От "аналога" к "цифре": как устроено телевидение в Беларуси и других странах

Партнер проекта

42.TUT.BY продолжает изучение истории телевидения. В третьей части цикла мы узнаем, как мир перешел от аналогового телевидения к цифровому. Где-то этот переход уже завершен, где-то еще продолжается, а где-то еще и не начинался. Беларусь — в первой категории.

Аналого-цифровая эволюция

Зарождение цифрового телевидения началось с радикального улучшения параметров телевидения аналогового. И пусть в России начала девяностых еще собирали ламповые черно-белые телевизоры, цветная картинка давно уже захватила планету, и со временем ей стало тесно внутри существующих стандартов.

Американский стандарт NTSC обеспечивал 525 строк при 60 герцах, европейские PAL и SECAM — 625 строк при 50 герцах; во Франции также действовала телесеть со стандартом разложения в 819 строк. Назрела необходимость в разработке телевидения высокого разрешения.

В середине восьмидесятых японская корпорация NHK внедрила цветное телевидение высокой четкости MUSE, которое поддерживало разложение картинки на 1125 строк. В Европе почти в это же время пытаются внедрить телевидение семейства стандартов МАС (например, HD-MAC на 1250 строк) — его, например, использовали при трансляции летней и зимней Олимпиад 1992 года.

Помимо них, разрабатывались и испытывались еще около двух десятков стандартов и технологий, но лишь эти две можно назвать коммерчески успешными. Впрочем, HD-MAC забросили примерно в 1993 году, а вот MUSE продержался до конца 2007-го.

Телевизоры стоили дорого: так, в 1993-м 28-дюймовый (71 см) телевизор SONY KW-2810HD, поддерживающий MUSE, стоил 6100 долларов, а 55-дюймовый (140 см) SONY KWP-5500HD — 26 тысяч долларов.

Северная Америка переходит на ATSC

Однако эти системы были не полностью цифровыми, а гибридными — аналого-цифровыми.

Еще в конце восьмидесятых в США объявили конкурс на проект системы телевидения высокой четкости, и среди более чем двух десятков концептов негласное лидерство оставалось за системой MUSE. Но к весне-лету 1990 года стало ясно, что создание полностью цифровых систем принципиально возможно.

Федеральная комиссия по электросвязи выпустила несколько дополнений к положению о конкурсе, и вскоре аналоговые системы перестали рассматривать; в конкурсе продолжили участие проекты четырех разных цифровых систем.

Новый стандарт должен был обеспечивать сигнал с как минимум вдвое большим разрешением, а зрители, которые не хотели тратиться на новые цифровые телевизоры, должны были иметь возможность смотреть обычный сигнал. К середине девяностых первые полностью цифровые системы телевидения начали шагать по миру.

В 1993 году американские корпорации образовали союз, который получил имя «Большой Альянс» (The Grand Alliance) и был призван разработать стандарт цифрового телевидения. В него вошли AT&T Corporation, General Instrument Corporation, Philips Consumer Electronics, David Sarnoff Research Center, Thomson Consumer Electronics, Zenith Electronics Corporation и Массачусетский технологический институт. После нескольких доработок альянс опубликовал спецификации стандарта, который позже получил название ATSC (Advanced Television Systems Committee).

А в основу ATSC была положена группа стандартов цифрового кодирования аудио- и видеосигналов MPEG-2; в стандарт были имплементированы различные характеристики по разрешению, соотношению сторон, частоте кадров — всего около двух десятков модификаций.

Так, разрешение по вертикали составляло до 1080 точек, по горизонтали — до 1920 точек, частота кадров — до 60 герц. При эфирной передаче сигнала битрейт составляет примерно 19,4 Мбит/с, при высокоскоростной кабельной трансляции — 38,8 Мбит/с.

В 2013 году Advanced Television Systems Committee объявил о перспективной усовершенствованной системе ATSC 3.0, которая позволит передавать картинку с разрешением до 3840×2160 пикселей (4К-телевидение).

В марте нынешнего, 2016, года спецификации были утверждены, а в июне калифорнийская станция WRAL-TV начала экспериментальное вещание в стандарте ATSC 3.0: обычные программы передавались в разрешении 1080 точек по меньшей стороне кадра, а демо-передачи — в разрешении 4К.

Стандарт ATSC получил широкое распространение в трех крупнейших странах Северной Америки: США, Канаде, Мексике. За пределами этой тройки его можно встретить в Корее и паре-тройке государств Центральной Америки. Корея собирается перейти на 4К-вещание в феврале 2017-го.

Евразия и Африка выбирают DVB

Практически одновременно с американским внедряется и европейский стандарт цифрового вещания — DVB (Digital Video Broadcasting). Его разработка велась консорциумом European Launching Group, который позже сменил название на DVB Project.

Консорциум разработал спецификации сразу нескольких вариантов стандарта DVB: спутникового DVB-S, кабельного DVB-C, эфирного DVB-T, мобильного вещания DVB-H и их разновидностей.

В эфирном стандарте DVB-T скорость передачи данных достигает 31,7 Мбит/с, а в стандарте второго поколения DVB-T2 — 45,5 Мбит/с; в кабельных стандартах DVB-C и DVB-C2 скорости составляют, соответственно, 64 и 83,1 Мбит/с (с перспективой роста до 97 Мбит/с). Это позволяет транслировать передачи не только стандартной и высокой четкости, но также сверхвысокой четкости (4К) и трехмерные программы (DVB 3D-TV).

Несмотря на то, что DVB-T2 является развитием предыдущей версии DVB-T, приемная и передающая аппаратура для них несовместима между собой. Поэтому телевизоры, оснащенные только декодером стандарта DVB-T, не смогут показывать программы, передаваемые в стандарте DVB-T2.

Спутниковую и кабельную версии стандарта ратифицировали в 1994-м, эфирную — в 1997-м. Английская ассоциация телесетей Digital TV Group провела первую коммерческую трансляцию в стандарте DVB-T в 1998 году.

Постепенно стандарт DVB захватил почти весь мир: он используется на большей части Европы, Азии и Африки, в Австралии и Океании; а вот в Америке представлен слабо: Колумбия, Панама, Гайана и Гвиана. Многие страны не стали внедрять у себя стандарт DVB-T, а сразу перешли на DVB-T2. Некоторые другие испытали обе версии стандарта.

Япония и Латинская Америка предпочитают ISDB

В Японии разработали свой собственный стандарт цифрового телевидения — ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). Еще в 1996 году в Японии стартовало спутниковое вещание в формате DVB-S, но оказалось, что этот формат не удовлетворяет телекомпании, и прежде всего — NHK.

Спутниковый транспондер может передавать информацию в этом стандарте с потоком в 34 Мбит/с — и это значило, что один транспондер мог передавать только один канал высокой четкости. У NHK же было лишь 4 свободных транспондера, и поэтому решено было разработать собственный спутниковый стандарт ISDB-S со скоростью до 51 Мбит/с, чего было бы достаточно для трансляции одним транспондером сразу двух HD-каналов.

Спутниковое вещание в формате ISDB-S началось в декабре 2000 года, а в декабре 2003-го — в «наземном» формате ISDB-T. В 2006 году далекая от Японии Бразилия объявила, что собирается перейти на ISDB-T.

Правда, в стране немного модифицировали стандарт, использовав кодеки MPEG-4 вместо MPEG-2. Эта версия получила название ISDB-Tb. Летом 2007-го компания Samsung первой провела в стране испытания системы телевидения этого стандарта.

В 2009-2010 годах на ISDB начали переходить и другие страны Южной Америки — постепенно он прописался почти на всем континенте, за исключением нескольких государств, которые выбрали DVB. Кроме того, ISDB появился на Филиппинах, Мальдивах, в Таиланде и Шри-Ланке в Азии, а также в единственной африканской стране — Ботсване.

Китай идет своим путем

Китай решил пойти своим путем и внедрил собственный стандарт DTMB (Digital Terrestrial Multimedia Broadcast). Ранее в Шанхайском университете транспорта был разработан стандарт ADTB-T, в Университете Цинхуа — стандарт DMB-T, а подразделение Академии наук Китая предложило стандарт TiMi.

Ни одна из организаций не была достаточно влиятельной, чтобы навязать свой стандарт всей стране, поэтому и решили объединить все три стандарта, наделив их обратной совместимостью, и сделать объединенный стандарт национальным. Максимальная скорость передачи данных составляет почти 32,5 Мбит/с.

В 2005 году прошли первые испытания DTMB, а в следующем его утвердили как государственный стандарт. Он был принят в материковом Китае, в Гонконге и Макао, а также совсем в другой части мира — на Кубе. Некоторые страны Азии и Ближнего Востока (Лаос, Пакистан, Малайзия, Восточный Тимор, Ирак, Иордан, Египет, Сирия) еще только испытывают DTMB. Таким образом, по охвату территорий китайский стандарт пока находится на четвертом месте.

Изучая карты внедрения стандартов аналогового и цифрового телевидения, можно заметить, что лишь в Северной Америке наблюдается четкая взаимосвязь между первым и вторым. США, Канада и Мексика использовали аналоговый стандарт NTSC — и в новое время дружно перешли на ATSC (аналогично поступила и Корея). Во всех остальных регионах планеты такой зависимости нет.

Так, Европа и страны бывшего СССР были поделены практически пополам на лагеря PAL и SECAM, но в цифровую эпоху единодушно выбрали DVB — аналогичный «маневр» наблюдается и в Африке. В Южной и Центральной Америке примерно половина территории была покрыта европейским стандартом PAL и столько же — американским стандартом NTSC, а при переходе на «цифру» страны практически поголовно выбрали японский ISDB.

Стоит упомянуть, что стандартов цифрового телевидения больше, чем описано выше. Есть еще корейский стандарт DMB (Digital Multimedia Broadcasting), который создан специально для трансляции телекартинки на мобильные устройства.
Он получил ограниченное распространение в Европе, Северной Америке, Азии и даже Африке. Аналогичный китайский стандарт называется CMMB (China Mobile Multimedia Broadcasting); в Японии и некоторых других странах используется мобильное ответвление стандарта ISDB под названием 1seg.

В Беларуси — только «цифра»

Первыми странами, целиком перешедшими только на цифровое вещание, стали в 2006 году Люксембург (наземное вещание) и Нидерланды. Всего целиком на «цифру» перешли более четырех десятков государств.

В Беларуси пробное цифровое вещание в стандарте DVB-T началось 30 декабря 2004 года. Радиус зоны обслуживания вышки в Колодищах составил около 60 км. Через полгода начали постоянное вещание четырех каналов белорусского телевидения и одного канала радио.

А в декабре 2005-го в стране приняли «Государственную программу внедрения цифрового телевизионного радиовещания в Республике Беларусь до 2015 года». Отечественные производители наладили выпуск телевизоров и приставок, постепенно начал увеличиваться охват районов; число передаваемых телеканалов увеличилось до восьми.

Интересно, что поначалу испытывали версию стандарта DVB-T с кодеками MPEG-2, а при регулярном вещании перешли на пакет кодеков MPEG-4. Те, чьи телевизоры или приставки не поддерживали эти кодеки, были вынуждены обновить «железо».

А с 25 июня 2013 года Белорусский радиотелевизионный передающий центр совместно с «Белтелекомом» начал эфирную трансляцию в стандарте DVB-T2 — эти коммерческие пакеты программ объединили в так называемые второй и третий мультиплексы по 18 каналов каждый.

Первые аналоговые передатчики в стране отключили 1 августа 2013 года, последние — 4 января 2016 года. По состоянию на 1 января 2016 года охват населения цифровым вещанием составляет 99,45%; площадь покрытия каждого из районов страны составляет не менее 90%.

Три года назад сообщалось, что белорусские каналы не планируется переводить на HD-вещание; сейчас же министр связи и информатизации Сергей Попков сказал, что такая задача уже стоит. 5 августа региональный телеканал «Гродно Плюс» первым среди белорусских госканалов начал вещание в HD-формате.

Пока что наш социальный пакет (те самые восемь каналов первого мультиплекса) передается с разрешением 720×576 пикселей. Тем временем буквально неделю назад в Японии запустили первый в мире 8К-телеканал: некоторые передачи транслируются с разрешением 7680×4320 точек (всего более 33 миллионов пикселей).