#3/2006 • Ж.З.И.

Константин БЫСТРУШКИН, Лариса СТЕПАНЕНКО

МЫ ЖДЕМ ПЕРЕМЕН

В РЕЗУЛЬТАТЕ СНИЖЕНИЯ ЦЕН ПАНЕЛИ С РАЗРЕШЕНИЕМ HD ПОСТЕПЕННО НАЧАЛИ ПЕРЕХОДИТЬ В РАЗРЯД ТОВАРОВ МАССОВОГО СПРОСА. СО ВРЕМЕНЕМ ИХ ПОЯВИТСЯ ТАК МНОГО, ЧТО ВПЛОТНУЮ ВСТАНЕТ ВОПРОС О ПЕРЕВОДЕ ТЕЛЕВИДЕНИЯ НА СТАНДАРТ ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ. НО СНАЧАЛА НУЖНО РЕШИТЬ ОДНУ ЗАДАЧУ - ОБЕСПЕЧИТЬ НАСЕЛЕНИЕ ДОСТУПНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ СИГНАЛА HDTV.

Поскольку диски HD-DVD и Blu-ray по-прежнему для многих редкость, единственным источником таких программ во многих странах остаются спутниковые ресиверы для приема передач в высоком разрешении.

Уже к концу прошлого года в Европе было десять HDTV-каналов, а к 2010-му их число увеличится как минимум до ста. Мировой парк приемных комплектов HDTV (ресивер + HD-дисплей) также растет, и в прошлом году составил 28,6 млн., а через пять лет их количество достигнет 106 млн*.

Прогнозируется, что к тому времени список стран, наиболее «продвинутых» по части HDTV, возглавят США, где первые передачи в системе цифрового телевидения ATSC начались еще в 1998 г.

Как будет выглядеть, с точки зрения экспертов, пятерка стран - лидеров в телевидении высокой четкости в 2010 г., показано на табл. справа.

Впрочем, желающим смотреть телевидение с высоким разрешением вовсе не обязательно ждать 2010 года, ведь уже сегодня такие программы идут по спутниковым каналам. На сайте компании «Эра» (www.era.ru) приведен их перечень с анонсом программ, доступных для приема на территории России. Самые популярные - Euro1080, HD-forum, ProsiebenHD, DirecTV,

Canal+, Premiere, BSkyB и TPS. Разумеется, для них потребуется спутниковый ресивер HDTV/DVB-S, средняя стоимость которого сегодня около $250.

Как видим, HDTV-вещание - уже вполне объективная реальность. Правда, пока оно доставляется в основном через спутники, что вполне объяснимо. Дело в том, что при стандартном алгоритме компрессии MPEG-2 скорость цифрового потока программы HD составляет в среднем 24 Мбит/с, т.е. вчетверо выше, чем у обычной SDTV. Поэтому в частотную полосу одного канала наземного вещания удастся втиснуть всего одну или две программы HDTV, и даже при переходе MPEG-4 (H.264/AVC) или WM9 их число не удастся существенно увеличить. Хотя бы потому, что лишних частот в телеэфире уже не останется (поскольку в переходный период будут работать и аналоговые, и цифровые передатчики). Другое дело кабельные сети, где можно занимать полосу от 47 до 862 МГц, или скоростной Интернет, где вполне реально донести до каждого зрителя индивидуальный поток в 20 - 25 Мбит/с.

Однако организация проводной передачи HDTV требует и времени, и колоссальных вложений в модернизацию оборудования. Поэтому относительно способа доставки HD-программ специалисты на редкость единодушны: это спутниковое цифровое вещание. Причем в его новой версии DVB-S2, специально разрабатываемой для передачи HDTV и организации интерактивного сервиса.

РАЗ И НАВСЕГДА

Напомним, что существующая система DVB-S была принята в 1994-м, невообразимо далеком по меркам стремительно развивающихся цифровых технологий. Основной целью было построение относительно простой и доступной спутниковой системы для распределения программ цифрового ТВ стандартной и высокой четкости, а также передачи в составе транспортного потока различных цифровых данных. И нужно признать, эта задача была решена блестяще: в Европе спутниковая тарелка стала привычным атрибутом и сельского, и городского пейзажа. В большинстве европейских стран больше половины населения предпочитает «космический» контент.

Однако новое время ставит новые задачи, и в 2000 г. в рамках общеевропейского DVB Project началась разработка улучшенного стандарта спутникового телевещания DVB-S2. Он обеспечивает повышенную эффективность и, следовательно, меньшие затраты на эксплуатацию, более развитый сервис и гибкую архитектуру. Руководитель технической частью проекта DVB-S2 Альберто Морелло (Alberto Morello) считает, что «новый стандарт настолько совершенен, что нынешнему поколению не потребуется создавать какой-либо еще». Во как! Впрочем, после детального изучения спецификаций заявления г-на Морелло не кажутся слишком смелыми, т.к. уровень использования канала передачи DVB-S2 близок к теоретически возможному пределу. Достичь этого удалось за счет нового метода коррекции ошибок с турбокодами, типа модуляции и активной адаптации системы. Интерактивный сервис обеспечивается посредством обратной связи зрителя с головной станцией через обратные каналы по наземным или спутниковым сетям.

БЕСШУМНОЕ ТУРБО

Как известно, при записи, считывании и передаче сигнала информация неизбежно искажается и даже частично теряется вследствие неидеальности носителей и каналов связи (в частности, из-за шумов и помех). С переходом на цифру бороться сo злом стали с помощью помехоустойчивых кодов и перемежения данных. И то и другое впервые было с успехом использовано в CD-Audio, а в последствии и в цифровом ТВ первого поколения. Но с HDTV, как вы понимаете, все обстоит намного сложнее, поскольку здесь намного выше и битрейт, и степень компрессии. Последнее обстоятельство делает сигнал еще чувствительнее к ошибкам в канале передачи.

Сказанное, впрочем, не означает, что HDTV вообще невозможно передавать по каналам DVB-S. Можно, и еще как - сегодня почти все программы высокой четкости именно через них и транслируются. Но вот беда - чтобы повысить отношение сигнал/шум в точке приема, приходится сужать зону уверенного покрытия. И, как мы уже говорили, в одном частотном канале не удается уложить более четырех программ.

В принципе, лобовой путь повышения надежности передачи имеется - увеличение длины кодового слова за счет дополнительных проверочных символов. Но чем сложнее код, тем большим быстродействием должен обладать декодер и тем он дороже. Кроме того, «лишние» символы требуют места в цифровом потоке, а это почти сводит на нет выигрыш по шумам. Одним словом, последовательное кодирование достигло пределов своих возможностей, и для дальнейшего повышения надежности передачи потребовалось принципиально иное техническое решение.

Как следует из общей теории информации, любой канал передачи имеет максимальную пропускную способность для шумоподобных сигналов. То есть в идеальном случае кодер должен обеспечивать случайный выбор комбинаций при достаточной длине кодового слова. Именно в этом направлении и пошел поиск, однако оказалось, что простое наращивание количества символов тоже не панацея. Ведь помимо информационных приходится кодировать и проверочные биты, а это требует дополнительного «места» в цифровом потоке.

Выход из положения был найден французскими учеными, которые в 1993 г. придумали принципиально новый тип параллельных кодов, т.н. турбокоды. Они способны корректировать ошибки без уменьшения скорости передачи данных, и их применение впервые позволило вплотную приблизить эффективность канала связи к теоретическому пределу. Что, в свою очередь, сделало возможным применение в DVB-S2 более прогрессивных видов модуляции несущей.

Платой за улучшение параметров DVB-S2 стало существенное усложнение оборудования, в т.ч. и приемного. Однако при сегодняшних технологиях System On Crystal это уже не столь большая проблема - по оценкам специалистов, СБИС демодулятора DVB-S2 будет иметь площадь кристалла менее 10 кв. мм, т.е. не больше, чем у DSP среднего AV-ресивера. Поэтому прогнозируемая цена цифровой приставки первого поколения не превысит $150 - 200. Что же касается передатчиков DVB-S2, то они уже вовсю демонстрировались на амстердамской выставке «IBC-2005». Значит, переход на новый стандарт вещания вполне реален.

УЖЕ НАЧАЛОСЬ

Казалось бы, раз новая система столь явно превосходит DVB-S и к тому же получила безоговорочную поддержку вещателей, взявших курс на HDTV, особых проблем с внедрением быть не должно. Однако имеющееся оборудование не поддерживает стандарт DVB-S2 (хотя обратная совместимость предусмотрена), и возникает классический замкнутый круг: у первых передач не будет зрителей из-за отсутствия у населения ресиверов, а до начала вещания их никто не будет покупать. Поэтому подходить к проблеме придется с двух сторон.

Оптимальным вариантом перехода станет приобретение универсального ресивера, с помощью которого можно смотреть программы в двух стандартах. Ряд фирм, в том числе Humax, Pace и Philips, уже объявили о готовности начать массовое производство приставок MPEG-4/DVB-S2 с поддержкой HDTV. Ожидается, что они появятся на рынке уже летом нынешнего года. Созданию аппаратуры нового поколения в немалой степени способствовало совершенствование элементной базы. Чтобы упростить жизнь производителям ресиверов, «полупроводниковые» компании выпускают т.н. «НИМы» (Network Interface Module), т.е. конструктивно законченные блоки, в составе которых имеется весь высокочастотный тракт и демодулятор DVB-S и/или DVB-S2. Это металлическая коробочка размером чуть больше стандартного селектора каналов от телевизора, на выходе которой получается низкочастотный транспортный поток для последующей обработки декодерами MPEG-2 и/или MPEG-4 (H.264/AVC). Наиболее известными изготовителями NIM являются фирмы Alps, Samsung, LGinnotec, Grundig и Sharp. Последняя, кстати, уже объявила о начале серийного производства NIM нового поколения с поддержкой DVB-S2.

Производителям для выпуска ресиверов HDTV/DVB-S2 теперь остается лишь заменить старый NIM новым и установить на материнскую плату универсальный декодер MPEG-2/MPEG-4. Такие декодеры тоже выпускаются, причем, по меньшей мере, с 2004 г. (см. «Искусство ужимать», «CAV» №8/2004). Сегодня одними из самых популярных чипов декодеров MPEG-4/AVC считаются BCM7411 компании Broadcom и STB7100 производства STM. Как видим, особых проблем с организацией массового выпуска приемников DVB-S2 сейчас уже вроде бы и нет. Теперь дело за вещателями.

Здесь тоже есть хорошие новости. В октябре прошлого года начались тестовые передачи HDTV по стандарту DVB-S2 с компрессией MPEG-4/AVC. Первыми ласточками стали спутниковые каналы ProSieben и Sat.1. В этом году к ним собирается присоединиться еще ряд ведущих вещательных компаний. Одним словом, процесс перехода от DVB-S к DVB-S2 уже пошел. Пик интереса к этому проекту придется на 2007 г., именно тогда ожидается поголовный перевод спутников с DVB-S на DVB-S2. С этого момента повсеместное внедрение HDTV станет практически неизбежным.

МЫ ПОЙДЕМ ДРУГИМ ПУТЕМ?

В России наиболее последовательно продвижением формата HDTV занимается компания «Эра», которая впервые демонстрировала реальный HD-прием на «Hi-Fi Show & Home Theater 2004». В феврале 2005-го на московской выставке «CSTB-2005» («Кабель & Сателлит») состоялась расширенная презентация «Эры», посвященная технологиям приема программ ТВЧ. В ходе демонстрации картинка высокой четкости принималась со спутника Astra по каналу HD1 от вещательной компании Euro 1080. Надо признать, что выглядела она действительно очень эффектно и привлекла внимание как публики, так и специалистов-телевизионщиков. С этого момента спутниковые и кабельные HD-ресиверы начали продаваться в России. Пока на них, увы, можно смотреть только «импортные» передачи HDTV. Но не расстраивайтесь, движение в сторону высокой четкости началось и у нас.

На сегодняшний день по крайней мере четыре российские компании активно готовятся к вещанию в формате HDTV. Среди них «НТВ+» и «Комстар». Наибольшие шансы на практическую реализацию, с нашей точки зрения, имеет проект «НТВ+», которая в последние годы значительно упрочила свои позиции. В настоящее время аудитория пионера российского спутникового вещания превысила 400 тыс. и продолжает расти. Компания активно внедряет инновации, в частности, с октября прошлого года звуковое сопровождение части программ идет в пятиканальном варианте Dolby Digital 5.1. Следующим шагом в технологической эволюции «НТВ+» станет начало вещания в HDTV.

Говоря о развитии государственной (федеральной) вещательной сети, прежде всего отметим, что у нас планируется создание общероссийского культурно-информационного канала ТВЧ «Россия 1080». Согласно планам ФГУП «РТРС», его сигнал будет распределяться на территории страны посредством цифрового эфирного вещания DVB-T, системы MMDS и спутниковых каналов DVB-S (DVB-S2). Для реализации этой программы в рамках подготовки нового международного частотного плана для наземного цифрового телевещания RRC-4/6 ФГУП «РТРС» должна получить сквозную (т.е. одну на всю территорию РФ) частоту для трансляции в стандарте 1080i. Эфирное HDTV будет развиваться по общей программе, предусматривающей переход России к 2015 г. от аналогового наземного телевидения к цифровому DVB-T (об этом мы писали еще в сентябре 2004 г.).

Вот что говорит о перспективах этого проекта заместитель генерального директора «РТРС» Святослав Буняев: «После запуска двух собственных геостационарных спутников «Европа-1» и «Азия-1» С-диапазона мы сможем передавать телеканал ТВЧ «Россия 1080» на всю территорию Российской Федерации в стандарте DVB-S2. По сравнению с принятым в настоящее время стандартом DVB-S он позволит сэкономить до 35% частотного ресурса и снизить стоимость доставки сигнала почти вдвое. Таким образом, канал «Россия 1080» станет доступным для массового зрителя».

Разработку и создание летательных аппаратов, а также наземного комплекса управления возглавляет «НПО прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева». Бортовой ретрансляционный комплекс поставляет фирма Alenia Spazio (Италия). Спутник «Европа-1» будет покрывать территорию европейской части России и Западной Сибири (зоны вещания «М», «В» и «Г»), а «Азия-1» - Восточной Сибири и Дальнего Востока (зоны вещания «А» и «Б»). Соответственно, предусматриваются два центра передачи федеральных программ в космос: Москва и Новосибирск. Для доставки программ ЦТВ из столицы в Сибирь планируется арендовать канал волоконно-оптической линии. Управлять всей системой будет Федеральный центр распределения телерадиопрограмм ФГУП «РТРС» в Москве. Если все получится, то передачи «России 1080» можно будет принимать в любой точке страны на цифровой телевизор с тюнером DVB-T, поддерживающим HDTV, а также через кабельные сети на абонентский приемник STB/HDTV системы MMDS.

Временные рамки этого проекта таковы:

• На 2006 г. запланировано начало опытного спутникового вещания телеканала ТВЧ «Россия 1080» на всей территории страны.

• Регулярное и всеохватное вещание телеканала ТВЧ «Россия 1080» начнется в 2007 - 2008 гг. после запуска геостационарных спутников «Европа-1» и «Азия-1».

По мнению разработчиков этого проекта, его изюминкой станет использование разных алгоритмов компрессии на этапе транспортировки и распределения программ HDTV. Для передачи по спутниковым каналам будет применяться H.264/MPEG-4 AVC, который в 1,5 - 2 раза эффективней принятого ныне MPEG-2. Это позволит значительно сэкономить на трафике, поскольку в спутниковых каналах он очень дорогой. При распределении же программ в регионах по сетям наземного DVB-T и сотового телевидения MMDS предлагается все тот же MPEG-2, поскольку ресиверы с таким декодером обойдутся конечному пользователю значительно дешевле.

С нашей точки зрения, это очень спорный тезис, поскольку во всем мире при развертывании HDTV будет внедряться именно MPEG-4/H.264 AVC и через 2 - 3 года, когда ведущие вещательные компании уже перейдут на новый формат, такие декодеры станут дешевле старых. Просто потому, что они будут выпускаться в куда больших количествах. Если принять этот сценарий, Россия в очередной раз может пойти собственным, неизвестно куда ведущим путем. Впрочем, пока окончательно вопрос не решен, и остается надежда, что при трансляции программ «Россия 1080» будут использованы самые современные технологии.

И хотя до светлого будущего, то бишь высокой четкости, нам еще далеко, все равно приятно, что кто-то о нас думает. Хорошую ТВ-картинку хотят все: и зрители, и вещатели, и - что слегка омрачает светлые мечты - рекламодатели. Да и технология распространения HDTV оказалась не столь сложной. Стало быть, налицо совокупность субъективных и объективных предпосылок для нового витка в развитии цифрового телевидения. Так что будем ждать. l

* По данным Informa Telecoms & Media.

Внедрение DVB-S2 в существующую инфраструктуру цифрового телевидения

Так выглядит Network Interface Module на базе чипсета Zarlink ZL10038

Повышение эффективности канала передачи и отношения сигнал/шум при переходе на прогрессивные методы модуляции сигнала

X: Эффективность, Y: Отношение сигнал-шум, дБ

Пример 1: 50 Мбит/с при полосе 36 МГц, с/ш 4 дБ, кодер OPSK (красный)

Пример 2: 80 Мбит/с при полосе 36 МГц, с/ш 9,5 дБ, кодер 8 PSK (чёрный)

Блок-схема сети DVB-S2 с адаптивным кодированием и модуляцией

Технологическая схема ФГУП «РТРС» распределения телеканала ТВЧ «Россия 1080» на территории Российской Федерации

Стоимость DVB-S2-приставки на базе СБИС STB6000 и STB6100 не превышает 200 евро