Кривошеев М.И. Международная стандартизация цифрового вещательного телевидения

Подождите немного. Документ загружается.

2.2. ПОДГОТОВКА К ПРИНЯТИЮ МИРОВЫХ СТАНДАРТОВ

Очевидно, что разработка и согласование многочисленных парамет-

ров единой мировой рекомендации процесс сложный. Даже после при-

нятия глобальной модели системы отработка отдельных пунктов текста

и графических материалов стандарта требует нахождения гибких фор-

мулировок, поиска приемлемых компромиссов. Заинтересованность

в окончательном тексте стандарта настолько велика, что даже в редак-

ционных группах часто участвует до 50-60 делегатов, отстаивающих

специфические интересы своих стран, компаний, фирм, региональных

организаций и т. п.

Поэтому в моменты, когда можно было считать, что достигнута

хотя бы зыбкая общая договоренность, для закрепления успеха и кон-

солидации позиций в отношении разработанного проекта других стран

и организаций, представители которых по разным причинам не могли

присутствовать на данном собрании, требовалось отыскать процедуру,

не только способствующую подтверждению достигнутых результатов,

но и приемлемую для всех участников.

В связи с этим Председателем 11-й ИК была предложена новая тра-

диция — подписание такого рода ответственных документов участни-

ками их подготовки для неофициального оформления единодушного

одобрения результатов работы, что вселяло уверенность в возможность

достижения приемлемых компромиссов, несмотря на встречающиеся

при этом трудности.

Такая методика вполне себя оправдала, и в то же время она явля-

лась серьезным подспорьем для Председателя 11-й ИК в его подготов-

ке к представлению новых рекомендаций для принятия на Ассамблее

радиосвязи. Она позволила постепенно, шаг за шагом, разработать

ряд важнейших международных ТВ стандартов, преодолев возникаю-

щие противоречия и конфликты. С другой стороны, данная процедура

понравилась и разработчикам этих сложных и ответственных доку-

ментов, т. к. сохраняла для истории их фамилии и страны. Многие из

рекомендаций на уровне стандартов приобрели исторический характер

и включены в ряд разделов этой книги.

Отметим некоторые факты, важные для успешной разработки между-

народных стандартов. Очевидно, что когда заседает Ассамблея радиосвя-

зи, в которой участвует множество стран, примерно тысяча участников,

все ведущие фирмы, многие международные организации, и Председа-

тель комиссии выходит на трибуну с проектом важной рекомендации,

который не был предварительно должным образом согласован, то шан-

2.2. ПОДГОТОВКА К ПРИНЯТИЮ МИРОВЫХ СТАНДАРТОВ

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ

сов на принятие такой рекомендации практически не имеется. Поэтому

до Ассамблеи Председателю приходится проводить напряженную работу

по согласованию конфликтных пунктов, параграфов и других данных

с многими заинтересованными сторонами и лишь после этого представ-

лять документ Ассамблее. В качестве примеров можно отметить согла-

сования, предшествовавшие принятию рекомендации, первого единого

стандарта для цифровых студий (Рекомендация 601) на XV Пленарной

Ассамблее МККР в Женеве в 1982 году (см. главу 3, рис. 3.3), проек-

та будущей рекомендации ТВЧ (см. главу 4, рис. 4.2), проекта первой

рекомендации по ТВЧ на XVII Пленарной Ассамблее в Дюссельдорфе

(Германия) в 1990 году (см. главу 4, рис. 4.7) и проекта рекомендации

по цифровому наземному ТВ вещанию в феврале 2000 года (см. главу 5,

рис. 5.6). Это большая и трудная работа. На Ассамблее радиосвязи текс-

ты публикуются на официальных языках — английском, французском,

испанском. Кроме этих трех языков устный перевод идет еще на рус-

ском, китайском и арабском языках. В итоге процесс принятия миро-

вых стандартов требует от Председателя ИК детального знания всех

разделов проектов рекомендаций, отношения к ним многих участников

Ассамблеи. Кроме владения чисто техническими вопросами, он также

должен обладать умением квалифицированно и корректно добиваться

консенсуса в решении остро противоречивых и часто специфических

позиций разных стран, применять особые технологии быстрых реше-

ний, знать языки, а также регламентарные процедуры и др.

Многие из описанных методов работы стали традиционными и под-

держивались Председателями Рабочих и Целевых групп и участниками

собраний, поскольку они повышали эффективность их работы и давали

положительные результаты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ К ГЛАВЕ 2

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Кривошеев М. И. Новый подход к ТВ вещанию на базе многоце-

левого цифрового интерактивного контейнера / / Электросвязь.

— 1997. — № 12.

2.2. The 50th Anniversary of ITU-R Study Group 11. Chairman Mark

I. Krivocheev, Guest Speaker / / SMPTE Journal. — April, 2000.

2.3. 50-я годовщина 11-й Исследовательской комиссии МСЭ-Р / / Тех-

ника кино и телевидения. — 2000. — № 7.

2.4. Кривошеев М. И. Сигнал «стоп» многостандартности в спутни-

ковом телевидении / / «625». — 1998. — № 1, № 2.

2.5. CCIR. Acting Chairman, Study Group 11. Report by Acting Chairman,

Study Group 11 (Television) / / Doc. 11 / 104, 14 June 1972.

2.6. CCIR. Study Group 11. Report by the Acting Chairman, Study Group

11 / / Doc. 11 / 335, 15 January 1974.

2.7. CCIR. Study Group 11. Interim Report by the Chairman, Study

Group 11 / / Doc. 11 / 160, 14 April 1976.

2.8. CCIR. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group 11

(Television) / / Doc. 11 / 424, 26 July 1977.

2.9. CCIR. Study Group 11. Report to the interim meeting of Study

Group 11 / / Doc. 11 / 123, 19 September 1980.

2.10. CCIR. Study Group 11. Chairman’s Report Study Group 11 / / Doc.

11 / 334, 20 September 1981.

2.11. CCIR. Study Group 11. Introduction by the Chairman / / Doc. 11 / 1001,

1 December 1981.

2.12. CCIR. Study Group 11. Report by the Chairman / / Doc. 11 / 119, 13

July 1983.

2.13. CCIR. Study Group 11. Chairman’s Report to the final meeting / / Doc.

11 / 391, 6 September 1985.

2.14. CCIR. Study Group 11. Report by the Chairman of Study Group 11

(Broadcasting Service (Television) to the interim meeting of Study

Group 11 / / Doc. 11 / 134 (Cor.1), 30 October 1987.

2.15. CCIR. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group

11 / / Doc. 11 / 262, 16 November 1987.

2.16. CCIR. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group

11 to the final meeting of Study Group 11 / / Doc. 11 / 475, 18 July

1989.

2.17. CCIR. Study Group 11. Report by the Chairman / / Doc. 11 / 122, 31

March 1992.

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ

2.18. ITU-R. Study Group 11. Interim Report / / Doc. 11 / 152, 28 January

1993.

2.19. ITU-R. Study Group 11. Chairman’s Report — Broadcasting Service

(Television) / / Doc. 11 / 1001, 30 September 1993.

2.20. ITU-R. Study Group 11. Report by the Chairman / / Doc. 11 / 223,

26 January 1994.

2.21. ITU-R. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group

11 / / Doc. 11 / 79, 17 May 1995.

2.22. ITU-R. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group

11 / / Doc. 11 / 1001, 16 September 1995.

2.23. ITU-R. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group

11 / / Doc. 11 / 60, 10 March 1997.

2.24. ITU-R. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group

11 / / Doc. 11 / 1001, 13 June 1997.

2.25. ITU-R. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group

11 / / Doc. 11 / 13, 5 March 1998.

2.26. ITU-R. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group

11 / / Doc. 11 / 64, 9 March 1999.

2.27. ITU-R. Study Group 11. Report by Chairman of Study Group

11 / / Doc. 11 / 189, 4 February 2000.

2.28. ITU-R. Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group

11 / / Doc. 11 / 1001, 4 February 2000.

2.29. Зубарев Ю. Б., Кривошеев М. И., Красносельский И. Н. Цифровое

телевизионное вещание. Основы, методы, системы. М.: Научно-

исследовательский институт радио (НИИР), 2001.

2.30. Кривошеев М. И. Интерактивное ТВ вещание — важный вклад

в преодоление цифрового разрыва / / Труды Международной

Академии связи (Приложение к журналу «Электросвязь»).

— 2002. — № 2.

ГЛАВА 3

СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ МЕТОДОВ

КОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИЗИОННОГО

ВЕЩАНИЯ

3.1. НАЧАЛО ИССЛЕДОВАНИЙ КОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ

ИЗОБРАЖЕНИЯ

В цифровом телевидении операции по обработке, формированию,

консервации и передаче ТВ сигналов производятся в цифровой форме.

Переход от аналоговой формы ТВ сигнала к цифровой приводит к зна-

чительному увеличению требуемой полосы частот. Использовать та-

кой широкополосный сигнал в видеозаписи и для передачи по многим

существующим каналам связи затруднительно. Поэтому центральной

проблемой является уменьшение скорости передачи видеоданных, реша-

емое путем устранения избыточности в сигнале программы ТВ вещания

и применения эффективных методов модуляции в радиоканале.

Первая Исследовательская программа по сокращению полосы час-

тот аналоговых ТВ сигналов без ухудшения качества изображения [3.1]

была разработана в 1951 году (рис.3.1). Она предусматривала изучение

возможности передачи стандартного видеосигнала с применением про-

межуточного преобразования его в чересточечно-чересстрочный сигнал

с пропуском отдельных элементов и полей. Предполагалось также иссле-

дование методов подавления мерцаний элементов и полей изображения

при его воспроизведении на приеме с помощью кинескопа с большим

послесвечением люминофора экрана.

Исследовательская программа (рис. 3.2) по уменьшению пропускной

способности канала, необходимой для передачи ТВ сигналов, была раз-

работана на собрании 11 ИК в Москве в 1958 году и одобрена на IX Пле-

нарной Ассамблее МККР (Лос-Анджелес, 1959 г.) [3.2]. В ней в отличие

от программы на рис. 3.1 конкретно ставилась задача сокращения полосы

частот передачи ТВ сигнала путем устранения избыточности в нем.

Первая Исследовательская программа по сжатию цифрового потока

при кодировании ТВ сигнала без ухудшения визуального качества вос-

производимого изображения (см. главу 1, рис. 1.8) была разработана

на собрании комиссии в июле 1972 года. На ее основе были развернуты

широкие исследования в этой области.

В 1971-1972 годах были подготовлены первые проекты нового Воп-

роса изучения цифрового кодирования для телевидения [3.3, 3.4].

3.1. ИССЛЕДОВАНИЯ КОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ

ГЛАВА 3. ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ КОДИРОВАНИЯ ТВ СИГНАЛОВ

На собрании 11-й ИК в июле 1972 года L. Angel, Председатель

СМТТ (Смешанная комиссия МККР-МККТТ по передаче ТВ и зву-

ковых сигналов по каналам связи была создана на VIII Пленарной

Ассамблее МККР в 1956 году в Варшаве) предложил распределить

исследования, относящиеся к цифровым методам, между различны-

ми Исследовательскими комиссиями МСЭ. На 4 ИК (спутниковая

служба) и 9 ИК (фиксированная служба) МККР совместно со спе-

циальной комиссией МККТТ по изучению шумов в каналах связи

возлагалось изучение систем передачи, а на 10 ИК, 11 ИК МККР

и СМТТ — проблем, связанных с цифровыми сигналами вещания

[3.5]. Собрание приняло проект нового Вопроса изучения цифровых

методов в ИК МККР и СМТТ [3.6], проект нового Вопроса по стан-

дартам на цифровые ТВ системы [3.7] и упомянутый выше проект

новой Исследовательской программы по цифровому сжатию ([3.8],

см. главу 1, рис. 1.8).

Рис. 3.1. Исследовательская программа по изучению методов сокращения полосы

частот ТВ сигнала, принятая VI Пленарной Ассамблеей МККР (Женева, 1951 г.).

В ноябре 1973 года состоялось собрание, на которое были приглаше-

ны все Председатели и Вице-председатели Исследовательских комис-

сий МККР и МККТТ, исследования которых были связаны с изучением

цифровых методов.

Рис. 3.2. Исследовательская программа по изучению методов уменьшения про-

пускной способности канала, необходимой для передачи ТВ сигнала (собрание 11

ИК МККР, Москва, 1958 г.).

3.1. НАЧАЛО ИССЛЕДОВАНИЙ КОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ

ГЛАВА 3. ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ КОДИРОВАНИЯ ТВ СИГНАЛОВ

В соответствии с решениями этого собрания в СМТТ была

создана Временная рабочая группа IWP / CMTT / 1 под предсе-

дательством W. Simpson (Вице-председатель СМТТ), которой

поручили координацию деятельности МККР и МККТТ в ука-

занной области.

Изучения цифровых методов передачи ТВ сигналов были возложе-

ны на РГ 11-В под председательством Т. Anderson (Великобритания),

назначенного 11 ИК в 1974 году [3.9].

По предложению Председателя 11 ИК РГ 11В и РГ 10 / 11А совмес-

тно с соответствующими группами СМТТ начали изучения измерений

в цифровом ТВ, мультиплексирования видеосигналов и записи сигна-

лов звукового сопровождения [3.10, 3.11].

Проект первой Исследовательской программы по обнаружению

и исправлению ошибок при передаче и вещании цифровых сигналов

был разработан на собрании 11 ИК в мае 1976 года [3.12]. Была со-

здана новая Объединенная Рабочая группа 10 / 11Т по цифровой ТВ

терминологии под председательством К. Arasteh (Иран). Он возглавил

также РГ 11-Е по качеству изображения в цифровом ТВ вещании, со-

зданную 11 ИК в 1977 году [3.13].

В 1981 году эти задачи перешли в РГ 11D под председательством

Y. Yamamoto (Япония) [3.14].

Все исследования были направлены на разработку единого миро-

вого стандарта по цифровому ТВ вещанию, обеспечивающего макси-

мальную совместимость аппаратуры записи с оборудованием для ТВ

вещания и упрощение международного обмена ТВ программами [3.15].

Исследовательская программа, сформулированная на собрании 11 ИК

в октябре 1981 года, включала также изучение методов сжатия ТВ сиг-

налов для применения в студиях, наземных и спутниковых каналах.

Большое внимание уделялось стандартизации интерфейсов между

студиями и сетями.

Исследования применений цифровых методов в ТВ вещании

продолжаются в 6 ИК и фокусируются в основном на изучении ко-

дирования сигналов источника вещательных программ, мульти-

плексирования и демультиплексирования сигналов изображения,

звука, данных, метаданных в производстве / постпроизводстве про-

грамм и интерфейсов, являющихся точками соединения двух систем

или частей одной и той же системы и обеспечивающих требуемый

формат цифрового сигнала и взаимное сопряжение соединяемой

аппаратуры.

3.2. МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТУДИЙНЫЙ СТАНДАРТ ЦИФРОВОГО

ТЕЛЕВИДЕНИЯ

На основании описанной в главе 2 методологии создания междуна-

родных стандартов для ТВ вещания 11 ИК были начаты важные иссле-

дования, направленные на разработку первой, стартовой рекомендации

в данной области по кодированию сигналов для цифровых ТВ студий.

Эта деятельность 11 ИК вызывала повышенное мировое внимание, т. к.

было ясно, что хаос многостандартности в ТВ вещании, сложившийся

к этому времени, вследствие внедрения несовместимых аналоговых

систем цветного телевидения не мог быть допущен при стандартизации

цифрового ТВ вещания.

Комплексный подход к стандартизации цифрового телевидения про-

явился в том, что параллельно с разработкой основного стандарта ко-

дирования для цифровых ТВ студий были развернуты изучения смеж-

ных проблем, способствующих эффективному решению поставленной

задачи, в том числе «ТВ систем, использующих цифровую модуляцию»

(Вопрос изучения 25-2 / 11), «Цифрового кодирования сигналов цветного

телевидения» (ИП 25П / 11), субъективной оценки качества ТВ изобра-

жений (ИП 3А-№ / 11), «Методов измерений и контроля» (ИП 25М / 11),

«Сокращения цифрового потока применительно к видеосигналам» (От-

чет 1089) и др. Все это ускорило и гармонизировало разработку первого

единого цифрового стандарта — Рекомендации ВТ.601 — «Студийные

параметры кодирования цифрового телевидения для стандартного 4:3

и широкоэкранного 16:9 форматов», содержащей основные параметры

цифрового кодирования в аппаратно-студийных комплексах телецент-

ров, работающих со стандартами разложения как 625 строк (50 полей

в секунду), так и 525 строк (60 полей в секунду) [3.17].

Одним из важнейших аспектов при разработке методов цифрового

кодирования являлся выбор частоты дискретизации ТВ сигнала. Она

определяет скорости обработки в цифровом кодере аналогового сигнала

и его преобразования в данные и должна быть вдвое выше наивысшей

частоты спектра этого сигнала.

В первых экспериментах по применению цифровой технологии в ТВ

вещании использовался полный аналоговый ТВ сигнал и формирова-

лась его цифровая версия. Это было так называемое композитное ко-

дирование, поскольку оцифровываемый сигнал являлся комбинацией

яркостной и цветоразностных составляющих. Оказалось, что в этом

случае частота дискретизации имела различные оптимальные значения

для сигналов PAL и NTSC. Кроме того, возникали серьезные проблемы

3.2. МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТУДИЙНЫЙ СТАНДАРТ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

ГЛАВА 3. ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ КОДИРОВАНИЯ ТВ СИГНАЛОВ

с микшированием сигналов SECAM. Все это могло привести к появле-

нию отличающихся цифровых систем производства программ, исполь-

зуемых в разных странах.

Бывший председатель рабочей Группы 11А, руководитель депар-

тамента новых разработок Европейского вещательного союза (EBU)

D. Wood вспоминает: «Положительный сдвиг произошел в 1979 году

на международном ТВ симпозиуме в Монтре в Швейцарии во время дис-

куссии между представителями вещания и промышленности, в итоге

которой было предложено в качестве первого шага направить усилия

на разработку единой цифровой системы для кодирования сигналов

как PAL, так и SECAM.

Возникла идея применения другого вида цифрового кодирования

для сигналов стандарта PAL или SECAM — компонентного кодирова-

ния. В этом случае для формирования сигналов Y, U и V можно было бы

использовать «красный», «зеленый» и «синий» сигналы на выходе ка-

меры и раздельное кодирование каждой из компонент Y, U и V.

Вскоре в Европе для сигналов PAL и SECAM предложили использовать

единую частоту дискретизации 12 МГц для сигналов яркости и 4 МГц

для двух цветоразностных сигналов» [D. Wood (EBU). The beginning of

broadcasting’s digital age. The story of ITU-R Rec. 601, Geneva, 1999].

Учитывая необходимость международного обмена программами, 11

ИК была поставлена задача разработать стандарт, общий как для PAL

и SECAM, так и для NTSС, чтобы использовать во всем мире единый

стандарт для производства ТВ программ.

Разнообразие ТВ стандартов, используемых в разных странах, свя-

зано также с двумя структурами изображения: двух различных чисел

строк и двух различных частот кадров и полей, комбинации 625 строк

и 50 полей / с (625 / 50) и 525 строк и 60 полей / с (525 / 60). При цифровом

кодировании эти две комбинации следовало сохранить при условии,

что все остальные компоненты цифрового ТВ сигнала были бы одними

и теми же во всем мире.

Начались крупномасштабные исследования, и поле для их гармо-

низации и нахождения необходимого международного компромис-

са сохранялось за 11 ИК МККР. При этом было решено, что единый

мировой стандарт для производства цифровых ТВ программ должен

основываться на компонентном кодировании сигналов. Проблема

различных систем цветного ТВ вещания была решена путем перехода

к цифровой обработке сигналов до их преобразования в сигналы сис-

тем PAL, SECAM или NTSC, а также осуществлением такого преобра-