В рубрику "Цифровое телевещание" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Игорь Красносельский
Начальник сектора НИИР
Поразительно быстро летит время. Вспоминаются блаженные времена миллениума, когда широко обсуждалась одна тема: какой системе (европейской, американской или японской) цифрового ТВ-вещания быть в России? Вопрос "когда быть?", по сути, не обсуждали, и так было ясно, что не очень скоро. Сегодня проблема перехода на цифру сводится уже к выбору оптимальной стратегии, учитывающей сроки, финансовые и материальные ресурсы, возможности производства оборудования и его сервисного обслуживания, создание новых привлекательных услуг, формирование законодательной и нормативно-технической базы
Переход на цифру затрагивает центры производства ТВ-программ, сети подачи и распределения, сети вещания и системы коллективного и индивидуального приема. При этом можно выделить две области цифровизации: профессиональную (телецентры, магистральные каналы и т.п.) и потребительскую (системы цифрового ТВ-вещания, пользовательские приемники и другое оборудование). Сложности перевода аналогового ТВ-вещания на цифровое в максимальной степени проявляются в сфере цифрового наземного ТВ-вещания, что связано с дефицитом радиоспектра, нестационарностью приема сигналов, наибольшим охватом и доступностью для широких масс.
Опыт перехода развитых стран на цифровое ТВ-вещание показывает, что даже в условиях развитой рыночной экономики требуются серьезные правительственные директивы по установлению сроков этого перехода, конверсии радиоспектра, выделению субсидий малоимущим, совмещению в одном мультиплексе программных потоков различных компаний, обеспечению экологической безопасности, регулированию налогообложения и пр.
Что изменилось за последние 10 лет
Наибольший прогресс в области цифрового ТВ-вещания связан, на мой взгляд, со спутниковым вещанием. С помощью пяти спутников связи "Экспресс- АМ" была обновлена государственная спутниковая группировка, следствием чего стал перевод спутниковых распределительных сетей телерадиовещания на цифровые технологии. В несколько раз выросло число абонентов системы непосредственного спутникового цифрового ТВ-вещания "НТВ-Плюс". В регионах стали создаваться цифровые кабельные и микроволновые распределительные системы ТВ-программ, получаемых со спутников.
В общем масштабе страны этого, конечно, очень мало. Массовое распространение DVD и комплексов домашних кинотеатров способствовало преодолению зрительского консерватизма, поскольку наглядно демонстрируются привлекательность и преимущества цифровых технологий. Зрители вошли во вкус и, переключаясь с просмотра DVD-фильма на вещательную аналоговую программу, сожалеют о потере качества. Помогает и конвергенция телевидения с мобильной телефонией. Динамичное молодое поколение осваивает цифровую фотографию с помощью камерофонов и осуществляет обмен MMS. Последние модели смартфонов уже приспособлены для показа ТВ-изображений на своих экранах. С точки зрения охвата широких масс цифровое ТВ-вещание уже отстает от других мультимедийных служб. К счастью, это понимают и "наверху".
Под эгидой Мининформсвязи России
Правительство Российской Федерации распоряжением от 25 мая 2004 г. № 706-р признало целесообразным внедрение в стране цифрового телевизионного вещания европейского стандарта DVB. Это решение содействовало разработке большого пакета национальных стандартов по главным направлениям цифрового ТВ-вещания. Под эгидой Мининформсвязи России в феврале 2005 г. была создана межведомственная рабочая группа по внедрению цифрового ТВ-вещания в Российской Федерации, идет разработка программы развития системы цифрового телевизионного вещания DVB, которая в 2005 г. должна быть представлена для одобрения в Правительство РФ. Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) 6 июня 2005 г. приняла решение выделить полосы радиочастот 174-230 МГц и 470-862 МГц для цифрового телевизионного вещания. Создаваемая нормативная база фактически служит платформой для грядущего перехода с аналога на цифру.
О сроках
Идеологически сложным остается вопрос о сценариях перехода и о времени окончательного отключения аналогового вещания. Наиболее вероятно, что интенсивное внедрение цифрового вещания начнется примерно в 2008 г. и полностью завершится в 2015 г. Момент полного перехода с аналогового на цифровое вещание (за рубежом он называется цифровым переключением "Digital Switchover") является крайне важным. Он назначается решениями национальных правительств, поскольку определяет все технические, технологические, нормативные, политические, рыночные, потребительские и социальные требования, которые должны быть реализованы в предшествующий переходной период смешанного вещания. В этот период очень большое значение должно быть уделено информированию потребителей о всех преимуществах и возможностях цифрового вещания. Специальное исследование в Великобритании показало, что только в случае практического ознакомления потребителей с новым оборудованием и предоставления им исчерпывающей информации по всем новым услугам они становятся сторонниками перехода на цифру и согласны вложить необходимые средства в обновление своего домашнего оборудования.
Переходный период
В период смешанного вещания затраты немного возрастают за счет доли цифровой инфраструктуры. После перехода на чисто цифровое вещание затраты становятся немного ниже, чем на аналоговое, так как сохраняется значительная часть аналоговой инфраструктуры, переведенной в цифровой режим. Но если при цифровом вещании отнести затраты не ко всему мультиплексу, а к его одной усредненной цифровой службе (что примерно соответствует одному каналу аналогового вещания), то их уровень снижается пропорционально числу служб. Поэтому регулирующая роль государства должна состоять в выделении необходимых и достаточных дополнительных средств для обеспечения режима смешанного вещания и, с другой стороны, в обеспечении правильного баланса платных и социальных услуг, их номенклатуры и привлекательности для того, чтобы в период цифрового вещания при общей высокой рентабельности снизить стоимость отдельной услуги.
Эра конвергенции
Несмотря на всю значимость и привлекательность такого события, как цифровое переключение, эта веха знаменует только переход к последующим значительным изменениям в технологии ТВ-вещания и предоставлению других услуг потребителям. Грядет эра конвергенции средств доставки и воспроизведения программ. Однонаправленное ТВ-вещание будет все больше преобразовываться в "видео по запросу" (VоD), получат распространение системы онлайновых видеожурналов (Blog TV) и межабонентского равноправного обмена видеоинформацией (peer-to-peer TV). Просмотр программ телевидения высокой четкости (ТВЧ) на большом стационарном экране будет дополнен широким использованием персональных компьютеров, отображающих видеопрограммы, получаемые по Интернету и другим сетям данных, и служащих в качестве домашних развлекательных центров. Ожидается увеличение ниши карманных (на-ладонных) устройств с беспроводными интерфейсами и устройств мобильной связи, принимающих ТВ-службы.
Новое средство распределения ТВ-каналов
Широкополосное телевидение (Broadband Television, BTV) является новым быстро развивающимся средством распределения ТВ-каналов. Дополнительно к существующим спутниковым, кабельным и наземным цифровым системам вещания широкополосные сети, являющиеся частью сетей электросвязи, рассматриваются как четвертая платформа для доставки цифровых служб широким массам. Системы BTV могут предоставлять услуги по широкополосным сетям с Интернет-протоколами (IP) в линейном (прямой эфир) и/или в нелинейном (по требованию) режимах.
Для передачи программ в системах BTV чаще всего используется существующая телефонная инфраструктура, а для их воспроизведения - цифровые приставки STB, имеющие разъемы для подключения к телевизору и телефонному аппарату. В качестве дополнительных возможностей обеспечивается подключение к персональному компьютеру посредством кабельного или радиоинтерфейса Wi-Fi, а также проигрывание DVD, MP 3, просмотр цифровых фотографий и пр. Системы BTV с передачей по телефонным сетям называют также системами ADSL TV или DSL TV. Поскольку в них используются IP-протоколы, то другим распространенным названием является IPTV.
Телевидение высокой четкости
Широкополосное телевидение BTV не очень отличается от традиционного цифрового ТВ-вещания, оно также предоставляет пользователю возможность взаимодействия с контент-провайдером. Привлекательность для пользователей состоит и в том, что отображение осуществляется на телевизоре, который остается центральным устройством для домашнего развлечения.
Многие провайдеры предлагают тройную услугу ("triple play"): Интернет, телефонию и телевидение с оплатой по одному счету. Новый стандарт ADSL2+ позволяет в системах BTV передавать абонентам до двух программ ТВЧ.
Телевидение высокой четкости (ТВЧ, HDTV) развивается в двух направлениях. С одной стороны, совершенствуются методы сжатия и отражающие их стандарты, с другой — наблюдается технологический прорыв в области разработки устройств отображения в виде плоских панелей, имеющих адекватное число элементов изображения. В некоторых европейских странах доля продаж плоских дисплеев уже достигает 50%. Поэтому производителями было принято решение, что дисплеи с повышенным числом элементов, пригодные для отображения ТВЧ, будут иметь соответствующую метку "HD ready" и будут снабжены необходимыми физическими интерфейсами.
В настоящее время у нас и за рубежом идет дискуссия о выборе параметров стандарта кодирования ТВЧ. В странах Евросоюза основное внимание уделяется форматам 1080i/25 (1080 строк с чересстрочной разверткой, частота кадров 25 Гц) и 720p/50 (720 строк с прогрессивной разверткой, частота кадров 50 Гц). Первый формат наиболее близок к определению ТВЧ, так как имеет более высокую разрешающую способность, которая в полной мере проявляется на статичных и малоподвижных сюжетах. Однако за счет перемежения строк на подвижных сюжетах (что особенно заметно при передаче спортивных состязаний) возникают искажения, сокращающие вертикальное разрешение, что отсутствует в формате 720p/50. Согласно мнению экспертов EBU, на статичных сюжетах преимущества 1080i/25 по сравнению с 720p/50 не столь велики, а на реальных сюжетах с движением в кадре формат 720p/50 выглядит предпочтительнее. Кроме того, сжатие перемеженных полей требует больших усилий, вследствие чего при одинаковом качестве сжатого видеоматериала для формата 720p/50 требуется скорость передачи примерно на 20% меньше, чем для 1080i/25. Выбор прогрессивной развертки улучшает отображение Wеb-страниц (особенно их текстовых фрагментов) на экранах ТВ-дисплеев. Еще одно преимущество формата 720p/50 связано с тем, что большая часть продаваемых дисплеев ТВЧ (плазменных панелей WideX-GA) имеет прогрессивную развертку, что исключает необходимость дополнительного преобразования чересстрочной развертки в прогрессивную и связанную с этим процессом потерю качества.
Основной формат для вещания программ ТВЧ
Формат 720p/50 рекомендуется в качестве основного для вещания программ ТВЧ. Вместе с тем вещание в формате 1080i/25 допускается в качестве альтернативы по выбору вещателя. В перспективных системах ТВЧ в случае достижения необходимого прогресса в технике сжатия и при обеспечении требуемой пропускной способности в системах доставки основным является формат с прогрессивной разверткой 1080p/50.
В последние годы была проведена разработка эффективных алгоритмов сжатия при кодировании видеоинформации. Один из них — это совместная разработка МСЭ (H.264/AVC) и ИСО/МЭК (MPEG-4.10). Часто эти два названия объединяют в одно — H.264/MPEG-4.10 AVC. Новый стандарт позволяет получить высокое качество изображения при низких скоростях передачи. По критерию искажения-скорость передачи он более чем в два раза превосходит общепринятый стандарт MPEG-2 и характеризуется лучшим качеством сжатого изображения при прогрессивной развертке, чем при чересстрочной. Альтернативой стандарту H.264/MPEG-4.10 AVC является разработанная фирмой Microsoft технология потоковой передачи видеоинформации Windows Media 9, известная также под названием "VC-1". Эти стандарты сжатия позволяют передавать программы ТВЧ со скоростью 7-8 Мбит/с вместо 15-20 Мбит/с при MPEG-2, что делает реальным многопрограммное ТВЧ-вещание.
Эволюция стандартов DVB
Интересна эволюция стандартов DVB. Первая серия этих стандартов определяла методы передачи цифровых ТВ-программ по спутниковым, кабельным и наземным сетям, к которым позднее добавились сети радиосвязи. Дальнейшая работа была направлена на создание систем интерактивного телевидения, включая требования к программному обеспечению (домашняя мультимедийная платформа MHP) и обратным каналам в различных средах.
В 2000 г. начался второй этап стандартизации, получивший название DVB 2.0. Основной задачей ставилась отработка методов передачи вещательных служб по нетрадиционным сетям, например транспортных потоков по IP-сетям, конвергенция DVB c радиосетями, доставка служб DVB на ручные терминалы.
В 2004 г. было принято решение о третьем этапе стандартизации DVB 3.0. Основная цель - сделать вещательные службы доступными потребителю в любое время и в любом месте. Ключевые аспекты работы по DVB 3.0:
DVB-S2 — стандарт второго поколения
Работы по расширению возможностей вещания по спутниковым каналам завершились принятием в 2005 г. стандарта второго поколения DVB-S2, хорошо приспособленного для передачи программ ТВЧ, многопрограммного мультимедийного и интерактивного вещания. В этом стандарте специфицированы новые схемы модуляции и канального кодирования, которые могут выбираться индивидуально для различных служб, передаваемых в одном цифровом потоке, обеспечивая тем самым для них различный уровень защиты от ошибок. В DVB-S2 доступны четыре схемы модуляции: QPSK и 8PSK (используются для нелинейных транс-пондеров); 16APSK и 32APSK (для профессиональных применений, для транспондеров с хорошей линейностью, в сочетании с системой предкор-рекции нелинейных искажений могут использоваться и для непосредственного вещания). Для защиты от ошибок используется каскадная схема в виде сочетания низкоплотных кодов с проверкой на четность (Low-Density Parity Check, LDPC) и кодов БЧХ. Диапазон кодовых скоростей расширен: от 1/4 до 9/10. В согласованном фильтре доступен выбор из трех значений коэффициента скругления спектра: 0,35, 0,25 и 0,20. Гибкий адаптер входного потока позволяет осуществлять сопряжение как с одним, так и с несколькими пакетированными или непрерывными входными потоками, для сжатия которых могут использоваться MPEG-2, MPEG-4 (H.264), VC-1 и др. Все эти технические новшества позволили повысить пропускную способность системы вещания примерно на 30% по сравнению с DVB-S.
В основе стандарта — передовые технологии
В конце 2004 г. был принят стандарт DVB-H, предназначенный для цифрового мультимедийного вещания на портативные ручные устройства (мобильные телефоны, ноутбуки, цифровые записные книжки, органайзеры и пр.). В основе этого стандарта лежат достижения в области сжатия видео- и аудиоинформации, эффективного использования радиоспектра, вещания данных и телеуправления абонентским терминалом. При разработке стандарта главной задачей являлось существенное снижение энергопотребления терминала при приеме данных. Это имеет очень важное значение для мобильных устройств. Задача была решена организацией IP-вещания дейтаграмм в режиме карусели. Блок данных отдельной службы, введенной в карусель, доступен для приема только в заданные короткие интервалы времени. С помощью данных управления приемник переключается в это время из дежурного режима в активный режим приема и накопления информации. Принимаемые блоки аудио- и видеоданных (1-5 секунд контента) закладываются в буферную память и воспроизводятся в непрерывном режиме. За счет этого экономия энергопотребления достигает 90-95% по сравнению с вещанием DVB-T.
Разделение во времени интервалов активности позволяет осуществлять мягкое переключение при перемещении мобильного абонента из одной соты в другую. Платформа DVB-H поддерживает цифровой поток с IP-протоколом, несущий до 20 и более платных ТВ-каналов с хорошим качеством отображения на мобильных телефонах. Появление миниатюрных жестких дисков и карт памяти большого объема позволяет предварительно накапливать информацию и затем просматривать ее в удобное время.
На канальном уровне стандарт DVB-H основывается на методах передачи радиосигналов, специфицированных в последней 5-й редакции стандарта на цифровое наземное ТВ-вещание DVB-T.
В этом документе дополнительно к каноническим режимам вещания 2 K и 8 K впервые введен режим 4 K и приведена структура канального адаптера специально для задач вещания в соответствии с требованиями стандарта DVB-H. Теперь в одном стандарте интегрируются требования для цифрового наземного вещания на все возможные виды абонентских терминалов. Режим вещания 4K обеспечивает одновременно высокую скорость передачи данных при приеме на одну антенну, повышенную помехоустойчивость (в том числе и при движении на больших скоростях), возможность построения достаточно больших одночастотных сетей. Один муль-типлекс системы наземного ТВ-вещания может быть целиком предоставлен для нужд мобильного вещания DVB-H или может совместно использоваться системами DVB-H и DVB-T.
Таким образом, эти два стандарта удачно дополняют друг друга, предоставляя возможность построения комплексной системы.
Главное — воля и понимание
Итак, до 2015 г. нам осталось две пятилетки. Наверное, никто не в силах четко распланировать все предстоящие этапы, да это и не требуется. Главное, нужна политическая воля и понимание того, что в 2015 г. будет нажат условный тумблер и мы переключимся на цифру. И главная задача всех заинтересованных игроков (правительства, телерадиокомпаний, операторов и промышленности) на предстоящий период - тесное согласованное взаимодействие для подготовки всех необходимых норм, правил и технических средств для собственно цифрового вещания. Необходима интенсивная работа по информированию населения и созданию условий, при которых сами потребители будут заинтересованы в скорейшей цифровизации.
Опубликовано: -2005
Посещений: 14444
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Цифровое телевещание" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
