Телевидение будущего - все почти как в вашем марксизме (три источника и три составные части цифрового ТВ)

Архив

Подспудно предполагается, что переход к цифровой передаче хорош "по определению" и настолько прогрессивен, что не нуждается в особых комментариях. Я ни в коей мере не собираюсь спорить с самим мнением, а, напротив, вполне разделяю его, однако попытаемся уяснить, каковы реальные причины, побуждающие администрации связи и телекоммуникационных операторов во всем мире активно заниматься цифровизацией ТВ, несмотря на существенные первоначальные расходы. Давайте выясним, какие принципиально новые возможности несет цифровое ТВ, а заодно (что должно быть особо интересно моим русским друзьям) посмотрим, как обстоят дела и каковы перспективы внедрения цифрового ТВ в вашем отечестве.

Переход к цифровой форме передачи сам по себе не несет, по крайней мере на первом этапе, ничего сенсационно выигрышного в коммерческом отношении. Необходимое для этого оборудование весьма дорого. Но в средне- и долгосрочной перспективе ситуация иная, поскольку переход к единой цифровой интегрированной сети передачи данных PDH/SDH/ATM обеспечивает унификацию сети за счет цифровой коммутации и резко сокращает эксплуатационные расходы.

Однако единая цифровая сеть немыслима без включения в нее, помимо телефонии, также передачи данных (включая Интернет) и телепрограмм, и в этом заключается первая из причин, заставляющая телекоммуникационные компании вплотную заниматься цифровым ТВ уже сегодня, когда избыточного спроса на цифровое ТВ еще нет. Вторая причина связана с проблемой спектрального ресурса, в которую вовлечены, все по-своему, и администрации связи, и ТВ-компании, платящие (и немало) за выделенные им частотные полосы вещания. Между тем эффективность цифровой передачи ТВ напрямую зависит от компрессии видео, которая позволяет в десятки раз уменьшить требующийся для передачи цифровой поток и, следовательно, частотную полосу. Именно благодаря аппаратуре цифровой компрессии в частотной полосе, в которой ранее передавалась одна ТВ-программа, можно доставить пользователям сразу несколько цифровых с качеством не худшим, чем при аналоговой передаче. ТВ-компании, естественно, заинтересованы в том, чтобы при прежней стоимости аренды частотной полосы передавать большее число программ либо передавать те же программы, что и раньше, но в более узкой полосе и с меньшей арендной платой. С другой стороны, в переходе на цифровую передачу заинтересованы и национальные администрации связи, продающие высвободившийся частотный ресурс. Дополнительные заработки будут получены благодаря не только большему числу выданных лицензий, но и общему развитию рынка. Для примера приведу такой факт: администрация связи США в течение примерно десяти лет (за это время в стране полностью прекратится аналоговое вещание) рассчитывает получить только за счет перехода к "цифре" до 25 млрд. долларов.

Третья причина пристального внимания телекоммуникационных компаний к цифровому телевидению не столь очевидна, однако именно с ней связаны наибольшие доходы, которые, по оценкам заинтересованных лиц и независимых экспертов [1], будут получены (хотя и не в ближайшем будущем) в сфере телевидения. Речь идет об интерактивном ТВ, о котором я скажу пару слов чуть позже.

Покончив с источниками, рассмотрим теперь три основные составляющие полнофункциональной, завершенной сети цифрового телевидения. Поскольку они упорядочены по объему и сложности требуемого для их реализации оборудования (и, соответственно, по объему капиталовложений), то именно этим и определяется порядок их внедрения.

Передача транспортного потока

На начальном этапе цифровизуется только связная ТВ-сеть, то есть магистральные линии подачи и распределения программ. Раньше по радиорелейным, волоконно-оптическим или спутниковым линиям аналоговый сигнал из телецентра доводился до локальных населенных пунктов, где подавался на местный ТВ-передатчик. Оттуда он излучался с необходимой для охвата зоны местного вещания мощностью и принимался индивидуальными или коллективными антеннами. Теперь, после установки на магистральных линиях соответствующего оборудования, тот же сигнал передается в составе цифрового потока, однако в пункте приема вновь преобразуется в аналоговый вид, поступает все на тот же аналоговый ТВ-передатчик и точно так же излучается и принимается. Зритель при этом никаких изменений не заметит. Вернее сказать, ничего не заметит западный зритель, в отличие от российского, не избалованного количеством и качеством принимаемых программ - российские радиорелейные линии (РРЛ), устарев и морально, и физически, уже на ладан дышат, требуя высоких затрат на одно только поддержание их в рабочем состоянии. На большей части территории России рядовой зритель получает 2-3 программы, а после перехода к цифровой передаче он сможет наслаждаться 8-12 программами (разумеется, при условии установки дополнительных местных ТВ-передатчиков), причем, будем надеяться, с заметно лучшим качеством изображения.

(К сожалению, в отличие от аналоговой, качество цифровой передачи не может быть измерено объективно, то есть с помощью приборных методов, как по причине отсутствия подходящих критериев, учитывающих нелинейность сжимающих видеопреобразований, так и из-за малоизученности психофизиологии зрения человека. Поэтому ТВ-качество оценивается с помощью субъективной экспертизы, процедура которой определяется в Рекомендации BT.500 МСЭ-Р.)

В мире процесс перехода к цифровой передаче ТВ-сигнала идет достаточно быстро, однако в ряде стран, в том числе и в России, есть свои особенности. Уже несколько лет назад, когда первые зарубежные кодеки цифровой компрессии ТВ-сигнала стали в небольших количествах попадать в Россию, быстро выяснилось, что они напрямую не совместимы с российскими сетями. В большинстве промышленно развитых стран ТВ-сигналы транслируются в основном по выделенной сети, то есть по таким каналам, где кроме телепрограмм ничего не передается. Чаще всего это либо спутниковые, либо кабельные каналы, как это, например, исторически сложилось в США [2]. Именно поэтому принятый международными связными организациями стандарт MPEG с самого начала разрабатывался как стандарт для выделенных каналов, без оглядки на уже существовавшие к тому времени стандарты цифровой передачи. На Западе это прошло почти без последствий, в России же, где традиционно и телефония, и телевидение передавались по одним и тем же аналоговым РРЛ, данное обстоятельство оказалось камнем преткновения. К моменту, когда всерьез встал вопрос о цифровой передаче ТВ-сигнала, значительная часть РРЛ уже была цифровизована в соответствии с "телефонным" стандартом PDH/SDH, и передача по этим линиям ТВ-сигнала стандарта MPEG оказалась невозможна без дополнительных согласующих устройств - так называемых конверторов MPEG-2/G.703 (их роль сводится к приведению синтаксиса цифрового потока MPEG-2 в соответствие с цифровым фреймом PDH, а электрических характеристик тракта - в соответствие с наиболее распространенным в России интерфейсом G.703). "Побочным" эффектом такой конвертации, между прочим, оказывается принудительный переход от переменной скорости передачи MPEG-2 к одной из постоянных скоростей плезиохронной цифровой иерархии, например 8,448 Мбит/с. Стоимость конверторов весьма высока и представляет собой существенную добавку к и так довольно высокой стоимости кодеков. Еще в середине прошлого года это выливалось в сумму порядка 10 тыс. долларов США за одноканальный конвертор при приблизительно такой же стоимости одноканального кодека на 8 Мбит/с.

Возможно, моих русских коллег утешит, что со сходными проблемами сталкиваются и телекоммуникационные компании в ряде стран Азии и Латинской Америки - в частности, в Индии, Аргентине, Бразилии, Чили и др., то есть в тех странах, где, подобно России, традиционно не практиковалась передача телевидения по выделенным сетям. А тот факт, что в отдельных случаях такая проблема возникает и в Европе, в частности в Германии, где некоторая часть ТВ-программ распределяется по волоконно-оптическим линиям связи, использующимся и для передачи цифровой телефонии и данных, может кое-кого не только утешить, но и вызвать злорадную улыбку. В остальном же существенных проблем нет - кодеки цифровой компрессии ТВ-сигнала выпускаются такими компаниями, как Philips, Alcatel, Scientific Atlanta, Tiernan, Tadiran Scopus, и рядом других, и многие модели (Vu9110, TE600, Codico E-1000 или TLS4000TV, которая была продемонстрирована в действии на трансъевропейском канале во время последней выставки "Телеком" в Женеве) вполне способны даже на скоростях 8 Мбит/с обеспечивать качество изображения, не уступающее по субъективным оценкам аналоговому, а порой и превосходящее его.

Кстати, раз уж мы заговорили про видеокодеки, добавлю, что оборудование цифровой компрессии ТВ-сигналов - одна из самых наукоемких и высокотехнологичных отраслей современной телекоммуникационной науки. Поэтому тот факт, что наконец разработаны и серийно выпускаются надежные и обеспечивающие высокое качество кодеки (а такие попытки предпринимались, начиная с 70-х годов), можно считать крупным успехом. Интересно здесь то, что успеха добились компании, сориентировавшиеся на создание собственных математических и программных ноу-хау. Не поддавшись привлекательному на первый взгляд соблазну оснастить имеющиеся на рынке серийные микропроцессоры готовым программным обеспечением, купленным или скачанным из Интернета, они сумели спроектировать специализированные кристаллы на основе собственных разработок. Почему, кстати, попытки "собрать" кодек как конструктор из доступных "полуфабрикатов" были обречены на провал с самого начала, хотя и предпринимались и европейскими, и американскими компаниями? Возможно, проблема была в том, что в основном усилия к этому прилагали не профессиональные разработчики телевизионной техники, а специалисты в области программирования высокоскоростных БИС - получавшиеся кодеки оказывались слабоваты с точки зрения качества изображения. Мало кто тогда задавался очевидным вопросом: а почему, собственно говоря, компании, предлагавшие программно-аппаратные видеоконструкторы, предпочитают продавать именно наборы "сделай сам" по умеренным ценам, вместо того чтобы, собрав конструктор самим, не заработать как следует на готовых кодеках на порядок большие суммы...

Не скажу, что эти полуфабрикаты вовсе бесполезны - они могут с успехом использоваться в системах видеоконференцсвязи, теленаблюдения, в различного рода охранных системах, и, продавая их, можно возвратить затраты на разработку, а порой и получить некоторую прибыль. Но рассчитывать с помощью "конструкторов" создать профессиональное оборудование для магистральной передачи сигналов телевидения, разумеется, наивно - они были изначально неприменимы для профессиональной аппаратуры.

Непосредственное цифровое ТВ-вещание

На сегодняшний день в международных стандартах закреплены, а в аппаратуре реализованы две основные системы непосредственной передачи ТВ-сигналов - DVB и ATSC. Сразу переходя к часто задаваемому российскими коллегами вопросу о том, какой из этих методов был бы лучшим для России, следует сказать, что вопрос весьма не прост. О сравнительных преимуществах и недостатках DVB и ATSC написано и сказано уже много, и оба метода имеют своих "поклонников". Эксперименты и сравнительные испытания дают результаты, которые могут быть истолкованы по-разному, однако следует заметить, что принципиальная разница между этими системами состоит не в обеспечиваемых ими отношениях сигнал/шум, а в другом. ATSC идеально приспособлен для передачи сигналов цифрового ТВ-вещания и создает известные трудности при приеме (в частности, при приеме в движении, когда, например, приемник расположен на автомобиле). DVB обеспечивает высокоэффективный прием, однако вносит существенные усложнения в конструкцию передатчика (по коей причине производители ТВ-передатчиков всегда будут тяготеть к ATSC), в то время как сложность приемников DVB и ATSC соизмерима. Поэтому в США, где вещательный стандарт принимался под влиянием именно вещательных компаний, заинтересованных в том, чтобы решить проблему цифровой ТВ-передачи наиболее простым и рациональным для себя способом, был выбран ATSC, в Европе же, в силу некоторых причин, столь явное лоббирование отсутствовало, и стандартом стал DVB [3].

Что будет лучше для России? Вопрос сложный. Имеется, кстати, и третий вариант - недавно разработанный в Японии новый стандарт ISDB (весьма близкий к DVB). Может быть, он окажется удачным выбором? Поживем - увидим.

Интерактивное ТВ

Здесь начинается самое интересное. В современном телевидении, как общедоступном, так и коммерческом (кабельном, спутниковом), действует жесткий принудительный принцип: аудитория потребляет то и только то, что предложил ей сегодня производитель программ, по сути, навязывающий зрителям содержание передач, время их выхода в эфир и т. п. Разумеется, телевизионные компании, заинтересованные в высоком рейтинге, изучают потребности и пожелания аудитории, проводя разнообразные рейтинговые опросы, собирая фокус-группы (так называемая медиаметрия), а затем формируют свои программы в соответствии с результатами этих измерений, однако здесь имеет место лишь некая социально усредненная не персонифицированная интерактивность: рядовому зрителю остается лишь смотреть (или не смотреть) то, что ему предлагают. Он, конечно, может переключить канал, но это и означает выбор только из ограниченного (пусть даже и сравнительно большого) набора не им составленных информационных материалов.

Современный зритель, приученный к существующему положению вещей, обо всем этом задумывается редко, однако очевидно, что такое положение ненормально. Ясно также, что за всю историю телевидения стихийное стремление зрительской аудитории к интерактивности выражалось в письмах и звонках на телестудию, призванных хотя бы на низшем уровне реализовать обратную связь с источником информации. Массовое распространение бытовой аппаратуры видеозаписи (видеомагнитофонов, DVD-проигрывателей) тоже, по сути, лишь вариант суррогатной, "низшей" интерактивности. Так же, как и другая современная ее разновидность, когда телезрители звонят в студию и тем самым "влияют" на ход передачи, поскольку эта интерактивность опять-таки общая для всей аудитории. Нам интереснее интерактивность "персональная", обеспечивающая безотлагательное предоставление пользователю по его запросу любого информационного материала, имеющегося в "меню" поставщика контента, причем режим предоставления информации должен определяться пользователем. Если посмотреть именно с этой точки зрения, станет ясно, что интерактивность означает управление источником информации со стороны пользователя. Нетрудно прикинуть вероятность того, что, к примеру, в одном жилом доме хотя бы два человека захотят одновременно посмотреть одну и ту же программу, - она ничтожно мала. Вроде той, что два человека в доме станут одновременно читать одну и ту же книгу. Другими словами, число видеоканалов, которые потребуется подвести к дому, становится равным числу жильцов, одновременно смотрящих телевизор, при этом вспомним, что в вечерние и утренние "часы пик" это почти все члены почти всех семей, зачастую желающие смотреть разные программы.

Для сетей действительно интерактивного ТВ потребуется, таким образом, исключительная широкополосность, не идущая в сравнение со спектрами, требующимися для передачи других видов информации. Становится также понятно, почему оптимальным вариантом для всех остальных систем передачи информации (телефония, радиовещание, Интернет, оказывающихся лишь малозаметным дополнением к видео) становится их наложение на сеть интерактивного ТВ. Кроме того, теряют актуальность разнообразные системы сетевого доступа (ADSL, ISDN и др.), так как с решением проблемы интерактивного ТВ все остальные проблемы доступа исчезают автоматически.

Дело за "малым": требуется лишь совершенствование средств хранения, коммутации, доставки и распределения видеоматериалов. Понятно, что решающее значение будут иметь локальные каналы доступа пользователей, требующие наибольших начальных капиталовложений. На собственно оконечное оборудование придется небольшая часть затрат, да и инвестиции в магистральные линии не так страшны: они понадобятся только соразмерно общему росту рынка. Вспомогательные технологии, в частности, криптозащита данных и системы ограничения доступа к ним, будут внедряться по мере необходимости.

Посмотрим, что об этом думают в мире.


Впереди здесь, как и во многих других случаях, США. Именно в Штатах проекты по созданию сети интерактивного ТВ были одобрены на государственном уровне (конкретно - вице-президентом А. Гором) и нашли выражение в концепции так называемой информационной супермагистрали (Super Media Highway). Основная идея состоит в том, что внедрение интерактивного ТВ и создание "под него" принципиально новой глобальной и полнофункциональной сети связи само по себе станет мощным стимулом для развития экономики, несмотря на требующиеся для этого значительные инвестиции и отнюдь не мгновенную окупаемость (в США в качестве иллюстрации обычно проводят параллель с тем, как несколько десятилетий тому назад подъему экономики способствовало строительство автомагистралей между штатами). В результате этот проект стал частью национальной программы развития информационной инфраструктуры и получил активную финансовую поддержку со стороны частного капитала, в том числе транснациональных и региональных вещательных и телефонных компаний. Любопытно, что и те, и другие, выразив готовность взять на себя долгосрочные и масштабные инвестиции, взамен попросили у правительства США снять с них действующие ограничения: ТВ-компаниям заниматься телефонией, а телефонистам - телевещанием.

Понятно, что применительно к информационной супермагистрали речь идет о массовой системе, ориентированной прежде всего на массового индивидуального пользователя. Хотя ее окупаемость не будет особенно быстрой, инвесторы уверены в рентабельности проекта: интерактивное телевидение, начав приносить текущий доход сразу, в дальнейшем станет стабильным и долговременным источником прибыли, в основном от развлекательных программ (см. рис. 4).

Ну что ж, остановимся на этом. Все изложенное в последней части статьи является, по-видимому, делом не столь отдаленного, но все же и не ближайшего будущего. Эра цифрового телевидения безусловно наступит, в каких именно технических формах это произойдет, покажет время. Пожелаем же читателям скорее воспользоваться ее плодами, а читателям из числа профессионалов - по мере сил содействовать ее приходу.

---

1 (обратно к тексту) - См., например, J. Moroney, J. Matthews. Applications for the Superhighway: Market Drivers. Ovum Ltd, 1995.

2 (обратно к тексту) - В США телевидение как массовое явление появилось лет на десять раньше, чем в остальном мире, то есть в те времена, когда спутников еще попросту не было.

3 (обратно к тексту) - См. статью Виктора Варгаузина "DVB vs. ATSC. Цифровое наземное ТВ" в этом номере. - М. Б-З.

---

Аллан Д. Флинн - 45 лет, выпускник Массачусетского технологического института, специалист по проектированию цифровых телекоммуникационных систем, эксперт цифровой видеоаппаратуры. Участвовал в телекоммуникационных разработках в России. Женат, двое детей. Страстный поклонник рок-музыки 70-х, особенно группы Led Zeppelin.