: архив : архив журнала "625" : 1993 : #4

Европейская тележурналистика осваивает спутниковую связь
Andy Best, компания SIS-Link, Лондон

От редакции:
Публикуя эту статью, мы надеемся, что и в нашей стране скоро появится достаточное количество мобильных станций спутниковой передачи данных, а опыт Великобритании в вопросе регламентирования деятельности такого оборудования не будет незамечен.

В Северной Америке на протяжении уже нескольких лет спутниковая связь (satellite newsgathering, SNG) является незаменимым средством при передаче "живой" картинки с места событий непосредственно на вещательную станцию. Трудности наземной связи, обусловленные огромными расстояниями, доступность лицензий и относительная дешевизна спутниковых каналов связи привели к широкому распространению SNG в этом регионе. Только в США основные телесети и независимые производители эксплуатируют несколько сотен передвижных станций SNG.

В Великобритании SNG начала развиваться несколько позднее. Невоенные передающие станции спутниковой связи эксплуатировались только British Telecom (BT), Mercury и одной или двумя компаниями, действующими под крышей BT. В 1989 году Департамент промышленности и торговли выдал шести (позднее семи) новым операторам связи лицензии на право односторонней передачи видео, аудио и иной информации по спутниковым каналам связи. Важным результатом получения этих лицензий, называемых SSSO (Specialised Satellite Services Operator), явилось начало широкой эксплуатации передвижных наземных станций, обеспечивающих быструю и недорогую связь.

Аппаратура тестирования и мониторинга передвижной станции SIS-Link c развернутой антенной

До выдачи лицензий SSSO в Великобритании использовалось лишь небольшое количество передвижных наземных станций, отчасти и потому, что такие станции, уже завоевавшие широкую популярность в США, еще не проникли на британский рынок. SIS-Link (Satellite Information Services) и другие операторы SSSO оценили появившуюся потребность вещательных компаний в оперативной связи с любой точкой мира с помощью мобильных станций, использующих спутниковые каналы связи.

SIS-Link обеспечила спутниковые трансляции для утренних выпусков новостей, событий, связанных с падением Берлинской стены в ноябре 1989 года и крахом коммунизма в Восточной Европе. Дальнейшая работа для утренних ТВ-новостей привела к подписанию в июле 1990 года первого в Великобритании контракта на SNG-услуги.

Война в Персидском заливе дала возможность операторам SNG продемонстрировать мировым вещательным сетям преимущества мобильных, мгновенно развертываемых станций связи. SIS-Link работала с тремя такими станциями в Дахране, Аммане и Дубае, две из которых позднее соединились в Кувейте с освободительными войсками, однажды даже опередив их. Возможность передавать "живое" изображение и уже смонтированные программы из любой точки, мобильность и способность быстрого развертывания позволила донести ТВ-информацию об этом конфликте на экраны всего мира с невиданной ранее достоверностью и оперативностью.

Сейчас SIS-Link обладает парком из семи передвижных наземных передающих станций и стационарной станцией в своей Лондонской штаб-квартире. Эти станции обеспечивают трансляцию более чем 1000 сюжетов в год, в основном из Великобритании и континентальной Европы. Обладая лицензиями на работу во Франции, Германии и Голландии. SIS-Link работает также для Business Television (BTV) и оказывает информационные услуги.

Главным недостатком лицензий SSSO являлось отсутствие разрешения на двустороннюю связь, что закрепляло монополию BT и Mercury. Однако усилия операторов SSSO, предлагающих услуги двусторонней связи, не составляющих прямой конкуренции с Public Switched Telephone Network (PSTN), привели к учреждению в 1991 году лицензии Class, фактически заменившей SSSO и дающей право на двустороннюю связь типа точка-точка и точка-несколько точек в пределах Великобритании, подключаясь и к другим наземным сетям. Двусторонняя связь позволяет использовать VSAT-системы (Very Small Aperture Terminal) для интерактивного режима работы с предоставляемой информацией, и, что возможно еще важнее, организовывать радиотелефонные сети через спутниковые каналы.

Все вещательное оборудование передвижной станции перед началом работы обязательно тестируется. Затем оператор должен получить разрешение на работу в данном месте. В Великобритании такой запрос делается в DTI Radiocommunication Agency. Когда в 1989 году начиналась работа по лицензиям SSSO, получение такого разрешения могло занять несколько дней. Это было совершенно неприемлемо для оперативной тележурналистики, и давление со стороны операторов SSSO привело к сокращению времени получения такого разрешения по срочным запросам до нескольких минут.

В остальных Европейских странах ситуация не столь проста. Лицензии на передачу ТВ-информации по спутниковым каналам доступны в Германии, Франции и Голландии, несколько других стран дают разрешение на каждый конкретный случай, Италия и Испания сохраняют собственную монополию. Можно надеяться, что ситуация изменится и в Европе установятся единые правила, регулирующие данный вид услуг на конкурентной основе.

Информационная пропускная способность спутника

Все описываемые спутниковые европейские системы связи работают на частотах Кu-диапазона 14.0 - 14.5 ГГц (земля-космос) и 10.95 - 12.75 ГГц (космос-земля). Более низкочастотный С-диапазон используется только стационарными наземными станциями из-за большого размера антенн.

Для передачи аналогового ТВ-сигнала применяется частотная модуляция. На объединенный сигнал, состоящий из звуковых поднесущих FM-диапазона и видеосигнала налагается сигнал энергетической дисперсии треугольной формы с кадровой частотой. Суммарный сигнал, занимающий полосу частот до 36 МГц, модулируется по частоте. Предискажение производится как для звукового, так и видеосигнала. Результирующий сигнал, промодулированный по частоте, передается на спутник. Спутниковый приемопередатчик меняет частоту несущей для ее соответствия полосе частот принимающей станции и ретранслирует сигнал на Землю, обычно с обратной полярностью. Спутниковые антенны направлены на приемные и передающие станции, образуя аналогичные зоны охвата. Полное расстояние, проходимое телесигналом, составляет примерно 78 000 км, а по времени 250 мс.

Как приемная, так и передающие станции должны находиться на линии прямой видимости со спутником. Для Европы большинство геостационарных спутников находятся на дуге с юго-востока на северо-запад с углами возвышения от 20 до 30 градусов.

Большинство используемых в настоящее время спутников сконструированы для связи между двумя фиксированными точками или для прямого вещания. Спутники серий Intelsat V/VI и Eutelsat I используются для SNG во всей Европе, хотя и не являются идеальными для наземных станций малой мощности и имеют практически не изменяемую зону охвата. Спутники серии Eutelsat II обладают более высокой чувствительностью и способны ретранслировать мощные западноевропейские станции (Superbeam) и станции средней мощности с меньшими зонами охвата (Widebeam). Самый последний спутник этой серии обладает расширенной за счет Восточной Европы зоной охвата, а следующий охватит Ближний Восток. Они прекрасно подходят для SNG в Европе, но слишком дороги только для SNG.

Расположение спутника на орбите тщательно контролируется станцией слежения, телеметрии и управления (ТТ&C), которая передает команды двигателям спутника для позиционирования на орбите с целью удержания в окне 0.5 градусов широты/долготы. Продолжительность жизни спутника обычно определяется количеством топлива, необходимого для удержания на заданной орбите. Геостационарные спутники располагаются на единой экваториальной орбите на расстоянии 2 - 3 градусов друг от друга. Так как важно поддерживать расположение спутника в направлении восток-запад для предотвращения взаимных помех наземных передающих станций, то можно отключить позиционирование в направлении север-юг и спутник начнет смещаться по широте с постепенно возрастающими осцилляциями в этом направлении, период которых составляет примерно 23 часа 56 минут. Этот способ, известный как "наклонная орбита", или "маневр COMSAT" уменьшает потребление топлива и продлевает жизнь спутника. Спутниковые приемопередатчики зачастую имеют невысокую стоимость, что делает реальностью экономичное SNG. Приемные и передающие станции должны отслеживать движение спутника, поэтому связь ограничивается режимом точка-точка.

Передвижные передающие станции производятся несколькими фирмами, но наиболее удачной конструкцией является, пожалуй система Advent Mantis. Она имеет несколько конфигураций, зависящих от требуемой передаваемой мощности и дополнительной аппаратуры. SIS-Link, а также многие другие операторы приняли в качестве стандартной конфигурацию Advent Mantis 1900, с которой имеет смысл познакомиться более подробно.

Мобильная передающая станция SIS-Link с развернутой антенной, смонтированная на автомобиле

Передвижная станция для SNG состоит из некоторого числа подсистем, упакованных в прочные контейнеры, удобные для транспортировки, количество которых зависит от конфигурации.

Самая распространенная конфигурация Advent Mantis включает в себя мощный 300-ваттный усилитель на ЛБВ (HPA или TWTA), 1,5 метровую (Mantis 1500) или 1,9 метровую (Mantis 1900) антенну вместе с блоком возбудителя/повышения частоты, который переводит частоту транслируемого сигнала в Кu-диапазон. Большинство пользователей, однако, заказывают дублирующие системы возбуждения/повышения частоты и усилителя на ЛБВ для исключения прерывания трансляции в случае выхода из строя одного из компонентов системы. Применение моста сложения позволяет использовать оба TWTA одновременно.

Такая конфигурация Advent Mantis состоит из 7 контейнеров, 4 из которых содержат 2 TWTA и блоки питания к ним, контрольную систему, мост сложения и подсистемы модуляции. В остальных 3 контейнерах заключена антенная подсистема. Контейнеры отвечают требованиям IATA (International Air Traval Associaition) и могут перевозиться в качестве багажа на обычных авиалиниях. Общий вес, около 600 кг, равномерно распределен по всем контейнерам для удобства транспортировки. Когда антенна распаковывается, то ее контейнер и контейнер рупорного облучателя соединяются и образуют жесткую платформу, к которой крепится основание антенны. Платформа выравнивается с помощью регулируемых по высоте ножек. Тарелка антенны крепится к основанию, а контейнеры с TWTA и контрольной системой устанавливаются на платформу, распределяя нагрузку для максимальной устойчивости антенны. Собранная таким образом станция может работать в любом месте, где есть прямая видимость спутника и электропитание. Система потребляет ток силой 16 А при двух работающих усилителях и 13 при одном.

Система может быть приведена в рабочее состояние в течение 1 часа после прибытия на место. Для наведения на спутник применяется анализатор спектра, а в это время происходит прогрев TWTA. Подсистема модуляции настраивается на нужную частоту, вещательный стандарт и девиацию и, после получения разрешения от оператора спутника, подводимая мощность начинает транслироваться в космос и линия связи устанавливается.

Как и в наземных вещательных системах, реальная выходная мощность измеряется в единицах эффективной мощности изотропного излучения (Effective Isotropic Radiated Power, EIPR) и определяется в основном усилением TWTA и антенны. Вследствие ограничений по весу и размеру, налагаемых на передвижную станцию, ее реальная выходная мощность оказывается много меньшей, чем у крупных стационарных наземных станций, антенны которых имеют размеры 9 метров и более.

Существующая технология ограничивает мощность относительно легких TWTA до 300 - 500 Вт. Более мощные TWTA и клистронные усилители доступны, но обладают слишком большими размерами, весом и энергопотреблением для применения в SNG. Любая антенна излучает боковыми лепестками некоторое количество неосевой энергии. Поэтому максимальная мощность, подводимая к антенне, будет зависеть также и от того, какая ее часть излучается в направлениях, отличных от направления на спутник и вносящей помехи в работу местных систем связи, работающих в той же части спектра. По мере того, как становятся доступными более компактные и мощные усилители и антенны с улучшенными излучательными характеристиками, появится возможность использовать рефлекторы меньших размеров с усилителями повышенной мощности.

Усиление антенны прямо связано с размерами и эффективностью рефлектора и рабочей частотой. Эти параметры имеют довольно жесткие ограничения в любой станции SNG, поэтому большинство систем SNG обладают примерно одинаковыми значениями EIPR. Так как системы модуляции и демодуляции передающей и приемной станции оптимизированы, то фактором, ограничивающим качество линии связи, является отношение "несущая-помеха" приемной станции, которое прямо влияет на отношение "сигнал-шум" всей линии. Для данного спутникового приемопередатчика отношение "сигнал-шум" сигнала, приходящего на приемную станцию, зависит от значения EIPR передающей станции. Поэтому весьма важно обеспечить максимально возможное EIPR передающей станции, учитывая, конечно, физические ограничения, о которых было сказано ранее. По этой причине обычно и используют системы с мостом сложения.

Мост сложения работает таким образом, что сигналы с усилителей, приходящие в фазе, складываются и передаются на антенну, а сигналы приходящие не в фазе, идут на поглощающую насадку. Волновод, подводящий энергию к одному из усилителей, имеет фиксированную длину, тогда как волновод другого усилителя имеет настраиваемую линию задержки. Эта конструкция позволяет сбалансировать усилители таким образом, что энергия, идущая на поглощающую насадку, будет минимальной, а энергия, подводимая к антенне, максимальной. Потери в мосте сложения составляют около 1 дБ, поэтому максимальный выход системы с двумя 300 Вт усилителями составляет примерно 480 Вт. Если один из TWTA выходит из строя, то система управления моста сложения автоматически переключает его на поглощающую насадку, выходная мощность падает на 3дБ, но система продолжает работать. Гарантии непрерывности работы более чем компенсируют 1дБ потерь при работе в нормальном режиме. Допустим, что имеется система с двумя 300 Вт усилителями, мостом сложения и 1.9м антенной, в этом случае выходная энергия будет определяться как:

EIPR(дБ Вт) = мощность усилителя(дБ Вт) + усиление антенны (дБ вход) = 10log480Вт + 45.7 = 72.5 дБ вход

Обычно для достижения отношения "сигнал-шум", превышающего 50дБ в линиях связи со спутниками серий Intelsat V/VI и Eutelsat I, на принимающих станциях приходится применять антенны диаметром от 3.7 до 4.6 м. Однако, спутники серий Intelsat K и Eutelsat II обеспечивают те же характеристики при размерах антенн от 1.8 до 2.8 м, в зависимости от параметров спутникового приемопередатчика.

Если требуются более высокие показатели EIPR, например, при работе с менее чувствительным спутником или меньшим размером принимающей антенны, то в передвижной станции SNG может применяться антенна больших размеров, смонтированная, лучше всего, на автоприцепе. Такая антенна диаметром 3.7 м регулярно используется SIS-Link для трансатлантических трансляций и для передач business television из удаленных точек. В случае необходимости эта антенна может работать и в качестве приемной.

В состав мобильной станции SNG входит также подсистема тестирования и мониторинга. Она состоит из фазовых компенсаторов, видео-, аудио- и мониторов формы сигнала, генераторов тестирующих и идентификационных сигналов, а также переключателя трансляции.

Полностью укомплектованная, включая кабельные барабаны, запчасти и аппаратуру тестирования, мобильная станция может занять 12 контейнеров. Если нет необходимости в перевозке станции по воздуху и есть автомобильное сообщение с местом события, то может быть удобнее погрузить станцию на грузовой автомобиль. Пять станций SIS-Link перевозятся именно на автомобилях, причем четыре из них (на базе Advent Mantis) могут быть в любой момент размонтированы в случае необходимости авиационной перевозки. Перевозка станции на грузовике чрезвычайно уменьшает время ее приведения в рабочее состояние - рекорд составляет 8 минут, начиная от торможения машины до полной готовности. Бортовые 10 кВА генераторы устраняют необходимость в местном источнике питания и других дополнительных средствах, включая неэфирный УВЧ-приемник, В-МАС кодирование, сотовую телефонную связь и оперативную двустороннюю связь. Когда SIS-Link понадобилась пятая смонтированная на автомобиле станция SNG, она остановила свой выбор на системе Advent Lynx 2000 MA. В этой системе новая легкая управляемая моторами антенна монтируется на крыше автомобиля, а все электронное оборудование полностью совместимо с Advent Mantis 1900. Система обладает сдвоенными 9 кВА генераторами и более низким уровнем шума.

Аппаратура Сom-Link представляет собой гибкую двустороннюю систему радиотелефонной связи, которая сопрягается со станцией Advent Mantis. Связь осуществляется в цифровой форме, используя как кодирование с помощью адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ADPCM), так и фирменный алгоритм сжатия потока данных. Сердцем системы является спутниковый модем, сопрягаемый с платами интерфейса для звуковой и служебной информации. Два звуковых канала обслуживаются базовой системой, и еще четыре могут быть добавлены с помощью уплотнителя каналов (мультиплексора), который также обеспечивает передачу служебной информации. Модем преобразует поток данных в этих каналах в несущую с четырехсторонней фазовой модуляцией (QPSK) с удобной промежуточной частотой. Дальнейшее повышение/понижение частоты сопрягает линию Com-Link с приемопередающей аппаратурой станции SNG в L-диапазоне (950 - 1750 МГц). Это позволяет несущей Com-Link устанавливаться независимо от несущей телесигнала и связь через спутниковый приемопередатчик может осуществляться одновременно с телевизионной связью. Это обстоятельство было использовано для освещения предвыборной компании 1992 года в Великобритании, когда в выпусках новостей проводились прямые включения из 3 - 4 мест с помощью одного спутникового приемопередатчика. Com-Link применялся как для оперативной беспроводной связи с журналистами, работающими на местах, так и для координации пользованием приемопередатчика. Без связи Com-Link пришлось бы заранее резервировать участки спектра приемопередатчика, уменьшая гибкость системы и повышая стоимость каналов связи. Пара несущих Com-Link занимает менее 1 процента 36 МГц спектрального диапазона приемопередатчика, что дает возможность одновременной работы нескольких передающих SNG-станций без взаимных помех. Каналы связи Com-Link замыкаются на Лондонскую штаб-квартиру, откуда доступ к ним производится через сеть British Telecom. Интерфейс Com-Link сопрягается с обычными 2- и 4-жильными телефонными сетями. За исключением временной задержки, обусловленной космической связью, пользование Com-Link ничем не отличается от пользования обычным телефоном.

Кодирование

SIS эксплуатирует крупнейшую в Европе частную спутниковую сеть телевизионной связи, обеспечивая 11 000 издателей "живыми" трансляциями и иной информацией. В передвижных передающих станциях этой сети используется кодирование с временным уплотнением раздельных составляющих (multiplexed analog component) В-MAC.

Во многих отношениях система В-МАС сходна с более поздней системой D2-MAC. В обеих системах переносится аналоговый видео- и многоканальный цифровой аудиосигнал. Перенос сигналов цветности в основной полосе модулирующих частот, а не на поднесущих уменьшает субъективный шум цветности. Однако компрессия сигнала яркости в отношении 3:2 сдвигает центр его полосы модулирующих частот с 5 МГц (В-МАС базируется на стандарте PAL-B) на 7,5 МГц, что увеличивает шум яркости по сравнению с эквивалентной PALовской передачей.

Для защиты данных в трансляциях типа точка-точка, отдельных применений и работы в небольших сетях мобильный В-МАС кодер весьма удобен. В более крупных сетях можно применять и D2-MAC кодер.

Европейские технические стандарты

Как уже упоминалось, в правилах, регулирующих лицензирование SNG в различных европейских странах, имеется много несоответствий. При получении разрешения на трансляцию власти часто требуют предоставления информации о технических параметрах аппаратуры для того, например, чтобы убедиться в ее соответствии национальным стандартам безопасности и в том, что она не создаст радиопомех местным службам. Обстоятельства работы SNG-станций меняются от случая к случаю и получение разрешения может иногда затягиваться. От создания международно признанной типовой формы разрешения выиграли бы и операторы SNG и местные власти.

По этой причине Европейский институт телевизионных стандартов (ETSI) по запросу Европейской комиссии (ЕС) учредил комиссию по выработке Европейских телевещательных стандартов (ETS) на оборудования SNG для упрощения его применения в странах-участниках. Рассматриваемые стандарты касаются вопросов безопасности, технических характеристик оборудования и защиты других станций, работающих в данном диапазоне. Малколм Гарднер из SIS-Link и Ришард Зелинский из Вроцлавского Технического университета разработали первый вариант ETS в августе 1992 года. Второй вариант был недавно представлен техническому комитету ETSI и будет предложен для обсуждения национальным комитетам по стандартам. В случае одобрения он будет признан в качестве Европейского стандарта в середине 1994 года. Страны-члены ЕС, оставляя за собой право выдачи лицензий, позволят работать на своей территории аппаратуре, соответствующей данному стандарту.

Переходя к цифровым формам

Будущее спутникового телевидения и, в частности, SNG заключается в развитии техники цифрового кодирования для трансляции как аудио-, так и видеосигнала. Цифровое кодирование устраняет искажающее влияние линий связи на качество декодированного сигнала.

Существует несколько систем трансляции цифрового аудиосигнала, некоторые из них применяются в спутниковой связи, например Sound-in-Sync, используемый Европейским вещательным союзом (EBU) или многоканальные системы стандарта МАС. 16-битовая линейная импульсно-кодовая модуляция стереозвука с частотой дискретизации 48 кГц выдает последовательный поток данных примерно 1,5 Мбит/с. Чтобы передать этот поток по спутниковым каналам, применяется опережающая коррекция ошибок и цикловая синхронизация (framing), после QPSK-модуляции сигнал занимает полосу около 2 МГц.

С помощью современной техники модуляции-демодуляции возможно передавать стереозвук CD-качества на частотах несущих, пониженных до FM-диапазона. Однако только 16 таких каналов может быть установлено с помощью 36 МГц спутникового приемопередатчика, что делает стоимость отдельного канала чрезмерной. Было бы можно передавать стереозвуковой сигнал в качестве поднесущего в видеосигнале, но это потребовало бы значительного увеличения передаваемой энергии и не дало бы заметного выигрыша по сравнению с обычным FM.

Такой выигрыш обеспечивает сокращение цифрового потока тем или иным способом. Существуют несколько методов, в которых применяются различные комбинации нелинейного, адаптивного, дифференциального и другого кодирования, например, системы В-МАС Dolby Delta ADM или NICAM. Коэффициент сжатия в этих системах примерно 3:1, без потерь значащей информации.

Появление цифровых сетей с комплексным обслуживанием (integrated service digital network, ISDN) подтолкнуло разработки в технике сжатия цифрового потока, и уже существуют системы, способные сжать до 64 Кбит/с поток данных, соответствующий аудиосигналу с шириной полосы 15 КГц с почти CD-качеством после декодирования. В них используются физиологические особенности человеческого мозга и слуха, и большинство современных систем построено на этих принципах. Сначала звуковой сигнал подвергается обычному аналогово-цифровому преобразованию. Затем цифровой процессор (Digital Signal Processor, DSP) обрабатывает информацию, извлекая известные участки и пересылая их в виде упрощенных инструкций. Участки звукового спектра, менее значимые для слуха, могут кодироваться грубее, предоставляя полосу частот для более значимой информации.

Системы передачи звука с обработкой спектра и сжатием цифрового потока, уже применяются для трансляции радиопрограмм с использованием сетей ISDN. Начинают появляться подвижные станции для внестудийного вещания, передающие стереозвук музыкального качества и занимающие минимальную полосу частот спутникового приемопередатчика. Эти мобильные станции состоят из маленькой (около 1м) антенны на легком основании и контейнера с твердотельным усилителем мощности (2 - 5 Вт), спутниковым модемом, преобразователем частоты и кодером. Полная система может быть сделана чрезвычайно компактной для перевозки на автомобиле или прицепе и способной к очень быстрому развертыванию на месте событий. Энергопотребление очень невелико, и возможно использование аудиоканалов для передачи радиосигналов, интервью и другой информации.

Применение цифровой технологии для звука в передающих SNG-телестанциях дало бы возможность организовывать трансляцию нескольких аудиоканалов для освещения событий, требующих комментариев от нескольких сторон или одновременную работу нескольких источников для разных потребителей информации.

Компрессия цифровой видеоинформации

Относительно необходимости аналогичного сжатия цифровой видеоинформации для удешевления спутниковых каналов ее доставки с большим количеством программ для кабельных сетей и непосредственно в дома телезрителей было много дискуссий. Исследования были сконцентрированы на применении технологии СБИС для массового производства дешевого декодера для рынка NTSC. Аппаратура кодирования с возможностью абонентского контроля и защитой данных потребуется в гораздо меньших объемах, а цена ее, по первичным оценкам, составит сотни тысяч долларов. Тем не менее применение этой технологии для SNG типа точка-точка представляется задачей большой важности.

При оцифровке видеосигнала возникают очень большие информационные потоки. РАL-овский сигнал, подвергнутый линейной 8-битовой дискретизации с 3 Fsc, образует поток данных 105 Мбит/с, который может быть передан по стандартным наземным каналам связи с пропускной способностью 140 Мбит/с. В случае спутниковых каналов связи, однако, добавление звуковой информации, сигналов кадровой синхронизации и опережающей коррекции ошибок привело бы, после QPSK-модуляции, к расширению спектра сигнала до границ, находящихся за пределами возможности большинства спутниковых приемопередатчиков и потребовало бы значительных мощностей передающих станций. Передача компонентного или ТВЧ-сигнала требует еще больших потоков данных. Для сужения спектра передаваемого сигнала можно применять сложную технику модуляции, но эффект будет достигаться ценой удорожания аппаратуры и повышения уровня несущей для поддержания низкого уровня цифровых ошибок.

Ясно, что для передачи цифровой видеоинформации по спутниковым каналам связи сжатие потока данных необходимо и предоставляет оператору SNG ряд преимуществ. Системы с цифровой модуляцией обладают большей шумовой устойчивостью по сравнению с ЧМ-аналогами. С помощью пониженных уровней несущих может быть достигнуто такое же или даже лучшее качество изображения при более компактных передающих станциях и меньшем энергопотреблении спутниковой аппаратуры. Существенное сжатие потока данных позволило бы уплотнить каналы в приемопередатчике и транслировать компонентные и ТВЧ-видеосигналы.

Способы сжатия становятся ясными после рассмотрения структуры подвижного изображения. Видеокадр содержит много избыточной информации. Участки одинаковой интенсивности могут заменяться инструкцией типа "данная площадь данной интенсивности", которая позволит декодеру однозначно воспроизвести данный участок изображения. Этот прием относится к технике кодирования длин серий (VLC) и сравним с работой обычного факса, который пересылает пробелы единственной инструкцией вместо последовательного горизонтального сканирования.

Элегантным средством анализа кадровой информации является разбиение кадра на блоки, например, 8x8 элементов и применение дискретного косинусоидального преобразования (DCT) для представления информации об амлитудах и частотах сигнала в каждом блоке. Кодирующее устройство анализирует эту информацию и решает, какую ее часть транслировать для описания каждого блока.

Описанный алгоритм относится к внутрикадровой компрессии, так как он работает с визуальной информацией внутри одного кадра. Межкадровая компрессия оперирует во временном пространстве, играя на сходстве соседних кадров.

Уменьшение передаваемой информации происходит за счет передачи только тех участков изображения, которые изменились при переходе к следующему кадру. Схемы коррекции размытия изображения распознают блоки информации, которые просто двигаются по экрану и пересылают координаты вектора движения на декодер вместо пересылки целых блоков, уменьшая тем самым количество информации, необходимой для описания, например, сцены с панорамированием.

Для работы с различными потоками данных могут применяться комбинации перечисленных выше алгоритмов, в зависимости от требуемого качества декодированного изображения.

В 1988 году Международная организация стандартов образовала комитет для выработки стандартов на компрессию телеинформации. Этот комитет, называемый Экспертной группой инженеров кино и телевидения (Moving Picture Experts Group, MPEG) достиг значительного прогресса в данной области. Оба разработанных стандарта базируются на алгоритме DCT и используют комбинацию внутри- и межкадровой компрессии.

MPEG-1 оптимизирован для визуальной информации без чересстрочной развертки и для потоков данных от 1 до 3 Мбит/с, что идеально подходит для материала, полученного с кинопленки.

MPEG-2 оптимизирован для видеосигнала с чересстрочной разверткой и совместим с рекомендациями МККР-601, лучше всего работая при цифровых потоках от 4 до 10 Мбит/с.

Обе системы MPEG обеспечивают произвольный доступ, прямую и обратную работу и возможность быстрого поиска и обладают высокой помехозащищенностью.