Guide elettroniche ai programmi secondo la specifica di Diffusione Televisiva Numerica DVB

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1. Introduzione 
La grande mole di investimenti che le principali aziende europee di diffusione 
radiotelevisiva hanno effettuato negli ultimi anni per introdurre tecnologie numeriche in tutti 
gli anelli della catena televisiva -produzione, distribuzione, ricezione- testimonia come 
queste tecnologie siano considerate dagli operatori un cardine nel futuro sviluppo 
dell‟industria del settore.  
Sebbene su questo punto non tutti i giudizi siano concordi, le prime positive risposte del 
mercato incoraggiano comunque a pensare che l‟avvento delle tecnologie di comunicazione 
numerica sia destinato a cambiare in tempi rapidi molte delle nostre consolidate abitudini. 
Parimenti, il crescente numero di accordi, o addirittura fusioni, tra società operanti nel 
settore dell‟intrattenimento e nell'industria dell'informazione conferma quanto stia 
diventando labile la linea di confine tra questi due settori industriali storicamente separati, e 
quanto sia avvertita dal mercato l‟esigenza di avere a disposizione una piattaforma 
tecnologica comune sulla quale far convergere servizi in passato nettamente distinti. 
Elemento comune a entrambi i discorsi è l‟ormai diffusa tendenza da parte di una quota 
sempre più consistente di utenti a prediligere un rapporto interattivo con i servizi che 
vengono loro offerti; fattore questo che stimola i fornitori di servizi ad attivarsi per 
aumentare l‟appetibilità dei loro prodotti sul mercato, e nel contempo per accrescere la loro 
facilità di risposta ai repentini mutamenti che lo sviluppo tecnologico e l‟evoluzione del 
costume sociale potranno imporre al mercato stesso. 
1.1 Le Guide Elettroniche ai Programmi 
Con la prospettiva di un aumento in termini di ordini di grandezza del numero dei canali 
televisivi che ognuno di noi potrà presto ricevere, l'abilità di catturare l'attenzione dei 
telespettatori diventa ancora di più che in passato un fattore determinante per il successo dei 
nuovi servizi. Unitamente allo sforzo di migliorare sempre la qualità dei programmi offerti, 
la competizione tra i vari operatori del settore si incentrerà quindi sulla capacità di 
presentare ai telespettatori informazioni organiche, suscettibili di rapidi aggiornamenti, e 
facilmente consultabili, inerenti la programmazione di ciascuna rete televisiva.  
Sembra ovvio che i tradizionali mezzi di diffusione difficilmente potranno sopperire a 
questo compito, senza dover sacrificare i requisiti di qualità e soprattutto approfondimento 
che sono sempre stati loro prerogativa, e possono oggi diventare una peculiare risorsa. 
Le Guide Elettroniche ai Programmi rappresentano un'innovativa ed efficiente risposta al 
problema. Le Guide Elettroniche ai Programmi -di seguito dette semplicemente EPG- vanno
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ben oltre la possibilità di elencare a video i programmi, come potrebbero aspettarsi coloro 
che hanno già avuto modo di familiarizzare con i servizi di Teletext, come ad esempio il 
Televideo RAI. Esse sono viste come il punto di accesso ai nuovi servizi che la televisione 
numerica promette di offrire, e il loro successo viene considerato fondamentale per lo 
sviluppo futuro della televisione interattiva. Questo perché componenti essenziali 
dell'architettura di un servizio EPG sono gli elementi di navigazione che consentiranno agli 
utenti di individuare, sulla base di gusti personali, differenti categorie di programmi tra tutti 
quelli visualizzati dal ricevitore. Un altro fattore chiave è la possibilità che le EPG offrono 
di evolvere facilmente dalla attuale forma testuale, arricchendosi di contenuti audio - video. 
Inoltre, lo stretto legame che si va instaurando tra i costruttori di hardware e software da un 
lato, ed i fornitori di contenuto dall'altro si propone appunto di fornire ai telespettatori un 
servizio di informazione sui programmi rapido, attraente, e, soprattutto, molto semplice da 
usare. 
1.2 Scopo della tesi 
Lo scopo che mi propongo in questa tesi è di studiare le soluzioni tecnologiche che, 
compatibilmente con vincoli di natura economica, possano permettere ad un broadcaster 
quale la RAI di migliorare la qualità del servizio di televisione numerica attualmente offerto, 
assecondandone la naturale evoluzione verso un contesto ad alto livello di interattività, e, nel 
contempo, di affiancare al suddetto servizio un nuovo prodotto efficiente ed aperto alle 
prospettive di breve - medio termine. 
Oggetto di studio sarà la realizzazione di un servizio base di EPG, consistente nella 
diffusione di informazione testuale inerente la programmazione futura di un numero 
arbitrario di canali televisivi. Informazione che la maggior parte dei ricevitori già oggi in 
commercio è in grado di presentare all‟utente in un formato navigabile, che consente non 
soltanto la selezione di un programma, in modo del tutto trasparente rispetto al canale 
trasmissivo adottato, ma anche l'impostazione automatica di un'eventuale videoregistrazione. 
Verrà all‟uopo realizzato il sistema per la generazione e la messa in onda delle EPG sul 
bouquet RAI del satellite Hot Bird 2. Preme sottolineare che, data l‟indipendenza del 
sistema di messa in onda realizzato dal canale trasmissivo adottato, lo stesso sistema potrà, 
dopo un breve periodo di rodaggio, essere impiegato per qualunque altro canale trasmissivo, 
sia esso etere o cavo. 
1.3 Standard 
La necessità di escludere sin dalla fase preliminare di analisi del problema oggetto di questo 
lavoro qualsiasi ipotesi di soluzione che porti allo sviluppo di una piattaforma proprietaria 
RAI, non conforme agli standard internazionali, de iure e de facto, esistenti nel settore delle
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comunicazioni numeriche appare oltremodo evidente, e non si spenderanno quindi molte 
parole per esaurire questo argomento. 
A titolo puramente indicativo, possono comunque essere individuate tre principali ragioni a 
sostegno della linea guida che si è deciso di seguire. 
  L‟adozione di affermati standard internazionali mette al riparo dai cambiamenti che 
possono occorrere in seguito alla rapida evoluzione del costume sociale e al continuo 
prorompere di nuovi accorgimenti tecnologici, quando non di nuove tecnologie. Maggiore è 
la diffusione di uno standard, maggiore è l‟attenzione che chi proporrà nuovi prodotti, a 
qualunque anello della catena televisiva essi siano rivolti, dovrà porre nel mantenere la 
compatibilità con le applicazioni esistenti. 
  Un nuovo prodotto o servizio che si proponga in un mercato già significativamente 
vasto incontrerebbe notevoli barriere all‟ingresso se esso dovesse costringere i potenziali 
acquirenti a sostenere pesanti costi di adeguamento (es. dover cambiare ricevitore per poter 
usufruire del servizio). 
  Proprio in considerazione di questi costi, un‟azienda che svolga un ruolo di servizio 
pubblico come la RAI deve adottare, nell‟offrire un nuovo servizio, soluzioni che mirino a 
coinvolgere la più vasta area di pubblico, agevolando, anche in termini economici, l‟accesso 
al servizio.  
 
Alla luce di queste considerazioni, l‟introduzione del servizio di EPG in conformità allo 
standard definito dal consorzio internazionale per il Digital Video Broadcasting -di seguito 
detto semplicemente DVB- appare quindi la scelta più ragionevole. 
Per una trattazione dettagliata sul suddetto standard e sul consorzio che lo ha emanato si 
rimanda ai capitoli 2 e 4. 
 
1.4 Set top box e analisi di mercato 
Se la conformità allo standard definito dal consorzio per il DVB rappresenta una scelta 
obbligata, in quanto questo rappresenta un ottimo standard de iure, esiste però la necessità, 
visto che il mercato della televisione numerica ha conosciuto una significativa espansione 
prima che il consorzio per il DVB emanasse il proprio standard, di ottemperare anche a 
numerose specifiche tecniche che, sebbene non abbiano la rigorosità e l‟organicità di uno 
standard nel senso proprio del termine, rappresentano un vero e proprio standard de facto. 
In questo ambito possiamo annoverare le specifiche adottate dalle case costruttrici dei 
ricevitori per la televisione numerica - che di seguito saranno semplicemente detti Set Top 
Box - oppure le specifiche seguite dai costruttori delle apparecchiature per la messa in onda
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del segnale audio - video - dati della televisione numerica, o, in subordine, le caratteristiche 
del servizio di documentazione dei programmi interno alla stessa RAI. 
La conformità del servizio che si intende realizzare a questo secondo “standard” è non meno 
importante della conformità alle normative emanate dal consorzio per il DVB, ma proprio 
per l‟assenza di organicità in questo “standard”, non si può sapere a priori se sarà 
effettivamente possibile conformavisi in ogni parte, né è possibile a priori, per ragioni sia 
tecniche sia economiche, stabilire una gerarchia di priorità all‟interno di questo 
conglomerato di specifiche. 
Occorre pertanto affrontare un lavoro di riorganizzazione sistematica del materiale ed 
un‟analisi approfondita, solo al termine della quale sarà possibile operare eventuali scelte. 
Questo costituirà l‟oggetto del capitolo 3. 
1.5 Struttura del documento 
Dei primi 4 capitoli si è già detto nei precedenti paragrafi. 
Il capitolo 5 tratterà i requisiti che il servizio EPG dovrà avere, mentre nel capitolo 6 si 
spiegherà la struttura del contesto operativo in cui ci si è trovati ad operare, e si enunceranno 
le ragioni in base alle quali sono stati definiti gli aspetti di questo contesto ancora suscettibili 
di modifica. 
Nel capitolo 7 sarà descritta in dettaglio l‟applicazione realizzata, citando anche quelle 
funzionalità che sono state previste pur non essendo ancora destinate a diventare operative. 
Il capitolo 8 discuterà del ciclo di vita dell'applicativo, studiato per poter 
progressivamente evolvere in risposta al prevedibile sviluppo del servizio. 
Il capitolo 9 presenta invece uno scenario futuribile, argomentando circa l‟impiego nel 
broadcasting di tecnologie ad agenti.
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2. Presentazione di MPEG-2 e DVB 
2.1Lo standard MPEG-2 
2.1.1 Codifica di sorgente MPEG - Il problema della compressione 
L‟Avvento della televisione numerica apre possibilità per quanto riguarda 
l'elaborazione dell‟informazione trasmessa che non erano pensabili e tantomeno applicabili a 
forme d‟onda tipiche di segnali analogici. Inoltre l‟ingresso sul mercato della televisione ad 
alta definizione (HDTV), pone in primo piano la necessità di trasmettere un numero di bit di 
informazione sempre maggiore in modo da garantire un‟alta qualità dell‟immagine e 
dell‟audio, ottenuta con il campionamento a frequenze estremamente elevate del segnale 
originale (dell‟ordine dei Gbit/s). 
In quest‟ottica vengono ad avere un‟importanza cruciale le tecniche di compressione 
dei segnali numerici atte ad eliminare, da un flusso di cifre binarie, quelle cifre che non sono 
essenziali per la ricostruzione del segnale originale, con l‟eliminazione della ridondanza 
statistica e soggettiva dal segnale campionato. 
La rimozione della ridondanza statistica ha lo scopo di eliminare i campioni che 
contengono la minor quantità d'informazione, cioè quell‟insieme di campioni che si 
presentano statisticamente con maggiore frequenza all‟interno di un flusso di informazione 
ma che non sono indispensabili per la ricostruzione del segnale. 
Si pensi ad esempio alla presenza delle vocali in un messaggio in lingua italiana, la loro 
rimozione causa la formazione di un nuovo messaggio per certi versi strano ma ancora 
comprensibile anche se il numero di lettere è decisamente inferiore rispetto al messaggio 
originale. 
L‟eliminazione della ridondanza statistica è un processo completamente reversibile ma 
consente fattori di compressione piuttosto ridotti. 
Di contro l‟eliminazione della ridondanza soggettiva permette di raggiungere fattori di 
compressione molto elevati che corrispondono a diversi gradi di deterioramento del segnale 
originale, Tali tecniche si basano sull‟eliminazione dei campioni che possono essere meno 
rappresentativi all‟interno del contesto e quindi non percettibili da un osservatore umano.
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2.1.2 La Normativa MPEG-2 
La normativa MPEG-2 [1] si propone  di sviluppare uno standard per l‟audiovisivo 
valido per diversi campi di applicazione, in modo da semplificare il passaggio da un campo 
applicativo ad un atro. Lo standard e suddiviso in tre parti pincipali: 
 System: questa parte della normativa descrive la multiplazione di più segnali (non solo 
audiovisivi) per la trasmissione su canali fisici reali; inoltre vengono forniti i primi elementi del 
protocollo DSM-CC (Digital Storage Media Control Command). 
 Video: in questa parte viene descritto il metodo di codifica del segnale video per ottenere una 
qualità di tipo televisivo. 
 Audio: Quest‟ultima parte descrive il metodo di codifica del segnale audio . 
Nel seguito di questo scritto non verranno più prese in considerazione le parti 2 e 3 
mentre verrà brevemente trattata la prima parte che rappresenta la base per la trasmissione di 
dati. 
2.1.3 Il Multiplexing 
Con il termine multiplexing si intende l‟azione di unire più segnali di natura diversa in 
un unico flusso di trasporto. In un flusso di televisione numerica ci sono molti segnali che 
devono essere uniti: flussi video, flussi audio, caratteri utilizzati per sottotitoli, segnali per le 
informazioni sui servizi in onda, flussi di distribuzione dati. 
Inoltre è richiesto dalla televisione digitale un secondo livello di multiplexing in cui 
più programmi vengono accorpati in un unico flusso MPEG-2 (MPEG-2 TS - Transport 
Stream) destinato ad essere inviato su di uno specifico canale fisico come, ad esempio, il 
satellite. 
Si individuano così due livelli di multiplexing per la codifica di segnali audio, video e 
dati: il multiplexing di programma ed il multiplexing di trasporto, che producono 
rispettivamente il flusso di programma ed il flusso di trasporto. 
Come si vede in figura [2-1] il flusso dei dati può essere trattato in maniera 
"privilegiata" rispetto a quelli audio video, ma queste considerazioni verranno fatte in 
seguito.
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VIDEO
AUDIO
DATI
MUX
MUX
DATI
CODIFICA
Flusso di
programma
Flusso di
trasporto
 
Figura 2-1: codifica di canale e codifica di trasporto 
2.1.4 Codifica di programma e pacchetti Pes 
La codifica di programma può combinare più flussi elementari avendo una base di tempi 
comune. Lo stesso tipo di codifica può essere usato per unire più flussi audio, più flussi 
video e più flussi dati. 
Un flusso di programma (program stream) è particolarmente utile per ambienti con 
basso rumore sul canale e risulta particolarmente adatto ad ulteriori elaborazioni anche 
software. 
Il flusso di programma è costituito da strutture che prendono il nome di pacchetti PES 
(Packetised Elementary Stream). In ogni pacchetto PES è contenuta una porzione di 
informazione di un solo flusso elementare. Ad esempio, un segnale video, precedentemente 
compresso secondo l‟algoritmo MPEG, verrà partizionato in più porzioni che verranno 
inserite nel payload del pacchetto PES. A tale struttura verrà associato un header contenente 
informazioni utili al trasporto e relative al contenuto del payload, dove con il termine 
payload la normativa intende riferirsi alla porzione di una struttura contenente 
l‟informazione utile. Mentre con il termine header si intendono quei campi che specificano 
informazioni opzionali sul contenuto del payload stesso e sul metodo di trasporto della 
struttura. 
La definizione della struttura dei pacchetti PES è la seguente: 
 Un pacchetto PES è formato da un PES-header e da un PES-payload;
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 Il PES-header contiene informazioni sulla sincronizzazione e sul contenuto del payload, in 
particolare: 
 Codice che identifica l‟inizio del pacchetto; 
 Identificativo del contenuto del payload; 
 La lunghezza del pacchetto; 
 Campi di presentazione e sincronizzazione utili al ricevitore nel caso in cui il payload 
contenga informazioni audio - video; 
 Il payload di un pacchetto PES contiene dati relativi ad un singolo flusso elementare. 
 Il payload di un pacchetto PES può essere di lunghezza variabile, comunque la lunghezza 
massima è di 64 kByte. 
Per ulteriori informazione sulla struttura dei PES packet fare riferimento allo standard 
MPEG2-System. 
2.1.5 La codifica di trasporto e i pacchetti TS 
Un flusso di trasporto combina più flussi elementari, aventi anche basi tempi non 
comuni fra loro, in un singolo flusso. I flussi di trasporto sono particolarmente adatti a 
trasmissioni su canali molto disturbati. In questo modo risultano particolarmente semplici 
operazioni quali: 
1. Recupero dei dati codificati all‟interno del flusso di trasporto e loro decodifica. 
2. Estrazione dai pacchetti di trasporto di un programma particolare. 
3. Assemblaggio di più programmi in un unico flusso di trasporto. 
 
A questo punto si deve introdurre la struttura di trasporto definita da MPEG-2, che 
prende il nome di TRANSPORT PACKET e che costituisce il pacchetto di minore 
dimensione destinato a viaggiare sul canale fisico (in realtà sussiste una codifica di canale 
che vedremo in seguito). Il flusso di trasporto non è altro che  la concatenazione di tanti 
transport packet. A livello logico si può pensare che tutte le trasmissioni di televisione 
numerica e di servizi associati ad essa non siano altro che una lunga sequenza di strutture di 
tipo transport packet che viaggiano sul canale. Quando l‟utente vuole vedere un programma 
o vuole usufruire di un servizio non fa altro che "leggere" e decodificare i pacchetti relativi, 
scartando tutti gli altri. 
I pacchetti di trasporto di un singolo servizio vengono distinti da dagli altri tramite un 
identificatore di programma (PID). Quindi, riprendendo l‟esempio precedente, l‟utente che 
desidera vedere i programmi di RAI-SAT-2 non farà altro che "sintonizzarsi" sul PID di tale 
servizio (i meccanismi di selezione dei servizi verranno introdotti in seguito). 
La struttura di un pacchetto transport stream e la seguente: 
 Un pacchetto di trasporto comprende un header, un adaptation field opzionale ed un payload. 
 Lunghezza fissa di 188 byte.
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 L‟header, lungo 4 byte, contiene le seguenti informazioni di sistema: 
 Un byte di sincronizzazione che costituisce la separazione tra due pacchetti adiacenti, 
utilizzato dai decoder per sincronizzarsi con la struttura periodica del multiplex di pacchetti. 
 Un identificatore di programma (PID), lungo 13 bit, che identifica il flusso elementare a cui 
appartiene l‟informazione contenuta nel payload. 
 Flag che indicano: 
1. La priorità del pacchetto; 
2. Flag di errore, che indica se il pacchetto è affetto da errore. Questo bit può essere 
impostato da entità esterne al livello di trasporto, e permette al decoder di avviare una 
procedura di recupero dell'errore; 
3. Flag utilizzato in caso di accesso condizionato, che indica se tale pacchetto è crittato 
(scrambled); 
4. Flag indicante se il pacchetto trasporta un payload oppure un adaptation field; 
5. Flag che indica se il pacchetto trasporta nel suo payload l‟inizio di una sezione dati 
(ovvero i primi 184 byte di una nuova sequenza di pacchetti PES) 
 Un contatore di continuità che permette l‟individuazione di un eventuale pacchetto perduto. 
In alcune occasioni i decodificatori audio - video possono lanciare delle routine per evitare 
di presentare all‟utente grosse distorsioni del segnale. 
 Il payload contiene generalmente dati relativi ad un singolo pacchetto PES corrispondente ad un 
singolo flusso elementare. L‟informazione contenuta in un pacchetto PES può essere 
convogliata usando uno o piu pacchetti di trasporto con lo stesso PID; inoltre il payload può 
contenere "dati privati". Questa possibilità verrà analizzata nel seguito e si pone come base per il 
trasporto di dati attraverso il canale utilizzato solitamente per la televisione numerica. 
 In alternativa, il payload può contenere informazioni di sistema, come specificato nella 
normativa MPEG-2, ed esse prendono il nome di Program Specific Information (PSI); oppure 
può contenere informazioni private dipendenti dal sistema che contengono informazioni di 
servizio. Si vedrà poi come queste soluzioni che vengono lasciate come definibili (anche in 
modo differente) dai diversi produttori, vengano poi riprese e standardizzate da altri protocolli. 
 Il pacchetto può opzionalmente contenere un campo di adattamento (adaptation field) di 
lunghezza variabile, il cui ruolo e quello di fornire informazioni periodiche per sincronizzare gli 
orologi interni dei decoder, al fine di facilitare le transizioni tra i diversi programmi disponibili, 
o ancora  per mantenere la sincronizzazione tra audio e video.