Цифрове телебачення

Цифрове телебачення

Цифрове телебачення (від англ. Digital Television, DTV) — передача відео- та аудіосигналу від транслятора до телевізора, що використовує цифрову модуляцію та стиснення передачі даних. Основою сучасного цифрового телебачення є стандарт MPEG стиснення.

Історія розвитку

Історію розвитку цифрового телебачення можна умовно розбити на кілька етапів, кожен з яких характеризується науково-дослідними та дослідно-конструкторськими роботами, експериментальними пристроями та системами, а також відповідними стандартами.

Перший етап

Перший етап історії цифрового телебачення характеризується використанням цифрової техніки окремих частинах ТВ систем за збереження аналогових каналів зв'язку. На даному етапі все студійне обладнання переводиться на цифровий сигнал, обробку та зберігання якого в межах телецентру здійснюють цифровими засобами. На виході з телецентру телевізійний сигнал перетворюється на аналогову форму і передається звичайними каналами зв'язку.

Також на даному етапі характерно введення цифрових блоків у ТБ приймачі з метою підвищення якості зображення та звуку, а також розширення функціональних можливостей. Прикладом таких блоків є цифрові фільтри, пристрої переходу від надрядкової до квазіпрогресивної розгортки, підвищення частоти полів до 100 Гц, реалізація функцій «стоп-кадр» і кадр у кадрі і т.д.

Другий етап

Другий етап розвитку цифрового телебачення - створення гібридних аналого-цифрових ТВ систем з параметрами, що відрізняються від прийнятих у стандартних стандартах телебачення. Можна виділити два основних напрями зміни телевізійного стандарту: перехід від одночасної передачі яскравого і кольоророзносних сигналів до послідовної їх передачі та збільшення кількості рядків у кадрі та елементів зображення у рядку. Реалізація другого напряму пов'язана з необхідністю стиснення спектра ТВ сигналів для забезпечення можливості їх передачі каналами зв'язку з прийнятною смугою частот.

Приклади гібридних ТВ систем:

  • Японська система телебачення високої чіткості MUSE

  • Західноєвропейські системи сімейства MAC У передавальній та приймальній частинах цих систем сигнали передаються в аналоговій формі. Системи MUSE та HD-MAC мають формат 16:9, кількість рядків у кадрі 1125 та 1250, частоту кадрів 30 та 25 Гц, відповідно.

Третій етап

Третій етап розвитку цифрового телебачення - створення цифрових телевізійних систем.

Після появи аналого-цифрових систем телебачення високої чіткості в Японії та Європі (MUSE та HD-MAC), у США в 1987 році було оголошено конкурс на кращий проект системи телебачення високого дозволу для затвердження як національний стандарт. У перші роки на цей конкурс було висунуто різні аналогові системи. Вищезгадані гібридні телевізійні системи, що передбачають передачу сигналу тільки супутниковими каналами, незабаром були зняті з розгляду. Це пояснювалося тим, що у США близько 1400 компаній здійснюють наземне мовлення, і дуже розвинена мережа кабельного мовлення.

Розглядалися навіть проекти аналогових систем, що передбачали передачу по одному стандартному каналу двох сигналів - звичайного ТБ сигналу та додаткового, який у приймачі з відповідним декодером дозволяє отримати зображення з більшою кількістю рядків та елементів розкладання в рядку.

Але вже 1990 року з'явилися перші пропозиції повністю цифрових систем телебачення. З кожним роком зростала кількість таких проектів та покращувалися їх характеристики. На початку 1993 останні аналогові системи остаточно були зняті з розгляду. А в травні 1993 року 4 групи компаній, що представляли близькі по суті проекти, об'єдналися і надалі представляли єдиний проект, який і став основою стандарту цифрової телевізійної системи в США. Основою цього проекту став тоді ще не затверджений стандарт MPEG-2.

У Європі в 1993 році, коли стало зрозуміло, що за цифровими телевізійними системами майбутнє, було прийнято проект DVB (Digital Video Broadcasting — Цифрове Відео Мовлення), який також заснований на MPEG-2. Нині системи цифрового телебачення швидко розвиваються у багатьох країнах. При цьому в першу чергу вирішується завдання значного збільшення кількості програм телебачення звичайного дозволу, що передаються, так як це дає швидкий комерційний ефект. У багатьох країнах поставлено питання про припинення в першому десятилітті XXI століття аналогового телевізійного мовлення та повний перехід до цифрового телебачення.

Стандарти

Міжнародні стандарти цифрового телебачення приймаються насамперед Міжнародною організацією зі стандартизації (ISO – International Organization for Standartization), що об'єднує національні комітети зі стандартизації понад 100 країн світу. У складі цієї організації формуються групи, які займаються проблемами та стандартизацією окремих галузей техніки. Однією з груп, що займається стандартами цифрового мовлення, є MPEG (Motion Picture Expert Group).

Іншою організацією, яка відіграє значну роль у стандартизації, є Міжнародний союз електрозв'язку (ITU - International Communication Union). Організація випускає Рекомендації, які надалі можуть бути перетворені на міжнародні або національні стандарти рішеннями національних органів стандартизації.

Нині існують такі основні стандарти:

  • DVB – європейський стандарт цифрового телебачення.

  • ATSC – американський стандарт цифрового телебачення.

  • ISDB – японський стандарт цифрового телебачення.

Переваги цифрового телебачення

Застосування цифрового телебачення забезпечує ряд переваг у порівнянні з аналоговим телебаченням:

  • Підвищення завадостійкості трактів передачі та запису телевізійних сигналів.

  • Зменшення потужності передавачів.

  • Істотне збільшення числа програм, що передаються в тому ж частотному діапазоні.

  • Підвищення якості зображення та звуку ТВ приймачах.

  • Створення ТВ систем із новими стандартами розкладання зображення (телебачення високої чіткості).

  • Розширення функціональних можливостей студійної апаратури.

  • Передача у ТБ сигналі різної додаткової інформації.

  • Створення інтерактивних ТБ систем, при користуванні якими глядач отримує можливість впливати на програму, що передається (наприклад, відео на запит).

  • Функція «На початок передачі».

  • Архів ТВ-передач та Запис ТВ-передач.

  • Вибір мови та субтитрів.

Недоліки цифрового телебачення

  • Різко обмежена територія покриття сигналу, всередині якої прийом можливий. Але ця територія при рівній потужності передавача більша, ніж у аналогової системи.

  • Завмирання та розсипання картинки на «квадратики» при недостатньому рівні сигналу.

Обидва недоліки є наслідком переваг цифрової передачі: цифровий сигнал приймається якісно на 100% або не приймається зовсім.