Кривошеев М.И. Международная стандартизация цифрового вещательного телевидения

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 1.13. Глобальная модель цифровой системы вещания

1.3. ГЛОБАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ

ГЛАВА 1. ИК ПО ИЗУЧЕНИЮ И МЕЖДУНАРОДНОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ ТВ ВЕЩАНИЯ

Приемная часть модели включает не только «стандартных» пользовате-

лей, но и интернет-клубы, электронные киновидеотеатры и, самое важное,

она содержит двунаправленную шину, обеспечивающую интерактивность.

В соответствии с рассматриваемой моделью системы значительное внима-

ние должно уделяться практической реализации широких задач интерак-

тивности в виде платформы для обеспечения многоцелевых возможностей

вещания. Дело в том, что мультимедийная ее часть предоставляет новые

услуги и приносит доходы вещателям и операторам. Она подчеркивает кон-

вергенцию вещания, телекоммуникаций и компьютерных технологий. Та-

ким образом, интерактивное ТВ вещание должно рассматриваться как уни-

версальное средство для создания многофункциональных систем массового

информационного обслуживания, обеспечивающих комплексное решение

проблем многопрограммного вещания, ТВЧ, электронной кинематографии

и передачи больших объемов цифровых данных и мультимедиа.

Такой подход содействовал гармонизации исследований и сыграл

решающую роль в унификации видов информации, организующих

и инициирующих сам процесс интерактивности. Он привел, несмотря

на разнообразие и заметное различие технических средств телекомму-

никаций, к разработке единых мировых стандартов для всех интерак-

тивных систем, позволивших сэкономить огромное время и средства

на создание и внедрение новых перспективных технологий. Этот подход

впервые дал возможность представить интерактивность как одну из до-

минирующих компонент информационного общества (см. главу 8).

При цифровом ТВ вещании необходимы приставки SТВ (set-top-box)

к аналоговым телевизорам, использующиеся и в составе цифровых те-

левизоров (см. главу 11). Вскоре STB станут самой массовой продукци-

ей — предполагаемый выпуск составит несколько миллиардов единиц.

Эти приставки являются абонентскими интерактивными терминалами,

управляющими также всеми принимаемыми сигналами, и включают

элементы экологической защиты потребителей [1.183, 1.185, 1.193].

Всегда будут необходимы ТВ системы, представляющие интерес для мно-

жества потребителей (макрогрупп) и небольших групп пользователей (мик-

рогрупп). Поэтому для вещания должны быть разработаны системы и тех-

нологии, адаптированные к указанным группам пользователей.

Цифровой вещатель может предоставлять целую гамму привлекатель-

ных интерактивных и мультимедийных услуг вещательного и невещатель-

ного вида для макро- и микрогрупп пользователей. Пользователь, в свою

очередь, становится активным участником процесса вещания и потреби-

телем ряда новых услуг, получая, например, возможность формировать

по своему вкусу «продолжение» просматриваемой программы или даже

создавать свою собственную программу из фрагментов различных переда-

ваемых программ. Такие программы вещания становятся нелинейными

в отличие от традиционной линейной программы, где телезритель пасси-

вен и может лишь просматривать сменяющие друг друга сцены и сюжеты

в последовательности, жестко заданной поставщиком программы (модулем

вещания). Запись и воспроизведение программ, а также информации муль-

тимедиа в любое удобное для пользователя время могут осуществляться

в домашних условиях с помощью приемника с встроенным жестким дис-

ком, выполняющего в этом случае функции бытового видеомагнитофона

(система Anytime [1.211, 1.212]).

Ядром модели является контейнер — многоцелевой цифровой поток,

загружаемый цифровыми сигналами нескольких программ ТВ и звуково-

го вещания, данных, телемостов, видеоконференций, мультимедиа и др.

Он обеспечивает множество прямых цифровых каналов интерактивных

и других служб. В частности, с помощью систем вещания возможна пере-

дача данных Internet, а также подача программ вещания по сети Internet.

Это обеспечивается двунаправленной связью вещательного и мультимедий-

ного модулей системы. Глобальная модель может применяться для всех

видов вещания. Для повышения эффективности и ускорения реализации

этой модели предложена новая концепция построения ТВ и звуковых мно-

гоцелевых цифровых комплексов, основным звеном которых является

адаптивный кодер. Он должен автоматически опознавать передаваемую

информацию, отыскивать оптимальные для нее алгоритмы обработки, ме-

тоды кодирования, сжатия, защиты от ошибок, а также вырабатывать ко-

манды для статистического мультиплексирования, управления режимами

и работой остальных звеньев тракта и др. [1.149, 1.150, 1.204].

В последние годы благодаря использованию цифровых методов до-

стигнут значительный прогресс в ТВЧ, единый стандарт которого был

принят на собрании 11 ИК МСЭ-Р в июне 1999 года [1.184] (см. главу 4,

Приложение 52, фото 23, 24). Он основывается на результатах предшест-

вующих исследований 11 ИК в этой области. Вместо двух видов развертки

сохраняется единый формат матрицы 16:9 с 1080 отсчетами по вертикали

и 1920 элементами по горизонтали. В цифровой стандарт включены новые

значения частот кадров при прогрессивной развертке, в том числе 24 Гц,

используемые в кинематографии. Благодаря этому, цифровая и киновер-

сии фильма совпадают, что облегчает международный обмен программами

в виде кинофильмов, которые редактируются в электронном виде и могут

передаваться по цифровым каналам связи.

1.3. ГЛОБАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ

ГЛАВА 1. ИК ПО ИЗУЧЕНИЮ И МЕЖДУНАРОДНОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ ТВ ВЕЩАНИЯ

Роль канала отличается от существующего классического представ-

ления в виде полосы частот, например, 27 МГц (спутниковое вещание),

6, 7 или 8 МГц (наземные и кабельные системы), используемой для пе-

редачи аналоговых сигналов одной программы ТВ вещания и т. п. Сте-

пень заполнения контейнера при передаче цифровых ТВ сигналов оп-

ределяется рядом факторов, в том числе детальностью и подвижностью

изображения, влияющими на скорость передачи. В результате в течение

довольно продолжительных интервалов времени канал может иметь

избыточную пропускную способность, которую можно использовать

для увеличения числа передаваемых ТВ программ или загрузки контей-

нера большими объемами дополнительной информации многоцелевого

применения для массовых информационных служб, интерактивных

услуг по запросу, задач телемедицины и дистанционного образования,

Internet, мультимедиа, компьютерного телевидения, видеосвязи и др.

К таким методам относятся статистическое мультиплексирование и сов-

местное управление кодированием, используемые в цифровом много-

программном ТВ вещании [1.213-1.218].

Абонентская аппаратура (телевизоры, персональные компьютеры,

видеомагнитофоны и др.) образует локальный домашний комплекс

в основном с кабельными и другими проводными соединениями. Такие

соединения ограничивают возможность изменения местоположения

аппаратуры и пользование ею в интерактивном режиме. В связи с этим

было предложено дополнить комплекс приемопередающими радиосис-

темами абонента (пунктирные обозначения на рис. 1.13), обеспечиваю-

щими двунаправленный «беспроводной» доступ абонентских устройств

к прямым и обратным интерактивным каналам.

Радиосистемы абонента, впервые предложенные для приема ТВ

программ и обратных интерактивных сообщений в соответствующих

полосах частот [1.7, 1.188], в последние годы развились в универсаль-

ные системы беспроводной связи, например, WI-FI, Bluetooth, UWB,

home RF и др.; рабочие частоты 2,4; 5 ГГц [1.189, 1.209]. Они обеспе-

чивают мобильный прием, бесшнуровую связь между телевизором,

звуковыми комплексами, компьютером, принтером, домашним кино-

театром, телефоном, различными периферийными устройствами и др.,

включая беспроводное управление ими [1.190].

В местах, где с помощью этих систем будет реализован широкопо-

лосный радиодоступ, расширятся возможности доставки потребителю

множества программ вещания с интерактивным режимом, больших

объемов информации другого характера.

Ряд преимуществ даст дистанционное беспроводное управление та-

кими универсальными радиосистемами абонента с помощью STB и ис-

пользования, например, сети, подобной Ethernet [1.237].

Рис. 1.14. «Инженерная награда Эмми» Национальной Академии телевизионных

искусств и наук (США)

1.3. ГЛОБАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ

ГЛАВА 1. ИК ПО ИЗУЧЕНИЮ И МЕЖДУНАРОДНОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ ТВ ВЕЩАНИЯ

Базой для перехода к цифровому телевидению стала Рекомендация

ВТ.601, первый единый цифровой стандарт, принятый в 1982 году. Бла-

годаря этой рекомендации, используемой уже многие годы, не только

значительно улучшилось качество ТВ изображения, но и появилась

возможность создания унифицированного оборудования аппаратно-сту-

дийных комплексов, использующих единый стандарт цифрового коди-

рования, который вытеснил несовместимые между собой аналоговые

системы цветного телевидения NTSC, PAL и SECAM [1.177]. Вклад

11 ИК в разработку цифровых технологий был отмечен наградой Наци-

ональной Академии телевизионных искусств и наук США — статуэткой

«Эмми» (рис. 1.14), вручение которой состоялось на общем собрании

11 ИК 27 сентября 1983 года (см. главу 3).

Достижения в цифровом сжатии ТВ сигналов позволили предложить

новую концепцию многопрограммного цифрового телевидения с услов-

ным обозначением МПТВ-6-7-8, предусматривающую передачу по стан-

дартным спутниковым или наземным каналам, а также видеозапись

сжатых цифровых сигналов нескольких ТВ программ вместо одного сиг-

нала стандартного телевидения, либо ТВЧ по одному каналу (рис. 1.15)

[1.26, 1.194]. Ее реализация дала возможность существенно повысить

эффективность использования пропускной способности существующих

и вновь создаваемых спутниковых, наземных и кабельных систем ТВ

Рис. 1.15. Структура цифрового многопрограммного ТВ вещания

Рис. 1.16. Протокол первых испытаний по передаче сжатых цифровых ТВ сигна-

лов через российский спутник «Стационар – 11»

1.3. ГЛОБАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ

ГЛАВА 1. ИК ПО ИЗУЧЕНИЮ И МЕЖДУНАРОДНОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ ТВ ВЕЩАНИЯ

вещания со значительным экономическим выигрышем. На основе этой

концепции 11-я ИК разработала Рекомендацию ВО.1211 по цифровому

многопрограммному спутниковому ТВ вещанию (см. главу 6).

Первая переда-

ча сжатых цифро-

вых сигналов двух

программ по сис-

теме NTSC из Нью-

Джерси (США)

в Москву с помо-

щью российского

спутника «Стацио-

нар-11» состоялась

21 августа 1992 года

(рис. 1.16). В насто-

ящее время в зави-

симости от степени сжатия с разными градациями качества удается

передавать от четырех до десяти различных ТВ программ в одном стан-

дартном спутниковом канале.

Возможность сосуществования аналоговых и цифровых систем ТВ

вещания в переходный период была подтверждена результатами испы-

таний, проведенных в Великобритании [1.223]. На рис. 1.17 показано,

как службы наземного цифрового ТВ вещания в условиях Лондона сов-

мещены с аналоговыми ТВ службами (на каждой цифровой несущей

передаются четыре цифровые ТВ программы).

Концепция 6-7-8 и разработанные 11 ИК МСЭ-Р рекомендации

по цифровому телевидению стали основой для проведения Региональ-

ной конференции по радиосвязи (РКР-2004/2006), посвященной пла-

нированию наземного цифрового ТВ вещания с использованием стан-

дартных радиоканалов аналогового телевидения (см. главу 5, раздел

5.6, [1.190, 1.220, 1.221, 1.225, 1.226]).

1.4. ОРГАНИЗАЦИЯ ИЗУЧЕНИЙ ВЕЩАНИЯ

Прогресс и во многом общность цифровых технологий в системах ТВ

и звукового вещания, назревшее преобразование этих систем из одно-

направленных в двунаправленные (интерактивные), предназначенные

для мультимедиа, Internet и других информационных служб, стали

реальной предпосылкой для объединения изучений ТВ и звукового

вещания. В связи с этим 15-17 декабря 1999 года в Женеве состоялось

Рис. 1.17. Использование спектра УВЧ (ТВ каналы 22

– 37) в зоне Лондона для пяти аналоговых ТВ передатчи-

ков (ITV, BBC 1, Ch 4, BBC 2 и Ch 5) и шести цифровых

ТВ передатчиков (D1 – D6)

экстраординарное собрание 10-й ИК (звуковое вещание) и 11-й ИК (ТВ

вещание) МСЭ-Р, на котором были рассмотрены предложения по ман-

дату, структуре и методам работы новой объединенной ИК (служба ве-

щания) и обсуждены кандидатуры на посты ее Председателя и Вице-

председателей [1.158, 1.176].

Собрание определило мандат объединенной ИК, задачи которой долж-

ны включать изучение систем наземного и спутникового вещания, в том

числе, системы передачи сигналов изображения, звука, мультимедиа

и данных, предназначенных для доставки этой информации населению

и другим пользователям, т. е. из одной точки на множество абонент-

ских приемников [1.159]. Предусматривалось исследование основных

элементов систем вещания от источников сигналов программ до их по-

лучателей. Было отмечено, что для управления доступом к информа-

ции, обеспечения интерактивности и т. п. в вещании следует применять

асимметричную структуру распределения сигналов с широкополосными

прямыми каналами доставки сигналов пользователям и узкополосны-

ми обратными каналами от абонентов до провайдеров услуг. При этом

для производства и распределения сигналов программ вещания (видео,

звук, мультимедиа, данные и др.) могут использоваться цепи подачи

информации (межстудийные каналы), цепи сбора информации, цепи

первичного распределения сигналов для их доставки в узловые пункты

сети и цепи вторичного распределения сигналов пользователям.

Собрание отметило 50-летие со дня основания 11-й Исследователь-

ской комиссии МСЭ-Р (бывш. МККР). Председатель комиссии сооб-

щил об основных результатах работы 11 ИК и выразил благодарность

наиболее отличившимся участникам ее деятельности (Приложение

44, [1.4, 1.5]). В соответствии с просьбой Председателя 11-й ИК об ос-

вобождении его с этого поста в связи с преклонным возрастом, соб-

рание, отметив большой вклад 11 ИК, единогласно решило просить

Председателя 11-й ИК стать Почетным председателем новой Объеди-

ненной исследовательской комиссии по изучению систем вещания

и продолжить также работу в Управляющем комитете этой комиссии

(Приложение 45-18) [1.159]. Управляющий комитет координирует

деятельность Комиссии, гармонизирует стратегию и результаты ее

работы как с другими ИК МСЭ, так и с международными организа-

циями, совместно с которыми разрабатываются стандарты, включая

Всемирный вещательный союз (WBU), Международную организацию

по стандартизации (ISO), Международную электротехническую ко-

миссию (IEC), SMPTE и др. [1.6].

1.4. ОРГАНИЗАЦИЯ ИЗУЧЕНИЙ ВЕЩАНИЯ

ГЛАВА 1. ИК ПО ИЗУЧЕНИЮ И МЕЖДУНАРОДНОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ ТВ ВЕЩАНИЯ

Ассамблея радиосвязи, состоявшаяся в Стамбуле в мае 2000 года,

поддержала совместные предложения 10-й ИК (звуковое вещание),

11-й ИК (ТВ вещание) и Международ-

ного вещательного союза об объедине-

нии обеих этих комиссий и создала но-

вую 6-ю ИК (служба вещания). Мандат

новой ИК был значительно расширен

по сравнению с областями деятельности

прежних вещательных комиссий. Он ох-

ватил наземное и спутниковое вещание,

включающее службы передачи изобра-

жений, звука, мультимедиа и данных,

предназначенных для доставки широ-

кой публике, проблемы, относящиеся

к производству и радиосвязи, в том чис-

ле, международный обмен программами,

общее качество службы, а также интер-

активность. Председателем 6 ИК избран

бывший Председатель 10 ИК A. Magenta,

Италия (рис. 1.18).

Ассамблея радиосвязи попросила Председателя 11-й ИК продолжить

работу в качестве Почетного председателя и члена Управляющего коми-

тета 6-й ИК (Приложение 45-18, [1.163, 1.227]). Этот комитет стал пре-

емником Объединенного управляющего комитета 10 ИК и 11 ИК, орга-

низованного на XVIII Пленарной ассамблее (Женева, октябрь, 1993 г.)

в соответствии с Резолюцией 1-4 МСЭ-Р [1.230], согласно которой Пред-

седатели Исследовательских комиссий могут создавать управляющие

группы в целях помощи в организации работы. Управляющий коми-

тет 6-й ИК сохранил основные функции прежнего комитета, включая

координацию и интеграцию исследований Рабочих и Целевых групп

комиссии, других ИК МСЭ и различных международных организаций

в области вещания.

Вначале в состав 6 ИК входили следующие Рабочие группы [1.171,

1.174, 1.219]:

1. РГ 6А (Формирование и форматирование сигналов программ):

кодирование источника для всех применений вещания;

требования к кодированию источника для спутниковой видео-

журналистики, подачи, первичного и вторичного распределения

сигналов;

•

Рис.1.18. Председатель 6-й Ис-

следовательской комиссии А.

Маджента (A. Magenta)