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.

Berikut ini skema sederhana TV Digital HDTV:

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

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

Tulisan Terkait

Tagged on:     
  • http://agus_winardi.facebook.com guswin

    bagus sekali untuk saya pelajari

  • Thifan

    mas mau tanya dong. .
    kalau Simbol Rate dan FEC ngaruhnya dimana?
    terus kenapa dalam 1 frekuensi bisa lebih dri 1 TV Service?
    kirim ke email ya mas. .

    nuhun..
    :D

  • aswanwawan

    mas, yang anda terangkan kan HDTV (High Definition TV) itu sama nggak sama DTV (Digital TV)? terus cara kerja DTV sama nggak dengan HDTV?

  • http://www.bijibunga.com Biji Bunga

    Informasi yg menarik gan…. suwun

  • mas parno

    Skarang kan udah ad HDTV 4K ad jg yg 8K ,

  • http://www.winarshop.com Sepatu

    wah nambah ilmu lagi yar g gaptek hehehe

  • adi

    om , reciver tv kabel apa bisa dipakai untuk penguat antena tv uhf. mohon pencerahannya .Tks