyampaikan data

dengan melihat perubahan fase (phase) dari gelombang yang ada.

PSK mempunyai dua cara fundamental dalam mengiterpretasikan

data yang ada, yaitu :

Dengan melihat phase dari sinyal itu sendiri. Cara ini mengharuskan

demodulator mempunyai referensi dari carrier yang digunakan, untuk

dapat mengcompare sinyal yang masuk, sehingga bisa mendapatkan

sinyal aslinya

Dengan melihat perubahan (changes) – Differential PSK (DPSK)- Cara

ini mempunyai tingkat kesalahan yang lebih rendah dibandingkan

dengan cara pertama

QPSK menggunakan 4 fase dalam penerapannya, yaitu, 0, π/2, π, 3π/2.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar :

Selain itu, QPSK menggunakan gray coding, dalam system

pengcodeannya. Hal ini jika dilihat pada gamabr di atas, maka dua

symbol yang berdampinyang di bedakan oleh satu bit.  Sehingga 

mempunyai tingkat kesalahan yang lebih rendah ketimbang PSK yang

berbentuk simple -Binary PSK (BPSK)-, yang hanya menggunakan dua

fase.

Demodulator pada QPSK dapat digambarkan sebagai berikut :

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa sinyal QPSK yang masuk

kemudian dipisahkan menjadi 2 sinyal yang berbeda, yang masing-

masing mengiterpretasikan bit yang berbeda pula. Bit-bit ini biasa

disebut dengan even bit dan odd bit. Even-bit menempati bit pertama

pada sinyal asli.

Setelah sinyal QPSK diterima olehpenerima sinyal dan dikuatkan oleh

amplifier (penguat), demodulator kemudian memisahkan sinyal

tersebut menjadi dua seperti pada penjelasan sebelumnya.  Lalu

setiap sinyal yang telah dipisahkan masuk kedalam decision device,

yang akan memutuskan sinyal tersebut sesunguhnya

mengiterpretasikan bit apa. Lalu hasil keluaran dari device-device

tersebut kemudian digabungkan oleh multiplexer.

Bentuk decision device disini adalah mengcompare sinyal  yang

masuk dengan carriernya. Sehingga didapatkan gelombang sinyal 

aslinya. Caranya adalah jika sinyal asli tersebut ternyata berkebalikan

dengan sinyal carriernya, maka sinyal tersebut mengalami pelemahan

yang diartikan sebagai bit 0. Sedangkan untuk gelombang sinyal yang

sama, maka akan mengalami penguatan, yang kemudian diartikan

sebagai nilai 1.

Cara diatas cukup simple namun mempunyai tingkat kesalahan yang

cukup tinggi. Oleh karena itu, digunakanlah system DPSK untuk

menanggunglanginya. DPSK (Differential phase shift-keying),

sebenarnya hanyalah salah satu dari bentuk code biasa. Namun

bentuk sinyal modulasinya bukanlah bentuk code  biner biasa, tetapi

code yang mencatat perubahan dari code biner tersebut. Sehingga

pada demodulator menentukan perubahan dari fase sinyal yang

masuk.

Decoder

Setelah didapatkan bit stream dari proses demodulasi, proses

selanjutnya adalah decoding. Bit stream yang didapat merupakan data

biner dari file video digital. Grand Alliance HDTV standard

mengadopsi format video MPEG-2 standard sebagai format video

dalam broadcasting HDTV. Salah satu format video yang biasa dipakai

dalam HDTV adalah format video 1920×1088 pixel 30 frame per

detik. Dibandingkan dengan Standard Digital Television(SDTV),

Digital High Definition Television(HDTV) memiliki kualitas gambar

dan suara yang jauh lebih baik dari SDTV, akan tetapi keuntungan

yang didapat dari HDTV harus ditebus dengan kebutuhan bandwidth

yang lebih besar dan kinerja decoder yang lebih tinggi. Bit stream

dari sebuah HDTV per detiknya sekitar enam kali lipat dari pada

SDTV. Oleh karena itu, decoder biasa yang dipakai dalam SDTV.

Salah satu konsep decoder yang dipakai untuk memenuhi kebutuhuan

kinerja decoder sebuah HDTV adalah konsep parallel decode

processing. Pada decoder tipe ini digunakan lebih dari satu buah

baseline decoder untuk memproses bit stream dari sebuah sumber.

Konsepnya bisa dianalogikan dengan beberapa orang pekerja yang

bersama-sama menyelesaikan sebuah pekerjaan. Sehingga diharapkan

proses decoder akan berlangsung jauh lebih cepat dan dapat

memenuhi kinerja yang dituntut oleh HDTV.

Implementasi  dari konsep parallel decoder processing yang banyak

dipakai adalah dual decoder architecture. Skema sebuah dual decoder

architecture HDTV dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Berikut penjelasan fungsi dan configurasi dari setiap unit pada skema

diatas:

1. Dua buah external memory digunakan untuk menyimpan anchor

picture yang dihasilkan saat proses decoding. Ada dua buah anchor

picture yang disimpan secara terpisah pada masing-masing modul

external memory. External memory juga digunakan untuk

menyimpan VBV(video buffer verified) selama proses. Synchronous

Dynamic Read Only Memory (SDRAM) dapat digunakan sebagai

external memory.

2. External Memory Interface (EMIF) digunakan untuk pengaturan

keluar masuk data dan akses ke atau keluar external memory.

Selain itu EMIF juga berperan dalam pembagian data yang akan

menuju madul memory pertama atau kedua.

3. Micro-controller berperan sebagai pengatur parameter decoding,

seperti  type dan alamat macroblock(MB) yang sedang diproses,

atau mengkalkulasi actual motion vector. Tugas penting lainnya dari

micro-controller adalah untuk mensinkronisasi kerja kedua buah

baseline decoder dan untuk men-trigger proses IDCT(Inverse

Discrete cosine transform) pada tiap-tiap baseline decoder.

4. Variable-length decoder (VLD) berguna untuk mendecode variable-

length pada macroblock header dan mengkuantisasi DCT(discrete

cosine transform) koefisien.

5. Dua buah baseline decoder dimana setiap baseline terdiri dari tiga

unit fungsional, yaitu: IQ/IZZ(Inverse Quantization/Inverse Zigzag

ordering), IDCT(Inverse DCT operation), dan MC(Motion

Compensation).

Format MPEG-2 membagi data video kedalam macroblock, dimana

setiap macroblock berderet sesuai dengan urutannya. Proses yang

terjadi selama decoding meliputi: masuknya data pada bitstream

FIFO, lalu masuk ke VLD buffer, pembacaan header dan endblock

sign, serta proses decode header oleh VLD, IQ/IZZ, dan IDCT. Jika

motion compensation diperlukan, maka MC akan berkerja setelah MB

header selesai dibaca oleh VLD. Hasil dari IDCT dan MC akan

digabungkan menjadi satu decoded data untuk kemudian disalurkan

ke piranti display dan disimpan ke memory sebagai anchor picture

untuk proses berikutnya.

Setiap macroblock pada format MPEG-2 akan diakhiri dengan symbol

VLC EOB(end of block). Struktur ini digunakan oleh microcontroller

untuk mengatur pembagian tugas dua buah baseline decoder. Setiap

baseline akan men-decode data secara block per block. Dimana salah

satu baseline akan mendecode block bernomor urut ganjil, sementara

baseline lainnya mendecode data bernomor urut genap. Misalnya,

VLC akan mengontrol DEMUX untuk mengalirkan bitstream ke

baseline pertama hingga EOB terbaca. Bitstream selanjutnya setelah

EOB terbaca akan disalurkan ke baseline kedua. Setelah EOB kembali

terbaca oleh VLC bitstream akan kembali dialihkan ke baseline

pertama. Begitu seterusnya selama proses decoding. Sehingga pada

akhirnya akan membuat salah satu baseline memproses MB ganjil dan

yang lainnya memproses MB genap.

Pada masing-masing baseline akan memproses bitstream yang

diterimanya. VLD, IQ/IZZ,  IDCT dan MC Unit adalah unit yang akan

melakukan proses decoding hingga akhirnya akan diperoleh data raw

video yang dimengerti oleh display engine yaitu berupa data

brightness dan warna (YCbCr) serta audio untuk speaker.

Berikut skema sederhana sebuah decoder MPEG-2:

Piranti penyajian Gambar

Setelah melalui sebuah receiver, tentunya sinyal yang sudah diolah

memerlukan piranti penyajian. Piranti penyajian yang dimaksud di sini

adalah televisi digital dalam hal ini HDTV.

HDTV dapat menampilkan gambar pada resolusi 480p, 720p, 1080i,

dan 1080p. Namun pada umumnya siaran High Definition TV

menggunakan resolusi 720 dan 1080. Transisi gambar pada HDTV

biasanya berkisar antara 24, 30, dan 60 fps (frame per second).

Pada mode interlaced, transisi frame terbagi menjadi 2 kelompok

garis-garis horizontal (field). TV dengan resolusi 1080i dan frame rate

60i berarti menggunakan mode transisi gambar interlaced, memiliki

1080 garis horizontal dan menghasilkan pergantian field sebanyak 60

kali tiap detiknya. Namun, setiap pergantian field hanya akan

merubah 540 horizontal pada layar, sehingga untuk memperoleh

pergantian gambar (frame) secara utuh memerlukan 2 kali pergantian

field. Kelemahan pada mode transisi gambar semacam ini adalah pada

saat menampilkan siaran yang berupa gambar-gambar yang cepat

(seperti balap mobil) yang akan menyebabkan terjadinya pergeseran

di antara kedua bagian tersebut yang mengakibatkan gambar akan

tampak pecah-pecah (kabur).

Pada mode progresive, transisi frame dilakukan secara keseluruhan.

TV dengan resolusi 1080p dan frame rate 60p berarti menggunakan

transisi gambar progressive, memiliki 1080 garis horizontal dan

menghasilkan pergantian frame sebanyak 60 kali tiap detiknya. Setiap

pergantian frame akan menghasilkan 1080 perubahan garis pada

layar, sehingga hanya memerlukan transisi frame satu kali untuk

transisi gambar secara utuh. Pada mode transisi gambar semacam ini

tidak akan ada masalah gambar terlihat kabur ketika gambar yang

ditayangkan adalah gambar-gambar yang memerlukan pergantian

frame secara cepat.

Ada 2 jenis televisi yang dikategorikan sebagai HDTV, yaitu LCD TV

dan Plasma TV

Ukuran layar pada LCD TV bervariasi dari 12” sampai 42”, sedangkan

ukuran layar pada plasma TV dari 32” sampai 61”.

Kekurangan pada LCD TV

Memiliki waktu tunda (delay) dalam menampilkan gambar,

khususnya ketika gambar bergerak cepat pada layar, akan muncul

bayangan pada gambar yang bergerak tersebut.

Panel pada LCD TV menggunakan sistem backlight yang berarti

mengirim kembali cahaya yang diterima ke dalam warna yang

dibutuhkan untuk gambar. Yang menjadi permasalahan layar LCD

tidak dapat menghasilkan warna hitam, yang dihasilkan hanyalah

warna abu-abu yang sangat gelap.

Kualitas gambar yang baik hanya diperoleh dalam sudut pandang

(viewing angle) 400 sampai 900.

LCD TV yang berukuran di atas 35” dan yang mendukung fitur

widescreen (aspect ratio 16:9) memilki harga yang mahal.

Karena fungsi aslinya yang digunakan untuk menampilkan gambar

yang tidak bergerak (monitor komputer) maka kualitas gambar yang

dihasilkan ketika digunakan untuk memutar video tidaklah

maksimal.

Keunggulan pada LCD TV

Baik dalam menampilkan gambar yang tidak bergerak seperti

sebagai monitor komputer.

Biaya operasional per jam yang murah.

Memilki masa pakai yang cukup lama (long life).

Kelemahan pada Plasma TV

Ketika layar dipakai untuk menampilkan gambar tidak bergerak

dalam waktu yang cukup lama, ketika terjadi perubahan (menjadi

gambar yang bergerak) akan ada bayangan gambar sebelumnya

yang tertinggal.

Saat ini Plasma TV hanya tersedia pada ukuran di atas 37”, karena

layar berukuran 32” sudah berhenti diproduksi.

Plasma TV keluaran terdahulu memiliki kontras yang kurang baik.

Keunggulan pada Plasma TV

Memiliki masa pakai yang lama

Memiliki sudut pandang yang bagus, mencapai 1600 tanpa

mengurangi kualitas gambar.

Memilki tingkat brightness yang sangat besar, sehingga akan

nyaman untuk dilihat.

Biaya operasional yang rendah

Tidak ada waktu tunda pada saat menampilkan gambar yang

bergerak cepat.

Semua plasma TV memiliki fitur widescreen (sesuai ukuran gambar

yang dihasilkan dari pembuatan film-film)

Perbandingan antara LCD dan Plasma TV

–  Plasma TV memiliki sudut pandang yang lebih lebar daripada LCD

TV

– Plasma TV memiliki ukuran layar yang lebih besar daripada LCD TV