Цифровое телевидение и кадры для него

В ближайшее десятилетие конвергенция ТВ, телефонной связи, Интернета совершит революцию в вещательной индустрии

Советник генерального директора Московского научно-исследовательского телевизионного института
Юрий Зубарев 

Информационная среда, в которой живет современный человек, быстро меняется. Возникают и стремительно развиваются новые телевещательные и коммуникационные технологии. Сколько еще времени просуществует телевидение в том виде, к которому мы привыкли? Скорее всего недолго. В ближайшее время его должно сменить цифровое телевидение. Цифровое телевидение – это новое поколение телевизионной техники, в которой передача, обработка и хранение телевизионного сигнала осуществляется в цифровом формате. Применение новых методов и средств обеспечивает цифровому телевидению ряд преимуществ по сравнению с аналоговым. Прежде всего, это улучшение помехоустойчивости трактов передачи и записи телевизионных сигналов, а также существенное увеличение количества телевизионных программ, передаваемых в том же частотном диапазоне. Только один цифровой канал позволяет передавать 5 программ и это дает возможность, например, имеющиеся в настоящее время 16 программ Останкинскому телевизионному центру передать их (при использовании методов цифровой обработки) с помощью лишь 3–4 каналов. Кроме того, использование цифровых технологий позволит телецентру уменьшить потребление электроэнергии с 2 МВт до 200 Квт (в частности за счет сокращения численности передатчиков и их мощности). А использование цифрового телевидения по всей территории России даст еще большую экономию электрической энергии. Переход на цифровые методы обработки сигнала также позволит повысить качество изображения и звука в обычных телеприемниках, даст возможность создавать телевизионные системы с новыми стандартами разложения (например, телевидение высокой четкости), расширит функциональные возможности студийной аппаратуры. При переходе на «цифру» появляется возможность передачи в телевизионном сигнале различной дополнительной информации и превращение телевизионного приемника в многофункциональную информационную систему, которая будет управлять всеми бытовыми приборами в квартире. Кроме того, появится возможность создания интерактивных телевизионных систем, с помощью которых потребитель сможет взаимодействовать непосредственно с передающей станцией. Все эти преимущества цифрового телевидения обусловлены как присущими ему принципами, так и наличием разнообразных алгоритмов, схемных решений и мощной технологической базы.

Этапы большого пути
В своем развитии цифровое телевидение прошло ряд этапов. Первый был связан с использование цифровой техники в отдельных частях телевизионной системы при сохранении обычного стандарта разложения и аналоговых каналов связи. Наиболее важным достижением этого этапа было создание цифрового студийного оборудования и введение цифровых блоков в телевизионные приемники для повышения качества изображения. Такая цифровая студийная аппаратура, в частности, была разработана Всероссийским НИИ телевидения (Санкт-Петербург) и на выставке «Телеком» в Женеве получила несколько наград. Второй этап развития цифрового телевидения – создание гибридных аналого-цифровых телевизионных систем. главные проблемы на этом этапе были связаны с разработкой оборудования сжатия спектра телевизионных сигналов для обеспечения возможности его передачи по каналам связи со стандартной полосой частот. На третьем этапе – именно на нем мы сейчас находимся – главная задача состоит в создании всего комплекса цифровых телевизионных систем: начиная от передающей телевизионной камеры и заканчивая телеприемником, и переходе к полноценному цифровому телевизионному вещанию. Первые предложения по цифровым системам телевидения появились в 1990 году на основе достижений в методах и технике эффективного кодирования и сжатия изображений. В результате проведенных научно-исследовательских работ были выработаны стандарты сжатия изображений JPEG, MPEG-1, затем MPEG-2, который и стал основой цифровых телевизионных систем. На современном этапе – это MPEG-4. В Европе уже в 1993 году, как только стало ясно, что за цифровыми телевизионными системами будущее, был принят проект DVB (Digital Video Broadcasting), в работах по которому участвовали более 130 фирм и научно-исследовательских организаций разных стран. Кстати, Россия тоже присоединилась к общеевропейской системе цифрового телевещения DVB. В настоящее время Международный союз электросвязи весьма четко определил требования, которые должны быть предъявлены к цифровому телевещанию. Практически во всех развитых странах определены и сроки полного перехода на цифровое телевещание. Кстати, Япония перешла на «цифру» в 2006 году. США планировали сделать этот шаг в 2007-м, но сейчас перенесли сроки на 2009 год. ЕС планирует осуществить переход до 2010 года. В России этот процесс тоже идет, но конкретный срок пока не назван. Предполагается, что это произойдет не позднее 2015 года. Но для этого необходимо принять соответствующее правительственное постановление, т.к. в случае перехода на «цифру», аналоговое телевещание будет иметь уже «вторичную» основу. В России создана Правительственная комиссия (ее ранее возглавлял вице-премьер Д.А.Медведева), призванная заниматься вопросами цифрового телевидения. В ее состав вошли представители президентской администрации, аппарата правительства, ряда министерств и ведомств, а также главы государственных телеканалов. Рабочей группой при этой комиссии с участием МНИТИ подготавливается проект Федеральной целевой программы «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации». Цель программы – реализация права граждан на получение информации путем обеспечения населения многоканальным вещанием с включением общедоступного социального пакета программ. Сегодня, по данным Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям, охват населения «Первым каналом» – 98,8%, что составляет 99,9% территории Российской Федерации. Процент охвата населения программами – телеканал Россия, НТВ, ТВ-центр, Культура, Спорт – колеблется от 98,5 до 43%. Широко развивается в нашей стране кабельное телевидение. Сегодня в России, по разным источникам, насчитывается порядка 7–8 тысяч систем кабельного телевидения (они есть практически во всех городах), доступ к ним имеет примерно 40% населения. При этом «цивилизованных» (т.е. зарегистрированных по всем правилам и имеющих соответствующие документы Россвязьнадзора) значительно меньше – около 800. В настоящее время идет активный процесс слияния кабельных телекомпаний и их скупка наиболее преуспевающими. Например, газонефтяная компания «Нафта-Москва» приобрела «Национальные кабельные сети». Активно действует на рынке компания «ЭР-Телеком», стремительно развивается компания «Межрегион», сеть которой имеется уже в более чем 60 городах России. Сегодня самая крупная отечественная кабельная телекомпания «Северо-Западная компания» имеет уже 5 млн. абонентов. По анализу многих специалистов, на рубеже 2011 – 2012 годов все сети кабельного ТВ будут находиться в ведении 3 – 4 национальных кабельных компаний.

«Цифра» идет к россиянам
Приходит к российскому телезрителю и цифровое телевидение, правда, пока, в чрезвычайно малых дозах: цифровизация сети доставки телесигнала на сегодняшний день не превышает 2%. В рамках эксперимента цифровые каналы уже работают в Москве, Санкт-Петербурге и Нижнем Новгороде. Планы общей цифровизации страны специалисты связывают, в первую очередь, с модернизацией эфирной передающей сети, через которую получают телевизионные программы 85% телезрителей (14,5% – по сетям кабельного телевидения и 0,5% – через системы спутникового телевизионного вещания). Цифровизация телевидения находится на стыке двух ранее обособленных областей – вещательной и телекоммуникационной – и в определенной степени представляет процесс их конвергенции. Уже сегодня «Эфирную ТВ цифру» теснят новые технологии и основанные на них способы доставки сигнала. Это DSL, IPTV, беспроводный широкополосный доступ (ШПД) и в самой ближайшей перспективе мобильное ТВ-вещание. Технология DSL позволяет по обычному телефонному проводу, который входит в квартиру, передавать информацию со скоростью до 100 Мбит, и есть уверенность, что она будет увеличена до 150 Мбит. Одно из достоинств технологи IP заключается в том, что если обычный голосовой телефонный трафик из Москвы в Нью-Йорк стоит 2,5 доллара за минуту, то, используя систему по принципу IP (через сеть Интернет), можно снизить стоимость до 50 центов за минуту разговора. Сегодня IP-телефония входит в число основных инструментов бизнес-коммуникаций. По оценкам разных аналитических агентств, к 2010 году в кооперативном секторе во всем мире на долю IP-телефонии придется более 50%. В 2000–2002 годах в мире на базе технологии IP появилась новая технология IPТV, предполагающая возможность вещания ТВ-программ по телекоммуникационным сетям. Сегодня она широко используется и применяется многими компаниями. Первая такая сеть в России (Норильск) была создана в 2007 году компанией «Норильсктелеком». Эта сеть, в частности, позволяет обеспечить просмотр по заказу потребителя порядка 1200 фильмов. Рынок услуг IPTV, при всей неоднозначности его оценок, невелик – 5% телезрителей мира. На всю Европу насчитывается 660 тысяч IPTV-зрителей, лидирует здесь Франция: 270 тысяч IPTV-смотрящих. В России эта цифра составляет 100 тысяч зрителей, причем 80 тысяч приходится на компанию «Стрим» (Москва). Консалтинговые компании существенно расходятся в своих прогнозах на будущее IPTV. Российские эксперты полагают, что к 2010 году в мире будет 50 миллионов абонентов IPTV, в нашей стране – до миллиона. В настоящее время начинают широко распространяться системы беспроводного широкополосного доступа – WiMAX (ШПД). Этой технологии (ее частотный диапазон от 2,3 ГГц до 6,4 ГГц) в мире уделяется особое внимание, т.к. она считается одной из наиболее перспективных. И хотя пока она не способна сокрушить существующие кабельные «triple play – решения» (видео, звук, данные), это серьезный конкурент на рынке широкополосных средств связи. В мире существуют два WiMAX стандарта – 802.16 (фиксированная связь) и 802.16е (мобильная). Стандартизация предполагает высокую экономическую эффективность сети и высокие скорости передачи информации (больше чем WiFi). На практике WiMAX имеет зону обслуживания с центральным мощным передатчиком, в которой работают много абонентских мини WiMAX – станций с небольшими антеннами. Скорость передачи данных для малых абонентских терминалов достигает 280 кбит/с, дальность вне прямой видимости – 50 км. В 2007 году, по оценке экспертов, рынок широкополосного доступа вырастет до 1,5 – 1,7 миллиарда долларов против почти миллиарда долларов в 2006 году. По мнению специалистов, технология WiMAX сможет обойти по скорости передачи услуги систем третьего поколения. Разработчики WiMAX утверждают, что технология вполне допускает 70 Мбит/ с. Это свидетельствует о том, что данная технология позволяет передавать огромные массивы информации. Первая система широкополосного доступа была установлена в Рязани в 2004 году. Сейчас обсуждается вопрос о создании федеральной широкополосной сети. Развитие широкополосного доступа в России и с технологической, и с правовой точек зрения подстегнет приоритетные национальные проекты, такие, как «Образование», по которому 53 тысячи российских школ к концу 2007 года «встали» на широкополосные рельсы и получили доступ к сети Интернет.

Телевидение делает выбор
В мире активно развивается платное телевидение, благодаря которому в 2005 году было заработано 250 миллиардов долларов, из которых лишь 0,5% досталось российским компаниям. По некоторым прогнозам, к 2010 году услугами платного ТВ будут пользоваться 130 миллионов абонентов. Последние цифры говорят о том, что отношение к традиционному ТВ в мире серьезно меняется, молодежная аудитория отворачивается от него и делает выбор в пользу интерактивных каналов. По разным оценкам, в последние несколько лет этот сегмент российского рынка ежегодно растет на 20–30%, и в ближайшие 5–10 лет темпы будут повышаться. По мнению ряда экспертов, в 2010 году российское платное ТВ ожидает настоящий бум. Вообще одним из наиболее динамично развивающихся сегментов российского телекоммуникационного рынка в последние годы стал рынок платного телевидения. (Под платным телевидением понимается кабельное, спутниковое ТВ и вещание по системе MMDS). Российский телекоммуникационный рынок, развивающийся в несколько раз быстрее экономики в целом, всегда привлекал внимание инвесторов. А поскольку в секторе услуг сотовой связи инвестиционные возможности практически исчерпаны, инвесторы с 2005 года обратили свое внимание на другие сегменты отрасли, в частности, на рынки услуг платного ТВ. Приход на рынок платного ТВ стратегических инвесторов означает новый приток финансирования и рост инвестиций в развитие этого сектора, а также продвижение услуг платного ТВ среди пользователей. Расширение спектра услуг и реализация принципов современного рынка видеоуслуг (персонализация видеосервисов, доставка рекламы по интересам, увеличение числа транслируемых телеканалов и т.д.) становятся возможными лишь на базе цифровых технологий. Сегмент платного ТВ стал вторым (после доступа в Интернет и передачи данных) по темпам роста. По сообщению «IKS-Консалтинг», к концу 2007 году количество абонентов платного ТВ перешагнуло 10%-ый рубеж от числа домохозяйств России. Одной из систем платного телевидения является телевидение высокой четкости (ТВЧ или НDTV). Технология телевидения высокой четкости, созданная в США, долгое время не приживалась на европейской (в том числе российской) почве. Однако 2006 год эксперты называют переломным: и Европа, и Россия начинают внедрять НDTV. С мая 2007 года компания «НТВ плюс» уже осуществляет спутниковое вещание трех каналов по системе НDTV. К концу этого года их количество достигнет десяти. Если к началу 2006 года во всем мире было установлено около 29 миллионов комплектов НDTV, то прогноз на 2010 год – 106 миллионов. В целом системы НDTV относят к наиболее перспективным направлениям развития ТВ. Активно начинает развиваться мобильное телевидение (MTV). Еще десять лет назад Билл гейтс писал, что мобильное телевидение не только дорого, но и близко к чудачеству. Знаменитый американец спустя некоторое время признал свою ошибку. Сегодня в мире насчитывается, по разным данным, от 1 до 2,5 миллиона абонентов мобильного ТВ. Вклад России составляют «тысячи» телезрителей «Мегафона». Прогнозируют, что в 2010 году число пользователей мобильного ТВ составит 130 миллионов абонентов, а доходы от услуг – 7,6 миллиарда долларов в год. В России при проведении экспериментов по мобильному ТВ в количестве 400 человек (возраст от 18 до 44 лет) 76% участников заявили, что они купили бы эту услугу за 20 евро в месяц. С точки зрения массового внедрения мобильного ТВ, еще очень много проблем: выбор стандарта MTV, диапазона частот, концепции, и т.д. MTV – услуга новая и массовая, по существу, она представляет собой новое интерактивное СМИ. В ближайшее время большое внимание будет уделено проблемам эфирного радиовещания и, в частности, информационного вещания в ОВЧ-диапазоне частот, поскольку это единственный способ, обеспечивающий возможность приема программ на стандартные штыревые антенны в движущемся транспорте в условиях города с плотной застройкой, многолучевостью и отсутствием прямой видимости антенны передатчика, а также в районах горной местности. Представляется интересной отечественная разработка системы мобильного узкополосного муль-тимедийного вещания AVIS (Audiovisual information system). Международный союз электросвязи принял документ, в котором эта система включена первой в Отчет МСЭ-Р ВТ.2049 и в новую рекомендацию «Вещание мультимедиа и данных для мобильного приема на наладонные устройства». Эта система позволяет существенно повысить эффективность использования диапазона FM-вещания 87–108 МГц, а также диапазона частот 66–74 МГц, который в России и странах СНГ до настоящего времени используется для трансляции устаревшей системы стереовещания с полярной модуляцией. Не изменяя частотных планов в этих диапазонах частот, система AVIS предоставляет возможность передать в одном стандартном канале до 10 программ стереозвука CD-качества или изображение размера CIF c соответствующим стереозвуковым сопровождением. В разработанной модели системы использованы стандарты видео и аудиокомпрессии AVC и HE-AAC.

Где взять кадры?
В России и странах СНГ сложилась крайне тяжелая ситуация в создании средств метрологии мультимедийных систем, что обусловлено нехваткой (а часто и полным отсутствием) измерительной аппаратуры, необходимой для разработки, настройки и поддержания технических характеристик систем передачи информации в состоянии, обеспечивающем их качественное функционирование. Особые проблемы здесь возникают в связи с началом широкого внедрения систем и аппаратуры цифровой обработки и передачи компрессированных сигналов по каналам связи. Разрабатываемые системы требуют создания соответствующих контрольных и измерительных средств. Выполнение требований метрологии связано с созданием виртуальных измерительных систем на базе использования компьютеров в качестве устройств анализа и измерения параметров систем формирования и обработки информации. Таким устройством, удовлетворяющим требованиям, является компьютерный измерительный комплекс «Тестер-Э», реализующий функции 22 приборов, используемых для измерений параметров всех элементов телевизионного канала. Серьезной проблемой при внедрении мультимедийных систем в России является подготовка специалистов данного профиля. Практически отсутствует отечественная литература, посвященная изложению современных способов цифровой обработки мультимедийной информации. Эта важнейшая проблема не отражена и в ныне существующих программах обучения специалистов. Начавшееся широкое внедрение мультимедийных систем – от видеотелефонии до телевидения высокой четкости – должно послужить началом реализации планов обучения специалистов данного профиля. В России на сегодня используется весь спектр технологических решений в области цифрового телевидения. Растущая популярность IPТV и интерес абонентов к мобильному ТВ, к мобильным играм и музыке позволяет предположить, что к 2010 году объем российского рынка цифрового контента составит около 6 миллирдов долларов. Вся эта масса технологий (IPTV, ШПД, ТВЧ, Интернет и мобильное телевидение и т.д.) обрушивается на людей, и не все понимают, что происходит и чего можно ожидать от этих технологий. Поэтому должны быть проведены научно-исследовательские работы, в которых эти технологии будут рассмотрены комплексно, что позволит подготовить более точные прогнозы развития систем цифрового телевидения. Между тем российские эксперты уже сейчас сходятся во мнении, что в ближайшее десятилетие конвергенция технологий ТВ, телефонной связи и Интернета совершит революцию в вещательной индустрии, начиная с восприятия телезрителей и кончая способами оплаты за предоставление информационных услуг. Также очевидно, что перспективы развития конвергентной технологии IPТV, на которую многие операторы делают основные ставки, напрямую зависит от степени проникновения широкополосного доступа, финансовых возможностей операторов и платежеспособности абонентов.

Слово за государством
Российское государство должно проявить заинтересованность во внедрении цифрового телевизионного вещания, и за организацию и внедрение цифрового телевидения в нашей стране должен отвечать единый орган, ведомство, организация или министерство, облеченное полномочиями как административного, так и финансового плана. При этом следует иметь в виду, что переход к цифровому телевидению позволит государству снизить излучаемые мощности передатчиков, при сохранении той же территории охвата населения телевизионным сигналом и уменьшить потребление электрической энергии за счет многопрограммности, создаваемой в каждом аналоговом канале. Кроме того, переход на «цифру» позволит высвободить огромный частотный ресурс, который может быть задействован для новых технологий и/или продан на аукционах. В настоящее время дебаты в правительственной комиссии ведутся вокруг перевода на «цифру» исключительно эфирного вещания. Это крайне некорректно: уже сегодня в России активно работает кабельное ТВ, набирает силу IPTV, активными темпами развивается ШПД. Может случиться, что к 2015 году в городах России будут доминировать кабельное телевидение, ШПД, IPTV и мобильное телевидение, а эфирное вещание останется актуальным для территорий с низкой плотностью населения и малоимущей части проживающих в городах. Поэтому при проработке вопросов внедрения цифрового вещания в России Правительство РФ должно учитывать интересы всех операторов вещания, включая и интересы операторов телекоммуникаций, независимо от технологий, которые они используют. Еще одно немаловажное обстоятельство: переход к цифровому телевидению позволит государству значительно сократить затраты на распространение «социального пакета» программ, т.е. определенного количества программ, призванных доносить до граждан нашей страны позицию российского государства по важнейшим внешне- и внутриполитическим вопросам. Чтобы это было осуществлено, малоимущее население России должно быть бесплатно обеспечено приставками к телевизионному приемнику, позволяющими принять цифровой телевизионный сигнал «социального пакета». Распределение приставок и их выдача должны осуществляться службами социального обеспечения. Другая категория населения должна пользоваться услугами операторских компаний, позволяющих обеспечить персонализацию поставляемой видеоинформации (видео по запросу), доставку информации с помощью новых технологий ШПД, IPTV, ADSL, КТВ и др. известных технологий доставки на платной основе. Лучше всего если за распространение «социального пакета» программ по всей территории России будет отвечать (получив соответствующие бюджетные средства) Федеральное государственное унитарное предприятие «Российские телерадиовещательные сети», уже сегодня имеющее более 2000 радиопередающих средств. Цифровизация телевизионного вещания в стране должна происходить во взаимодействии с силовыми министерствами и, в первую очередь, с Министерством обороны. При этом цифровое телевидение в нашей стране должно занять нишу платного ТВ с оказанием широкого спектра услуг на базе применения новых технологий (IPTV, мобильного телевидения, широкополосного доступа и др.), интерактивности, персонализации получения контента – видео по запросу, обеспечения потребителя сигналами ТВ высокой четкости, обеспечение возможности игр, прослушивания высококачественной музыки и т.д.