И в России наконец принят стандарт цифрового телевидения. Кто придумал цифровое ТВ, где оно распространено, зачем нужно и кому выгодно его введение в нашей стране.
Цифра по воздуху: Кому нужно цифровое ТВ
Стандарты цифрового ТВ: высокочастотный «спутниковый» DVB-S (s – satellite, 11–12 ГГц в эфире, антенна же подключается к ресиверу на частотах 950–2150 МГц) использует QPSK, в случае «кабельного» DVB-C (c – cable, 47–862 МГц) используется QAM (чаще всего – QAM64), а в «городском» DVB-T (t – terrestrial, частоты обычного ТВ или ДМВ-каналы) – COFDM

Примерно через десять лет после появления цифрового телевидения правительство нашей страны издало «Распоряжение номер 706-р» (от 25 мая 2004 года), где признается «целесообразным внедрение в Российской Федерации европейской системы цифрового телевизионного вещания DVB». Почему именно европейской и почему цифровой, мы и попытаемся разобраться сегодня.

Зачем это нужно?

Преимуществ у цифрового телевидения перед аналоговым множество — как для вещателей, так и для зрителей, вот лишь некоторые из них. Вещателей привлекут следующие аспекты. Во‑первых, более экономно используется частотный спектр: в той же полосе 8 МГц (7МГц для европейских кабельных каналов), где ранее размещался один аналоговый ТВ-канал, можно разместить от 6 до 10 цифровых. Во‑вторых, при цифровом вещании сигнал не нужно преобразовывать — вещатель получает его в цифровом виде, цифровым он остается и в студии, цифровым попадает в эфир. В-третьих, появляется новая аудитория — мобильные пользователи (европейский стандарт DVB-T предполагает прием в движущемся автомобиле, вертолете, поезде), в то время как аналоговое ТВ принимать на ходу в условиях города практически невозможно.

Для зрителей преимущества тоже есть. Во‑первых, улучшается качество картинки: если прием есть, то цифровая картинка по определению лучше аналоговой — она четче, в ней больше информации, ее приятнее смотреть, так как она устойчивее к помехам. Во‑вторых, появляется возможность принимать ТВ-сигнал при помощи мобильных терминалов.

В-третьих, зритель получает дополнительную информацию — больше не придется покупать газету с программой на неделю, поскольку EPG (электронная телепрограмма) является частью цифровой телепередачи, зритель видит как информацию о текущей программе, так и аннотированный гид на неделю или две.

В-четвертых, появляется возможность получать дополнительные удобства — многоязыковое сопровождение (например, канал EuroNews вещает сразу на семи языках, включая русский), титры на разных языках.

В-пятых, по цифровому каналу можно передавать пятиканальный звук (система стереозвука NICAM позволяет передавать только два канала, то есть PRO LOGIC). Зачем покупать DVD, когда можно смотреть фильмы с нормальным звуком по обычному ТВ!

История вопроса

Эпоха цифрового ТВ наступила в начале 1990-х годов, когда практически одновременно в Европе и США начались работы над национальными стандартами — ATSC в США и DVB в Европе. Во второй половине 1990-х цифровое телевидение в Европе уверенно стало теснить аналоговое, сначала — в спутниковом/кабельном ТВ (там, где подписчик платит реальные деньги), а затем и в городских условиях — в большинстве стран остро стоит проблема «пропускной способности» ТВ-частот. Например, в Берлине полностью прекращено аналоговое вещание. В России о существовании проблемы радиочастотного диапазона давно спорят специалисты. Послушать одних — проблема ужасная, послушать других — проблемы нет вовсе.

Любопытно, что расторопность европейцев (первые передачи в формате DVB состоялись уже в середине 1990-х) сыграла с ними злую шутку: на сегодня цифровой стандарт DVB настолько распространен в Европе, что там практически нет резона вводить картинку высокой четкости (ТВЧ или HDTV — High Definition TV). В то же время инертность США (связанная не в последнюю очередь с гигантскими территориями и фантастическим количеством аналоговых телеприемников) сыграла на руку прогрессу — сегодня «цифровое ТВ» в Америке практически тождественно телевидению высокой четкости. Так же любопытно, что телестудии в Америке «гоняют» между собой программы через спутники в европейском стандарте (DVB-S), чем пользуются энтузиасты, которые покупают оборудование для приема таких сигналов и часто перехватывают передачи, эфир которых еще только планируется.

Особняком стоят японцы. Они разработали независимый стандарт цифрового ТВ, который называется ISDB. Он во многом аналогичен европейскому семейству стандартов DVB, но в нем приоритет отдан передаче данных, а не телевизионного сигнала; ISDB лучше ведет себя при некоторых условиях. Несмотря на это, распространения за пределами Японии он не получил (только Бразилия обдумывает переход на ISDB).

Как это работает?

В основе всех трех стандартов (американского ATSC, европейского DVB и японского ISDB) лежит технология сжатия видео MPEG-2. Различаются эти стандарты в основном используемыми частотами, методами модуляции и сигнализации. Поскольку в России недавно принят европейский стандарт, DVB, на нем и сконцентрируем внимание.

DVB — сокращение от Digital Video Broadcasting (цифровое телевещание). Это целое семейство стандартов. На сегодня вовсю работают системы DVB-S (то есть спутниковые), DVB-C (кабельные) и DVB-T (наземные). На подходе стандарт DVB-H — для мобильных телефонов. Сначала появились стандарты DVB-S (декабрь 1993-го) и DVB-C (1994), поскольку именно в кабельных и спутниковых сетях огромное количество каналов нужно как-то уложить в выделенный частотный спектр. За ними появился стандарт DVB-T (декабрь 1995-го). Стандарты различаются между собой частотами и методами модуляции.

В студии сигналы отдельных видеопрограмм (MPEG-2) объединяются при помощи мультиплексора и преобразуются в поток DVB, который «закрывается», модулируется нужным методом и отправляется в эфир. На стороне зрителя сигнал принимается при помощи антенны, демодулируется, «раскрывается» (если он был закрыт и у зрителя есть право на просмотр данного канала) и становится DVB-контейнером, содержащим в себе сигнал MPEG-2 и дополнительную информацию. Что с ней делать — решает зритель. Он может выбрать язык вещания, посмотреть программу на неделю, прочесть аннотацию к текущей передаче или просто послушать цифровое радио (обычно провайдеры цифрового ТВ транслируют заодно и десяток радиостанций в необыкновенно высоком качестве; увы, не все российские провайдеры радуют подписчиков таким сервисом).

В системе DVB предусмотрены также возможности для передачи данных (в том числе интернет), причем не только в сторону клиента — описаны возможности передачи обратного канала (в сторону провайдера) при помощи таких систем, как DECT, GSM, обычный телефон (модем) или ISDN. Все стандарты DVB поддерживают и картинку высокой четкости (HDTV), но вещать в HDTV в Европе пока никто не торопится — нет HD-приемников, нет HD-программ, и далее, по замкнутому кругу. На сегодня только один вещатель — бельгийская телекомпания «Euro 1080» — обеспечивает картинку высокой четкости.

Важный элемент стандартов DVB — скремблирование (также называемое шифрованием и «закрытием» каналов). Оно используется только в том случае, если нужно обеспечить условный доступ к сигналу — чтобы его могли смотреть только те, кто за него заплатил. Предусмотрены интерфейсы для подключения методов скремблирования, и разные вещатели выбирают разные методы. На студии сигнал скремблируется для каждого из подписчиков и передается в эфир в зашифрованном виде. Декодер клиента демодулирует сигнал, затем «раскрывает» его и показывает картинку на ТВ или панели. Если телевизор цифровой и интерфейс между декодером и телевизором тоже цифровой (SDI, DVI или навязанный «защитниками интеллектуальной собственности» HDMI), то сигнал так и останется цифровым вплоть до формирования ТВ-картинки.

Кому это выгодно?

Один из недавних номеров профессионального издания вещателей России — журнала Broadcasting — был целиком посвящен проблеме принятия стандарта цифрового ТВ в нашей стране. Из него мы узнали, что особой надобности в принятии этого стандарта в России не было: у всех, кто готов платить за цифровое ТВ, оно уже давно есть (примеров платного цифрового ТВ много — Космос-ТВ, НТВ+, ДИВО-ТВ и др.). Дискуссии же крутились вокруг стандарта бесплатного ТВ, то есть речь шла о дележе государственных денег (ибо кто еще будет финансировать модернизацию вещательных комплексов!). Практически никакой необходимости в принятии такого стандарта не было, так как телевизионный спектр на сегодня не слишком перегружен — даже в Москве всего 15 каналов, и особой толчеи нет даже в столичном эфире. Если увеличить количество возможных каналов даже в шесть раз (напомним, в случае введения цифрового телевидения вместо одного аналогового ТВ-канала можно будет передавать от 6 до 10 цифровых), мы получим цифру 90. Программ, или, как говорят телевизионщики, контента на такое количество каналов нет и в помине.

К тому же ни у кого не было сомнений в том, какой стандарт выберут. Учитывая, что спутники вещают в DVB-S, а кабели — в DVB-C, очевидным выбором наземного ТВ был DVB-T (кстати, в Москве экспериментальное вещание в этом стандарте уже ведется). Но решение принято, и где-то к 2008−2015 годам мы станем свидетелями очередной революции. На тему «нужна ли нам такая революция» уже давно ломают копья специалисты и чиновники.

Строки

Все знают, что в стандарте SECAM 625 строк. Зная пропорции телеэкрана (4:3), многие умножают 625 на 4/3 и получают 833, после чего заявляют, что «разрешение аналогового ТВ составляет 833х625». Это совершенно неправильно. Строк в SECAM действительно 625 (правда, из них 58 — служебные), но из этого ничего не следует. Все дело в линиях.

ТВЛ

ТВЛ или телевизионные линии — вот что определяет разрешающую способность аналогового ТВ. Одна ТВЛ — это один переход от сигнала самой высокой интенсивности (белый цвет) к сигналу самой низкой интенсивности (черный цвет) или наоборот. Линии эти — вертикальные, то есть количество ТВЛ считают по горизонтали кадра. Именно количеством таких переходов определяется качество сигнала или картинки на телевизоре. Идеальный эфирный сигнал может иметь разрешение в 500 ТВЛ, S-VHS дает 400 ТВЛ, а VHS — 240 ТВЛ. Хороший кинескопный телевизор позволяет отобразить лишь 400, максимум 450 ТВЛ. Средний телевизор отображает лишь около 350 ТВЛ. Возьмем за основу качество хорошего телевизора. 400 ТВЛ, то есть 400 переходов, или 200 белых и 200 черных полосок вперемежку. При этом нужно помнить, что речь идет об аналоговых данных. Оцифровать их можно с любым разрешением — хоть 200 отсчетов, хоть 1000. Просто нужно помнить, что информации в сигнале — всего на 400 ТВЛ.

Точки

В цифровом сигнале все проще — там счет идет на точки. В системе DVB предусмотрено следующее количество точек по горизонтали: 720, 704, 544, 528, 480 или 352. Количество точек по вертикали определяется стандартом вещания — 480 для NTSC, 576 для PAL. В системах HDTV все тоже довольно просто. Там возможны форматы 1920x1080 и 1280x720, а сигнал может быть чересстрочным или прогрессивным.

Телевизоры

Не задумывались, отчего аналоговый телевизор стоит в несколько раз дешевле аналогичного по размеру аналогового монитора? Ведь кинескопы у них, скорее всего, одинаковые. Все дело в электронике. Полоса пропускания видеоусилителя определяет количество ТВЛ, которые можно отобразить на данном устройстве. Бытовой телевизор снабжен видеоусилителем с полосой около 4−5 МГц (самые лучшие — до 10 МГц) и дает примерно 400 ТВЛ. В то же время у хорошего CRT-монитора значение «dot clock» может достигать 390 МГц (такой монитор показывает до 2048 точек). Таким образом, если у вас аналоговый телевизор, вы все равно не увидите разницу между цифровой и аналоговой ТВ-картинкой (разве что последняя будет меньше подвержена помехам). С другой стороны, у LCD и плазменных мониторов, а также у LCD и DLP-проекторов нет никаких ТВЛ. Там «все по‑честному», то есть точки. Это нужно помнить при выборе такого устройства — больше, чем «стандартное разрешение» (native resolution), оно показать не может в принципе. Пока HDTV не стало реальностью, можно покупать и панели разрешением 1024х576 (и даже 800х600), но для отображения HD-сигнала нужно, по крайней мере, 1280х720 (а лучше — 1920х1080).

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2004).