Стандарт HDTV

HDTV (ТВЧ - Телевидение Высокой Четкости) - сегодня это самая передовая и высокотехнологичная область цифрового телевидения, сравнимая по своему значению с появлением цветного телевидения в 60-х годах 20 века. В буквальном смысле англоязычных аббревиатур. HDTV (High Definition Television). это часть DTV (Digital Television).

HDTV поддерживает стандарты 1080i и 720p, обладает широкоэкранным 16:9 изображением, звуком Dolby Digital 5.1. и, соответственно, является наивысшей точкой развития телевизионных технологий.

Посредством HDTV обеспечивается доставка в каждый дом необыкновенно чистого, яркого и четкого изображения, практически совпадающего по качеству с 35-мм кинопленкой, и с многоканальным звуковым сопровождением.

Высокая четкость (HD) означает, что число линий и число пикселей в каждой линии телевизионной картинки существенно увеличены по сравнению с телевидением стандартной четкости (SD). В то время как телевизионное SD-изображение передается с разрешением 720x576 пикселей, HD-изображение имеет разрешение 1920x1080 пикселей. Число элементов изображения, передаваемых за одну секунду, увеличено в 5 раз. Это позволяет существенно увеличить чистоту, четкость и детализацию изображения и объясняет тот восторг, который вызывает просмотр HDTV-картинки на высококачественных плоскопанельных дисплеях или на проекторах в домашних кинотеатрах.

Cтандарты HDTV

Сегодня в мире распространены в основном два стандарта, которые используются для HDTV-вещания. 720p (p - прогрессивная развертка) и 1080i (i - чересстрочная развертка). Стандарт 1080i определен в Рекомендациях ITU-R BT.709-5.

Изображение состоит из 1080 активных линий по 1920 отсчетов в каждой, соотношение сторон - 16:9, использованы квадратные пиксели. Стандарт 720р определен SMPTE как телевизионный стандарт 296M-2001. Этот стандарт обеспечивает 720 линий в кадре и 1280 отсчетов в линии. Соотношение сторон - 16:9, использованы квадратные пиксели.

Традиционное телевидение использует так называемое "чересстрочное" сканирование, при котором каждый кадр отображается на экране в два захода. В первом заходе выводятся нечетные линии за 1/50 секунды, во втором за такое же время - четные линии. Вывод полного кадра происходит 25 раз в секунду. В системах прогрессивного сканирования полный кадр изображения выводится каждую 1/50 секунду.

 

Достоинства и недостатки стандартов HDTV:

· Прогрессивный стандарт является более простым для компрессии и приводит к более низкой скорости передачи данных.

· Вывод движущегося изображения лучше осуществлять в формате 720р/50, чересстрочное сканирование приводит к возникновению артефактов при быстром движении изображения в случае, если показ идет на дисплеях с системой прогрессивного сканирования.

· 720р/50 обеспечивает изображение с меньшим общим количеством артефактов, чем 1080i.

· Производство в 1080i в настоящее время является более простым благодаря более доступному оборудованию.

В Таблице перечислены стандарты, которые должны поддерживать европейские HD-дисплеи, чтобы называться HDTV-совместимыми.

Стандарт	Пиксели в линии x линии в кадре	Режим развертки	Частота кадров	Соотношение сторон кадра
720p/50	1280x720	Прогрессивная	50 кадр/с	16:9
720p/60	1280x720	Прогрессивная	59.94/60 кадр/с	16:9
1080i/25	1920x1080	Чересстрочная	50 полей/сек	16:9
1080i/30	1920x1080	Чересстрочная	59.94/60 полей/сек	16:9

 

Кодирование видео

До настоящего времени все существующие в мире HDTV стандарты (ATSC, DVB, ISDB) были основаны на схеме видеокомпрессии MPEG-2 и использовали в качестве основы транспортный поток (MPEG-2 Systems Transport Layer). В настоящее время стандарт DVB дорабатывается для включения в него более современных инструментов аудио/видеокомпрессии, например, таких как H.264 (MPEG-4 AVC) и, может быть, позднее, SMPTE VC-1.

Факторы, влияющие на развитие HDTV, и перспективы

Согласно аналитическим исследованиям - в 2006 и 2007 годах следующие факторы, способствующие продвижению рынка, приведут к "нашествию" HDTV в Европе:

· Значительная степень распространения HD-телевизоров, главным образом, LCD и плазменных.

· Внедрение HD DVD.

· Увеличение объемов производства HD-контента.

· Доступность HDTV-ресиверов на рынке.

· Чемпионат Мира по футболу в Германии.

· Олимпийские игры в Турине.

С 2008 года развитие HD-рынка будет ускоряться следующими факторами:

· Растущая доступность "HD ready" телевизоров.

· Достижение ведущими провайдерами платного телевидения критических уровней развития на всех основных рынках.

· Увеличение числа телевизионных HD-каналов и HD DVD.

· Олимпийские Игры 2008 года и Кубок Мира по футболу 2010 года.

По прогнозам, в 2010 году в Европе будет насчитываться от 60 до 80 спутниковых HD-телеканалов, от 21 до 27 кабельных и от 4 до 14 эфирных HD-каналов. Спорт можно рассматривать в качестве наиболее востребованного контента. Он является главной темой для HD-каналов после кино, а главные спортивные события, такие как Олимпиады, Кубки мира и Чемпионаты по футболу, транслируемые на этих каналах, напрямую влияют на уровень продаж HD-оборудования.

 

5 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМ ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ

 

5.1 Глобальная модель систем цифрового вещания

 

Происходящий в настоящее время в мире переход на цифровое ТВ вещание находится в своей активной фазе. Известные планы предус­матривают переход развитых стран на полностью цифровое вещание в течение 2006-2015 гг.

Обычной практикой при внедрении цифрового наземного ТВ веща­ния является установление переходного периода на срок примерно 10-15 лет, когда одновременно будет производиться и аналоговое, и циф­ровое вещание.

Система цифрового ТВ вещания содержит не только различные службы, но и разнообразные системы доставки информации, поскольку, обладая способностью сопряжения с различными видами цифровых се­тей, полностью обеспечивает режим распределения и трансляции вещательных программ и независимых данных, как с открытым, так и с ограниченным доступом. В систему цифрового ТВ вещания легко вве­сти функцию гибкой интерактивности, позволяя пользователю иметь связь с провайдерами услуг по различным видам каналов, доступных в конкретной ситуации. Практическая реализация систем цифрового ТВ вещания невозможна без скоординированных усилий международных организаций:

- международная организация по стандартизации ИСО (International Organization for Standardization - ISO);

- международная электротехническая комиссия МЭК (International Electrotechnical Commission - IEC);

- международный союз электросвязи МСЭ (International Telecomunication Union - ITU).

Международные исследования в области цифрового вещания основываются на глобальной модели системы цифрового вещания, отражающей новые подходы к массовой многоцелевой интерактивности и пе­редаче мультимедиа, а также принимающей во внимание возможные среды передачи. Глобальный подход к цифровому ТВ вещанию опреде­ляет его как систему массового многоцелевого информационного обслу­живания, обеспечивающую комплексное решение проблем многопрог­раммного ТВ вещания (МПТВ), передачи больших объемов цифровых данных, массовой интерактивности, а также ряда задач мультимедиа и других информационных служб (рис 5.1).

Ядром глобальной модели являетсямультиплекс, т.е. групповой цифровой сигнал, передаваемый по ТВ каналу. Мультиплекс играет роль многоцелевого контейнера, загружаемого цифровыми сигналами не­скольких программ ТВ вещания и обеспечивающего множество пря­мых цифровых каналов интерактивных и других служб.

Рисунок 5.1 – Глобальная модель системы интерактивного цифрового вещания

 

Слияние на базе цифрового вещания методов телекоммуникаций с компьютерными технологиями и введение интерактивности качествен­но изменяют традиционную роль ТВ вещания как поставщика однонаправленных программ. Цифровой вещатель может предоставлять целую гамму привлекательных интерактивных и мультимедийных ус­луг вещательного и невещательного вида для макро- и микрогрупп пользователей. Пользователь, в свою очередь, становится участником процесса вещания и потребителем ряда новых услуг, получая, напри­мер, возможность выбирать по своему вкусу продолжение просматри­ваемой программы или даже формировать свою собственную програм­му из фрагментов различных передаваемых программ.

Такие программы вещания становятся нелинейными в отличие от традиционной линей­ной программы, где телезритель пассивен и может лишь просматри­вать сменяющие друг друга сцены и сюжеты в последовательности, жестко заданной поставщиком программы (модулем вещания).

Содержательная информация, выгружаемая из цифрового контей­нера, предоставляется пользователям вещательных, интерактивных, информационных и других служб. Каждый из них по каналам инте­рактивной сети может осуществлять обмен сообщениями со своими поставщиками программ и интерактивных услуг.

Средством интерак­тивного обмена является абонентская приставка к телевизору с клави­атурой, памятью, декодерами систем ограничения доступа, устройства­ми сопряжения с интерактивными каналами, модемами и другими узлами.

 

5.2 Определение и классификация систем доставки

 

При построении моделей большое внимание уделяется вопросам взаимодействия сетей, комплексов и устройств, образующих систему.

При анализе систем и методов цифрового ТВ вещания особое значение име­ет модель системы доставки информации пользователям. Термин "система доставки" имеет в общем случае достаточно широкое значение, и может характеризовать любые средства, служащие для передачи информации от источника до получателя.

Рисунок 5.2 Структура системы доставки

В более узком смысле — это средство доставки информационного содержания услуги от контент-провайдера до провайдера служб и от провайдера служб до конечного пользователя (см. рис. 5.2, на котором: СКП — система контент-провайдера, СПС — система провайдера служб, СПУ — систе­ма получателя услуг, А1 – А11 — эталонные стыки). Основная функ­ция — перенос информации между пользователями системы доставки по любым средам, от лент и дисков до спутниковых широкополосных систем.

Структурная схема системы производства и трансляции ТВ программ в цифровой форме показана на рис 5.3. На схеме представлены ос­новные подсистемы, отражающие процессы сбора, обработки и распре­деления информации. Контент-провайдеры поставляют содержатель­ную информацию провайдерам услуг, которые компонуют вещательные программы. Для передачи по каналу программы подвергаются сжатию и мультиплексированию в общий поток.

Рисунок 5.3 – структурная схема системы

производства и трансляции ТВ программ

Туда же добавляются управ­ляющие сообщения системы ограничения доступа, которая совместно с системой управления (администрирования) абонентами обеспечивает ве­щание для отдельных пользователей или для микрогрупп пользовате­лей, знающих пароль или ключ для доступа к данным.

На выходе подсистемы транспортного мультиплексирования формиру­ется поток транспортных пакетов, содержащий все компоненты предоставляемых служб.

Это своеобразная точка стыка между формирующим и распределяющим комплексами системы. Транспортный поток является тем самым контейнером, который служит для переноса информации пользователям. При этом система доставки в общем случае может иметь различные варианты.

Классификация систем доставки показана на рис 5.4, где все сис­темы разделяются на две большие категории — сетевые инесетевые. В системах вещания принципиальное значение имеют сетевые системы доставки, которые делятся, в свою очередь, на радиосистемы и кабель­ные системы, и могут быть одно- и двунаправленными (интерактивны­ми).

Физические средства доставки и хранения характеризуются низкой вероятностью ошибки и не требуют принятия специальных мер по за­щите транспортных потоков.

Рисунок 5.4 – классификация систем доставки

 

Напротив, сетевые системы доставки мо­гут работать в условиях повышенных помех и требуют согласования с каналом по нескольким параметрам. Такое согласование обеспечивают подсистемы адаптации к каналу, которые вместе со средой передачи и абонентскими приемниками образуют систему цифрового ТВ вещания.