Уже практически все виды коммуникаций перешли на цифровую основу. Последними оплотами аналогового способа кодирования информации остаются эфирные радио и телевидение. Учитывая стремительное развитие Интернета и кабельных сетей, можно было бы предположить скорое исчезновение старого доброго ТV.

Разработку стандарта DVB (Digital Video Broadcasting) начал в 1993 г. европейский альянс DVB Project. Предтечей данной организации являлась инициативная группа вещателей и производителей оборудования под названием European Launching Group, сформированная в 1991 г. Цель, которую преследовали создатели стандарта, проста и понятна – продлить жизнь телевидению, позволив ему сделать шаг в следующее, цифровое столетие. В 1997 г. появились финальные спецификации, которые были официально одобрены европейскими регулирующими органами. В настоящий момент участниками DVB Project является огромное количество компаний со всего мира.

Стандарт DVB описывает все виды цифрового вещания: спутниковое, кабельное и эфирное. Для нас интерес представляет именно последний из упомянутых типов спецификаций, а именно DVB-T (T означает Terrestrial), который лег в основу систем трансляции видеопотоков на мобильные устройства – DVB-H (Handheld).

Первая коммерческая трансляция DVB-T состоялась в 1998 г. в Британии. В 2003 г. Берлин стал городом без аналогового телевизионного вещания. Многие страны в Европе взяли курс на цифровое ТV и предполагают уже к 2010 г. полностью прекратить аналоговые трансляции на своей территории.

AVerTV Hybrid+FM Cardbus

Данный адаптер устанавливается в слот PCMCIA. В комплект входят пульт ДУ, внешние антенны (для FM-радио и цифрового ТV) и несколько переходников. Качество приема – нечто среднее между Pinnacle Hybrid Pro Stick и Hybrid Pro Card. Устройство поддерживает HDTV. Из интересных особенностей – возможность вывода ноутбука из состояния сна для выполнения записи по расписанию. Есть также функция сдвига по времени (timeshift). Помимо антенных разъемов, тюнер оснащен композитным, S-Video- и аудиовыходами. Чип отвечает за прием цифрового сигнала производства калифорнийской компании Xceive.

Настройки и возможности прилагаемого ПО вполне стандартны и не отличаются разнообразием функций, как в случае с Pinnacle. Однако и загрузка его выполняется гораздо быстрее, и компьютер программа «нагружает» гораздо меньше. Как обычно, для оцифровки аналогового ТV можно использовать различные кодеки, а DVB пишется только в оригинальном формате – MPEG-2.

Комментарий специалиста

Ярослав Карнаков

Руководитель отдела цифровых систем компании «Квант-Эфир»

Мы являемся практически единственным в Украине производителем оборудования для организации вещания. «Квант-Эфир» строит под ключ эфирные и вещательные сети. Инфраструктура типичного телеканала состоит обычно из около сотни передатчиков и распределительной сети. В настоящий момент, как правило, распространение сигнала осуществляется через спутниковый канал. Мы имеем договора на обслуживание инфраструктуры двух крупнейших представленных в Украине спутниковых провайдеров – Sirius и Amos.

Все наши конкуренты на отечественном рынке являются, по большому счету, дистрибьюторами зарубежных компаний. Мы тоже начинали работу с иностранными партнерами, однако сегодня уже самостоятельно проектируем и выпускаем оборудование. Что касается технологического уровня разработок, то о многом скажет тот факт, что мы участвовали в IBC (международной телерадиовещательной выставке в Амстердаме) и вполне неплохо там выглядели на фоне крупнейших мировых производителей.

Теперь вернемся к главной теме нашего разговора. Для транслирования видео на мобильные устройства используют три основные технологии: DVB-H, DMB и MediaFlow. Стандартом DVB-T наша компания занимается с 2000 г., а в 2001-м был запущен передатчик на 51-м канале (он до сих пор функционирует в тестовом режиме). Все это время мы отрабатывали технические моменты, стыковки с телекоммуникационными сетями, проверяли зону покрытия. На тот момент вещание еще не было урегулировано законодательно. В прошлом году было наработано большое количество стандартов, изменен закон о телевидении и радиовещании, НКРС проведен конкурс на осуществление трансляций в городе Киеве. В марте лицензии получили четыре телекомпании, одной из которых является наш партнер – УЦНТ. Но реально в эфире до сих пор присутствуем только мы.

Если сравнивать цифровое эфирное ТV с аналоговым, то преимущества первого заключаются в более высоком качестве приема в городских условиях и отсутствии переотражений. DVB-T также не требует прямой видимости. Кроме того, повышается эффективность использования частотного ресурса. В полосе одного аналогового канала в случае применения MPEG-4 удается транслировать 8–9 цифровых.

Благодаря цифровому стандарту появляется принципиальная возможность построения общенациональной телевизионной сети, занимающей только один частотный канал. В аналоговом телевидении этого сделать не удастся, поскольку, чтобы избежать интерференции, соседние передатчики не должны работать в одном диапазоне. Более того, если в Киеве с четвертого канала транслируется, скажем, «Интер», то в зоне радиусом 200–250 км ни на пятом, ни на третьем каналах вещание невозможно. Потому во всем мире государство стимулирует переход на цифровое ТV, ведь это высвобождает частоты, которые затем можно повторно использовать для других целей или перепродать.

DVB-H является обновлением для основного стандарта, которое решает проблемы мобильного приема. Главное нововведение – time slicing. Передатчик циклически выдает в эфир пакеты, принадлежащие всем транслируемым каналам по очереди. Передача осуществляется короткими импульсами (bursts) с использованием максимальной пропускной способности канала. Приемник включается только в определенные моменты, когда необходимо загрузить очередную порцию видеопотока. Это позволило в 10 раз увеличить продолжительность автономной работы портативных телевизоров. Дело в том, что для приема DVB-T применяются довольно сложные чипы, производятся интенсивные математические вычисления. И когда система работает постоянно, без перерыва, то автономность лучших образцов мобильных устройств достигает 20–40 минут. В свою очередь техника, основанная на DVB-H, способна функционировать до 10 часов от одного заряда батареи.

Другая особенность стандарта – высокая помехоустойчивость за счет введения механизма коррекции ошибок. В обычном DVB-T используется разнесенный прием на несколько антенн, что позволяет системе выбирать наименее поврежденный сигнал. В портативном устройстве такое решение реализовать труднее.

Третья важная особенность – DVB-H основывается на IP-протоколе, а это значительно упрощает и удешевляет построение вспомогательной инфраструктуры. Возможным становится использование готовых, недорогих программных решений.

DVB-H наша компания начала заниматься в начале 2006 г., еще до получения лицензии на T. Мы успешно провели лабораторные испытания оборудования. Отмечу, что стандартный DVB-T-передатчик способен параллельно передавать сигнал DVB-H. Поэтому после развертывания базовой инфраструктуры для цифрового вещания поддержка мобильных приемников уже не потребует серьезных капиталовложений.

К сожалению, одним из препятствий для коммерческого запуска DVB-H является небольшой выбор клиентских терминалов. Их можно пересчитать по пальцам: Nokia N92, Samsung P910, LG U900 (гибриды UMTS/GSM – продаются в Италии и используются там в нескольких коммерческих системах мобильного ТV), испанская Sidsa выпускает DVB-H-модули в форматах SDIO и CompactFlash. Однако получить адекватный тестовый образец сложно. К примеру, P910 и U900 разработаны под определенного заказчика, и нам придется адаптировать свое оборудование, фактически создавая копию итальянской вещательной системы. К сожалению, производители терминалов редко придерживаются необходимых стандартов. Особенно выделяется Nokia, которая стала выпускать свои аппараты еще до выхода официальных версий спецификации DVB. Существует также огромное количество других нюансов.

Почему же DVB-H получил такую существенную поддержку индустрии? Один из главных секретов – решение Nokia. Компания не отказывается использовать другие стандарты, однако предпочтение отдает именно этой технологии. Другая важная причина – аппаратная совместимость с DVB-T. Вещатели, которые уже работают в данном стандарте, могут без особых усилий добавить в свои сети мобильную версию протокола.

MediaFLO (Forward Link Only) – создан американской компанией Qualcomm. Последняя прославилась активным внедрением CDMA-технологии, которая, несмотря на критику, стала победителем на рынке сотовой связи. Данный стандарт с самого начала проектировался для передачи мультимедийной информации на мобильные телефоны и прочие ультрапортативные устройства. Пока дела у MediaFLO обстоят не лучшим образом. Ни одного коммерческого внедрения и, на первый взгляд, более чем туманные перспективы. Впрочем, учитывая репутацию Qualcomm, следует быть осторожнее в конечных оценках.

Физически технология базируется на OFDM-кодировании (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), которое лежит в основе DAB. Для увеличения времени автономной работы приемника используется TDM (Time Division Multiplexing) – кодирование с циклической передачей блоков данных, принадлежащих всем транслируемым каналам.

Инженеры Qualcomm определили потенциальный «ареал обитания» нового сервиса как довольно широкий диапазон между 450 MHz и 2 GHz. Однако они признают, что частоты выше 1 GHz нельзя назвать подходящими, поскольку с увеличением частоты существенно падает проницающая способность радиоволн и, следовательно, уменьшается максимальное покрытие, обеспечиваемое одним передатчиком.

Создатели MediaFLO сконцентрировались на характеристиках, которые важны для конечного пользователя. В частности, процесс переключения каналов занимает не более двух секунд, в то время как для DVB-H этот промежуток превышает четыре секунды.

Для своей уникальной радиотехнологии Qualcomm создала систему MediaFLO Media Distribution System, которая позволяет единообразно обрабатывать различные источники медиаинформации с разными требованиями ко времени доставки: видео- и аудиоролики, телетрансляции. Поскольку в основу положены пакетные протоколы, то взаимодействие с IP-сетями налаживается довольно легко.

Общий поток данных разделен на два «слоя» – базовый и дополнительный (они передаются один за другим как два независимых блока в каждом пакете). На базовом уровне видео транслируется с пониженной в два раза от номинальной кадровой частотой (15 кадров/с), однако параметры кодирования позволяют обеспечить улучшенную защиту от ошибок. Таким образом удается расширить зону покрытия. Там же, где сигнал достаточно силен для уверенного приема, терминалы могут получать и дополнительную трансляцию, которая несет расширенный набор медиаданных. В частности, кадровая частота видео поднимается до 30 кадров/с. Эффективность использования эфира в данном случае повышается до 2 бит в секунду на каждый герц частотного диапазона.

Оптимальная ширина радиоканала, которая по замыслу создателей необходима для вещания, – 6 MHz, хотя простор для маневров оставлен и допускается использование каналов на 5, 7 и 8 MHz. Путем нехитрых математических вычислений получаем полосу пропускания равную 12 Mbps, в которой должны уместиться 20 видеопотоков реального времени плюс до 65 каналов «мультимедиа по запросу» (доставка не более 20 минут контента в день). Разрешение телевизионной картинки составляет 320×240 точек (QVGA).

MediaFLO, как и конкурирующие стандарты, для интерактивного взаимодействия с пользователем предусматривает обратный канал связи через мобильные сети. Впрочем, мы не рассматриваем эту возможность более детально, поскольку здесь речь идет скорее о программной интеграции, чем о новой технологии.

Соперники: DAB (DMB) и MediaFLO

Стандарт DAB (Digital Audio Broadcasting) уже был готов в 1992 г. Его разработка заняла четыре года, начиная с 1988 г. Несмотря на недвусмысленное название, свидетельствующее о первоначальном предназначении технологии (цифровое аудиовещание), спецификации предусматривают передачу видеопотоков и данных. Эта трансформация отражена в изменившейся аббревиатуре DMB (Digital Multimedia Broadcasting), которая используется для обозначения модернизированной версии вышеупомянутого стандарта. Параллельно с DVB данная технология присутствует на рынках многих европейских стран. Коммерческое вещание ведется в Германии, где в июне 2006 г. к началу Чемпионата мира по футболу был запущен сервис Watcha. В Южной Корее с 2005 г. абонентам доступны 7 цифровых телеканалов, 13 радиостанций и 8 мультимедийных потоков. Продано уже более 1 млн приемников.

В отличие от своего основного соперника DAB изначально был пригоден для мобильных приемников. Данные, которые относятся к различным каналам, отдельными блоками/кадрами циклически выдаются в эфир, один за другим – так же, как это сделано в DVB-H. Кроме того, для повышения устойчивости приема используется технология чередования (time interleaving), которая уменьшает влияние кратковременных помех. Согласно этой методике, фрагменты данных, принадлежащие одному каналу, распределяются между несколькими блоками, так что, если даже придется пропустить какой-то, это нанесет минимальный урон качеству изображения.

Дополнительный аргумент, делающий DAB-сети более устойчивыми в зашумленной городской среде, – поддержка UEP (Unequal Error Protection). Это означает, что различные по важности данные кодируются с разным уровнем защиты от ошибок (избыточности). В частности, системная информация (сигналы синхронизации, заголовки блоков) имеет более высокую степень защиты, чем видеопоток. Таким образом, даже при высоком уровне помех приемник остается на связи, хотя изображение, конечно, будет воспроизводиться с искажениями.

Еще одно существенное отличие DAB – меньшее количество мультиплексированных логических каналов на одной несущей (6 против 30). Это положительный момент при использовании бизнес-модели «много каналов – много вещателей». DVB-T/H ориентирован на более централизованную схему, где число одновременно работающих в эфире сетей минимизировано при максимально возможном количестве каналов. Кроме того, полоса, необходимая для вещания DMB, составляет всего 1,5 MHz (6–8 MHz DVB-H).

В качестве стандартного видеокодека применяется MPEG-4, и наличие его поддержки отличает DMB-систему от DAB-систем. По сравнению с MPEG-2, который мобильная версия DVB заимствовала у своего «старшего брата», это значительный шаг вперед (хотя и означает более высокую вычислительную нагрузку на приемник).

Поэтому из главного преимущества DAB, которое заключается в меньшем энергопотреблении терминала, следует, что основной потребитель в устройстве все-таки не декодер, а, собственно, приемник. Если аппетит мобильной версии DVB составляет 33% от потребностей своего старшего брата, то DAB берет лишь 20%.

Маленькое TV на мировом рынке

Три конкурирующих стандарта цифрового телевидения для портативных устройств – DVB-H, DMB и MediaFLO борются за сердца операторов (именно они определят победителя, а пользователи просто вынуждены будут следовать их решениям). Эксперты предполагают, что в каждом отдельном географическом регионе будет доминировать единый стандарт, так что зрителям не придется долго выбирать. А бороться есть за что. По данным аналитической компании Datamonitor, в 2009 г. у мобильного цифрового ТV в мире будет не менее 69 млн подписчиков. Если сравнивать с количеством абонентов сотовых сетей связи, то это лишь незначительный процент энтузиастов. Однако в абсолютном исчислении доходы составят более $5,5 млрд. Ожидается также, что в следующие три года будет продано 90 млн телефонов, поддерживающих DVB-H, 30 млн – MediaFLO и 28 млн – DMB.

В то же время в материалах некоторых экспертов прослеживается обеспокоенность за будущее цифрового ТV для портативных устройств. На самом деле проблемы лежат на поверхности. В частности, как правильно выбрать разрешение изображения? Если для недорогих приемников со слабыми процессорами и небольшими экранами мощный поток видеоданных будет только помехой, то для устройств премиум-сегмента даже 640×480 точек может быть недостаточно. Например, при низком разрешении трансляции спортивных состязаний теряют всякий смысл: вы не различите, кто кого обогнал и кто кому отдал пас. Вдобавок, в настоящий момент большинство DVB-H-терминалов построены на базе смартфонов, которые пока еще не ориентированы на массовый сегмент рынка. Да и автономность таких гибридных аппаратов вызывает сомнения: ведь просмотр ТV будет лишь довеском к их первоочередным обязанностям – обеспечению голосовой связи, приему/отсылке сообщений и серфингу в Сети. Кроме того, для реализации функций временного сдвига (timeshift) и записи потребуются дополнительные объемы памяти, которые не всегда дешевы и доступны даже для настольных систем. Сложность встроенного ПО возрастает многократно. Необходимо поддерживать различные кодеки, типы защиты от нелицензионного копирования и варианты оплаты контента. Проблема и в создании жизнеспособной бизнес-модели для операторов. И наконец, главный вопрос: кто заплатит за это?

Pinnacle PCTV Hybrid Pro Stick и PCTV Hybrid Pro Card

Два устройства от одной компании на одном чипе, но в разных формфакторах. Hybrid Pro Stick имеет интерфейс USB 2.0, а Hybrid Pro Card является PCMCIA-картой расширения для ноутбуков. Несмотря на общность аппаратной (чип Philips) и программной составляющих (при смене тюнеров не приходится даже менять драйверы и софт), качество приема цифрового ТV у них совершенно различное. Быть может, тут дело в комплектных антеннах, однако факт остается фактом – Hybrid Pro Card на голову разгромил своих соперников по тесту. Качество его приема при недостаточно высоком уровне сигнала оказалось наилучшим и, вообще, единственно приемлемым.

Поставляющееся в комплекте ПО отличается тяжеловесностью и неуживчивостью (постоянные сбои). Однако и возможности его широки. Среди базовых функций отметим запись программ на лету (в том числе и в DivX-формате) и временной сдвиг (timeshift). Если установить программы со второго прилагающегося CD, то к ним добавляется возможность оцифровки и редактирования видео (есть композитный и S-Video-выходы).

Mustek PT100D

Единственный в своем роде цифровой телевизор, который побывал в нашей тестовой лаборатории. Устройство с габаритами 21×14×2,4 см оснащено семидюймовым дисплеем с соотношением сторон 16:9 и двумями динамиками общей мощностью 2 Вт. Широкоформатный экран – это, конечно, спорное достоинство для телевизионного приемника, ведь кадр телеизображения обычно имеет пропорции 4:3. Впрочем, это поможет увидеть скрытые от зрителя края картинки (так называемая функция Overscan). Радует также хороший запас яркости, что более чем актуально для мобильного устройства, которое придется эксплуатировать в условиях различной освещенности. Наличие композитного выхода позволяет подключать его к телевизорам с большей диагональю – в таком случае PT100D работает как цифровой тюнер. В комплект поставки входят также пульт дистанционного управления и автомобильный адаптер питания.

Неутешительные выводы

К сожалению, несмотря на заинтересованность и пользователей, и производителей и появление новых стандартов, воз мобильного цифрового ТV и ныне там. Во всяком случае, в нашей стране.

На технической базе, созданной «Квант-Эфиром», давным-давно должна была начать работу телекомпания УЦНТ, но узнать что-либо об их деятельности мы не смогли. Вообще, большинство фирм, имеющих хоть малейшее отношение к цифровому телевидению в Украине, стараются максимально засекретить свою работу. Возьмем, к примеру, VitalTVsat, предлагающую услуги по установке комплектов для приема эфирного цифрового ТV, посредством которых абоненты могут просматривать более 111 каналов (в основном, из пакета НТВ+). В данной организации нам категорически отказали в интервью без объяснения причин. Возможно, виной тому неясности с лицензированием деятельности подобных вещателей.

Впрочем, уже почти год прошел с момента выдачи блока официальных лицензий на DVB-T, успешно работает тестовый передатчик, но признаков коммерческого внедрения технологии нет.

Первая демонстрация DVB-H-системы Siemens

В декабре прошлого года новости о внедрении первой действующей системы DVB-H в Украине пришли из компании, которую в нашей стране мало кто связывает с телевидением. Коммуникационное подразделение дочернего предприятия Siemens в Украине представило работающую демонстрационную тестовую инсталляцию DVB-H. Используя передатчики «Квант-Эфира» и контент, ретранслируемый телекомпанией УЦНТ, специалистам немецкой корпорации удалось запустить тестовое вещание.

Впрочем, если изучить историю вопроса, то в таком развитии событий нет ничего удивительного. Именно Siemens еще на прошлом всемирном 3GSM-конгрессе в Барселоне осуществляла пробные трансляции 16 программ в формате DVB-H для участников форума. Затем аналогичные демонстрации состоялись на CeBIT в Ганновере.

Немецкая корпорация предлагает не просто оборудование и технологии для вещания, но и систему с интегрированными возможностями обратной связи (интерактивное ТV). Обратный канал работает через любые соединения для передачи данных, которые могут предоставить сотовые сети. Однако, несмотря на новизну ощущений для зрителя, здесь не идет речь о каких-то технологических новациях, скорее об интеграции уже существующих решений. Поэтому основной темой данной статьи все-таки является цифровое ТV для мобильных устройств, как оно есть.

Следует признать, что до коммерческой эксплуатации еще очень далеко. Мощность арендуемых передатчиков, к сожалению, была недостаточна для того, чтобы даже в центре Киева можно было обеспечить гарантированный прием (многое скажет тот факт, что инфраструктура была унаследована от DVB-T).

О технических деталях эксперимента нам рассказал Ярослав Карнаков, руководитель отдела цифровых систем компании «Квант-Эфир». Вещание велось с одной антенны на все том же 51-м телевизионном канале, который используется для DVB-T. Проведенные измерения зоны покрытия показали, что во многих местах из-за особенностей рельефа и городской застройки существуют теневые зоны различных размеров – от протяженных (например, участок вдоль набережной на правом берегу) до небольших «белых пятен» (диаметром несколько десятков метров). В целом, уровень сигнала оказался вполне достаточным для нормального приема вне зданий.

Ярослав также отметил, что наиболее оптимальной схемой организации вещательной сети в Киеве (при используемых сейчас частотах и параметрах модуляции) была бы установка мощного передатчика в центре города, дополненного инфраструктурой из пяти или десяти территориально разнесенных синхронных ретрансляторов.

Тест проводился двумя способами. Сначала в эфир выдавался заранее сформированный фрагмент потока (длиной около 5 минут, 600 Kbps), который содержал восемь программ. Затем осуществлялось вещание двух украинских каналов с потоком 256 Mbps. Разрешение видео составляло 320×240 точек при 15 кадрах в секунду, формат – H.264/AVC, для звукового сопровождения применялся кодек ААС с битрейтом 64 Kbps. Выбор параметров был ограничен возможностями предоставленных для теста пользовательских терминалов, а также вещательного оборудования и кодеков, которые имелись в наличии. Вообще, вопрос совместимости техники различных производителей стоял достаточно остро, и многие проблемы удалось выявить и решить далеко не сразу.

Алексей Афонин – руководитель отдела маркетинга украинского телекоммуникационного подразделения Siemens – держит в руках инженерные образцы тестовых терминалов.

Так мы плавно переходим к обсуждению второй важнейшей составляющей успеха мобильного цифрового телевидения – портативных приемников. До сих пор на территории нашей страны ни за какие деньги нельзя было приобрести подобное устройство, поэтому для демонстрации пришлось завезти в Украину на ограниченный срок несколько образцов DVB-H-телефонов. Любопытно, что некоторые из них не являются коммерческими продуктами, а лишь инженерными образцами, иначе говоря, концептуальными моделями.

Однако столь футуристичные терминалы вызвали у нас живой интерес – ведь рано или поздно мы все будем пользоваться если не ими, то их более совершенными наследниками. Нам удалось подержать в руках аппараты от Motorola и, конечно же, экспериментальный образец от BenQ-Siemens. Общая черта этих устройств – большие сенсорные дисплеи высокого разрешения. К сожалению, изучить их более детально не было возможности.

Впрочем, основная цель мероприятия достигнута. Siemens удалось заинтересовать не только журналистов, но и отечественных операторов сотовых сетей. Ведь лишь от них зависит, когда мы сможем смотреть любимые телепрограммы в любое время и в любом месте – в транспорте, на улице или на пляже.

Пока безымянный прототип «телефонотелевизора» от BenQ-Siemens совсем не похож на сотовый.

Тестовый образец DVB-H-телефона от Motorola.