«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
Маленький большой экран
Мобильное телевизионное вещание (Mobile TV) привлекает все более пристальное внимание как профессионалов, так и аудитории. Без сомнения, это одна из наиболее стремительно развивающихся сфер телевидения. За пределами России — в развитых странах Европы, в США, государствах азиатско-тихоокеанского региона — уже успешно проходят (а кое-где и прошли) испытания этого вида вещания, дающие основания предсказывать ему довольно многообещающее будущее. В нашей стране если и осуществлялись попытки реализации мобильного ТВ, то с использованием GPRS, что вряд ли может претендовать на полноценное телевидение. В ближайшие пару лет вряд ли можно ожидать оживления мобильного телевидения в России. Но рано или поздно это состоится, а потому редакция журнала «625» посчитала необходимым сделать обзор техники и технологий, уже использующихся в мире для мобильного ТВ. Ну а поскольку государственным стандартом на наземное цифровое вещание у нас является DVB, то логично было ограничиться только стандартом DVB-H. Хотя у него есть серьезные конкуренты, явного лидера нет.
Для чего?
Есть довольно большое число и специалистов ТВ, и телезрителей, задающих один и тот же вопрос: «Для чего нужно мобильное ТВ?» А действительно, для чего? Что можно увидеть на столь малом экране, коим оснащен сотовый телефон или КПК? И зачем развивать это направление, когда весь мир борется за качество, причем на большом экране. Тут и HDTV, и обещаемое через 10…20 лет Ultra HDTV. Выпуск плоскоэкранных телевизоров с большим размером по диагонали неизменно растет. Чего же еще?
Думается, надо обратить внимание не только на технические аспекты вопроса, а на нашу жизнь вообще. Она стала более мобильной, и это свершившийся факт. За рубежом этот бешеный темп ощущается еще острее при кажущейся размеренности тамошней жизни.
При этом люди, находясь вне дома, уже не довольствуются только возможностью записи пропущенных телепередач, чтобы посмотреть их позже, когда появится возможность. Они хотят видеть то или иное событие именно в тот момент, когда оно происходит.
А ведь именно это было и остается самым большим преимуществом телевидения над остальными СМИ. Сопричастность — вот секрет успеха голубого экрана. И мобильное ТВ способно обеспечить эту сопричастность своим зрителям, что и было подтверждено во время проведения чемпионата мира по футболу в Италии в 2006 году. Ведь далеко не все могут бросить дела и наслаждаться игрой любимой команды на протяжении всего турнира, причем не обязательно на стадионе, а хотя бы дома. Вот тут на помощь приходит сотовый телефон, способный принять пусть не весь матч, но хотя бы основные моменты и прямо по ходу игры.
Из этой же категории — горячие новости, информация о дорожном движении, да мало ли есть еще всего, что можно и целесообразно передавать по каналам мобильного телевидения.
Есть у него и еще одно несомненное достоинство по сравнению с традиционным ТВ — наличие обратного канала. То есть зритель может смотреть программы в интерактивном режиме, воздействуя на контент, выбирая то, что ему интересно, а также выполняя ряд действий, недоступных в обычном режиме: голосование, покупки и т.д., и т.п.
Может возникнуть и другой вопрос: «Если есть стандарт цифрового телевидения DVB-T, то почему бы не воспользоваться исключительно им?». Ответ прост: DVB-T может многое, но не все. В частности, этот стандарт не способен обеспечить:
- энергопотребление менее 100 мВт;
- работу в рамках большой одночастотной сети;
- прием на больших скоростях движения приемника на одну антенну;
- переход с одной частоты на другую с применением всего лишь одного селектора каналов.
Эти и другие проблемы и призван решить стандарт DVB-H, а точнее, оборудование, созданное на его основе.
Как это делается?
С технической точки зрения мобильное телевидение на первый взгляд мало чем отличается от обычного цифрового. Передатчик излучает цифровой сигнал, а приемник принимает его, декодирует и отображает на экране. Но в случае с мобильным ТВ было бы просто неразумно ограничиться такой простой схемой, поскольку этот сектор обладает огромным потенциалом как платная услуга. А поскольку сотовый телефон уже подключен к определенной сети сотовой связи, то информация о нем, а точнее о его владельце, в полной мере содержится в базе данных оператора сети сотовой связи. Кроме того, эта же сеть одновременно является каналом обратной связи, который может служить средством как авторизации абонента, так и реализации интерактивных услуг.
 |
| Обобщенная схема мобильного ТВ |
В самом общем виде система мобильного ТВ-вещания выглядит, как показано на рисунке. Вещатель, располагающий передающими средствами и контентом, осуществляет трансляцию пакета программ в эфир. Абонент (зритель) может либо получать этот пакет бесплатно, и в этом случае ему нужно только соответствующее приемное устройство, либо за плату. В последнем случае необходимо участие в процесс оператора сети сотовой связи, а также наличие в телефоне (или другом приемном терминале) абонентских элементов системы условного доступа. Если абонент желает смотреть программы мобильного ТВ, то он отправляет запрос на получение права доступа к контенту и может смотреть его только после положительного ответа от системы. В зависимости от схемы оплаты (подписка, оплата за просмотр авансовая или по факту и т.д.) производится тарификация.
Стандарт DVB-H
Разумеется, в рамках одной статьи невозможно привести весь стандарт полностью. Поэтому ограничимся только основными положениями. Прежде всего, стандарт DVB-H определяет систему передачи на основе стандартов ETSI на цифровое вещание видео, чтобы обеспечить эффективный способ предоставления услуг мультимедиа через цифровые наземные вещательные сети на наладонные (handheld) терминалы.
Хотя система цифрового телевидения DVB-T доказала свою способность обслуживать фиксированные, портативные и мобильные терминалы, наладонные устройства (определенные как аппараты с питанием от легких батарей) требуют от передающей системы соблюдения особых условий. Первым в ряду этих условий и одним из самых важных является энергосбережение. Это и не удивительно, поскольку даже самые современные батареи питания мобильных терминалов обеспечивают довольно короткий срок работы аппарата при использовании его в активном режиме. Чтобы избежать быстрой разрядки батареи, предусматривается периодическое отключение части приемной цепи, благодаря чему продлевается срок службы элемента питания.
Поскольку этот вид вещание адресован зрителям, постоянно перемещающимся в пространстве, необходимо сделать так, чтобы оказание услуг вещания не прерывалось вовсе или прерывалось на очень краткий период времени в тот момент, когда потребитель покидает зону действия одной соты сети и переходит в другую.
Еще одна особенность, заложенная в самом понятии «мобильное телевидение» — это прием в самых разных условиях. Зритель может находиться в помещении и вне его, смотреть программы на ходу или будучи в движущемся автомобиле. Стало быть, вещательная система должна обеспечить все эти варианты, равно как гибкость и наращиваемость, чтобы гарантировать оказание услуг на различных скоростях движения приемника и оптимизировать зону покрытия для передатчика.
Нельзя забывать и еще об одном факторе — окружающем нас уличном шуме. Вспомните, как сложно говорить по сотовому телефону вблизи дороги с оживленным движением или в переполненном магазине. А ведь в этом случае телефон прижат к уху разговаривающего. Смотреть же на экран телефона в таком положении невозможно. А гарнитурой обладают далеко не все владельцы сотовых телефонов. Поэтому в стандарте закреплено положение о том, что система мобильного телевидения должна располагать средствами снижения влияния шума на качество восприятия принимаемой программы.
Не забыли разработчики стандарта и о том, что многие владельцы сотовых телефонов (они же — потенциальные зрители мобильного телевидения) активно перемещаются из одной страны в другую. Поэтому необходимо обеспечить возможность работы приемных устройств в различных частотных диапазонах и принимать программы в разных полосах частот.
Полная система DVB-H определена стандартом как объединяющая элементы двух уровней — физического и связей, а также сервисную информацию.
Элементы уровня связей:
- временное секционирование, позволяющее снизить общую потребляемую терминалом мощность и обеспечивающее простой и точный переход с одной частоты на другую;
- упреждающая коррекция ошибок (FEC — forward error correction) для многопротокольных инкапсулированных данных (все это вместе обозначается аббревиатурой MPE-FEC), целью которой является улучшение отношения несущая/шум и повышение защиты от эффекта Допплера в мобильных каналах. Также обеспечивается устойчивость к импульсным помехам.
Физический уровень представляет собой систему DVB-T с техническими элементами, специально ориентированными на использование DVB-H. Это такие элементы, как:
- внедрение специальных сигналов DVB-H в биты транспортного потока, позволяющие ускорить и улучшить опознавание доступных услуг. В транспортном потоке передается также идентификатор соты, благодаря чему достигается ускоренное сканирование сигнала и переход мобильного приемника с одной частоты на другую;
- режим 4K, позволяющий достичь компромисса между мобильностью и размером соты одночастотной сети (SFN — single frequency network). Благодаря этому появляется возможность приема сигналов на одну антенну в рамках SFN-сетей средних размеров на очень большой скорости, за счет чего можно строить такие сети довольно гибко;
- перемежитель для режимов 2K и 4K, позволяющий повысить надежность системы и ее устойчивость к импульсным помехам.
Важно отметить, что поскольку временное секционирование и MPE-FEC входят в уровень связей, они никоим образом не затрагивают физический уровень DVB-T. Еще одно необходимое замечание — полезной нагрузкой системы DVB-H являются IP-датаграммы или датаграммы других уровней сети, инкапсулированные в секции MPE.
В мобильном телевидении очень важен и сам приемник. Он состоит из демодулятора DVB-H и терминала DVB-H. Демодулятор DVB-H, в свою очередь, содержит три модуля: демодулятор DVB-T, модуль временного секционирования и модуль MPE-FEC.
 |
| Структурная схема приемника DVB-H |
Демодулятор DVB-T восстанавливает пакеты транспортного потока (ТП) MPEG-2 из принятого РЧ-сигнала DVB-T. Возможны три режима передачи — 8K, 4K и 2K — с соответствующими параметрами TPS (Transmitter Parameter Signalling — передача информации о параметрах передатчика).
Как уже отмечалось, модуль временного секционирования DVB-H обеспечивает энергосбережение и простоту перехода с одной частоты на другую.
Модуль MPE-FEC позволяет добиться устойчивого приема даже в сложных условиях.
Интересно в качестве примера посмотреть на концептуальную схему использования системы DVB-H для передачи IP-услуг. В этом случае и традиционные услуги в потоке MPEG-2, и секционированные во времени сервисы DVB-H передаются в одном и том же мультиплексе, а наладонный терминал декодирует и использует только сервисы IP.
Есть смысл чуть подробнее рассмотреть несколько ключевых аспектов DVB-H. Первый из них — это временное секционирование. Оно заключается в том, что данные элементарного потока отправляются в виде пакетов, скорость которых значительно превышает ту, что используется в традиционном потоковом вещании, когда поток непрерывен. Чтобы дать знать приемнику, когда ожидать следующего пакета, в предыдущий включается соответствующая информация. Между пакетами передача данных элементарного потока не ведется, что позволяет в этих промежутках и в этой же полосе частот передавать другие элементарные потоки, адресованные разным пользователям, если таковые предусмотрены. Временное секционирование позволяет приемнику находиться в активном режиме только часть времени, а именно во время приема пакетов запрошенной потребителем услуги. Передатчик же работает непрерывно, то есть трансляция транспортного потока не прерывается.
Кроме энергосбережения, временное секционирование обеспечивает приемнику возможность выполнять мониторинг соседних сот (это делается в промежутках между приемом пакетов). Таким образом реализуется переход от одной соты к другой: пакет n принимается от одной соты, а пакет n+1 уже от другой.
 |
| Концептуальная схема использования системы DVB-H с единым мультиплексированным потоком |
Не менее важна и функция MPE-FEC. Она реализуется за счет введения дополнительного уровня коррекции ошибок на уровне MPE (многопротокольной инкапсуляции). Путем добавления информации четности (parity), вычисляемой на основе датаграмм, и отправки ее в виде отдельных секций MPE-FEC, можно добиться получения свободных от ошибок датаграмм после декодирования MPE-FEC даже в плохих условиях приема.
Целью применения режима 4K является улучшение условий планирования сети за счет достижения компромисса между мобильностью и размером одночастотной сети. Чтобы достичь более высокой надежности режимов DVB-T 2K и 4K в среде мобильного вещания, а также улучшить устойчивость к импульсным помехам, введены символьные перемежители.
Режим передачи 4K предусматривает использование DVB-T 8K расширенного набора параметров по сравнению с режимами 2K и 8K и требует некоторых компромиссов. К примеру, режим DVB-T 8K может использоваться как для системы с одним мощным передатчиком, так и для одночастотных сетей малого, среднего и большого размера, а режим DVB-T 4K уже не дает возможности работать в рамках больших одночастотных сетей, а только малых и средних. Зато он обеспечивает более высокую устойчивость к эффекту Допплера на высоких скоростях движения приемника.
Пока рассматривались только сугубо технические аспекты DVB-H. А каков же потенциал стандарта. Что он сулит операторам и пользователям? Довольно многое.
К примеру, если выделить всего четверть емкости канала передачи DVB-T для реализации сервисов DVB-H (в Германии, в частности, это 3,7 Мбит/с) и применить мощную коррекцию ошибок FEC, то можно получить (на выбор):
- 6 потоков видео;
- 15 потоков звука в режиме стерео;
- снижение мощности, потребляемой входным РЧ-блоком терминала, до 30% от уровня приемника DVB-T.
Если же для DVB-H выделить весь канал DVB-T, то нетрудно посчитать общее количество доступных сервисов. Оно возрастет как минимум в четыре раза.
Есть несколько сценариев для вещания по стандарту DVB-H:
- в рамках существующей сети DVB-T с включением сервисов DVB-H в единый мультиплекс;
- иерархическая передача DVB-T и DVB-H в одном и том же частотном канале, причем DVB-H имеет более высокий приоритет;
- специализированная сеть DVB-H с использованием, к примеру, режима 4K OFDM.
Но не все так гладко, если обратить внимание на то, ради чего и затевается все это — на контент.
Контент
Здесь основные проблемы обусловлены малым размером экрана. Просто транслировать тот же материал, что распространяется по традиционным наземным ТВ-сетям, не получится. Основной враг малого экрана — общий план. Представьте себе на мгновенье, что на экране вашего сотового телефона демонстрируется общий план футбольного матча. Можно ли будет различить не то что номера игроков, а хотя бы разглядеть место расположения мяча и направление его движения? Нереально.
Поэтому и появился новый класс оборудования, выполняющий задачу перепрофилирования (repurposing) аудиовизуального материала в соответствии с требованиями среды распространения и особенностями приемного устройства.
Эта техника предназначена не только для мобильного телевидения, но по отношению к нему она позволяет видоизменять контент так, чтобы он максимально хорошо выглядел именно на миниатюрном экране. Например, есть устройства, способные отделить передний план от заднего, обрезать его соответствующим образом и вернуть снова на фон, но уже с другой крупностью, оптимальной для малого экрана.
Уже появились средства графического оформления мобильного телевещания. Надо иметь в виду, что возможности этого вида телевидения очень широки. Ведь с сотового телефона можно, к примеру, зайти в Интернет. А если внедрить в контент соответствующие ссылки, то это дает возможность, к примеру, приобрести рекламируемый по ТВ предмет или услугу, скачать заинтересовавший контент и т.д.
В общем, мы становимся свидетелями рождения новой телевизионной сферы, и вряд ли в настоящее время кто-нибудь способен в полной мере очертить открывающиеся возможности.