Цифровое телевидение¶

Цифровое телевидение — это технология передачи телевизионного сигнала с использованием цифрового кодирования, при которой аналоговый видеосигнал и звук преобразуются в поток цифровых данных, сжимаются и передаются по эфирным, кабельным, спутниковым или интернет-каналам. В отличие от аналогового телевидения, цифровое позволяет передавать большее количество каналов в той же полосе частот, обеспечивает более высокое качество изображения и звука, а также предоставляет возможность внедрения интерактивных сервисов.

¶История

¶Предпосылки и разработка

Первые эксперименты по цифровой передаче видеосигнала начались в 1970-х годах. В 1982 году был принят стандарт цифрового кодирования звука для компакт-дисков, что стимулировало развитие цифровых технологий в телевидении. Ключевым прорывом стало создание алгоритмов сжатия видео, таких как MPEG-1 (1992) и MPEG-2 (1994), которые позволили уменьшить объём данных, необходимых для передачи телевизионного изображения, без существенной потери качества.

¶Внедрение в мире

Первая в мире система цифрового телевидения была запущена в 1994 году в США компанией DirecTV (спутниковое вещание). В 1996 году в Европе началось внедрение стандарта DVB (Digital Video Broadcasting). В 1998 году в Великобритании стартовало первое в мире эфирное цифровое телевидение (DVB-T). К 2010-м годам большинство развитых стран перешли на цифровое вещание, отключив аналоговые передатчики.

¶Цифровое телевидение в России

В России работы по внедрению цифрового телевидения начались в 2000-х годах. В 2009 году была принята федеральная целевая программа «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009—2015 годы». В 2010 году был утверждён стандарт эфирного цифрового телевидения DVB-T2. Первый мультиплекс (пакет из 10 каналов) начал вещание в 2012 году. В 2019 году Россия полностью завершила переход на цифровое эфирное телевидение, отключив аналоговое вещание федеральных каналов. В настоящее время в России действуют два мультиплекса, включающие 20 обязательных общедоступных телеканалов, а также третий мультиплекс (региональный).

¶Технология передачи

¶Кодирование и сжатие

Исходный видеосигнал преобразуется в цифровой поток с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Затем полученный поток сжимается с использованием стандартов сжатия видео (кодеков). Наиболее распространённые кодеки:

• MPEG-2 (используется в стандартном разрешении SD)
• H.264/MPEG-4 AVC (используется в HD и эфирном вещании)
• H.265/HEVC (используется в Ultra HD/4K и IPTV)

Сжатие позволяет уменьшить объём данных в 10–50 раз по сравнению с несжатым цифровым потоком.

¶Модуляция и передача

Сжатый цифровой поток модулируется на несущую частоту. Для эфирного вещания используются различные виды модуляции (COFDM, QPSK, QAM). Сигнал передаётся по одному из каналов:

• Эфирное вещание — через наземные передатчики (DVB-T/T2, ATSC, ISDB-T)
• Спутниковое вещание — через спутники связи (DVB-S/S2)
• Кабельное вещание — по коаксиальным или оптоволоконным кабелям (DVB-C)
• IPTV — по протоколу IP через интернет-соединение

¶Приём и декодирование

Для приёма цифрового телевидения необходим приёмник (тюнер), который может быть встроен в телевизор или выполнен в виде отдельной приставки (ресивера). Тюнер демодулирует сигнал, декодирует его (извлекает видео и аудио) и выводит на экран и динамики. Для просмотра платных каналов используется система условного доступа (CAS), требующая смарт-карты или модуля CI.

¶Стандарты

¶Эфирное цифровое телевидение

Основные стандарты эфирного цифрового вещания:

• DVB-T/T2 — европейский стандарт, принят в России, странах Европы, Африки, Азии
• ATSC — американский стандарт (США, Канада, Мексика)
• ISDB-T — японский стандарт (Япония, Бразилия, некоторые страны Латинской Америки)
• DTMB — китайский стандарт (Китай, Куба, Гонконг)

¶Спутниковое и кабельное

• DVB-S/S2 — спутниковое вещание
• DVB-C — кабельное вещание
• DVB-IPTV — телевидение по интернет-протоколу

¶Цифровое телевидение высокой чёткости (HDTV)

Стандарты HDTV предусматривают разрешение 1280×720 (720p) или 1920×1080 (1080i/1080p) пикселей, соотношение сторон 16:9 и многоканальный звук (Dolby Digital). Ultra HD (4K) использует разрешение 3840×2160 пикселей и кодеки H.265/HEVC.

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

• Эффективность использования спектра: в одной аналоговой частоте можно разместить от 4 до 10 цифровых каналов (в зависимости от стандарта и разрешения).
• Высокое качество: отсутствие помех, шумов, искажений, характерных для аналогового сигнала; поддержка HD и 4K.
• Дополнительные сервисы: телетекст, электронная программа передач (EPG), субтитры, многоканальный звук, интерактивные приложения.
• Устойчивость к помехам: цифровой сигнал либо принимается чётко, либо не принимается вовсе (эффект «обрыва»).
• Возможность шифрования: платные каналы могут быть защищены от несанкционированного доступа.

¶Недостатки

• Зависимость от приёма: при слабом сигнале изображение полностью пропадает или «рассыпается» на квадраты (артефакты сжатия), в отличие от аналогового, где качество ухудшается постепенно.
• Задержка: цифровая обработка и сжатие вносят задержку сигнала (от 0,5 до 2 секунд), что может быть заметно при переключении каналов.
• Необходимость оборудования: для приёма цифрового сигнала требуется совместимый телевизор или приставка.
• Сжатие с потерями: при сильном сжатии (особенно в многопрограммных мультиплексах) возможно снижение качества изображения (размытие, блокинг).

¶Применение

¶Эфирное вещание

Основной способ доставки телесигнала в России и многих странах мира. В России эфирное цифровое телевидение включает два мультиплекса (20 каналов) с обязательным бесплатным доступом. Третий мультиплекс содержит региональные и муниципальные каналы.

¶Спутниковое телевидение

Используется для охвата удалённых и труднодоступных районов, а также для предоставления большого количества каналов (до нескольких сотен). В России крупнейшими операторами спутникового телевидения являются «Триколор ТВ», «НТВ-Плюс», «МТС ТВ».

¶Кабельное телевидение

Распространено в городах, где проложены кабельные сети. Позволяет передавать до 1000 каналов, включая HD и 4K, а также предоставлять услуги интернета и телефонии.

¶IPTV

Телевидение, передаваемое по интернет-протоколу (через широкополосное подключение). Позволяет использовать функции «пауза», «перемотка», «архив передач», «видео по запросу» (VOD). В России популярны сервисы «Ростелеком», «Билайн ТВ», «Яндекс.ТВ».

¶Цифровое телевидение в России

¶Правовая основа

Федеральный закон «О связи» (2003) и Федеральный закон «О средствах массовой информации» (1991) регулируют деятельность телевещателей. В 2009 году была принята ФЦП «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009—2015 годы», которая предусматривала переход на цифровое вещание. В 2018 году был принят закон, обязывающий производителей телевизоров встраивать в них приёмники стандарта DVB-T2.

¶Мультиплексы

• Первый мультиплекс (РТРС-1): 10 каналов (Первый канал, Россия 1, Матч ТВ, НТВ, Пятый канал, Россия Культура, Россия 24, Карусель, ОТР, ТВ Центр)
• Второй мультиплекс (РТРС-2): 10 каналов (РЕН ТВ, Спас, СТС, Домашний, ТВ-3, Пятница!, Звезда, Мир, ТНТ, Муз-ТВ)
• Третий мультиплекс (региональный): включает каналы субъектов РФ и муниципальных образований

¶Операторы

• Российская телевизионная и радиовещательная сеть (РТРС) — государственный оператор эфирного цифрового телевидения, обеспечивающий вещание мультиплексов на всей территории России.
• «Триколор ТВ» — крупнейший оператор спутникового телевидения (более 10 миллионов абонентов).
• «НТВ-Плюс» — оператор спутникового телевидения (около 2 миллионов абонентов).
• «Ростелеком» — оператор IPTV и кабельного телевидения (более 5 миллионов абонентов).

¶Перспективы развития

¶Переход на Ultra HD (4K/8K)

Стандарты Ultra HD (3840×2160) и 8K (7680×4320) требуют более высоких скоростей передачи данных и новых кодеков (H.265/HEVC, H.266/VVC). В России тестовое вещание в 4K начато операторами «Триколор ТВ» и «НТВ-Плюс».

¶Интерактивные сервисы

Развитие гибридного телевидения (HbbTV), которое объединяет эфирное вещание с интернет-сервисами (видео по запросу, социальные сети, игры). В России стандарт HbbTV внедряется с 2016 года.

¶Интеграция с интернетом

Переход на IP-технологии (OTT, IPTV) позволяет предоставлять персонализированный контент, рекомендации, мультиэкранность (просмотр на разных устройствах). В России популярны сервисы «Кинопоиск», «Okko», «Ivi», «Wink».

¶Цифровое телевидение и мобильные устройства

Развитие стандарта ATSC 3.0 (NextGen TV) и DVB-NGH (Next Generation Handheld) позволяет принимать телевидение на мобильные устройства (смартфоны, планшеты) в движении.

¶Источники

1. Федеральный закон «О связи» от 07.07.2003 № 126-ФЗ.
2. Федеральный закон «О средствах массовой информации» от 27.12.1991 № 2124-1.
3. Федеральная целевая программа «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009—2015 годы».
4. Стандарт DVB-T2 (ETSI EN 302 755).
5. Стандарт MPEG-2 (ISO/IEC 13818).
6. Стандарт H.264/MPEG-4 AVC (ITU-T H.264).
7. Стандарт H.265/HEVC (ITU-T H.265).
8. Отчёты Российской телевизионной и радиовещательной сети (РТРС) за 2012—2023 годы.
9. Данные операторов «Триколор ТВ», «НТВ-Плюс», «Ростелеком» за 2023 год.
10. Материалы Международного союза электросвязи (ITU) по цифровому телевидению.