«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
Цифровое ТВ в России: движение к цели
Знаковым событием в сфере перевода телевизионного вещания в России на цифровой формат стало Распоряжение Правительства РФ от 25.05.2004 г. № 706-р «О внедрении в РФ европейской системы цифрового ТВ-вещания DVB». На основании проведенного анализа находящихся в эксплуатации и прошедших международную стандартизацию систем цифрового телевидения, результатов экспериментальных исследований и отечественного опыта цифрового наземного и спутникового телевизионного вещания разработчики российских национальных стандартов цифрового вещания отдали предпочтение европейской системе DVB.
Имеет смысл привести несколько выдержек из стандарта, очерчивающих основные положения цифрового вещания в соответствии с DVB-T (наземное).
Итак, стандарт определяет базовую систему DVB-T как функциональный набор оборудования, выполняющего адаптацию ТВ-сигналов основной полосы частот, поступающих с выхода мультиплексора транспортного потока MPEG-2, к характеристикам наземных каналов вещания. Для выполнения этой задачи к потоку данных должны быть применены следующие процессы:
- адаптация мультиплексированного ТП и рандомизация рассеивания энергии;
- внешнее кодирование (код Рида-Соломона);
- внешнее перемежение;
- внутреннее кодирование;
- внутреннее перемежение;
- наложение сигналов на созвездие несущих (mapping) и модуляция;
- OFDM-передача.
Система напрямую совместима с ТВ-сигналами MPEG-2, закодированными в соответствии с ISO/IEC 13818.
 |
| Структурная схема системы цифрового вещания по стандарту DVB-T |
Поскольку система создана для цифрового наземного телевещания и должна работать в рамках существующего спектра метровых и дециметровых волн, использующегося в настоящее время для аналогового вещания, необходимо, чтобы она обеспечивала должную защиту от помех в совмещенном канале (Co-Channel Interference — CCI) и наводок соседнего канала (Adjacent Channel Interference — ACI), которые могут возникнуть в условиях вещания в обоих режимах — аналоговом и цифровом. Следует отметить, что эта проблема будет сведена к минимуму, а то и вообще к нулю только тогда, когда аналоговое вещание прекратится вовсе, то есть не раньше 2015 года.
Одним из основных требований является обеспечение максимальной эффективности использования спектра частот в диапазонах МВ и ДМВ. Оно достигается посредством развертывания одночастотной вещательной сети SFN (Single Frequency Network).
Необходимо также отметить, что DVB объединяет несколько стандартов (T — для наземного, C — для кабельного, H — для мобильного, а также ряд других), имеющих много общего. Так, к примеру, внешнее кодирование и перемежение является одинаковым для основных спецификаций всех трех базовых стандартов DVB-T/C/S, а для DVB-T и DVB-C одинаково и внутреннее кодирование. За счет такого подхода достигается высокая степень схожести между стандартами, что облегчает разработку различных вещательных систем, во многом совместимых между собой.
А чтобы добиться оптимального компромисса между топологией сети и эффективностью использования частотного спектра, определена возможность гибкого регулирования защитного интервала. Это позволяет интегрировать систему в сети различной конфигурации, например, применять один передатчик в рамках большой одночастотной сети, сохраняя при этом максимальную эффективность использования частотного диапазона.
Для передачи сигнала в стандартах DVB-T и DVB-H предусмотрены два режима по числу несущих: 2K и 8K. Первый из них подходит для вещания посредством одного передатчика, а также для малых одночастотных сетей с небольшим расстоянием между передатчиками. Режим 8K может использоваться во всех случаях: с одним передатчиком, для малых и для больших одночастотных сетей.
Исключительно для систем DVB-H был введен еще один режим — 4K. Очевидно, что он используется для вещания на мобильные приемные терминалы. За счет применения режима 4K удалось оптимизировать компромисс между размером соты и возможностями мобильного приема, благодаря чему расширилась гибкость в сфере планирования сетей вещания по стандарту DVB-H.
Возвращаясь к базовым характеристикам системы, надо сказать, что она позволяет применять различные уровни модуляции QAM и разные степени внутреннего сжатия, что дает возможность обеспечить минимально возможную скорость потока при сохранении нормального качества изображения. Также система позволяет применять двухуровневое иерархическое канальное кодирование и модуляцию, причем как для унифицированного по разрешению мультиплекса, так и для потока, содержащего элементарные потоки разного разрешения. На схеме, приведенной выше, второй вариант системы иллюстрируется пунктирной линией. В этом случае два независимых транспортных потока, один из которых имеет высокий приоритет, а другой — низкий, накладываются на созвездие сигналов посредством модуля Mapper и модулятора, который соответственно имеет необходимое число входов.
В целях обеспечения возможности приема сигналов, транслируемых такими иерархическими системами, посредством простейшего приемного устройства, структура ограничена канальным иерархическим кодированием и модуляцией без применения иерархического кодирования источника.
Таким образом, вещание программы может выполняться в режиме simulcast с передачей низкоскоростной, своего рода черновой версии и версии с большой скоростью потока и, соответственно, высоким качеством изображения. Кроме того, можно передавать полностью отличные друг от друга программы в разных потоках с различной скоростью каждого из них. В любом из случаев приемнику требуется только набор инверсных элементов: модули удаления внутреннего и внешнего перемежения, внутренний и внешний декодеры, а также демультиплексор. Есть только одно дополнительное требование в случае применения иерархического канального кодирования и модуляции — приемник должен содержать демодулятор и модуль извлечения информации из созвездия частот (de-mapper), чтобы иметь возможность сформировать единый поток из фрагментов, распределенных перед передачей между различными несущими.
Платой за такую экономию на приемнике является невозможность при приеме переключаться с одного уровня на другой (то есть нельзя выбрать менее скоростной уровень, если качество приема более скоростного начинает ухудшаться) непосредственно в процессе декодирования и демонстрации видео и звука. При переключении обязательно будет иметь место пауза (в виде стоп-кадра длительностью примерно в полсекунды и прерывания звука на время около 0,2 с). Это время требуется внутреннему декодеру и декодерам элементарных потоков для реконфигурации и пересинхронизации.
Как видно даже из столь короткой справки о цифровой системе DVB, она позволяет поднять телевизионное вещание на качественно новый уровень.
И принятие DVB в качестве стандарта для телерадиовещания в России является серьезным шагом.
Это событие положило конец долговременному и трудному процессу выбора оптимального для страны цифрового стандарта из нескольких уже разработанных в мире и открыло путь активному внедрению в России цифрового телевидения.
В период 2005…2006 гг. в двух регионах Российской Федерации — Мордовии и Ханты-Мансийском автономном округе — были организованы опытные зоны экспериментального цифрового ТВ-вещания. Трудно переоценить важность проведения таких экспериментов, поскольку обобщение даже первого опыта, полученного в ходе их реализации, показывает, что проблема внедрения цифрового вещания в России сложна и многогранна. Помимо технических аспектов, она имеет не менее сложные концептуальные, экономические, правовые и социальные стороны.
К числу наиболее значимых проблем специалисты относят формирование единой технико-экономической концепции развития телерадиовещания, разработку номативно-правовых актов, регулирующих систему лицензирования с учетом особенностей цифрового вещания, порядок выдачи цифровых частот, напрямую связанный с конверсией частотного спектра, принципы формирования социального пакета программ цифрового ТВ и ряд других.
 |
| Устройства для приема мобильного ТВ |
Определить пути решения вышеуказанных задач в общегосударственном масштабе призвана сформированная в мае 2006 года правительственная комиссия по развитию телерадиовещания под руководством первого вице-премьера Д. А. Медведева. По результатам работы комиссии за истекший период Мининформсвязи России совместно с Минкультуры России поручено в срок до 1 декабря 2006 года представить проект регионально-временного плана перехода к цифровому вещанию, а также доработать окончательную версию концепции Федеральной целевой программы «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации (2007-2015 гг.)».
В начале 2006 года Мининформсвязи утвердило крайне важный документ — «Правила применения оборудования систем телевизионного вещания», распространяющиеся на передатчики эфирного телевидения аналоговые, цифровые и гибридные. Это первый в России нормативно-правовой акт, регламентирующий требования к цифровым и цифро-аналоговым ТВ-передатчикам, являющийся основой для их тестирования в системе сертификации в области связи РФ.
Напомним временные вехи: полный переход российского телевещания на цифровой формат планируется завершить к 2015 году. В европейских странах этот срок определен следующим образом: Италия — 2006 год, Финляндия и Испания — 2007 год, Германия — 2010 год, Великобритания — 2012 год.
В США, согласно принятому Конгрессом постановлению, телевизионные каналы обязаны прекратить вещание в аналоговом режиме к 2009 году.
Обращаясь к техническим аспектам цифрового ТВ, нельзя не отметить активное развитие в последние два года мобильного цифрового телевидения в стандарте DVB-H (H — от handheld — ручной, переносной). Этот стандарт — ближайший родственник системы DVB-T. Он был принят Европейской Ассоциацией по телекоммуникационным стандартам в декабре 2004 года. Сферой приложения и предназначением DVB-H является обеспечение приема сигнала цифрового наземного телевидения с использованием таких приборов как сотовый телефон, карманный компьютер и другие малогабаритные носимые и переносные терминалы. По своим возможностям (мультиадресация и высокое качество воспроизведения изображения) стандарт DVB-H выгодно отличается от конкурирующих с ним систем мобильной связи по технологии GPRS.
В основе этого преимущества лежат следующие особенности стандарта DVB-H:
- двухуровневая иерархическая схема построения;
- высокая помехозащищенность в условиях многолучевого распространения ТВ-сигнала в движении, предопределенная используемой (как и в стандарте DVB-T) системой модуляции COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing — кодированное ортогональное частотное мультиплексирование);
- дополнительное кодирование для улучшения защищенности от импульсных помех и искажений, связанных с доплеровским смещением частотного спектра принимаемого сигнала при быстром движении приемника;
- временное секционирование (time slicing) для снижения энергопотребления в приемнике DVB-H (программа передается на терминале не постоянно, а короткими пакетами, или секциями, с плотной упаковкой данных, затем приемник на время выключается и идет воспроизведение сигнала из буфера);
- многопротокольная инкапсуляция данных, обеспечивающая возможность передачи IP-дейтограмм, пакетов с данными мультимедийных служб, служб передачи файлов и проч., что открывает путь к реализации в будущем новых гибридных сетей передачи данных;
- использование более рационального для мобильного приема режима 4К.
На сегодняшний день все сети DVB-H за рубежом работают в режиме тестовой эксплуатации.
В России услуги мобильного телевидения предоставляются рядом мобильных операторов, но пока по технологии GPRS, что сказывается на качестве передачи изображения в пиках трафика по одной соте. Ситуация должна измениться к лучшему с появлением сотовых сетей третьего поколения.
Что касается запаздывания в развитии мобильного ТВ в стандарте DVB-H, то основными факторами, сдерживающими внедрение этой технологии, являются стоимость услуги и оборудования, удобство пользования и контент.
В завершение следует сказать, что преимущества цифрового вещания очевидны, о них уже много сказано. Пожалуй, два главных — это значительно более эффективное использование частотного спектра и кардинальное повышение качества изображения и звука. Надо только помнить, что если первое из преимуществ реализуется автоматически при переходе на цифровой формат доставки программ, то второе станет реальностью только тогда, когда подавляющее большинство зрителей будет иметь возможность смотреть программы цифрового ТВ в исходном виде на соответствующих телевизорах: плазменных, жидкокристаллических, а возможно и лазерных.
Те же, кто будет вынужден по тем или иным причинам смотреть программы после их преобразования в аналоговую форму, вряд ли смогут оценить высокое качество изображения и звука. Стало быть, вопрос перехода России на цифровое вещание — это лишь половина проблемы, а может, и меньше. Куда сложнее перевести страну на цифровой прием.