: архив : архив журнала "625" : 2001 : #9

Цифровое ТВ: абонентский интерактивный терминал
Семен Лопато

  Глобальный мир переходит к цифровому ТВ-вещанию. Этот процесс охватывает и Россию. С сентября 2000 г. функционирует первая в России опытная зона цифрового ТВ-вещания в Нижнем Новгороде, в 2001 г. такая же опытная зона создана в Санкт-Петербурге, осенью выйдут в эфир программы экспериментального цифрового ТВ-вещания в Москве. Впереди поэтапный переход к цифровому ТВ-вещанию и, в итоге, "цифровизация" ТВ-вещания в масштабах всей страны. Перед отечественными разработчиками цифровой телевизионной техники, в том числе перед разработчиками приемных устройств, этот процесс ставит серьезные задачи. Эта статья, в частности, посвящена специализированным абонентским приставкам цифрового ТВ-вещания, за рубежом их называют Set-Top box (STB). Задача STB - обеспечить прием программ цифрового ТВ-вещания и возможность их просмотра с помощью обычных аналоговых телевизоров. При этом важно полностью использовать мировой опыт, концепции и подходы, закрепленные в документах международных организаций и действующих международных стандартах. Конечно же, следует как можно полнее учесть особенности отечественного ТВ-вещания, технической и социальной специфики внедрения цифрового ТВ-вещания в России.

Интерактивность и модель цифрового ТВ-вещания

  Цифровое ТВ-вещание резко усиливает роль интерактивности. Концепция интерактивности, принятая международными организациями, предусматривает комплексное использование наземных, спутниковых и кабельных средств, гармонично взаимоувязанных с другими телекоммуникационными службами, с мобилизацией всех возможных технических средств для обеспечения обратных каналов. Надо заметить, что именно в России разработан глобальный подход к интерактивному ТВ-вещанию. Он и лег в основу принятой в 1999 г. МСЭ-Р Рекомендации BT-1369, содержащей общую схему интерактивной ТВ-сети. Модель системы цифрового ТВ-вещания, основанная на этой Рекомендации, представлена на рис. 1.

Рис. 1 Глобальная модель цифровой системы вещания

  Источники сигналов ТВ-программ (видео, звук, данные) многопрограммного телевидения, телевидения высокой четкости, стереоскопического телевидения (стерео ТВ), компьютерного ТВ и другие объединены в модуле вещания. Сигналы программ могут быть дополнены данными опознавания программ телетекста, циркулярной информации, точного времени и т.д. Изменяется роль ТВ-вещания как поставщика однонаправленных программ. Обязательной становится массовая интерактивность, т.е. диалог пользователей с источниками программ и услуг. Поэтому в модель включен интерактивный модуль служб вещания, мультимедиа, Интернета, информационных и телематических служб, дистанционного обучения, телемедицины и т.п.
  Цифровое вещание способно предоставить множество интерактивных и мультимедийных услуг макро- и микрогруппам пользователей, которые становятся активными участниками процесса вещания и потребителями ряда новых услуг. Например, они смогут по своему вкусу формировать "продолжение" просматриваемой программы или даже создавать свою собственную программу из фрагментов различных передаваемых программ. Такие программы вещания становятся нелинейными. Традиционную линейную программу зритель воспринимает пассивно и может лишь просматривать сменяющие друг друга сцены и сюжеты в последовательности, жестко заданной поставщиком программ (модулем вещания). Ядром новой модели интерактивного ТВ-вещания является ТВ-канал - цифровой многоцелевой контейнер, загружаемый цифровыми сигналами нескольких программ ТВ-вещания, а также обеспечивающий множество прямых цифровых каналов интерактивных и других служб. Интерактивное обеспечение ТВ-сети связано с двунаправленной сетью обратных каналов. Их база - системы кабельного телевидения, телефонные и сотовые сети, системы космической связи на основе спутников на низких, средних и геостационарных орбитах, сеть Интернет и т.п. Все это предусмотрено глобальным подходом к интерактивным вещательным системам [2].

Функции STB

  STB комплектуются специализированными высокоскоростными большими интегральными схемами (БИС, chip-set) открытой архитектуры. Компании-производители поставляют БИС вместе с соответствующим программным обеспечением. Оно является операционной средой для программ высокого уровня, которые в полном объеме реализуют процедуры приема и обработки сигналов цифрового ТВ-вещания. Это - демультиплексирование поступающего на STB цифрового потока, декодирование цифрового ТВ-сигнала формата MPEG-2, формирование ТВ-сигнала, подаваемого на телевизионный приемник пользователя, обработка и вывод на внешние устройства через соответствующие интерфейсы сигналов дополнительной информации и данных. Основным элементом таких систем является RISC-процессор (RISC - reduced instructions set computer). Замечу, что персональные компьютеры построены на базе CISC-процессора (CISC - complete instructions set computer). Как видно из расшифровки аббревиатур, RISC, по сути, - компьютер со всеми основными элементами - центральным процессором, репрограммируемой памятью, ОЗУ, ПЗУ, шиной данных, операционной системой и т.д.
  Применение такого устройства лишь для решения узких задач декодирования сигнала цифрового ТВ-вещания и его отображения на экране означало бы крайне неполное использование его возможностей и, фактически, недопустимое техническое расточительство. Поэтому реализацию приема ТВ-программ, переданных в составе многоцелевого цифрового потока в канале-контейнере цифрового ТВ-вещания, следует считать лишь начальным этапом разработки STB. Именно так и следует оценивать, в частности, эксперимент по приему со спутника Hot Bird и отображение на экране ТВ-приемника программ DVB-S. Эксперимент был проведен в НИИР в сентябре 2000 г.
  Современные специализированные БИС абонентских STB предназначены не только для приема сигналов цифрового ТВ-вещания. В них заложен ряд функций, реализующих глобальный подход к цифровому интерактивному ТВ-вещанию.
  Универсальность приема сигналов наземного, спутникового и кабельного цифрового ТВ-вещания, безусловно, требует введения в состав STB дополнительного радиоблока-тюнера, что, казалось бы, усложняет универсальный приемник. Система "видео по заказу", например, - важный и наиболее привлекательный для пользователя вид сервиса в составе интерактивной ТВ-сети, содержащей систему узловых и локальных видеосерверов - накопителей видеоматериалов. Допустим, что пользователи вместо универсального имеют комплект STB для отдельных систем передачи. Один принимает только сигналы наземного цифрового ТВ-вещания, другой - сигналы кабельного ТВ или же спутникового. Организация доступа пользователя ко всем видеоматериалам потребует связи каждого сервера с тремя передатчиками цифрового ТВ-вещания - наземного, спутникового и кабельного. При наличии у пользователя универсального STB, достаточно будет связать видеосервер с передатчиком, к примеру, наземного цифрового ТВ-вещания. При этом прием двух дополнительных форматов ТВ-вещания (например, спутникового и кабельного) поддерживается средствами программного обеспечения и не требует дополнительных процессоров, либо других аппаратурных элементов, за исключением тюнера. Обеспечение универсальности не ведет, в сущности, к заметному удорожанию STB, поскольку обеспечивается, в основном, программными средствами. Этот принцип должен быть соблюден и применительно к другим дополнительным функциям STB (включая интерактивные), поддержка этих функций должна осуществляться, в основном, программными средствами и не приводить к удорожанию изделия.
  Доступ пользователя в Интернет - важная функция STB. При этом доступ должен быть универсальным. Иными словами, вне зависимости от способа доставки данных, сигналы Интернета, будь то телефонная сеть общего пользования (наиболее распространенный сегодня вариант доступа) или же данные Интернета в составе многоцелевого цифрового потока в канале-контейнере цифрового ТВ и т.п., должны быть опознаны и приняты. Основная специфика доступа на базе STB состоит в необходимости отображения Интернет-страниц не на экране видеомонитора персонального компьютера, а на экране обычного телевизора. Такое отображение требует программ - интерпретаторов языка HTML. Эти программы изменяют масштабирование текстовых и графических объектов Интернет-страниц с учетом разрешающей способности экрана ТВ-приемника и других его параметров (подробнее об интерпретаторе HTML и его функциях будет сказано ниже). Такая функция STB социально значима, поскольку предоставляет интерактивный доступ в Интернет (в том числе к электронной почте) потенциально всем телезрителям, подключенным к телефонной сети или по иным сетям, правда, без обратного канала (смотрите ниже). В этом случае для обеспечения доступа к Интернету не требуется персональный компьютер. Отметим, что стоимость STB, обеспечивающего доступ, не выше $150…200. Это значительно ниже стоимости компьютера. Такое техническое решение предоставляет массовый доступ к Интернет пользователям с низким и средним уровнями доходов.
Универсальный программный интерфейс API (Application Programming Interface), входящий в программное обеспечение STB, поддерживает совместимость STB с различными вещательными реализациями интерактивного сервиса и с основными существующими платформами интерактивного ТВ (включая MHP, MHEG-5, Open TV, Power TV, MEDIAHIGHWAY и др.). В полный набор интерактивных услуг входят и "простые": дополнительная информация о текущей ТВ-передаче, фильтрация рекламы, составление индивидуального пакета передач, ориентированных на интересы конкретного зрителя, программируемая запись различных передач на дисковый носитель, реализация функций "программного видеомагнитофона" (стоп-кадр, ускоренная перемотка, повторный просмотр и т.д.), "магазины на диване"… Есть и более сложные. Это, к примеру, возможность определения зрителем режима трансляции программ (переключение видеокамер и т.п.) или же непосредственного управления зрителем развитием сюжета программы (для специальных интерактивных программ).
  Интерактивный сервис поддерживается пользовательским интерфейсом, блоками формирования интерактивных сигналов и интерфейсов сопряжения с обратными каналами в соответствии с существующими протоколами. Все это предусмотрено в составе STB.
  Предусмотрен и удобный программный интерактивный интерфейс и навигационная система.
Встроенный накопитель информации (HDD объемом не менее 15 ГБ) может быть дополнительно (по отдельному заказу) включен в состав STB. Накопитель видео и дополнительной информации, полученной в составе многоцелевого цифрового потока по каналу-контейнеру, сохраняет ее для последующего воспроизведения в различных режимах.
  Абонентская идентификация с помощью smart card регулирует интерактивный сервис или, например, предоставление информационным и другим службам вещательных компаний медиаметрической информации, просмотр ТВ-программ условного доступа (платных кодированных программ).
STB совместимо с ТВ аналоговыми приемниками. RF-интерфейсы обеспечивают воспроизведение сигналов цифрового ТВ-вещания ТВ-приемниками, не имеющими низкочастотного входа. Реализация этой функции особенно важна для России и стран СНГ, где все еще велико число телевизоров старых моделей.
Цифровые интерфейсы обеспечивают совместимость STB, с возможностью обмена информацией, с PC, а также с полным набором внешних устройств по функциям приема/передачи от/на внешние устройства (накопители информации, цифровые видеомагнитофоны, цифровые видеокамеры, устройства ДУ, клавиатуры, принтеры и т.п.).
  Модульность построения STB предоставляет пользователю право самостоятельно определять состав абонентского терминала и конкретные параметры отдельных блоков. Это полностью аналогично процедуре заказа конфигурации PC и параметров его блоков.

(Продолжение следует)

  Литература:
  1. ITU-R Recommendation BT.1369. "Basic principles for a worldwide common family of systems for the provision of interactive television services", 1998.
  2. Кривошеев М.И. "Новый подход к ТВ-вещанию на базе многоцелевого цифрового интерактивного контейнера", Электросвязь, 1997, № 12.
  3. ISO/IEC 13818-6. Information Technology - Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information. Part 6. Ed.1, JTS 1/SC 29, 1996.
  4. ITU-R SG 6 Document 6M/TEMP/29-E, 9 March 2001, Working Party 6M (Drafting Group 3), Report to Chairman of Working Party 6M, "Framework development process for harmonization of digital interactive television standards".
  5. Кривошеев М.И., Федунин В.Г. "Интерактивное телевидение", Радио и связь, Москва, 2000.