Ж.з.И. • #2/2004

Константин БЫСТРУШКИН, Лариса СТЕПАНЕНКО

ЭФИРНЫЙ ПЕРЕДЕЛ

В КОНЦЕ ПРОШЛОГО ГОДА В МОСКВЕ ПРОИЗОШЛИ ДВА ВАЖНЫХ СОБЫТИЯ, НАДЕЛАВШИХ МНОГО ШУМА В ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КРУГАХ И ВЫЗВАВШИХ МАССУ ВОПРОСОВ У ТЕЛЕЗРИТЕЛЕЙ. 14 НОЯБРЯ ПЕРВЫЙ КАНАЛ ОРТ НАЧАЛ ПЕРЕДАВАТЬ ЗВУКОВОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ В РЕЖИМЕ СТЕРЕО, А В ДЕКАБРЕ СОСТОЯЛАСЬ КОЛЛЕГИЯ МИНИСТЕРСТВА СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ РФ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПЕРЕХОДУ РОССИЙСКОГО ТВ НА ЦИФРОВОЕ ВЕЩАНИЕ.

О СТЕРЕОЗВУКЕ В ТЕЛЕВИДЕНИИ И ПЕРВОЙ ПОпытке внедрить в России цифровую систему NICAM-728 мы рассказывали давно, еще в декабре 98-го. Так что есть смысл еще раз вспомнить основные вехи этого непростого пути.

Как известно, первопроходцем стала Германия в 70-е годы прошлого века. Тогда о цифре еще и речи не было, и для передачи стереоинформации в аналоговой системе А2 использовалась дополнительная несущая 5,74 МГц, модулированная разностным сигналом L-R (на основной частоте 5,5 МГц передается суммарный сигнал L+R). Однако с появлением компакт-диска требования к звучанию аппаратуры вообще и телевизоров в частности существенно возросли. Аналоговый стандарт уже не годился, и к середине 80-х специалистами BBC была разработана цифровая система NICAM-728 (Near-Instantaneously Companded Audio Multiplex). В отличие от CD, данные в каждом канале здесь представлялись в 14-разрядной форме с частотой дискретизации 32 кГц. Тем не менее, это позволило получить достаточно высокие характеристики:

• полоса воспроизводимых звуковых частот 2 — 16 000 Гц;
• отношение сигнал/шум >80 дБ;
• гармонические искажения <0,05%.

Передача в NICAM-728 осуществляется с помощью второй поднесущей методом квадратурно-фазовой модуляции с цифровым потоком 728 кб/с (отсюда и название — NICAM-728). Возникает закономерный вопрос: почему система, разработанная после CD-Audio, имеет более скромные параметры? Отчасти это объясняется стремлением сделать полосу частот, необходимую для передачи данных, как можно уже, ведь ее приходится буквально втискивать в очень плотный спектр ТВ-сигнала. И если 600 — 700 кГц, требующиеся для NICAM, еще кое-как удается выкроить (правда, ценой частичного урезания яркостного видеосигнала), то передать без потерь 1,5 Мбит/с совершенно нереально. Отсюда и не впечатляющие, особенно в наши дни, параметры 14/32.

Модулятор NICAM Philips PM5687 аналогичен тому, что установлен на Останкинской телебашне. Справа — анализатор спектра для контроля сигнала.

Второй важной причиной, позволившей сэкономить на битрейте, стал доказанный в ходе субъективных экспертиз медицинский факт: во время просмотра видеопрограмм у зрителей значительно снижается чувствительность к различным видам искажений и помех. Объясняется это просто: человек воспринимает до 80 — 90% всей информации органами зрения, и когда он следит за динамичной картинкой на экране, то вычислительной мощности мозга просто не хватает для анализа звучания. Кстати, эти психоакустические особенности в дальнейшем были коварно использованы при разработке кодеров Dolby Digital и DTS с компрессией данных (в 10 и 3 раза соответственно), субъективно не ухудшающей восприятие. В силу этих причин создатели NICAM решили, что 14 бит/ 32 кГц будет вполне достаточно. Но это еще не все — при передаче в эфир сигнал ужимается до 11 разрядов, при этом на пиках громкости отбрасываются данные о составляющих малого уровня, а на тихих местах фонограммы не передаются старшие разряды, в которых в этом случае все равно были бы записаны одни нули. Правда, информация о весе старшего разряда присутствует в потоке данных, и на приемной стороне удается восстановить исходные значения сигнала. Но в любом случае, все эти технические хитрости сказываются на звучании, и ни о каком «качестве компакт-диска», как пишут в рекламе телевизоров со стереотрактом NICAM-728, речь, конечно, идти не может.

Есть и третья причина принятия стандарта 14 бит/32 кГц. Это большой научный и технологический задел в области... цифровой телефонии! Да-да, не удивляйтесь, именно так. На самом деле технология передачи данных, положенная в основу системы NICAM-728, изначально разрабатывалась еще в 70-е годы для более эффективного использования каналов связи. Для элементной базы тех лет даже 14/32 было очень круто, а для речевого спектра — более чем достаточно. По этой же причине не стали придумывать и коды для коррекции ошибок, они появились позже, при разработке стандарта CD-Audio.

По разным причинам цифровая телефония не пошла, хотя соответствующая аппаратура и, что самое обидное, микросхемы декодеров были разработаны и даже запущены в производство. Чтобы добро не пропадало, изрядно потратившиеся компании предложили свои наработки для цифрового стереовещания.

Главная стойка с источниками сигнала и кодером SECAM.

Благодаря сравнительно высокому (для ТВ) качеству передачи система NICAM-728 в 90-е годы получила весьма широкое распространение. Сегодня она внедрена в Великобритании, Германии, Франции, Бельгии, Финляндии, Польше, Венгрии, Испании, Швеции, Гонконге, Индии, Сингапуре, Китае и других странах. В прошлом году началось цифровое стереовещание NICAM в Украине, а 14 ноября 2003 года на Первом канале в Москве заработал первый в России телевизионный передатчик мощностью 40 кВт со стереомодулятором NICAM-728. Ожидается, что в ближайшее время на этот стандарт перейдут «Муз-ТВ», РТР и «Культура». Но почему NICAM пришел в Россию только сейчас, а не 10 годами раньше, когда была предпринята первая попытка его внедрения? Причин было несколько, и каждой из них вполне достаточно для того, чтобы проект не пошел.

Во-первых, наши телестудии не были приспособлены для работы со стереозвуком, а привлекать государственные (и тем более — частные) инвестиции в 90-е годы под столь сомнительное с коммерческой точки зрения дело никто не решился.

Во-вторых, отсутствовал массовый парк телевизоров с декодером NICAM-728, так как такие модели стоили значительно дороже. А наша покупательная способность в те времена оставляла желать лучшего, и основной спрос приходился на самые дешевые модели с монофоническим звуковым трактом. Наконец, сами вещатели в условиях бурного роста рекламного рынка чувствовали себя весьма уверенно, и у них не было особого желания что-либо менять.

Сегодня же — совсем другое дело. Телекомпании готовы на любые ухищрения, чтобы чем-то отличиться и повысить свой рейтинг. Стереозвук же способен привлечь новую аудиторию, и руководство ОРТ не преминуло этим воспользоваться. Нужно отметить, что в техническом отношении сделать это было совсем не сложно, так как старый 50-киловаттный передатчик Первого канала в Москве полностью выработал свой ресурс и нуждался в замене. При этом все остальное оборудование ОРТ уже подверглось основательной модернизации, причем звуковой тракт был уже цифровой и стереофонический. Так что решение приобрести новый передатчик со встроенным стереомодулятором выглядит вполне логичным.

КАК СЛЫШНО? ПРИЕМ...

Как видим, проблем с вещанием в NICAM нет, зато есть проблемы с приемом. Поскольку принятая в России система SECAM D/K не предусматривает звукового сопровождения в стерео, и тем более в цифре, возникло множество вопросов по поводу совместимости существующего парка телевизоров с новым стандартом. Поэтому руководство 1-го телеканала еще в 2002 г. обратилось в Московский научно-исследовательский телевизионный институт (ЗАО «МНИТИ»), НИИР и ВНИИТР с просьбой провести научно-техническую экспертизу этого проекта. Позднее министр связи РФ Леонид Рейман дал разрешение на начало стереовещания, если ОРТ и специалисты НИИ смогут скрестить NICAM-728 c SECAM D/K. В ноябре прошлого года началась серия уникальных экспериментов, которые должны были определить оптимальный уровень несущей частоты звука. Он должен быть достаточен для покрытия необходимой зоны уверенного приема (рекламодатели ОРТ требовали радиус не менее 40 км от Останкинской телебашни) и при этом не создавать помех для обычных, не оборудованных декодерами NICAM, телевизоров. Сначала уровень был слишком велик, и первые стереопередачи в Москве с 14 по 17 ноября сопровождались заметным низкочастотным фоном и перекрестными искажениями на изображении. Затем тракт перенастроили, и эти артефакты почти исчезли.

Для экспериментов в ЗАО «МНИТИ» был смонтирован испытательный стенд с модулятором NICAM Philips PM5687 (точно такой же установлен на Останкинской телебашне и формирует стереосигнал для передачи в эфир). Испытывались также наиболее распространенные модели отечественных и импортных телевизоров со встроенными декодерами — определялся порог их срабатывания. Одновременно сотрудники НИИР в специально оборудованном микроавтобусе колесили по Москве и Московской области, определяя границу уверенного приема 1-го телеканала.

Тесты показали очень высокую помехозащищенность декодеров NICAM-728 практически у всех телевизоров — они уверенно принимали сигнал без слышимых искажений на расстояниях до 90 км от Останкинской телебашни, в то время как картинка шла уже с сильными шумами. После испытаний более чем в 25 моделях телевизоров и видеомагнитофонов было решено уменьшить уровень несущей звука.

Высокочастотные канальные модули для передачи сигнала в эфир.

Так как же правильно принимать стереозвук? Пока это возможно только в Москве и при наличии телевизора или видеомагнитофона со встроенным декодером NICAM-728. При этом на экране высвечивается надпись «NICAM stereo» (как вариант — «Digital stereo») или появляется значок стереопередачи. Как правило, декодер автоматически опознает цифровую несущую сигнала, а если таковая отсутствует или прием идет с ошибками, то он переключается в обычный аналоговый режим моно. Может ли ваш телевизор или видеомагнитофон принимать стерео? Загляните в инструкцию, если там ничего не сказано, поищите в Интернете. Как правило, все телевизоры последних лет выпуска со стереофоническим НЧ-трактом и размером экрана более 25 дюймов, а также Hi-Fi-видеомагнитофоны дороже $300 должны иметь встроенный декодер NICAM-728. В связи с появлением новой элементной базы в последнее время ими начинают оснащать и бюджетные модели. Если же по всем признакам декодер в аппарате есть, а звуковое сопровождение, тем не менее, идет в моно, то, возможно, он был просто принудительно переведен в монорежим. Это легко лечится — нужно с пульта ДУ выйти в меню параметров звука и включить stereo.

РЕАЛЬНАЯ ЦИФРА

Тема цифрового телевидения DVB в прошлом году была настолько важной, что ей посвятили аж три коллегии Министерства связи РФ. Правительство поставило перед нашими специалистами довольно серьезные задачи:

• разработать стандарты на систему цифрового телевидения, а также приемную и передающую аппаратуру;

• осуществить в 2003/2004 гг. переход в спутниковых распределительных сетях «Орбита», «Москва» и «Экран» с передачи аналоговых программ на цифровые в стандарте MPEG-2/DVB-S;

• разработать долгосрочную концепцию развития различных видов информационного сервиса в сетях цифрового радио и ТВ на 2004 — 2010 годы;

• и наконец, создать конкурентоспособные образцы отечественного приемного и передающего оборудования для DVB и элементной базы для них.

В ноябре 2003 г. была закончена разработка 23-х ГОСТов на параметры отечественной системы цифрового вещания, на тракты передачи, а также студийную, передающую и приемную аппаратуру. Их проекты направлены в Гостандарт РФ, и, если все пойдет по плану, они могут вступить в действие уже с 1 июля 2004 года. Таким образом, в России будет создана нормативно-техническая база для внедрения цифрового вещания.

В прошедшем году было сделано еще одно важное дело — перевод большей части ТВ-спутников на передачу цифрового пакета программ центральных каналов. Теперь многие региональные телецентры получают их сразу в цифре, и остается лишь донести их до населения. И это — мощнейший стимул перевода регионов на цифровое телевидение, минуя стадию многопрограммного аналогового вещания. Сами посудите: вместо 1 — 2 центральных программ теперь нужно передать до 6. А это значит — поставить дополнительно несколько новых аналоговых передатчиков, для чего нужны средства и свободные частоты в эфире. А найти их непросто, причем не только в России, но и во всем мире. Если же этот цифровой пакет распространять в первозданном формате DVB-T, то можно решить множество проблем. Во-первых, понадобится всего один цифровой передатчик и один частотный канал. Во-вторых, значительно упрощается и удешевляется оснащение региональных телецентров, так как цифровой сигнал уже не нужно переводить в аналог и кодировать в SECAM. Придется лишь преобразовать спутниковый формат DVB-S в наземный DVB-T, что совсем не сложно.

Скажем больше, подобное оборудование для региональных телецентров уже разработано в России под руководством ОАО «Телеком», и опытные образцы цифровых приемно-передающих телестанций стандартов DVB-S/DVB-T успешно прошли испытания и приняты комиссией Министерства связи РФ. При необходимости в следующем году может начаться их крупносерийное производство. И самое приятное, что вся сложная цифровая начинка и ПО для этой аппаратуры разработана и изготовлена российскими специалистами.

Таким образом, почти все готово для распространения ТВ-программ в цифровом виде по всей территории России. А на чем же мы их станем смотреть? В принципе, и этот вопрос у нас решен. Начнем с того, что сегодня более 50% телевизоров на нашем рынке — отечественного производства. Правда, его значительную часть по-прежнему составляет отверточная сборка, но будущее, безусловно, за компаниями, наладившими полный цикл. Сейчас это недавно объединившиеся «Рубин» и Rolsen, а также турецкий Vestel, построивший свой завод в Александрове (см. репортаж в прошлом номере). Они на деле показали, что могут выпускать в огромных количествах телевизоры, способные конкурировать с импортными в бюджетном сегменте. И если возникнет спрос на аналого-цифровые модели, то отечественные производители в короткий срок способны организовать их серийное производство.

Тем более что такой гибридный телевизор уже разработан ЗАО «МНИТИ» совместно с партнерами ЗАО «Завод им. Козицкого» (г. Санкт-Петербург) и ООО «Ратеос» (г. Зеленоград). Об опытных образцах мы рассказывали и раньше, но в конце 2003 г. впервые был разработан полный производственный цикл и изготовлена опытная партия из 10 аппаратов. Это «Радуга 54/72ТЦ8110Г» с аналоговым шасси и новейшей СБИС UOC Philips Semiconductors, на основе которой выпускаются практически все современные российские телевизоры. А это значит, что гибридная модель с возможностью приема DVB-T может в кратчайшие сроки быть запущена в серию на любом российском заводе.

Гибридный телевизор «Радуга 54/72ТЦ8110» с блоком DVB-T.

Если же вы предпочитаете импортный телевизор или плазменную панель, не расстраивайтесь — достаточно купить недорогую приставку, и можно «смотреть цифру». Такие сет-топ-боксы тоже подготовлены к выпуску отечественными производителями.

А теперь смотрите, как все удачно складывается. Региональные телецентры закупают российское оборудование DVB-S/DVB-T и начинают распространять центральные программы в цифровом формате. Соответственно, возникает спрос на цифровые приемники, и отечественные телевизионные заводы начинают их массовое производство. А мы, в свою очередь, получаем возможность смотреть программы местного телецентра (в аналоговом виде) и центральные каналы (в цифре DVB-T). И разница в цене в $70 — 100 между обычным и гибридным телевизором при этом не покажется чрезмерной.

Для того чтобы этот оптимистичный сценарий воплотился в жизнь, требуется всего ничего — официально узаконить принятие цифрового телевидения в России. И вот тут-то и начинаются загадки. Вроде бы все заинтересованные стороны — и Министерство связи РФ, и Минпечати, и промышленность в лице Российского Агентства по Системам Управления (РАСУ) — всячески поддерживают эту идею, а дело почему-то почти не двигается. Но есть надежда, что в ближайшее время все изменится — на упомянутой коллегии Министерства связи РФ этим организациям поручено не позднее февраля 2004 года подготовить проект Постановления Правительства РФ о внедрении в России системы цифрового телевидения и направить его на утверждение. Предполагается также создать специальный межотраслевой комитет по цифровому телевидению из ведущих специалистов, который будет решать все технические и организационные вопросы. Все это означает, что нынешний год может стать переломным в судьбе российского телевидения, по крайней мере, очень хочется на это надеяться.

О БЕСПЛАТНОМ СЫРЕ И ПЛАНАХ НА БУДУЩЕЕ

Наше повествование о цифровом телевидении будет не совсем полным, если мы хотя бы вкратце не расскажем, как обстоит дело в других странах. Географию пока ограничим Европой, поскольку вещание в Японии и Китае — отдельная тема.

Самыми продвинутыми в этом отношении, без сомнения, оказались немцы. Именно Берлин стал первым в мире мегаполисом с полностью цифровым телеэфиром. Внимательные читатели, наверное, помнят заметку о том, что с 4 апреля 2003 года все три берлинских телецентра вещают исключительно в DVB-T. Сейчас там на 7 частотных каналах работают 17 передатчиков мощностью от 10 кВт до 120 кВт. Зачем так много передатчиков? Чтобы добиться устойчивого приема на всей территории города, необходимо обеспечить его равномерное покрытие. И особенно это важно для тех, кто смотрит передачи в автомобиле (кстати, серийные автомобильные цифровые телевизоры DVB-T были показаны на «IFA-2003» JVC и Grundig). Поэтому немцы транслируют один и тот же сигнал с трех передатчиков, расположенных в разных районах. Уже в нынешнем году программы DVB-T будут смотреть жители 28 самых крупных городов, включая Мюнхен, Гамбург, Нюрнберг и Франкфурт. А если все пойдет по плану, то с аналоговым телевещанием в Германии планируют покончить уже к 2006 г.

Однако сроки перехода на цифровое ТВ сегодня определяются отнюдь не техническими проблемами. Главный вопрос: кто за него будет платить? Поначалу ответ казался очевидным — зрители, конечно. Поэтому первые цифровые программы были платными. Например, в Великобритании проект наземного вещания DVB-T за два года собрал аудиторию в 20% от всех телезрителей. Так же было и у нас с «НТВ+» и питерским провайдером «Телемедиум». Однако к концу прошлого года в Европе начались проблемы — большинство населения отказалось платить за просмотр эфирных телепрограмм. Как следствие — беспредел пиратов, подделывающих карточки доступа, причем не только в России, но и в более благополучных странах.

Столкнувшись с таким сопротивлением, вещатели вынуждены пересматривать концепцию развития цифрового ТВ. Многие из них теперь считают, что оно, как и аналоговое, должно стать бесплатным. Доходы же должны поступать от рекламы дополнительных информационных услуг. Уже сейчас некоторые телекомпании предлагают доступ к высокоскоростному Интернету и VOD («видео по заказу»), используя для передачи данных сети цифрового вещания DVB. О том, что это верный путь, свидетельствует пример Великобритании, где с начала прошлого года повсеместно можно принимать 30 бесплатных программ DVB-T, при этом стоимость необходимой для этого цифровой приставки составляет всего 90 фунтов. А в Германии за один только август 2003-го абонентами бесплатного DVB-T стали 100 тыс. семей, не пожалевших сотни евро за приемник STB/DVB.

Перенос тарификации с вещания на информационные услуги, безусловно, даст сильнейший стимул широкому внедрению интерактивных мультимедийных технологий типа Multimedia Home Platform. А это значит, что все те наработки в этой области, о которых мы периодически рассказываем в репортажах с мировых выставок, наконец-то окажутся востребованы рынком.

Какие выгоды это сулит, мы расскажем в следующий раз. А также о начавшихся недавно в Европе опытных передачах HDTV с использованием вместо MPEG-2 гораздо более эффективных алгоритмов компрессии — MPEG-4 и WM9 от Microsoft. Это позволяет передавать до 4 программ телевидения высокой четкости по существующим каналам телевещания. Кроме того, для трансляции HDTV через спутник европейцами была разработана новая версия системы DVB-S2, в которой вместо привычной QPSK используются т.н. турбокоды.

С другой стороны, появление на массовом рынке плазменных и ЖК-дисплеев высокого разрешения, а также рекордеров Blu-ray придаст дополнительное ускорение переходу на HDTV. Сегодня уже очевидно, что электронный домашний кинематограф и цифровое телевидение — будущее индустрии домашних AV-развлечений. Все ключевые технологии, необходимые для этого перехода, уже созданы. n