В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Алексей Зотов
Доцент Тамбовского ГТУ
Александр Сидоренко
Директор Тамбовского ОРТПЦ
С официальным принятием в России стандарта цифрового телевизионного вещания DVB _, (Digital Video Broadcasting) подготовка специалистов соответствующего профиля переходит в сферу усиленной практической деятельности. Авторы статьи предлагают использовать модель ситуационного учебного центра как структуры, оптимизирующей информационные, материальные, организационные и другие ресурсы, а также концентрирующей усилия опытных телевизионных специалистов в деле подготовки кадров
Доцифровой телевизионный период
Цифровое телевидение, как и телевидение в целом, опирается на несколько незыблемых фундаментальных открытий, таких как:
К доцифровому периоду телевидения относится создание целых научно-практических массивов:
Усилиями ученых разных эпох, стран и поколений — Ломоносовым, Юнгом, Гельмгольцем, Максвеллом и др. — была создана трехкомпонентная теория цветов, согласно которой почти все оттенки можно получить путем смешивания трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Цветовыми характеристиками при этом являются яркость В (интенсивность источника), цветовой тон X (доминирующая длина волны), чистота цвета р (степень разбавленности белым цветом). Именно эта теория положена в основу технологии цветного телевидения.
Преодолев несовместимость технологий цветного телевидения с черно-белым телевидением, были созданы системы-гиганты: National Television System Committee (NTSC, 1953 г.); Sequence de Couloirs Avec Memoir (SECAM, 1967 г.); Phase Alternative Line (PAL, 1967 г.).
В недрах цветного телевидения рождались теоретические основы цифрового телевизионного вещания.
В развитии цифрового вещания телевизионные специалисты выделяют следующие основные этапы:
Первые предпосылки к созданию цифрового ТВ относятся к 1990 г. Полностью цифровая система была создана в США в 1993 г. Одновременно с этим с проектирования и производства были сняты последние аналоговые системы.
В настоящее время общую картину телевизионного мира определяют следующие системы:
Системы DVB-T (terrestrial — наземное), DVB-S (satellite — спутниковое), DVB-C (cable — кабельное) составляют семейство DVB. В этих системах используются общие эффективные методы мультиплексирования (Multiplex — уплотнение), стандарты формирования транспортных потоков и способов борьбы с ошибками (скремблирование и др.).
Ближайшая перспектива на вещание в нашей стране определена "Концепцией развития рынка услуг связи в области телерадиовещания на период до 2015 г.", где по этапам намечено развитие цифрового эфирного и спутникового телерадиовещания. Она предусматривает начало охвата цифровым телерадиовещанием (2005 г.); переход на гибридное и цифровое вещание с охватом 5% пользователей и завершение перехода на цифровое наземное вещание.
Столь мощный задел позволяет выбрать оптимальное направление развития цифрового телевидения, одним из аспектов которого можно считать формирование ситуационного учебного центра для освоения существующих и проектирования перспективных телевизионных средств. Такой центр предполагает соответствующую организацию работы учебных заведений с опорой на радиотелевизионную технику региона.
Организация ситуационного учебного пункта
Для создания ситуационного пункта нужно определение исходной ситуации, которая сводится к конкретному набору обстоятельств, внешних и внутренних факторов, действующих в данное время. Сегодня телевидение находится на пути перехода от аналогового вещания к цифровому.
Очевидно, что ситуационные представления требуют соответствующего ситуационного подхода, а именно: комплекса теоретических знании, конкретных примеров и решений, обеспечивающих наиболее эффективное достижение поставленных целей. Принято считать, что в цифровом телевидении эти цели могут быть достигнуты применением методов и средств, обеспечивающих:
Указанные цели могут быть достигнуты при наличии комплекса знаний, включающего в себя знание следующих аспектов:
При таком самом общем подходе можно обеспечить ситуационный анализ, при котором представление информации осуществляется с учетом внутренних и внешних факторов в объеме, достаточном для принятия обоснованных решений по достижению поставленных целей.
Разработаны и предложены для международной стандартизации три стандарта: DVB-T, ATSC, ISDB.
Система наземного цифрового ТВ-вещания DVB-T обеспечивает адаптацию цифрового сигнала, представленного в полосе частот на выходе транспортного мультиплексора MPEG-2 (Moving Picture Expert Group), с характеристиками стандартного наземного радиоканала вещания, имеющего ширину полосы 8 МГц. В системе DVB-T реализован метод многоканальной комбинированной амплитудно-фазовой модуляции многих ортогональных несущих с применением помехоустойчивого кодирования (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing (COFDM) — кодированное ортогональное разделение каналов). При стандартной амплитудной (AM), частотной (ЧМ), фазовой (ФМ) модуляции модулируемый (информационный) сигнал переносится одним несущим сигналом (несущей), как и при цифровых видах модуляции. При этом искажениям от воздействия помех может подвергаться как несущая, так и "несомый" модулируемый сигнал, что существенно снижает помехоустойчивость связи для всех видов модуляции. В COFDM предусматривается использование сотни и даже тысячи несущих (табл. 1). Соответственно увеличивается помехоустойчивость (в первую очередь против много лучевости ).
Неоспоримым достоинством COFDM является увеличение пропускной способности канала по соотношению 2° (дискретный канал для двоичного сигнала с различным числом двоичных каналов п). В случае четырех фазомодулированных последовательностей могут передаваться две независимые двоичные последовательности (22), при восьми - три (23), при 16-QAM - четыре (21) и т.д. Использование более восьми позиций комбинированной амплитудно-фазовой модуляции (QAM) обеспечивает большую помехоустойчивость сигналов по сравнению с фазовой модуляцией (ФМ). Число дискретных потоков можно увеличить в 2п раз при одной и той же скорости в заданной полосе (n = 0, 1, 2, 3,Е8). Число n = 8 соответствует системе 256-QAM, которая пока не применяется.
Решающее значение в обеспечении высокой помехоустойчивости имеет ортогональность, при которой спектр каждой модулированной несущей располагается так, что он развязан по частотам с другими несущими. Каждая несущая имеет узкую полосу частот (1 кГц). Несущие размещаются близко друг к другу, интерференция между ними отсутствует. Они модулируются низкочастотными потоками данных; на одну несущую приходится очень низкая скорость передачи. Весь имеющийся спектр разделяется на множество несущих (6817 для COFDM). Именно по этой причине сигнал обладает высокой устойчивостью по отношению к запаздыванию из-за многолучевого распространения. Очевидно, что запаздывание должно быть очень большим (более 50 мкс), чтобы вызвать значительную межсимвольную интерференцию.
Основные модуляционные характеристики для стандарта DVB-T приведены в табл. 1.
Система ситуационных функций
Ситуационный анализ позволяет определить границы так называемого ситуационного пространства. Эти границы задаются ситуационным анализом и представляют собой область исследования (управления), ограниченного спецификой решаемых задач. Такими границами в данном случае следует считать системы цифрового ТВ-вещания DVB в целом. Нет сомнения, что вместе с системами ATSC и ISDB эта триада будет определять развитие цифрового телевещания по крайней мере в ближайшие десятилетия.
Процесс обучения и последующего внедрения DVB с опорой на ситуационный учебный пункт удобнее выразить системой ситуационных функций, представляемых множествами. Такой подход продиктован многогранностью проблемы, множественностью составляющих ее аспектов, а также бесчисленным множеством ее процессов — все это можно охватить только математикой специальных функций.
Так, цифровые системы DVB-T, DVB-S, DVB-C можно представить в виде множества D1 = {dy, i = 1,3. Здесь общим свойством, составляющим множества {dli}, является принадлежность к системе DVB; число составляющих (объектов) равно трем, то есть i =1,3. D1 — форма обозначения с указанием общего свойства объектов. Приведенное обозначение связано с принципом абстракции (или свертывания), составляющим основу образования множеств. В соответствии с этим принципом составляющая d и множество {d} представляют собой различные объекты: d — это просто объект, {d} — множество, состоящее из одного объекта d. Причем &? {d} — утверждение истинное, то есть d принадлежит множеству {d}, между тем как {А}<? А — утверждение ложное, то есть множество не сводится к объекту.
Аналогично можно составить множество систем модуляции Dn ={dni}, i = 1,7. В него входят 7 составляющих, которым соответствуют семь видов модуляции, точнее, манипуляции:
Аналогичной процедуре поддается и множество форматов 4/3, 9/6, 16/9. Их можно представить в виде множества DIII = {dIIIi}, i = 1,3; при i = 1 — формат 4/3, при i = 2 — формат 9/6, при i = 3 — формат 16/9.
Множества D1, Dn, D™, относящиеся к единой цифровой ТВ-системе DVB, то
есть к единому ситуационному пространству, составляют множество системных ситуационных функций — кортеж: D=< D1, Dn, Dln >, который по логике множеств представляет упорядоченную
тройку, то есть множество элементов D,
данных в определенной последовательности в соответствии с законами математической логики. В процессе обучения
определенный интерес представляет диаграмма Венна, построенная для наземного (Т), спутникового (S) и кабельного
(С) телевидения. Принимая систему
DVB за основу ситуационного центра,
упорядоченную тройку (кортеж) D=< D1, Dn, Dln > целесообразно представить упорядоченной парой < D1 < Dn,
Dln », где приоритетным элементом является D1, а вторым - упорядоченная пара < Dn, D111 > (виды модуляции и форматы
изображения). Не случайно ученые и
специалисты самого высокого ранга так
требовательно и тщательно выбирали
стандарт цифровой ТВ-системы, пока не
остановились на DVB.
Приведенные преобразования условно можно отнести к составляющим первого плана. В комбинацию второго плана войдут ситуационные функции: В1 — преобразования "аналог - цифра"; В11 — сжатие спектра; Вш — обработка сигнала (табл. 2). Данная ситуационная модель с использованием аппарата математической логики позволяет упорядочить процесс обучения в целом. Действительно, уже при составлении кортежа отбираются по существу независимые объекты (составляющие, функции и т.д.), но фактически ситуационно связанные между собой процессы, например: D = < DVB-Т, DVB-S, DVB-C >. В этом кортеже выделяется первый (престижный) объект (в частном случае DVB-T) и второй — < DVB-S, DVB-C >, упорядоченная пара на разряд ниже, но она тоже имеет свой первый (престижный) DVB-S и второй — единичное множество {DVB-C}, это не изолированный, оторванный от всего объект, а объект в связке.
Таким образом, упорядоченность является непременной отличительной особенностью кортежа с его внутренней связью и способностью к внешним контактам.
Данная структура соответствует рекомендациям по внедрению цифрового вещания для регионов нашей страны.
Очевидно, что необходимость решения региональных задач с учетом отечественных и мировых достижений науки и техники уже назрела. Есть все основания полагать, что в их решении займет свое место и ситуационный учебный пункт цифрового телевидения.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #5, 2006
Посещений: 12964
Статьи по теме
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
