Цифровое телевещание

В этой статье мы попробуем разобраться, какие стандарты цифрового телевидения существуют, и чем они отличаются друг от друга.

Итак, у каждой страны, ещё не сделавшей выбор между будущим стандартом вещания, есть три основных пути: американский, европейский и японский. Каждый из этих трёх регионов пошёл своей дорогой и разработал собственный стандарт вещания.

Американский путь (ATSC)

Международная некоммерческая организация Advanced Television Systems Committee (ATSC) была образована в 1982г. с целью разработки новых стандартов телевидения. Именно эта группа специалистов разработала стандарт цифрового вещания ATSC, который теперь является основным на территории США, Канады, Мексики, Аргентины, Тайваня и Южной Кореи.

ATSC

Первыми членами, а по совместительству и создателями группы ATSC, были такие организации, как Electronic Industries Association (EIA), the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), the National Association of Broadcasters (NAB), the National Cable Television Association (NCTA) и the Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE).

В настоящее время ATSC представляет около 140 участников, представляющих различные заинтересованные в этом индустрии: вещательные компании, производители вещательного оборудования, разработчики стандартов сжатия, производители бытовой электроники, представители ИТ-индустрии, а также кабельные и спутниковые операторы.

24 декабря 1996г. в США Федеральная Комиссия по Связи и Телекоммуникациям приняла новый стандарт цифрового вещания ATSC Digital Television (DTV) Standard (A/53). Чуть позже ATC DTV стандарт был принят рядом правительств других стран: Канада (8 ноября 1997г.), Южная Корея (21 ноября 1997г.), Аргентина (22 октября 1998г.), Мексика (2 июля 2004г.).

ATSC-спецификации включают в себя описание HDTV (High Definition TeleVision), SDTV (Standard Definition TeleVision), EDTV (Enhanced Definition TeleVision), многоканальный звук, интерактивное телевидение – в общем все те форматы, в которых возможно цифровое вещание.

Напомним, что набор стандартов ATSC был создан с целью замены NTSC-системы, используемой, главным образом, в Северной Америке. Максимальное качество изображения, которое может предложить ATSC, соответствует разрешению 1920x1080 при формате экрана 16:9 и сжатии с помощью MPEG2.

Мало того, качество трансляции приближается к уровню кинотеатрального благодаря тому, что многоканальный 5.1 звук кодируется с помощью формата Dolby Digital AC-3. В целом же спецификация ATSC несёт в себе описание аж восемнадцати форматов вещания ТВ, причём шесть из этих режимов относятся к HDTV.

Аналоговые телевизоры в США продолжают принимать аналоговое вещание, и это будет продолжаться вплоть до 2009г., когда по решению Федеральной Комиссии по Телекоммуникациям и Связи США (FCC) должен быть закончен переход на цифровое вещание.

В этом случае пользователям придётся купить специальный декодер (set-top box), который будет получать цифровой ТВ-сигнал и конвертировать его в аналоговый. Вторым возможным для абонента вариантом станет полная смена домашнего ТВ-оборудования.

В течение перехода на "цифру" телерадиовещательные компании будут одновременно передавать как аналоговый (NTSC), так и цифровой сигналы. Хотя, вещатели остаются вправе решать какие программы им транслировать в обоих форматах, а какие – только в одном из них, FCC настоятельно рекомендует большую часть вещания дублировать в аналоговом виде.

Между тем, любой житель США может без проблем узнать какие цифровые станции имеют эфирное вещание в том регионе, где он проживает. Сделать это можно с помощью сайта Национальной Ассоциации Телерадиовещателей (National Association of Broadcasters).

Европейский путь (DVB)

Международный (изначально, европейский) альянс DVB Project, состоящий сегодня из 250-300 компаний, разработал и поддерживает стандарты цифрового телевидения под общим названием DVB (Digital Video Broadcasting).

Данные стандарты были разработаны при участии таких организаций, как Joint Technical Committee (JTC) of European Telecommunications Standards Institute (ETSI), European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) и European Broadcasting Union (EBU).

Сегодня, DVB Project – это открытое, инициативное сообщество с ежегодными членскими взносами, работающее в рамках Меморандума о Понимании (Memorandum of Understanding (MoU). Здесь наверное стоит вкратце упомянуть о том, как появился MoU.
DVB

В течение 1991г. телерадиовещающие компании и производители соответствующей техники решили сформировать совместную европейскую платформу для разработки и стандартизации цифрового наземного телевидения. К концу 1991г. те же компании собрались с целью обсудить формирование группы, которая наблюдала бы за развитием цифрового ТВ в Европе.

Эту организацию назвали European Launching Group (ELG) и она объединила под одним флагом представителей абсолютно разных индустрий, но заинтересованных в одном – в становлении "цифры" на территории Европы. В рамках этого сообщества был спроектирован Меморандум о Понимании (MoU), в котором описаны правила игры на этом рынке.

Концепцией MoU стало доверие и взаимное уважение, а целью – оценка конкурентами их общих требований к изучаемому вопросу. Меморандум MoU был подписан всеми участниками ELG в сентябре 1993г. Тогда же European Launching Group (ELG) самопереименовалась в Digital Video Broadcasting Project (DVB Project).

На сегодняшний день DVB представляет несколько стандартов передачи цифрового телевидения. Сигнал в каждом из них сжимается с помощью MPEG-2:

* наземное (DVB-T);
* спутниковое (DVB-S/DVB-S2);
* кабельное(DVB-C);
* наземное для портативных устройств (DVB-H);
* по интернет-протоколу (DVB-IPI).

Стандарты DVB-S и DVB-C были ратифицированы в 1994г., в то время, как DVB-T полностью описали и приняли лишь в 1997г. Первые коммерческие трансляции с помощью DVB-T были осуществлены в Великобритании компанией Digital Terrestial Group (DTG) в конце 1998г. Большинство европейских стран намерены полностью отказаться от аналогового телевидения (PAL/SECAM) и перейти на цифровое уже к 2010г.

В 2005г. телевизоры с поддержкой DVB-T (то есть со встроенными DVB-тюнерами) были лишь немного дороже, чем аналоговые модели. Хотя, на сегодняшний день наиболее популярным в Европе вариантом просмотра DVD-T трансляций является покупка дополнительного конвертера (set-top box), который позволяет смотреть цифровое телевидение на аналоговом телевизоре. Цены на подобные устройства постоянно снижаются.

Multimedia Home Platform

А вот на примере технологии DVB-MHP (Multimedia Home Platform) можно описать интерактивность какого уровня сегодня может предоставить нам цифровое телевидение (DTV). DVB-MHP определяет, основанную на Java, платформу для разработки и предоставления абоненту интерактивных видео-услуг.

В дополнение к этому, данная система берёт на себя и часть системных функций, таких как проверка карты доступа к сети и загрузка системных приложений, нужных для функционирования всей системы.

Японский путь (ISDB)

Японская организация по стандартизации и распределению радиочастот Association of Radio Industries and Businesses (ARIB) разработала стандарты для передачи цифрового телевидения и радио под единым названием Integrated Services Digital Broadcasting (ISDB).
ARIB

В Японии цифровое телевидение появилось в октябре 1996г. Компания PerfecTV передавала сигнал с помощью DVB-S. Чуть позже, в декабре 1997г., на японский рынок цифрового телевидения вышла компания DirecTV, также предложившая вещание в том же формате.

Однако стандарт DVB-S не полностью удовлетворял требованиям основных японских телерадиовещательных компаний, например компаниям NHK, Nippon Television, TBS, Fuji Television, tv asahi, TV Tokyo и WOWOW.

Именно по этой причине ARIB принялась за разработку своего собственного стандарта ISDB. Требования к стандарту варьировались, но основными пунктами являлись: совместимость с HDTV, доступ к сети, а также эффективным использованием частотного диапазона.

Дело в том, что пропусной способности DVB-S хватало лишь для полноценной передачи одного HDTV-канала. DVB-S2, специально созданной для трансляции большего числа HDTV-каналов, появился гораздо позже.

К сожалению, вещательный спутник компании NHK обладал только четырьмя свободными транспондерами, поэтому NHK принудила ARIB к разработке ISDB-S. Новый стандарт оказался в 1,5 раза более эффективным xtv DVB-S. В итоге с помощью ISDB-S через один транспондер стало возможным передавать одновременно два HDTV-канала. В итоге получилось так, что ISDB-S – это модифицированный DVB-S, не более того.

Сегодня в Японии систему вещания ISDB-S поддержали SKY PerfecTV!, Skyport TV, Sky D, CS burn, Platone, EP, DirecTV, J Sky B и PerfecTV!

Основных ISDB-стандартов в настоящее время четыре:

* наземное (ISDB-T);
* спутниковое (ISDB-S);
* кабельное (ISDB-C);
* мобильное (нет аббревиатуры).

Также как и в спецификациях ATSC и DVB, для сжатия видеопотока при ISDB-вещании используется система кодирования MPEG-2.

Помимо прочего в стандарте ISDB определена поддержка функции защиты цифрового контента – RMP (Rights management & protection). Дело в том, что любой цифровой контент можно легко записать с использованием DVD или HD-рекордера, а далее – использовать при тиражировании пиратских дисков.

Голливуд настоял на внесение поправок в цифровой формат вещания ISDB, что и стало причиной появления системы RMP. Любой цифровой контент при использовании данной системы имеет три возможных маркировки – "copy once", "copy free" и "copy never". Пояснить работу системы просто.

Если программа идёт в режиме "copy once", то она может быть единожды сохранена на жестком диске рекордера, однако её не возможно будет записать на какой-либо ещё носитель.

Что лучше?

Сравнивают эти стандарты давно, и самое интересное заключается в том, что почти все независимые исследовательские группы склоняются к мнению, что DVB-T лучший на сегодня стандарт вещания цифрового телевидения. Но естественно за каждым стандартом стоят заинтересованные компании, влиятельные люди и даже политические интересы.

В качестве примера того, как некоторые страны выбирают будущий стандарт цифрового вещания, можно взять Бразилию. Правительство этой страны согласилось начать внедрение японского ISDB-стандарта только потому, что несколько японский корпораций пообещали строительство и инвестиции в крупный полупроводниковый завод на территории страны.

Оценки того, насколько успешным будет применение именно этого стандарта в стране, отошли на задний план. Решения явно принято под воздействием других факторов.

Однако, надо отдать должное разработчикам японского ISDB – прежде чем внедрять систему вещания в Бразилии, они пообещали доработать стандарт и устранить существующие недостатки.

Несмотря на то, что ISDB-формат успешно начал своё шествие по миру, за исключением двух стран, Японии и Бразилии, о переходе на ISDB-вещание пока никто не задумывается.

Вероятно японским разработчикам удастся склонить на свою сторону ещё пару-тройку стран, не более того. Так что смысла всерьез рассматривать ISDB как конкурента ATSC или DVB, не стоит.

Обе системы вещания, американская ATSC и европейская DVB-T, на бумаге предоставляют, по сути, одинаковое качество изображения и звука (MPEG2, AC-3, HDTV), так что говорить о том, какой из них лучше просто бессмысленно. Но это только на бумаге.

Как только речь заходит о реальном применении на местности, можно начинать сбор информации и выявлять лидера. Ведь речь идёт о наземном вещании, а тут очень важна надёжность получения чёткого сигнала конечным пользователем. И вот тут ATSC проигрывает DVB-T почти по всем параметрам.

Согласно проведённым экспериментам и исследованиям, DVB-T гораздо более эффективно использует мощности телевизионных ретрансляторов; обладает повышенной помехоустойчивостью; позволяет принимать сигнал на движущихся объектах со скоростью вплоть до 300 км/ч, а также позволяет регулировать скорость передачи цифрового сигнала.

А что же ATSC? На деле оказалось, что вместо снижения используемой мощности ТВ-передатчиков, её пришлось значительно увеличить. Одна из причин заключается как раз в том, что ATSC практически не защищён от помех.

Этот пункт просто отсутствовал для разработчиков стандартов, ибо основной акцент делался на распространение сигнала с помощью кабельных систем, где вопрос помехоустойчивости для наземного сигнала естественно не важен.

В силу всё тех же причин ATSC-сигнал невозможно принимать, передвигаясь в зоне приёма на автомобиле или в поезде. И напоследок, скорость передачи цифрового сигнала неизменна и почти в 2 раза меньше максимальной в стандарте DVB-T.

Помимо приведённых выше и понятных каждому фактов, можно было бы порассуждать о глубоко технических деталях этих двух стандартов: методах модуляции, частотные преобразования, виды коррекции ошибок, использование специальных защитных интервалов при передаче сигнала на большие расстояния.

По всем этим параметрам стандарт DVB-T также превосходит своего конкурента, ATSC. Мало того, стандарт DVB-T не принуждает телекомпании отказываться от аналогового вещания. В силу всё той же высокой помехоустойчивости, и как следствие – высокой защищённостью от аналоговых сигналов.

Сегодня в США помимо дальнейшего продвижения ATSC выделен специальный диапазон для тестовых DVD-T трансляций. Также формат DVB-T был определён как рекомендуемый для передач, рассчитанных на приём в транспорте.