1.7.4. Телевидение

Телевидение уже давно стало неотъемлемой частью жизни человечества. Оно имеет достаточно длинную историю, берущую свое начало в первой половине XX века. Первые приемники видеосигнала были черно-белыми. И только в 60-х годах телетрансляция стала цветной. Требования к качеству изображения непрерывно повышались. На смену аналоговым стандартам приходят цифровые. Основные преимущества цифрового телевидения: большее количество каналов и лучшее качество звука и изображения.

В настоящее время существуют несколько способов приема и передачи телевизионных сигналов и большое количество телевизионных стандартов. Каждый из них обладает своими особенностями, достоинствами и недостатками.

Рассмотрим способы передачи и приема телевизионных сигналов по различным линиям связи. Выделяют: эфирное, кабельное, спутниковое телевидение.

Эфирное телевидение. На сегодняшний день эфирное или наземное (terrestrial) телевидение остается самым распространенным средством доставки зрителям вещательных программ. Для передачи программ в эфир используют электрические колебания высокой частоты, которые в отличие от низкочастотных аудио и видеосигналов могут свободно распространяться в окружающем пространстве на значительные расстояния в виде радиоволн. Сигналы изображения и звука излучаются передающими антеннами телецентров каждый на своей радиочастоте, называемой сигналом несущей изображения и звука соответственно. Эти сигналы принимаются в телевизорах с помощью телеантенны. Пара сигналов несущих изображения и звука, служащих для передачи одной телепрограммы называется радиоканалом эфирного телевидения или, телевизионным каналом. Сигналы эфирного телевидения передаются при помощи ультракоротких радиоволн, сокращенно УКВ, в полосе частот от 48 до 862 МГц. Эта полоса частот условно разделена на 5 диапазонов, объединенных в две группы: метровый или МВ (VHF), диапазоны I, II, III; дециметровый или ДМВ (UHF), диапазоны IV, V.

На стыке современных технологий цифрового и спутникового телевидения, беспроводной телефонной связи, динамично развивается новый способ эфирной доставки телевизионных программ – «сотовое телевидение». Свое название он получил из-за принципа покрытия сигналом территории обслуживания, аналогичного принципу, положенному в основу сотовой телефонной связи. Системы сотового телевидения работают, как правило, в диапазонах 27,5 - 29,5 ГГц (Северная Америка) и 40,5 - 42,5 ГГц (Европа). Существуют варианты таких систем для работы в других частотных диапазонах. По каналам сотового телевидения можно передавать, как аналоговые сигналы, систем PAL, SECAM, NTSC, так и цифровые (см. ниже).

Кабельное телевидение. Использование кабеля позволяет уменьшить влияние внешних помех на полезный сигнал и, следовательно, передать его более качественно, чем через эфир. На первом этапе развития кабельного телевидения передача сигналов осуществлялась в основном между телестанциями. В настоящее время также широкое распространение получили локальные сети кабельного телевидения, предназначенные для доставки программ непосредственно телезрителям. Локальной называется кабельная сеть, расположенная чаще всего в пределах небольшого населенного пункта, микрорайона, а иногда и одного здания, например многоквартирного дома. По этой сети, с небольшой приемной телевизионной станции предоставляются программы эфирного и спутникового телевидения, практически без помех и с хорошим качеством изображения и звука. Более совершенные системы кабельного телевидения обеспечивают передачу сигнала не только от кабельной ТВ станции к абоненту, но и обратно. Это позволяет абоненту такой кабельной сети при помощи обратного канала пользоваться рядом дополнительных услуг. Например, обеспечивать охрану своей квартиры, вызывать тревожные службы, пользоваться сетью Интернет.

Спутниковое телевидение (СТВ) является на сегодняшний день самым динамично развивающимся способом передачи телевизионных сигналов на большие расстояния. Идея положенная в основу СТВ проста: чем выше расположение передающей антенны, тем с большего расстояния и на большей площади можно принять излучаемый сигнал. Передавать сигнал на многие тысячи километров с помощью наземных ретрансляторов или по кабелю, гораздо дороже, чем использовать систему спутникового телевидения. Такие системы появились и начали эксплуатироваться в СССР с 1967 г. (система "Орбита"). Наряду с передачей сигналов между телевизионными станциями с помощью спутников, широкое распространение получает индивидуальный приём программ непосредственно со спутников (СНТВ – спутниковое непосредственное телевизионное вещание, иногда используется сокращение НТВ). Для приема спутниковых частот необходима специальная антенна, имеющая, как правило, форму «тарелки», на ней размещается приемная головка, которая при помощи кабеля соединяется с тюнером, преобразующим сигнал НТВ в сигнал воспринимаемый обычным телевизором.

В спутниковом телевидении используются как традиционные аналоговые стандарты телевидения (PAL, SECAM и NTSC), так и разработанные в последнее время цифровые стандарты.

Современные стандарты телевидения. В 80-х годах XX века в качестве альтернативы существующим аналоговым стандартам передачи телесигнала PAL, SECAM и NTSC было впервые продемонстрировано цифровое TV, которое имеет неоспоримые преимущества перед ними. Так, например, DTV (Digital TV) обладает улучшенным качеством картинки и звука, обеспечивает передачу большего количества каналов, кроме того, оно предоставляет и ряд других возможностей: платную передачу по требованию, интерактивное телевидение. Согласно "Концепции внедрения в России цифрового наземного телевизионного и радиовещания", принятой правительством, к 2015 г. все телевидение в стране должно стать цифровым. В настоящее время популярностью пользуются ресиверы, которые преобразуют цифровой сигнал в аналоговый, а значит, позволяют не менять телевизор, который работает с PAL, SECAM и NTSC. Кроме того, появляются TV-тюнеры, поддерживающие стандарты DTV.

Одной из самых больших проблем в процессе внедрения новой технологии является выработка стандартов, которые приняли бы все участники рынка телевидения. Сейчас на рынке конкурирует сразу несколько TV-стандартов, что приводит к росту цен на устройства, к появлению проблем совместимости.

Рассмотрим аналоговые телевизионные стандарты:

1. NTSC. Первым стандартом цветного телевидения стала созданная в США в 1961 г. система NTSC (National Television System Committee). На настоящий день этим стандартом пользуются США, Япония, страны Карибского бассейна, государства западного побережья Южной Америки. На его долю приходится около 25% государств.

2. PAL. PAL (Phase Alternation Line) является стандартом аналогового телевидения, распространенным, в основном, в европейских, азиатских и африканских странах – около 45% государств земного шара предпочитают пользоваться им. Своим созданием PAL обязан немецкой компании Telefunken, которая представила его в 1967 г. Учитывая недостатки NTSC, создатели PAL смогли исправить некоторые из них. В частности, система менее подвержена искажениям цвета при передаче. В сравнении с NTSC есть и недостатки, например понижение четкости изображения.

3. SECAM. Стандарт SECAM (Systeme sequentiel couleurs a memoire, что в переводе с французского означает «последовательная передача цветов с запоминанием») был предложен французским инженером Анри де Франсом в 1958 г. После его совершенствовали советские и французские инженеры. Стандарт обладает высоким качеством цветной картинки, однако при передаче сигнала на большие расстояния, характерные для СССР, стандарт пришлось несколько модернизировать, перенимая опыт разработчиков PAL. Система SECAM, как и PAL, реализует меньшую вертикальную четкость цветного изображения, по сравнению с NTSC. Стандарт SECAM (как и NTSC и PAL) имеет несколько различных модификаций, которые адаптированы специально для некоторых регионов мира.

В целом, PAL, SECAM и NTSC друг от друга отличаются не слишком сильно. PAL и SECAM, имеющие похожие характеристики, довольно легко конвертируются практически любым приемником один в другой.

Рассмотрим цифровые телевизионные стандарты:

1. ATSC. Стандарт цифрового телевидения ATSC (Advanced Television Systems Committee) был принят Федеральной комиссией по связи США в конце XX века. Среди основных достоинств нового формата можно отметить высокое вертикальное разрешение (до 1125 строк в кадре); предусмотрена возможность модернизации с целью устранения недоработок и ошибок; устойчивость к искажениям, связанным с движением приемника. Однако ATSC не считают стандартом, предназначенным для мобильных устройств. Несмотря на то, что главным назначением ATSC является телевидение высокой четкости HDTV, он поддерживает и другие форматы цифрового вещания: SDTV (Standart Definition TV) и EDVT (Enhanced Definition TV), которые обладают меньшим разрешением, чем HDTV. На сегодняшний день стандарт ATSC принят в качестве государственного в США, Канаде, Мексике, Аргентине, Южной Корее, Тайване.

2. DVB-S. Стандарт DVB-S (Digital Video Broadcast – Satellite) разработан специально для передачи цифровых телевизионных сигналов по каналам спутниковой связи. В России DVB-S появился в 1999 г. благодаря компании "НТВ-плюс". Стандарт цифрового вещания с течением времени изменяется. Появился улучшенный стандарт DVB-S2.

3. DVB-C. DVB-C (Digital Video Broadcasting – Cable) является одной из разновидностей европейского стандарта цифрового вещания, основанной на передаче сигнала через коаксиальные линии. Помехозащищенность сигналов DVB-C настолько высока, что их можно передавать с очень малыми уровнями защиты даже на соседних с аналоговыми программами каналах, т.е. использовать для распространения цифрового телевидения существующие кабельные сети, не создавая помех обычным аналоговым телевизорам.

4. DVB-T. DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial) – стандарт цифрового телевещания, при разработке которого одним из главных требований являлась совместимость с существующими стандартами цифрового спутникового вещания DVB-S и кабельной передачи DVB-C. Реализация такого плана позволяет без дополнительных затрат на перекодировку переносить ранее сформированный пакет программ из кабельной или спутниковой среды в эфирную. В качестве основы для нового формата DVB-T использовались европейские аналоговые стандарты PAL и SECAM. Поддерживается и телевидение высокой четкости (HDTV).

Благодаря своим техническим характеристикам сигнал DVB-T может приниматься и на обычные наземные антенны. Стандарт DVB-T благодаря своим достоинствам был принят в Великобритании в ранге общегосударственного. Именно он к 2015 г. должен полностью вытеснить аналоговый SECAM D/K в России.

5. DVB-H (Digital Video Broadcasting – Handheld) утвержден Европейской ассоциацией по телекоммуникационным стандартам ETSI (European Telecommunications Standards Institute) в 2004 г.

При его разработке были учтены условия, которые появляются из-за возможности использования на портативном приемнике: он должен работать автономно от сети питания, а это означает необходимость экономить заряд батареи при работе; необходимость учитывать переход приемника из одной ячейки сети в другую и возникающие при этом искажения или ошибки передачи. В приемники DVB-H встроен специальный модуль, который позволяет пользоваться некоторыми интерактивными услугами. Технология DBV-H обеспечивает передачу любых цифровых данных при помощи стандартных интернет-протоколов, что делает мобильный стандарт весьма полезным для работы с Интернетом. Подобная универсальность характерна далеко не многим стандартам цифрового TV, в частности ни ATSC, ни DVB-T работы с данными не предусматривают.

6. ISDB. В 90-х годах XX века японская Ассоциация компаний индустрии радиовещания завершила разработку своего стандарта эфирного вещания, который впоследствии назвали ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). Это универсальный стандарт – он охватывает сразу TV, радиовещание и передачу данных. Он предназначен прежде всего на мобильные телефоны и карманные компьютеры, предоставляет доступ к глобальной сети Интернет.

7. HDTV (High Definition TV) – телевидение высокой четкости. Разработка стандартов телевидения высокой четкости стала необходимой после выпуска больших TV-приемников. Стандарт подразумевает передачу по спутниковым, кабельным и эфирным каналам. Кроме того, понятно, что рассчитанный в первую очередь на большие плазменные панели и телевизоры HDTV наверняка не будет применяться в мобильных условиях.

Интерактивное телевидение. Появление Интернет – этой широкодоступной, содержащей огромный объем информации, компьютерной сети наглядно проявило главный недостаток традиционного телевидения – невозможность для зрителя получать необходимую именно ему информацию в удобное именно для него время. Поэтому развивается новое направление в телевидении – оно становится интерактивным.

«Интерактивное» означает «обеспечивающее двухстороннее взаимодействие», то есть дающее возможность не только телевидению действовать на зрителя, но и телезрителю оказывать активное влияние на форму и содержание телевизионных программ. К ранним формам интерактивности телевидения можно отнести появление платных каналов телевидения, широкое распространение которых связано с появлением кабельного и спутникового телевидения. У телезрителя появилось право выбора из большого количества узкоспециализированных (спорт, музыка, новости, фильмы и т.д.) каналов.

Сегодня телевизор может быть почти компьютером, с помощью которого можно отправить электронную почту, выйти в Интернет, и многое другое. Телевизоры могут интегрироваться в систему «интеллектуального здания». Новые технологии позволяют обеспечить видеоконференцсвязь с высоким качеством изображения.

Телевизоры. Технологии получения изображения на экране могут быть различными. Большинство современных телевизоров используют электронно-лучевую трубку, ЭЛТ (она же Cathode Ray Tube, CRT) с традиционным выгнутым или более современным плоским экраном. Все более широкое применение находят жидкокристаллические дисплеи, ЖК (LCD). Существует ряд других современных технологий производства мониторов, например, таких как плазменные панели (PDP). Перспективная технология для мониторов будущего – использование светоизлучающих полимеров LEP (Light Emitting Polymer – светоизлучающие полимеры). Выпускают проекционные телевизоры, которые бывают двух типов – с фронтальной и обратной проекцией. Фронтальной проекцией называется такая проекция, когда проектор находится с той же стороны экрана, что и зритель. В качестве примера фронтальной проекции можно привести демонстрацию фильмов в кинотеатрах. При обратной проекции проектор располагается за экраном работающим "на просвет". В качестве источника изображения в телевизорах с проекцией чаще всего используются просветные матрицы на жидких кристаллах, лазеры и специальные кинескопы с повышенной яркостью излучения. Разработана новая технология SED. Дисплей состоит из двух стеклянных панелей. От одного стекла до другого - несколько миллиметров. На одной панели нанесены эмиттеры электронов – мини-аналоги электронно-лучевой трубки, на протовоположной – фосфоросодержащий состав, аналогичный используемому в обычных ЭЛТ. В отличие от обычного кинескопного телевизора каждой фосфорной точке-пикселю соответствует электронный эмиттер, отдельный для каждого из трех цветов - красного, зеленого, синего. Именно поэтому телевизор не нуждается в едином потоке электронов, "обегающем" экран, что позволяет существенно сэкономить размер "кинескопа".