Alcuni possibili problemi di ricezione del digitale terrestre

[archimede-P.]

In seguito alle numerose segnalazioni di difficoltà nella corretta ricezione del segnale televisivo digitale, proviamo a chiarire alcuni aspetti importanti e poco noti che potrebbero influire sul buon funzionamento dei ricevitori. Non indicheremo quindi soluzioni specifiche che saranno da valutare di caso in caso ma delucidazioni che aiutino a comprendere e risolvere i problemi.

La ricezione della televisione digitale terrestre è stata molto criticata in questo periodo di passaggio al digitale.

Il primo grande vantaggio offerto da questa nuova tecnologia è il moltiplicarsi dei canali che possono essere trasmessi su una singola frequenza, grazie ad un processo di compressione del segnale trasportato. Con il sistema analogico tradizionale, ogni frequenza poteva contenere un solo canale, ma grazie alla tecnica digitale, all'interno di una frequenza possono essere presenti più servizi.

Abbiamo ora la necessità di capire se ricevere la TV digitale terrestre è così difficile oppure se i problemi che si possono presentare siano risolvibili. Nella maggioranza dei casi si tratterà di problemi di ricezione, magari installando un’antenna centralizzata che finalmente potrà funzionare con prestazioni costanti per tutti i condomini. Quali sono i principali problemi della tv digitale? Scarso livello del segnale? Interferenze sulla stessa frequenza o su frequenza adiacente? Insomma è un problema di antenna oppure no? Cosa occorre fare per vederla correttamente?

In caso di cattiva ricezione o assenza delle immagini dopo la sintonizzazione dei canali “DTT” tramite un tv o un decoder, ci troviamo di fronte ad una situazione complessa, dove i fattori che partecipano alla creazione di un tale comportamento sono i seguenti:

1)   1) Il broadcaster che è responsabile della trasmissione del segnale.

2)   2) L’impianto d’antenna che è responsabile della ricezione del segnale.

3)   3) Il televisore o decoder che è responsabile della decodifica del segnale.

[archimede-P. · Accepted solution]

Il broadcaster (la trasmissione del segnale)

In figura è illustrato sinteticamente lo stadio di trasmissione di un canale televisivo digitale.

Lo stadio di ingresso per i dati video e audio, 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). La miscelazione viene realizzata 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. 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, oppure possiamo anche dire: ogni 4 bit ricevuti 3 sono di dati e 1 è usato per la correzione. Lo standard prevede l’utilizzo di 5 FEC diversi, con capacità di correzione decrescenti: 1/2 (più protetto), 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 (meno protetto). Nel ricevitore avviene il procedimento inverso, necessario per ottenere l’informazione iniziale. – I rapporti suddetti non riguardano la compressione del segnale MPEG, ma la quantità di dati trasmessi per la correzione degli errori.

Da quanto detto possiamo capire che i servizi ricevuti dai tv e trasmessi dalle varie emittenti, potrebbero contenere codici di correzione errori differenti e quindi presentare più o meno robustezza al fenomeno della quadrettatura. Si tratta di ottimizzare la qualità dell’immagine con i servizi trasmessi, cioè se trasmettere pochi canali di alta qualità (senza quadrettature visibili e magari a risoluzione più alta) oppure molti canali a bassa qualità e non c’è nemmeno bisogno di spiegare quanto, commercialmente parlando, la seconda ipotesi sia più plausibile della prima.

[archimede-P.]

L’impianto d’antenna (la ricezione del segnale)

Gli impianti d’antenna, nella stragrande maggioranza dei casi, dal giorno in cui sono stati installati, non hanno più ricevuto ne manutenzione, ne controllo. Ci sembra ovvio pensare che se tutto funziona e i programmi si vedono, tutto sia in ordine e in condizioni ottimali. La maggior parte degli impianti, invece, anche dopo periodi di tempo relativamente brevi, presentano gravi lesioni e corrosioni di tutte le superfici esposte all’umidità, allo smog, agli agenti atmosferici, al calore del sole estivo e al gelo invernale. Inoltre potrebbero rendersi necessari interventi di adeguamento o sostituzione dell’antenna, a causa di modifiche da parte del trasmettitore, per variazioni di frequenza o diversa locazione dell’unità trasmittente.

In caso sia necessario sostituire l’antenna e il relativo impianto, il consiglio è di rivolgersi a personale esperto che conoscendo la zona potrà installare il prodotto migliore per quella situazione; l’antenna migliore è quella più performante per quella specifica circostanza. L’impianto d’antenna può risultare semplice se il segnale presente in quella zona è di buon livello e qualità, al contrario più difficile se si incontrano fenomeni di interferenze con altri segnali, disturbi impulsivi o bassi livelli campo, in questo caso l’esperienza del tecnico installatore è fondamentale per rimediare alle problematiche presenti. Non dobbiamo dimenticare che nel mondo dell’analogico, un cattivo impianto d’antenna poteva creare fenomeni che si manifestavano sotto forma di doppie immagini (riflessioni) o rumore video (effetto neve), ma l’immagine continuava ad essere riprodotta, nel mondo del digitale il comportamento è molto più drastico e l’immagine scompare totalmente. In caso di impianti collettivi, dovrà essere posta particolare attenzione alla distribuzione del degnale alle diverse prese dislocate negli appartamenti, in modo da assicurare lo stesso segnale a tutte le prese del condominio.

Purtroppo non possiamo dimenticare tutte quelle problematiche di ricezione del segnale imposte dalla morfologia del territorio e che non potranno essere risolte completamente, quindi in alcune zone del territorio che per natura non sono raggiungibili da un segnale sufficientemente forte, potranno verificarsi i soliti problemi di malfunzionamenti e cattiva visione dei programmi, per non dire che potrebbe essere impossibile la loro ricezione. A tal proposito si è istituito un consorzio chiamato Tivu sat, questo consorzio è la prima piattaforma satellitare gratuita italiana. Raggiunge le aree del territorio non coperte dal segnale digitale terrestre e, oltre a replicare in versione integrale la maggior parte dei canali nazionali da esso diffusi, offre una serie di altri canali sia italiani che internazionali.

[archimede-P.]

Il televisore o decoder (la decodifica e visione del segnale)

In figura si rappresenta il processo di ricezione di un segnale televisivo in forma digitale.

Affinché il televisore possa riprodurre immagini esenti da disturbi o quadrettature, è necessario introdurre un sistema di correzione degli errori, che è il primo circuito rappresentato in figura: (demodulazione e correzione degli errori). Per capire anche in modo superficiale i concetti relativi al processo di correzione degli errori, è necessario descrivere brevemente il percorso del segnate attraverso questo blocco illustrato in figura.

Nella trasmissione di segnali digitali, l’obiettivo è quello di trasmettere da un punto di emissione a un punto di ricezione un flusso di bit introducendo il minimo numero di errori. Per far ciò, solitamente, il flusso di bit non viene trasmesso nella sua forma originaria, bensì viene codificato con opportuni codici che ne aumentano la ridondanza e che consentono di rilevare e correggere una parte degli errori. Di conseguenza, una prima misura di qualità sul segnale ricevuto è il tasso di errore sul bit, o BER (Bit Error Rate). Naturalmente più basso è il BER migliore è la qualità di ricezione. Tuttavia bisogna comunque interpretare anche i valori di questo parametro in modo corretto. Infatti un alto BER indica certamente la presenza di sofferenze, ma un buon BER non costituisce necessariamente la certezza sulla perfetta riproduzione del contenuto trasmesso. Infatti la quantificazione di questo parametro è fatta attraverso una stima ottenuta in modo statistico. Questo può mascherare pacchetti o burst di errori generati da rumore impulsivo e quindi di brevissima durata che mediati su un tempo di alcuni secondi potrebbero non essere conteggiati. Tuttavia questi errori genereranno dei problemi nella decodifica del video e dell’audio che in quel momento vengono ricevuti.

Generalmente i televisori prevedono una sezione del menu utente che illustra i parametri di ricezione del segnale, “pre Viterbi” e “post Viterbi”, sono due valori fondamentali per definire lo stato del segnale in arrivo, non dobbiamo però dimenticare che per una completa valutazione, e necessario avvalersi di tutti i parametri che partecipano alla corretta decodifica del segnale  presente in quel momento alla presa di ingresso del tv o decoder in questione. Questi valori possono essere rilevati  insieme all’indicazione del livello e della qualità del segnale (nei tv Sony: menu di “Supporto Prodotto”-“Informazioni di Sistema”)

Dal punto di vista pratico, però, sarebbe molto più comodo definire un parametro, sintetizzabile in un numero, che dia un’indicazione riassuntiva di quanto buono o cattivo sia un segnale ricevuto rispetto al segnale ideale che teoricamente si potrebbe ricevere se non ci fosse alcun fenomeno di disturbo o interferenza tra trasmettitore e ricevitore.

Nel caso della TV digitale terrestre, si utilizza un parametro detto MER (Modulation Error Ratio), che dal punto di vista pratico ricorda il concetto di rapporto segnale rumore (SNR o C/N), un valore del MER più alto identifica una qualità migliore. Si richiede un valore teorico minimo di 20-21 dB per una corretta decodifica del segnale, tuttavia è preferibile attestarsi su valori ben più alti, vedi figura. Anche in questo caso possiamo verificare il valore di C/N, nella parte di menu del televisore dedicata a questa funzione.

L’aspetto della costellazione del segnale digitale visualizzata mediante l’utilizzo di strumenti adatti, indica la qualità del segnale ricevuto dall’antenna.

[archimede-P.]

Una importante caratteristica del segnale digitale, è quella di degradare improvvisamente, passando da una buona visione, all’assenza completa dell’immagine, si ha quindi una zona critica in cui un piccolo peggioramento del rapporto segnale/rumore fa sì che l’immagine diventi indecifrabi­le. La differenza fra il livello del segnale ricevuto e il livello di segnale in cui inizia la zona critica viene solitamente chiamato margine di de­codifica e misurato in dB.

Fonte del grafico: DGTVi

Nella figura si illustra graficamente il concetto che si intende esprimere, l’esempio si avvale di due tipologie di segnale, una rappresentata con linea a tratto verde, l’altra con linea continua a tratto nero, che è quella a cui è rivolto il nostro esempio.

Con i segnali Tv analogici (linea rossa) il degrado della qualità del segnale viene percepito con un peggioramento dell’immagine proporzionale al degrado stesso.

Nei sistemi digitali il comportamento è completamente diverso. Il segnale mantiene una qualità dell’immagine buona, il più delle volte superiore rispetto a quella analogica, fino a quando, con un piccolo peggioramento del rapporto segnale-rumore, diventa del tutto indecifrabile (e sul tv appare la schermata “Segnale Assente”).

Dunque, abbiamo una retta che indica immagine ottima, ma - e qui viene il punto - se il segnale si trova nel primo tratto di questa retta (che si chiama margine di decodifica) può andare bene per un decoder e non per un altro, per un tv e non per un decoder. L'installatore deve fare in modo che il segnale vada "oltre" il margine di decodifica, situandosi al riparo da eventuali differenze o tolleranze fra gli apparecchi. Ecco spiegato il differente comportamento che si riscontra fra tv e decoder o tv e tv. Occorre portare il segnale ai parametri di norma per non avere differenze fra i vari apparecchi, economici o costosi che siano.

Perché un segnale si possa definire sicuro e stabile, è necessario che rispetti i limiti del margine di decodifica con sufficiente tolleranza e soprattutto per tutti i parametri che partecipano a renderlo stabile.

I tv o decoder in commercio possono differire leggermente tra di loro, a causa di tolleranze circuitali, ma anche a causa di specifiche più rigorose, dove il costruttore è stato ligio al rispetto delle normative vigenti in merito a determinate funzionalità. Quanto detto potrebbe condurre a differenti comportamenti per alcuni prodotti a differenza di altri, dove la mancata visione dell’immagine non dimostra che quel prodotto sia peggiore dell’altro, ma semplicemente che la corretta decodifica avviene solo in presenza di precisi parametri o valori necessari alla riproduzione di un segnale come da specifiche dichiarate.

La gestione del segnale digitale è cosa estremamente complessa, dove, ad esempio, minimi errori di fase (jitter) del segnale in arrivo ne possono pregiudicare la corretta decodifica. Il ricevitore più tollerante, potrebbe essere in grado di funzionare anche con risultati discutibili, quello più fedele alle specifiche, potrebbe indicare “assenza di segnale”.

Non dobbiamo dimenticare che spesso potrebbe accadere che alla fine del processo di sintonizzazione dei servizi, il tv prospetti dei conflitti o più semplicemente proponga la scelta del servizio da allocare al numero di programma desiderato, situazione facilmente verificabile, a causa delle molteplici emittenti ricevute nella zona. In questa situazione, spesso l’utilizzatore lascia la decisione al tv che si comporterà secondo l’impostazione dettata dal software.

Dato che in famiglia sono generalmente presenti più tv, facilmente si troveranno in situazioni diverse con differenti servizi sintonizzati, uno stabile e senza disturbi, l’altro affetto da quadrettatura o assenza di segnale. Anche questo potrebbe indurre a pensare che un sintonizzatore funzioni meglio o peggio di un altro.

Purtroppo queste poche righe non possono spiegare la complessità del sistema di diffusione del segnale DVB T, l’intenzione è quella di mettere a conoscenza l’utente finale dei passaggi che il segnale televisivo deve attraversare prima di arrivare al televisore, in modo da comprendere eventuali situazioni di mal funzionamento che si possono verificare, evitando di giungere a conclusioni affrettate, mediante la visione del proprio tv.

In conclusione, siamo di fronte ad un cambiamento veramente importante, il passaggio al digitale permette sviluppi che con l’analogico non si sarebbero potuti realizzare e siamo solo all’inizio, i broadcaster miglioreranno la rete di distribuzione dei segnali, le antenne e gli impianti di ricezione ottimizzeranno la tecnica di distribuzione dei segnali, così come i ricevitori che mediante lo sviluppo di hardware e software sempre più preformanti, potranno riprodurre immagini ancora migliori; del resto ci sono voluti 50 anni per ottimizzare il segnale televisivo analogico con tutte le funzionalità inerenti, possiamo quindi immaginare che non tutto funzioni alla perfezione e il sistema necessiti di un po’ di tempo per stabilizzarsi.