Главная Технологии Техника Оружие Адреналин Мастер- класс Российская наука Карта: 1 2 3 4 5 6 7 Технологии - Цифра по воздуху

Кому нужно цифровое ТВ
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. Пасека на минном поле

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. Границы Мура

Зачем это нужно? Робот-ходок

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. База меняется

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. Ксерокс-переводчик

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. Под скальпелем робота

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

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! Тест на самоубийство

История вопроса Грибной синтез

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. Жидкие линзы

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. Дышите на здоровье!

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). Бессменная батарейка

Как это работает? Ближе к небу

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. Пластическая сталь

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. Бииип! биип!

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). Зеркальный щит

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. Космос: новости

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. «Живые» нановолокна

Кому это выгодно? Искусственные сосуды

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. Авиашоу в миниатюре

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. Выставка недостижений

Строки Зажигая стадионы

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. Апокалипсис в движении

ТВЛ На ракете по Луне

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. Давай покрасим холодильник

Точки

В цифровом сигнале все проще – там счет идет на точки. В системе DVB предусмотрено следующее ко-личество 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).


Что такое QPSK и QAM

Для передачи сигналов используются разные методы модуляции. В последнее время все большее распространение получает фазовая модуляция, позволяющая уложить больше данных в канал с заданной полосой пропускания сигнала. С фазовой модуляцией сталкивался любой, кто пользовался модемом v.34 или v.90. Что это такое, проще всего объяснить при помощи иллюстраций. Возьмем два синусоидальных сигнала. Сначала (1) они синфазны, и их фазовый сдвиг считается равным нулю градусов или 360 градусам, что то же самое. Затем (2) синий сигнал «убегает вперед» на четверть цикла, и фазовый сдвиг принимается равным 90 градусам. Затем (3) синий сигнал «убегает» на половину цикла, и сдвиг принимается равным 180 градусов. Наконец (4) синий сигнал «убегает» на 3/4 цикла, и фазовый сдвиг считается равным 270 градусам. С помощью таких схем легко представить себе аналоговые сигналы, но для представления цифровых величин удобно нарисовать крестик (5), где условно расположить углы фазового сдвига. Каждому углу можно сопоставить двоичное значение (6), и мы получим представление о том, как при помощи фазовой модуляции передаются данные.

QAM. Простейший вид модуляции – амплитудную – изучают еще в школе (7). Для передачи двоичных сигналов берут два значения («уровень нуля» и «уровень единицы») и при помощи двух сигналов передают четыре возможных значения. При комбинировании амплитудной модуляции и фазовой модуляции получается QAM (quadrature amplitude modulation). Графическое представление QAM называется «созвездием» (8).

COFDM – вообще-то, не система модуляции. Это метод вещания. Модуляцию в нем используют QAM или QPSK. COFDM отличается двумя особенностями. Во-первых, в нем одновременно используется много несущих (1705 или 6817, которые называют 2k и 8k соответственно). На каждой из несущих передается фрагмент информации с крайне низкой скоростью (битрейтом). В Англии используется система 2k, в большинстве стран Европы – 8к. Система 8k позволяет реализовать режим, когда много передатчиков вещают один и тот же сигнал, позволяя создать огромную зону уверенного мобильного приема. Все несущие синхронизированы, то есть момент начала передачи символа на всех несущих совпадает. Во-вторых, используется так называемый защитный интервал. Перед каждым передаваемым символом создается интервал, в течение которого должно улечься эхо от ранее переданного символа. Продолжительность защитного интервала может составлять от 1/32 до 1/4 передаваемого символа. Таким образом борются с интерференцией. COFDM – чрезвычайно сложный метод, и вдаваться в подробности мы не станем – в противном случае в этом номере журнала больше ничего бы не поместилось.


Откуда берется стерео?

С недавних пор два канала в Москве – ОРТ и MTV – начали вещать со стереозвуком. Это стало возможным благодаря установке на Останкинской башне передатчика, снабженного модулятором системы NICAM. Это отнюдь не новость в телевидении, но раньше в России такого не было. NICAM представляет собой очередную цифровую надстройку над аналоговым ТВ. Помимо обычного ТВ-сигнала передается еще один, где в цифровой форме закодирован звук. Кодирование там очень примитивное, 14-битное (а на деле даже 10-битное, с остроумной схемой компенсации – против 16-битного в компакт-дисках), частота дискретизации – 32 КГц (против 44,1 КГц в CD). Однако, поскольку при просмотре видео человек менее требователен к звуку, свою функцию – обеспечение стереозвука (а при подключении ресивера Dolby PRO LOGIC – даже псевдообъемного, два передних канала, один центральный и один тыловой) – система выполняет.



Тест на самоубийство | Неутомимая парочка | Грибной синтез | Компакт-анализатор | Жидкие линзы | Секунды на опознание | Дышите на здоровье! | Космос: новости | Бессменная батарейка | Прослушка | Ближе к небу | Краска-генератор | Пластическая сталь | Поддержим NASA | Бииип! биип! | Инкубатор на кончике пальца | Зеркальный щит | Следы невиданных зверей | Космос: новости | Свечной нанозаводик | «Живые» нановолокна |