: архив : архив журнала "625" : 2002 : #09

Современные ТВ-технологии. Состояние и перспективы
Леонид Чирков

9…10 октября 2002 г. в Москве силами Московского научно-исследовательского телевизионного института и Международной академии информатизации была проведена научно-техническая конференция "Современные телевизионные технологии. Состояние и перспективы".

Московский научно-исследовательский телевизионный институт (МНИТИ) – одна из головных исследовательских организаций оборонной промышленности с более чем полувековой историей и длинным списком многих выдающихся достижений. Среди них – первая в мире реализованная ТВ-система высокой четкости со стандартом разложения 1250 строк. Она на десятилетие опередила аналогичные разработки фирмы Sony. Первые камеры цветного телевидения системы SECAM "Спектр-1" разработаны и изготовлены в МНИТИ. В этом институте созданы и первые установки отображения на сверхбольших экранах, в частности, для Центра управления полетами. И таких примеров великое множество. Конференция, прошедшая в МНИТИ, несколько выбивается из привычного ряда отчетных собраний своей четкой тематической направленностью. Это – цифровое телевизионное вещание и, более конкретно, внедрение цифрового вещания в России. Доклады по основной теме конференции прочитаны на пленарном заседании и в секции "Телевизионные технологии XXI века". В итоге заслушано 35 докладов. Кроме этого, работала небольшая секция "Прикладное телевидение". И на ее заседания были вынесены доклады с цифровой направленностью. Данная секция обсудила восемь докладов.

Конференцию открыл генеральный директор МНИТИ И.К. Ануфриев, который в коротком вступительном слове назвал цели и задачи конференции и пожелал плодотворной работы. Выступление первого докладчика К.И. Кукка ("Телеком"), было посвящено анализу состояния телевизионного вещания в различных регионах мира и основным тенденциям развития новых технологий. Докладчик сообщил, что в настоящее время в мире насчитывается около 1,5 млрд. телевизоров, но они распределены весьма неравномерно. В среднем на четырех жителей планеты приходится один телевизор, так что средняя телевизионная плотность – примерно 25 (ТВ-плотность – это число телевизоров на 100 человек).

Эта плотность падает до единиц в арабских странах и в Африке, особенно в странах южнее Сахары. В Азии и странах Латинской Америки отмечен рост телевизионной плотности, обеспеченный приватизацией телевизионных компаний и ростом иностранных инвестиций. Наивысшая телевизионная плотность, конечно же, присуща экономически развитым странам. Это, в первую очередь, страны Западной Европы, США, Канада, Япония и ряд стран Центральной и Восточной Европы. Здесь ТВ-плотность приближается к 100. Из стран СНГ наибольшая телевизионная плотность отмечена в России и Грузии. Наземное (эфирное) цифровое ТВ-вещание сейчас ведется по двум основным стандартам: ATSC и DVB-T. Во многих странах уже определены сроки перехода к цифровому вещанию, и Россия – в их числе.

И еще следует уточнить, что такое кластеры. Это точки стояния на геостационарной орбите, в которых размещено и одновременно работает несколько спутников малого или среднего класса. В частности, кластеры – наиболее дешевое направление развития спутникового непосредственного телевизионного вещания.

НИИ радио представил доклад о мультимедийных системах в России. Соавторы – Ю.Б. Зубарев, В.П. Дворкович, А.В. Дворкович – считают, что необходимо разработать стандарты России по системам формирования и передачи различных видов цифровой информации. По традиции у нас пренебрегают обучением персонала, что всегда снижает эффективность эксплуатации оборудования. И конечно, не следует забывать о метрологии мультимедийных систем. Большая часть доклада – это отчет о результатах работы НИИР. В частности, создана компьютерная видеоинформационная система НИИР-VPhone. Ее назначение – телеконференции между стационарным узлом и удаленными стационарными или передвижными терминалами, а также между удаленными терминалами в режиме "точка-точка". В системе реализовано практически все, предусмотренное международными стандартами, например, по видео- и аудиокомпрессии, включая реальную компенсацию движения.

Хотя и третьей в России, но Москва все же стала экспериментальной зоной цифрового вещания в формате DVB-T. В феврале этого года на Останкинской телебашне компанией "Цифровое телерадиовещание" смонтировано передающее оборудование для цифрового ТВ-вещания на 32 канале с охватом территории Москвы и ближнего Подмосковья. На конференции (докладчик Т.Л. Сушкова) компания отчиталась о первых результатах эксперимента. Измерения параметров сигнала проводились на выходе передатчика, в отделе технических испытаний и измерений в стационарном режиме, с помощью специально оборудованных автомобилей, с участием специалистов НИИР.

Установлено, что цифровой ТВ-сигнал на 32 канале полностью соответствует европейскому стандарту DVB-T. Какого-либо влияния цифрового ТВ-канала на соседние аналоговые не отмечено. Определено, что цифровой сигнал с передатчика мощностью 1 кВт на 32 ТВ-канале принимается, причем с отличным качеством картинки, даже там, где прием телеканала "Культура" (33 ТВ-канал) с передатчика мощностью 20 кВт практически невозможен. Это еще одно свидетельство высокой помехозащищенности цифровых каналов.

В рамках эксперимента разработан, испытан и запущен в производство первый в мире автомобильный ТВ-приемник со встроенным common-интерфейсом и системой защиты от неблагоприятных климатических воздействий (температурный интервал – -40…+50°С), влаги и вибраций. Разработана и специальная автомобильная антенна для приема цифровых ТВ-программ в движении. Автомобильная приемная система устойчива по отношению к интерференции волн в условиях городской застройки. Качество приема не зависит от интенсивности уличного движения автотранспорта, исключение – теневые зоны. Сейчас создаются подробные карты зон уверенного приема.

В планах компании "Цифровое телерадиовещание" – начало коммерческой эксплуатации системы цифрового наземного телерадиовещания. Уже проводится отладка системы условного доступа Irdeto M-Crypt, которая на первом этапе позволит обслуживать до 100 тыс. абонентов. Большие надежды связаны, в частности, с синхронной одночастотной вещательной сетью на территории Москвы и Московской области, что позволит расширить территориальный охват, при этом сэкономив на частотном ресурсе и избежав проблем с перераспределением частот. Отдельным проектом компании является организация экспериментальной асимметричной сети передачи данных для высокоскоростного доступа в Интернет.

Читатели "625" имели возможность познакомиться с проектом гибридного (аналого-цифрового) телевизора. Эта тема развивалась в докладе К.Н. Быструшкина (МНИТИ), в котором были проанализированы задачи создания отечественных аналого-цифровых интегрированных телевизоров с учетом развития стандарта DVB-2.0. В проекте предусмотрены три модели разных уровней. Первая – это простая "народная" модель на базе унифицированного аналогового приемника с дополнительной платой приема цифровых сигналов. Плата устанавливается по желанию заказчика в любой момент эксплуатации гибридного приемника. Вторая модель рассчитана на прием программ платного цифрового телевидения и работу в интерактивном режиме. Третья модель – многофункциональный мультимедийный терминал, в том числе с доступом в Интернет. Действующий образец первой модели был показан на выставке "Связь-Экспокомм 2002". Окончательно первая модель будет доработана в 2003 г., тогда же будет решен и вопрос о запуске в серийное производство, предположительно, на заводе им. Козицкого.

Телевизионные технологии XXI века

Это – основная секция конференции, ее открыл доклад "Нормирование параметров передатчиков для цифрового телевидения", представленный фирмой МАРТ, авторы – А.А. Артамонов, Ю.П. Погорельцев, Л.Н. Протопопов. Предприятие разработало и наладило производство передатчиков "Омега-0,5Ц" мощностью 0,5 кВт и "Омега-1,5Ц" мощностью 1,5 кВт. Авторы предложили перечень параметров цифрового передатчика, обладающих необходимыми свойствами. Это, например, спектральные характеристики излучения, уровень висполосных составляющих спектра, величина эквивалентных энергетических потерь. Предложенный подход к нормированию апробирован в процессе приемосдаточных испытаний передатчиков. Соответствующие измерительные процедуры и аппаратура разработаны.

В докладе М.Г. Локшина проанализированы особенности планирования наземных сетей цифрового ТВ-вещания. Определен диапазон вещания – дециметровые волны, при этом зоны обслуживания на цифровом ДМВ существенно меньше, чем при аналоговом на МВ. А это ведет к появлению зон, где прекратится прием телевидения. Создание дополнительной одночастотной сети цифрового вещания повсеместно – нереально. Выход – развитие непосредственного спутникового приема, а значит, перспективный телевизор должен принимать и сигналы стандарта DVB-S. У кабельных сетей разработан свой стандарт – DVB-C. Отсюда дополнительные требования по приему, сам телевизор становится сложнее и дороже. Непосредственный спутниковый прием, возможно, удобнее будет осуществлять с помощью абонентских приставок. Тогда отпадает необходимость в преобразовании сигнала стандарта DVB-S.

Кабельные сети России построены на устаревшем оборудовании. Особенности: шум, неэффективная экранировка, рассогласования в распределительном тракте. Предлагается в СКТ применить стандарт DVB-T. Проще, в частности, станут головные станции. Кроме того, системы MMDS в России могут стать существенным сектором вещания и подачи сигналов стандарта DVB-T в сети СКТ. Такое решение может конкурировать с DVB-C.

Презентацию Syrus Systems провел А.В. Ануфриев. Более десяти лет компания работает в России и СНГ. Основное направление деятельности – телекоммуникации. Подразделения: спутниковые телекоммуникации и цифровое ТВ-вещание, сервисный центр. Специализация: системные проекты, в том числе сетей и систем управления сетями. Компания многие годы обеспечивает эксплуатацию базовой сети тактовой сетевой синхронизации ВСС России. Контрольно-измерительное оборудование – еще одно традиционное направление деятельности компании.

Зеленоградский "Ратеос", как подчеркнул М.Н. Басюк, – активный соисполнитель государственной программы развития цифрового телевидения. В частности, компания разрабатывает и проектирует оконечные устройства приема и обработки сигналов цифрового телевещания. Это абонентская приставка "Эльф", модуль DVB-T для гибридного телевизора, профессиональный приемник-декодер со сменным набором интерфейсов (DVB-T, DVB-C, DVB-S), конвертер MPEG-2, приставка приема сигналов цифрового кабельного телевидения. В докладе проанализирована архитектура абонентских приставок, а также проблемы технической реализации профессиональных приемников.

В.С. Сякерский, М.М. Бобровницкий, А.В. Листопадов, В.Н. Гришков – это авторы доклада, посвященного комплекту интегральных схем (ИМС) для аналоговых ТВ-приемников 6…7 поколений, которые представляли минское НПО "Интеграл". В докладе проанализированы перспективы дальнейшего совершенствования аналоговых телевизоров.

Тема ИМС продолжилась на презентации, которую провела компания "Интех Электроникс" (докладчик – М. Лизец). "Интех Электроникс" – официальный представитель Infineon Technologies AG и Micronas в РФ и странах СНГ. Infineon Technologies AG (бывшее отделение полупроводников Siemens) разрабатывает и производит ИМС для приемников цифрового кабельного, спутникового и наземного ТВ, предлагает трехдиапазонные мультимедийные устройства, поставляет сверхвысокочастотные дискретные компоненты: диоды, транзисторы, варикапы. Micronas выпускает видео-ИМС для ТВ-приемников, в том числе, на одной микросхеме, с жидкокристаллическими и плазменными экранами.

Следующую презентацию на тему решений и элементной базы для бытовой электроники на основе цифровых технологий провел представитель Philips Semiconductors А.И. Патент. Во всех решениях – цифровая видеоплатформа Neperia, в составе которой – два процессора MIPS и TriMedia, работающих через шину интерфейса с единой микросхемой памяти SDRAM. Фирма, наряду с широким набором стандартных продуктов, также предлагает свои идеи для всех видов связи беспроводных и большинства проводных стандартов, оптические системы хранения данных.

Команда из ВНИИТР – Е.В. Гердлер, Л.Г. Лишин, А.С. Мкртумов, И.Б. Соколова – представила сообщение о созданных в институте ТВ-отражательных таблицах для анализа параметров компонентных и цифровых телевизионных сигналов. Разработан соответствующий отраслевой стандарт ОСТ 58-19-99. Цветная испытательная таблица ИТМ-06-98 позволяет определить разрешающую способность в цвете по горизонтали и вертикали. Сейчас разрабатываются отражательные таблицы для более точных объективной и субъективной оценок. Эти таблицы – набор концентрических окружностей с различным шагом, что позволяет оценить четкость изображения непосредственно в твл. Для оценки четкости компонентных сигналов Pr предназначены красные круги на голубом фоне, сигналов Pb – синие круги на желтом фоне. Величина разрешения по цвету определяется по изменению цвета элементов таблиц, причем по горизонтали и вертикали она одинакова. Представленные таблицы особенно полезны при оценке систем компрессии. Они также позволяют оценить различные форматы дискретизации, например, 4:2:2, 4:2:1, 4:2:0.

Дружный коллектив специалистов нескольких организаций – М.И. Кривошеев (НИИР), К.Ф. Гласман (Санкт-Петербургский ГУКиТ), Л.Л. Полосин, С.А. Третьяк (НИИТ) – представил развернутый доклад на тему оценки качества изображения в соответствии с нормами на тракт передачи сигналов цифрового вещательного ТВ. Оценка качества и контроль искажений в трактах регламентируются сейчас "Временными нормами на тракт передачи сигналов цифрового вещательного телевидения. Звенья тракта и измерительные сигналы". Они разработаны совместно Минсвязи, МПТР и РАСУ. Эти нормы устанавливают границы тракта и его звеньев, определяют измерительные сигналы. На них должны ориентироваться операторы, вещатели и производители телевизионной аппаратуры при проведении измерений основных параметров трактов передачи. В докладе дано детальное изложение "Временных норм", описание измерительных сигналов для оценки искажений в трактах со сжатием цифрового потока. Приведены схемы проведения измерений и рекомендуемые измерительные приборы.

Об имитационном компьютерном моделировании алгоритмов обработки сигналов, как средстве сокращения сроков и повышения качества разработки ТВ-аппаратуры, рассказал И.Б. Семиреченский (ИЦТ ТВ ПО "Горизонт", Минск). Автор использовал пакет Matlab, содержащий систему визуального моделирования Simulink, и ряд специализированных пакетов. В.В. Ендовицкий, В.С. Соколов (ГИЦТ МНИТИ) доложили, как обеспечиваются ныне качество и надежность отечественных телевизоров. Докладчики показали, что существующий порядок сертификации телевизоров по параметру безопасности несовершенен. Отечественные телевизоры на фоне импортных выглядят как весьма горючий материал. Отмечен в последнее время и рост возгораний импортных приемников из Китая и других стран Юго-Восточной Азии.

М.М. Масюх (Минский приборостроительный завод) представил селектор каналов для цифрового телевизора, а И.В. Малышев и П.Л. Ионов ("Прогресс") – соответствующие микросхемы.

Интересный подход к созданию панельных устройств отображения, разрабатываемых в саратовском НИИ "Волга", представили В.В. Жидких и А.Н. Кобзев. В докладе речь шла о плоских матричных катодолюминесцентных полноцветных экранах с разрешением 320x240, 640x480, 800x600 (все – RGB) и монохромных с разрешением 768x576. Достоинства – малая толщина (до 20 мм) и низкая себестоимость материалов. На стекло подложки экрана нанесены вертикальные столбцы-аноды – по одному на каждую (в строке) ячейку экрана. Столбцы-электроды покрыты люминофором одного или трех основных цветов. Ортогонально столбцам (по горизонтали) протянуты струнные оксидные электроды. Они являются катодами. Шаг струнных электродов выбирается, исходя из условий обеспечения требуемой эмиссии электронов. Управление экраном осуществляется подачей на две струны, соответствующие той или иной строке, требуемых потенциалов, а на аноды – импульса данных по методу широтно-импульсной модуляции. На остальные струны подается запирающий потенциал.

В рязанском ОАО "Плазма" разработана новая конструкция плазменной панели с диагональю 40" и шагом пикселов 1,05 мм. Общее число элементов воспроизводимого цветного изображения – 853x480. Об этом сообщили В.М. Гутман, А.Н. Ивлюшкин, В.Г. Самородов. В каждом пикселе панели имеется один адресный электрод записи отображаемых данных и четыре электрода индикации, ортогональные ему. Приняты специальные меры, исключающие накопление зарядов на поверхности люминофоров. Внутренний объем панели заполнен газовой смесью. Разработанный дисплей имеет яркость 550 кд/м2 при светоотдаче 1,6 лм/Вт, контраст в темноте – 400:1, в освещенном помещении – 70:1. В настоящее время подготовлена программа создания цветных плазменных панелей и видеомодулей для отображения компьютерной информации с шагом триад 0,42 мм и информационной емкостью 320x256...1024x768 триад.

Е.А. Никанова (МНИТИ) выступила с обзором и анализом нормативно-правовых актов, регулирующих деятельность по созданию современной телевизионной аппаратуры. Это федеральные законы "О стандартизации", "О сертификации продукции и услуг", "О защите прав потребителей", "Патентный закон Российской Федерации".

Одним из неприятных артефактов компрессии является, как известно, проявление блочной структуры. В причинах и методах устранения этой помехи разобрался Е.З. Сорока (МНИТИ). Источник искажений – нарушения условий теоремы отсчетов для двухмерных функций. Автор показал, что необходимо улучшить пред- и постфильтрацию. Дополнительная обработка изображения при кодировании относительно несложна и совместима, в принципе, со стандартами сжатия. О переключаемой матрице RGB рассказал Б.Н. Хохлов (МНИТИ) Она может обеспечить цветовую коррекцию устройств отображения.

А.И. Юшкин ("Телестарт") обратил внимание на отсутствие единой технологии преобразований изображения и звука, отсутствуют и основополагающие стандарты. Автор доклада предлагает комплекс мероприятий с целью пропаганды единой технологической идеологии.

Н.В. Фокин (АО "Телеком") и О.В. Дмитриева (ООО "Кварта-ВК") объяснили, что программная реализация кодека MPEG-2 крайне необходима, например, разработчикам, как средство оценки качества тех или иных систем компрессии. В частности, специалисты НИИР при разработке динамических тестовых таблиц для оценки качества кодирования применили программу Power Professional V2.0h компании Heuris. Наиболее популярны в настоящее время такие программные реализации кодеров и кодеков MPEG, как Xing Mpeg Encoder (компания Xingеtech), Panasonic Encoder 2.3, LSX-MPEG Encoder 3.5 (Ligos Corporation) и DVMpeg 6.0 компании Darvision. Однако они не полностью отвечают отечественной специфике. В 2000 г. в лаборатории цифровой обработки ТВ-сигналов МТУСИ начаты работы по созданию такой программной реализации, способной выполнить функции реального кодера и декодера, иными словами, удовлетворить требованиям синтаксиса стандарта ISO/IEC 13818-2 (MPEG-2) и осуществить операцию декодирования. В докладе дано подробное описание отечественной разработки такой программы. Подчеркнуто, что на базе программной реализации можно создать автоматизированный комплекс для проведения объективных измерений и субъективных оценок качества телевизионного изображения в системах телевидения с компрессией по стандарту MPEG-2.

Последнее заседание первой секции было полностью посвящено акустико-электронным технологиям в исполнении НПП "Бутис-М". Речь шла, в основном, о фильтрах различного назначения на основе поверхностных акустических волн (ПАВ). Были представлены канальные фильтры на ПАВ, фильтры систем коллективного приема, фильтры промежуточной частоты для профессиональной ТВ-аппаратуры и такие же фильтры для бытовой техники. В последнем докладе конференции с почти рекламным названием "Мифы о "цифре" Ю.Л. Ботов ("Цифровое телерадиовещание") попытался разобраться в "наворотах и зигзагах цифровой ТВ-терминологии".

Итак, конференция в МНИТИ была организована и прошла как собрание специалистов, участвующих, так или иначе, в реализации программы создания в России цифрового ТВ-вещания. Конференция достаточно полно отразила те направления работ, которые обеспечивают базу пока будущего регулярного цифрового вещания. Эксперименты по такому вещанию показывают, что оно приближается со скрипом плохо смазанной телеги, а не так радужно, как это представила конференция. Впрочем, приукрашивание фасадов – наша общая, а потому простительная слабость, когда она – не помеха делу!