Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

На пороге новой эры развития цифрового ТВ-вещания

В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

На пороге новой эры развития цифрового ТВ-вещания

На форуме CSTB'13 (29 января 2013 года) главный научный сотрудник ФГУП НИИ радио, почетный председатель исследовательской комиссии по вещанию в МСЭ-Р (ИК 6), д.т.н., проф. М.И. Кривошеее провозгласил наступление новой эры многофункционального цифрового ТВ-вещания, которое станет базовым компонентом информационного общества. Сформулированный тезис "Цифровое ТВ-вещание всюду и всегда" сегодня стал реальным для воплощения благодаря достигнутым результатам дальновидно начатых международных исследований и прогресса технологий в области инфокоммуникаций. Важно, что выдвинутые предложения, поддержанные в мировом масштабе, будут способствовать дальнейшему продвижению стартовых положений, описанных в статье "О новой концепции развития ТВ-вещания" (Broadcasting, № 8/1 декабрь 2010 — январь 2011). Редакция журнала обратилась с просьбой к автору, члену редакционного совета журнала, подготовить статью на эту тему
Марк Кривошеев
Главный научный сотрудник ФГУП НИИ радио,
почетный председатель исследовательской комиссии
по вещанию в МСЭ-Р (ИК 6), д.т.н., проф.

На церемонии открытия международной выставки ITU TELECOM'12 (Дубай, 14 октября 2012 года) генеральный секретарь МСЭ д-р X. Туре (Н. Тоигё) сказал: "...снижение роли голосовой модели, которая служила в течение последних 100 лет, означает, что должна быть создана новая модель... на ближайшие 100 лет. Сейчас самое время для лидеров в создании этой модели для будущего".

На основании нового подхода к технологической платформе цифрового ТВ-вещания (MediaVision, № 6/2010,) были выдвинуты стартовые положения концепции его развития до 2020—2025 годов. (Broadcasting, № 8/2010; № 1/2011). Анализ международных решений и прогресса технологий позволил придать этим положениям принципиально новый характер. Появилась уверенность в том, что настало время впервые предложить реальные пути достижения мечты — массовой интерактивной экранизации общества в слиянии с мобильной связью. Многих людей ускоряющийся ритм жизни привел к заинтересованности в визуальной информации с утра до вечера не только дома, но и на улицах, на эскалаторе в метро, в общественных местах, на транспорте и т.п. Приходится быстро перерабатывать большие объемы информации. В общем, это означает, что в перспективе видеоинформация в интерактивном режиме должна быть доступна обществу практически всегда и везде, где она может быть востребована. Наступающее значительное расширение возможностей потребителей телевизионного и видеоконтента повлияет на традиционные подходы к ТВ-вещанию.

Важность предстоящего решения сформулированной задачи подтверждается объективными данными — более 80% всей воспринимаемой информации доставляет зрение — информационная доминанта нашего организма. Видеоинформация способствует нашей жизнедеятельности, поэтому общество всегда будет пользоваться телевидением или его будущими аналогами.

Начало перехода к массовой экранизации предусматривает дополнение домашнего просмотра ТВ-программ мобильным приемом в покое и в движении, а также "наружным" телевидением с помощью множества экранов видеоинформационных систем (ВИС).

Для дальнейшего продвижения ряда стартовых положений концепции необходимо было гарантировать их мировое признание. В связи с этим Россия выступила инициатором и активно участвовала в принятии международных решений по такого рода важным инновациям. Результаты в виде ссылок на официальные документы демонстрирует "спираль развития" (рис. 1а), представленная автором в итоговом докладе, посвященном 40-летию начала исследований цифрового ТВ-вещания и ТВЧ, отмечавшемся в МСЭ 30 октября 2012 года (рис. 2, 3, 4). Спираль свидетельствует, что инновациям, заложенным в стартовые положения концепции, обеспечена международная поддержка. Это будет способствовать уверенному их продвижению к требуемому формату концепции, поскольку решения МСЭ — это плод большого коллективного труда ведущих специалистов многих стран.


Следовало попытаться найти форму, чтобы показать конкретные задачи, решаемые составляющими спирали. Поэтому для упрощения наглядного представления нововведения в виде первого шага показаны на примере новой модели тракта цифрового ТВ-вещания с учетом прогресса технологий (рис. 16).


Казалось бы, знакомая структура ТВ-тракта. Однако в нем существенно расширены цели, дополнен и преобразован ряд его составляющих. Во многих случаях появилась децентрализация формирования контента с обилием географически разнесенных источников, многонаправленное интерактивное его распределение. На смену пассивному приему передаваемой ТВ-программы приходит активное участие зрителей в отборе желаемого контента и др.


Отнесение модели к категории наступления новой эры основывается на том, что перед ней ставятся задачи, значительно более грандиозные и коренным образом отличающиеся от первоначальных на старте разработок и внедрения этой сферы СМИ. Принципиальная особенность в том, что в широком понятии новой эры впервые интегрируются современные и перспективные возможности базовых компонентов технологической платформы цифрового ТВ-вещания со ссылками на последние международные решения — теперь это законы для мирового вещания и связанных с ним информационных услуг.


Экологической защите зрителей ТВ-программ посвящена Рекомендация ВТ. 1702. Вопросы доступности услуг вещания для лиц с ограниченными физическими возможностями (10% населения Земли) рассмотрены в отчете ВТ.2207.

Задачи тракта расширяются за счет программ — пакетов мультимедиа (Рекомендации ВТ.1788, ВТ.1833, ВТ.1869, ВТ.1887, ВТ.2016), а также программ "всюду для каждого".

Видим источники, инициирующие и двигающие прогресс.

Объемное 3DTV

Первый — "Вопрос изучения стереоскопического ТВ" — был принят по предложению проф. П.В. Шмакова и В.Е. Джакония (СССР) на собрании 11 ИК в 1958 году в Москве [1].

В связи с переходом на цифровое ТВ-вещание на основе [2] был подготовлен вклад РФ (МСЭ-Р, док. 6D/21, 7 апреля 2008). В нем впервые предлагалась стратегия международной стандартизации цифрового объемного ТВ-вещания. На основе этого вклада разработан новый — "Вопрос изучения МСЭ-Р 128/6". Приоритет России на старте этих международных исследований отмечен в пресс-релизах МСЭ и Европейского вещательного союза (EBU) (рис. 5).


В результате прогресса в этих изучениях в 2012 году приняты Рекомендации ВТ.2023, ВТ.2024, ВТ.2025, BS.2019. В пресс-релизе МСЭ от 31 мая 2012 года отмечается, что эти рекомендации являются крупным шагом в изучении 3DTV и дадут новый толчок его развитию. Значительные технологические усовершенствования безочковых ЗD-систем обеспечат требуемое качество воспроизведения и комфортность при просмотре изображений ЗDТV-вещания [3, 4].

Ожидаются голографические системы и 3DTV-NO, обеспечивающие восприятие ряда (N) дополнительных ощущений (О). Например, прикосновений (тактильные чувства), температуры, вибраций, вкуса и т.п. Внедрению 3DTV будет также способствовать преобразование 2D в изображения квази-ЗD.

Телевидение высокой и ультравысокой четкости (ТВЧ и УВЧТВ)

Проект рекомендации по ТВЧ (Рекомендация ВТ-709), в которую впервые были включены цифровые параметры системы и формат изображений 16:9, был представлен на пленарной ассамблее МККР в 1990 году (рис. 6). В 1999м эта рекомендация была расширена для учета интересов кинематографии и компьютерных технологий и с тех пор стала единым мировым стандартом ТВЧ, все шире внедряемого в ТВ-вещании в России и других странах [1].


В 1992 году, когда практически была реализована концепция ТВЧ-6, 7, 8, председатель 11 ИК предложил продолжить движение в направлении повышения четкости ТВ-изображений и приступить к международной стандартизации ТВ-систем с разрешением более 1000 строк, выбранным для систем ТВЧ [МСЭ-Р, док. 11F/34, 10 ноября 1994, док. 11/76, 1 мая 1995]. В соответствии с этим предложением была разработана первая Рекомендация МСЭ-Р ВТ. 1201 "Изображения со сверхвысокой четкостью". Для систем ультравысокой четкости выбраны два формата — 3840x2160 и 7680x4320 пкс. Второй формат обеспечивает высочайшее качество изображения на ТВ-экранах крупных размеров. Его разрешающая способность примерно в 16 раз превосходит ТВЧ. Многоканальный звук — 22.2. В 2012 году принята единая Рекомендация МСЭ-Р ВТ.2020 по параметрам системы УВЧТВ.

По предложению России (док. 6В/19, 6С/29, 13 апреля 2012) было начато изучение эффекта присутствия зрителей в воспроизводимых изображениях УВЧТВ. В вопросы МСЭ-R 40/6 и 128/6 включено изучение характеристик ТВ-систем, совокупность которых позволяет создать у зрителей ощущение их присутствия в демонстрируемых изображениях, а также методов усиления этого ощущения.

Проблема внедрения — большой цифровой поток. Однако в пресс-релизе МСЭ (Женева, 25 января 2013) сообщается о согласовании нового стандарта кодирования изображений (стандарт HEVC МСЭ-Т Н.265/ИСО/МЭК 23008-2).

Для нового стандарта потребуется лишь половина скорости передачи в битах его предшественника — "усовершенствованного кодирования изображений" (AVC) Части 10 МСЭ-Т H.264/MPEG-4. Рассматриваются пути эффективного использования этого стандарта в системах наземного и спутникового ТВ-вещания, в LTE и др.

Среды и средства передачи и приема информационных и интерактивных данных

В первую очередь необходимо оценить, как рассмотренные новшества могут быть использованы в условиях России, учитывая ее специфические особенности. Это огромная территория, разные временные пояса, сложный рельеф и климатические условия, многолюдные пригороды, очень неравномерная плотность населения, труднодоступные районы, значительные различия регионов и др. — все это в совокупности заметно отличает ее от многих стран мира [1, 5].

С учетом новых повышающихся требований к преодолению цифрового неравенства, к передаче высочайшего качества 2D/3D-видеоинформации, расширения услуг Интернета, вездесущей интерактивности и мобильности потребителя, ТВ-вещания в ВИС, необходимости эффективного использовании выделенного радиоспектра и др. необходимо проанализировать, условно скажем, "природные возможности" уже используемых и новых способов. Это наземное и спутниковое ТВ-вещание, прогресс в мобильной связи — LTE (система MBMS и ее усовершенствования), кабельное ТВ, системы ВОЛС, облачные технологии и др.

На данном этапе каждому из перечисленных способов все охватить весьма непросто. Поэтому в итоге в новых условиях мир нацелился на эффективную интеграцию — интегрированные вещательно-широкополосные системы (IBB) (рис. 1).

В концепции и ФЦП по развитию цифрового ТВ-вещания в 2009—2015 годах основное внимание уделено наземному цифровому ТВ-вещанию (НЦТВ) [6]. В связи с этим отметим ряд вопросов, связанных с рис. 1.

В 2004 году было принято решение о внедрении в РФ системы DVB, в НЦТВ - DVB-T (система В в Рекомендации МСЭ-Р ВТ.1306) [1]. В 2011 году решено перейти на новую систему DVB-T2 в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р ВТ. 1877, принятой в 2010 году [7]. В России были проведены работы по частотному планированию при внедрении DVB-T2. Их результаты (МСЭ-Р РФ, док. 6А/592, 22 сентября 2011) включены в Рекомендацию ВТ.2033 по критериям планирования, включая защитные отношения для системы DVB-T2.

Две сессии (в 2004 и 2006 году) региональной конференции по радиосвязи (РКР 2004/2006) решили задачи частотного планирования НЦТВ в 119 странах, в том числе в России, в полосах частот 172—230 и 470—862 МГц. Следует особо отметить достигнутое на РКР-2004 официальное признание статуса списков существующих и планируемых аналоговых ТВ-станций на всей территории Азербайджана, Армении, Грузии, Казахстана, Кыргызстана, России, Таджикистана, Туркменистана и Узбекистана, расположенных в зоне от 40 до 170 град. в.д. в указанных выше полосах частот. Это около половины дефицитного диапазона частот ниже 1 ГГц!

Таким образом, в России и перечисленных странах была обеспечена возможность внедрения НЦТВ, а также принятия решений о дальнейшем использовании закрепленных частот. На рис. 7 в качестве примера приведено по одному присвоению для каждой из перечисленных стран.


Всемирная конференция радиосвязи в 2012 году (ВКР-12) определила условия использования полосы частот 790—862 МГц системами наземной подвижной службы (IMT) в районе 1, а также идентифицировала дополнительно полосу частот — 694—790 МГц — для развития после 2015 года в районе 1 систем IMT [8].

В соответствии с резолюциями ВКР-12 по этой теме упомянутым выше решением РКР-2004 Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) 16 марта 2012 года утвержден план мероприятий по реализации решений ВКР-12.

Международная инициатива "Будущее ТВ-вещания — FoBTV" в основном занимается перспективами развития наземного цифрового ТВ-вещания.

Значительно возрастает роль интерактивности. Приступить к международной стандартизации интерактивного вещания и медиаметрии (измерение аудитории) впервые было предложено в 1993 году [1]. Первая Рекомендация "Основные принципы всемирного общего семейства систем для обеспечения интерактивности ТВ-служб" (МСЭ, док. 11/1001, 21 сентября 1995), до настоящего времени способствует слиянию технологий вещания, связи и компьютеров. Разработано более десяти рекомендаций по организации интерактивных каналов в основных средствах связи.

Новый формат приемной стороны

Международная подготовка к наступившей интеграции информационно-телекоммуникационных систем в области ТВ-вещания была начата в начале 1990-х годов, когда Ассамблея радиосвязи одобрила предложения о развертывании и форсировании работ по гармонизации цифровых систем доставки ТВ-служб потребителю и средств ТВ-вещания с перспективными компьютерными технологиями (МСЭ-Р. Отчет председателя 11 ИК. Док. 11/1001, 30 сентября 1993).

Вскоре был разработан новый "Вопрос МСЭ-Р 95/6" и отчет, а затем и первый проект рекомендации на эту тему (МСЭ-Р. Отчет председателя 11 ИК. Док. 11/13, 5 марта 1998), который согласовался с МОС (ISO) и МЭК (IEC). В нем наряду с вещательными задачами внимание уделялось перспективным телевизорам с рядом интеллектуальных возможностей.

Разработана Рекомендация МСЭ-Р ВТ. 1888, в которой приводятся требования к системе вещания на основе файлов, конфигурации приемника в такой системе.

Таким образом, консолидированные многолетние международные усилия привели к выпуску телевизоров и мобильных устройств в виде инфокоммуникационных терминалов (ИТ).

Это обеспечило интерактивность, многие услуги Интернета и др. [9]. Кроме множества ТВ-программ, это емкие ТВ- и киноархивы, другие разнообразные видеоматериалы, которые могут записываться и воспроизводиться в удобное время. Значительно возросли возможности интерактивных услуг "видео по запросу" (VoD), a также автоматическое формирование программ с персональным предпочтением определенных сюжетов. Широкому развитию интерактивности будут способствовать спутниковые системы в диапазоне Ка благодаря возможности использования эффективных интерактивных приемных терминалов [1, 10]. Тезис "всюду и всегда" развивается в направлениях как "для всех", так и "для каждого". Уже сегодня многие зрители могут формировать линейное и нелинейное вещание, в том числе мультиэкранное, с выбором сюжетов не только текущих программ, но и переданных ранее. По примеру компании Apple ряд производителей IT и другие компании создают в Интернете порталы с разнообразным популярным видеоконтентом для своих многомиллионных покупателей и клиентов. Практически они становятся провайдерами информационных услуг. Расширяется круг любителей, готовых передавать свой контент как для индивидуального, так и для массового распространения.

При складывающемся изобилии ТВ-программ по-новому ставятся задачи дальнейшего повышения привлекательности контента каждой программы. В связи с этим важно подчеркнуть одну из особенностей ВИС — воспроизведение заданного контента и запланированной рекламы с гарантией возможности их массового просмотра. Вероятность просмотра программ на дисплеях ВИС весьма высока, так как они со временем будут практически вездесущими и свободно доступными, с привлекательными высококачественными 2D- и ЗD-изображениями в любых условиях их наблюдения.

Прошедшее десятилетие подтвердило многие положительные стороны ШПД по силовым и домашним электросетям (PLT, Power Line Telecommunication), но и выявило ряд препятствий, связанных со значительным уровнем создаваемых им помех ТВ- и радиовещанию, ряду других служб.

Появились основания надеяться (МСЭ-Р. Док. 6А/142, 10 октября 2012 г.), что стремление к одной многофункциональной электророзетке применительно к ШПД в ряде случаев может стать достижимым.

Важно обратить внимание на то, что частотные ТВ-каналы в полосе ниже 100 МГц и сейчас покрывают ТВ-вещанием большие территории. Они сохранены и не входили в повестку дня РКР 2004/2006.

Всемирный вещательный роуминг (ВВР - WBR)

Понятие "роуминг" (от англ. rouming — странствование) заимствовано из сферы сотовой связи. В данном случае понятие "роуминг" в первую очередь подразумевает возможность доступа к контенту в разных средах и зонах вещания, даже при использовании в них отличающихся стандартов.

Для задач интерактивного ТВ-вещания это понятие было предложено в концепции первого интерактивного телекома МСЭ (Telecom-Interactive-1997). Возможность такого роуминга предусмотрена в Рекомендации ВО. 1516 по спутниковому ТВ-вещанию [1]. Необходимость гармонизации этого направления была отмечена в основных положениях ITU TEL-СОМ'12 (Дубай, 14 октября 2012).

Изучение ВВР, нацеленное на устранение ряда трудностей многостандартности, было начато по предложению России (РФ МСЭ-Р, Док. 6А/593, 6В/302, 22 сентября).

Управляющий комитет ИК 6 поддержал эту инициативу России как новое высокоприоритетное направление работы ИК 6 (Notes of the 11th Meeting of the Steering Committee of ITU-R SG 6, 17 May 2011).

Традиционные системы вещания — универсальный абонентский терминал, благодаря прогрессу в микроэлектронике автоматически адаптирующийся для приема множества известных стандартов в разных средах и зонах вещания. В сети Интернет — личный выбор поставляемого в Интернет контента для пользователей во всем мире и доступ к нему с помощью единых мировых IP-стандартов.

Приняты документы по ВВР (Вопрос МСЭ-R 136/6, док. 6/82, 29 октября 2012).

Развитие ВВР и прогресс в инфокоммуникационных технологиях (Интернет, мобильный IP, смартфоны и др.) отражает всеобъемлющая концепция всемирного информационного роуминга ВИР (Стандарт, № 9/2011).

Видеоинформационные системы

Видеоинформационные системы (ВИС) — это многофункциональные интерактивные системы, впервые обеспечивающие высококачественное наружное ТВ-вещание, воспроизведение 2D/3D-видеоинформации на экранах различных размеров в многолюдных местах как на открытом пространстве (площади, улицы, стадионы и т.п.), так и в закрытых помещениях (залы, торговые центры, метро и т.п.). Места установки экранов и контент ВИС должны регламентироваться.

Экраны ВИС, в том числе виртуальные, необходимы также для оповещения населения, рекламы и других информационных задач. Они в значительной мере заменят традиционные афиши, плакаты и другие малоэффективные средства представления визуальной информации, будут сопряжены с экранами мобильных терминалов, бытовой электроники.

В отличие от традиционных двух форм телесмотрения — домашнего и мобильного, когда получателем осуществляется исключительно индивидуальный выбор предпочитаемой им видеоинформации, понятие "ТВ-вещание в ВИС" отражает условия, при которых получатель может воспользоваться видеоинформацией с предоставляемым ему заданным контентом, где бы она им ни наблюдалась — как внутри помещений, так и снаружи. Эту третью форму телесмотрения предстоит изучить как в творческом, так и в техническом плане.

На новые ВИС получены международный и российские патенты. Они обеспечивают звуковое сопровождение изображения на экране на разных языках с помощью мобильных терминалов связи, а также с помощью звуковых прожекторов. Такие системы позволяют подавать звук в ограниченную область пространства, вне которой его практически не слышно. Например, можно создавать зоны слышимости пучков диаметром от 2 до 200 м (рис. 7).

С помощью звуковых прожекторов возможно озвучивание открытых пространств, например на Универсиаде в Казани в 2013 году, при передачах Олимпиады в Сочи в 2014 году. Каждый прожектор может передавать звук на определенном языке.


Отчет по ВИС (МСЭ-Р ВТ.2249) подготовила специальная группа, в которой участвовали представители более чем 30 стран и международных организаций. Объединение множества вездесущих интерактивных экранов ВИС с многомиллиардным парком мобильных терминалов позволит значительно увеличить трафик мобильных и других средств связи.

Известные системы Digital Signage (цифровые афиши) являются одной из ветвей ВИС, но возможности трансляции программ ТВ-вещания ограничены.

Заключение

1. На основании последних международных решений и прогресса технологий показано наступление новой эры многофункционального цифрового ТВ-вещания, коренным образом отличающегося от первоначальных задач. Новая модель ТВ-тракта направлена на массовую интерактивную 2D/3D-экранизацию, включающую ТВ-вещание, ВИС и другие видео- и аудио-средства, совместно с мобильной связью, Интернетом, ШПД и всемирным информационным роумингом с высочайшим качеством ТВ-изображений на экранах крупных размеров.

2. Инициативы и вклад России в формирование ряда компонентов нового тракта многофункционального цифрового ТВ-вещания получили мировое признание.

3. Стартовые положения, дополненные интересами и возможностями других сфер, могли бы быть учтены в предстоящих разработках концепций и ФЦП на следующие 5—10 лет. При этом потребуется новый комплексный коллективный подход к развитию многофункционального цифрового ТВ-вещания, интегрирующий инновации с учетом реалий и перспектив.

Литература

  1. Кривошеев М.И. Международная стандартизация цифрового телевизионного вещания. — М.: Научно-исследовательский институт радио (НИИР), 2006.
  2. Кривошеев М.И. Основные направления стратегии разработки систем цифрового объемного телевидения. Материалы семинара по объемному телевидению, СПбГУТ, 29.02.2008.
  3. Варгин П.С. Объемное телевидение — символ XXI века // Broadcasting (Телевидение и радиовещание).— 2011, № 4-8; 2012, № 1.
  4. Вилкова Н.Н., Быструшкин К.Н. Российские инновационные технологии 3D телевидения//Электросвязь. - 2012, № 1.
  5. Кукк К.И. Национальные особенности перехода на цифровое ТВ-вещание //Вестник связи. — 2010, № 1.
  6. Бутенко В.В., Плотников А.А., Кокошкин И.В., Лопато СИ. Вопросы системного проектирования сетей цифрового вещания Российской Федерации // Электросвязь. - 2009, № 10.
  7. Дворкович В.П., Дворкович А.В. Цифровые видеоинформационные системы (теория и практика). — М.: Техносфера, 2012.
  8. Бутенко В.В., Пастух С.Ю. Итоги всемирной конференции радиосвязи 2012 года // Электросвязь.— 2012, № 3.
  9. Быструшкин К.Н. Роль и место телевидения в цифровом мире // Электросвязь. — 2012, № 11.
  10. Спутниковый ШПД в Ка-диапазоне с AltegroSky — первые итоги, http://altegrosky.ru/pres_30_detail. ht ml, 24.2.2013.

Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #2, 2013
Посещений: 10927

Статьи по теме


  Автор
Марк Кривошеев

Марк Кривошеев

Главный научный сотрудник НИИР

Всего статей:  15

В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций