В рубрику "Экономика и менеджмент" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Сергей Мишенков
ОАО "АСВТ"
Основным преимуществом цифровых методов передачи информации считается отсутствие накопления ошибок при переприемах и хранении информации, повышение качества передачи информации, удобство обработки сигнала стандартными цифровыми процессорами (варианты обработки определяются программным обеспечением). Безусловно, эти постулаты верны (при условии соответствующего выбора частоты дискретизации, необходимых законов квантования и обязательного превышения сигнала над шумами).
Однако стоит уточнить некоторые аспекты внедрения цифры в звуковом и телевизионном вещании.
Для обеспечения незаметности прямых и обратных преобразований "цифра - аналог" и "аналог - цифра" в реальных устройствах необходима частота дискретизации в несколько раз выше удвоенной верхней частоты спектра сигнала и значительное число уровней квантования, определяющее точное воспроизведение формы сигнала и шумы (для звука до 96 кГц при 24-разрядном квантовании). Именно такие параметры обеспечивают линейные частотно-фазовые характеристики и необходимый реальный диапазон значений для передачи малых сигналов (-60*-70 дБ) при сохранении их формы. При передаче и обработке цифровых сигналов происходит как бы размен динамического диапазона канала на его широкополосность (для неискаженной передачи звукового сигнала требуется передача потока со скоростью 2048 кбит/с). С учетом сложности передачи таких потоков и дороговизны их цифровизацией вначале были охвачены головные тракты вещания. В настоящее время практически все телецентры и радиодома оснащены цифровым оборудованием, и только самые высококачественные записи музыки осуществляются перед первичной обработкой на многоканальных аналоговых магнитофонах.
Системы передачи сигналов звукового и телевизионного вещания организуются в цифровых системах дальней связи, причем повышение скоростей передачи, уменьшение стоимости потоков, их дефицита позволяют надеяться на скорые скачки повышения качества передачи.
При организации вторичных систем распределения программ звукового и телевизионного вещания требования качества передачи и реальность построения канала вступают в непреодолимые противоречия, особенно при использовании радиоканала (пропускная способность кабельных систем распределения и их качество неуклонно повышаются; уже эксплуатируется много волоконно-оптических домовых сетей, практически не вносящих ограничений в объемах доводимой до абонентов информации).
Остановимся на одном аспекте внедрения цифровых методов передачи сигналов абонентам.
Сегодня происходит не очень понятное смешение задач связи (информация, вещание - 1-2 программы ТВ и десятки ЗВ - передаются индивидуально каждому абоненту оператором связи) и массового вещания (всем абонентам одинаково много программ - более 40 ТВ и десятки ЗВ плюс связь индивидуально -оператором кабельного телевидения). Устранение "избыточности" сигналов необходимо в обоих случаях, однако во втором случае оно может быть меньше.
Технически пока значительно проще строить две распределительные сети (древовидную для вещания и звездообразную до каждого абонента для связи), хотя их общей основой может служить единая сверхбыстродействующая транспортная магистраль. Абоненту удобно заключить договор с одним, возможно виртуальным, оператором, независимо от количества кабелей, входящих в квартиру. Вещательная сеть может дополнительно собирать информацию от многих объектов (например, мониторинг сетей и приборов учета энерго-, водо-, газоснабжения, мониторинг здоровья и безопасности жителей). В то же время сеть связи может обеспечить передачу абоненту телевизионных сигналов по заказу.
T-DAB и DRMГлавное отличие цифровых методов передачи состоит в пороговом проявлении помех определенного уровня: они есть или нет. Иногда это преимущество, а иногда - недостаток, так как при повышении шумов в аналоговом канале механизмы слуха человека позволяют распознавать важную информацию, а при цифровой передаче она полностью прерывается.
При двоичных методах передачи отношение "сигнал - шум" в канале передачи допускается в пределах 10 дБ, но при применении сложных видов манипуляции, например 16 QAM, 64 QAM, требования к шумам в канале передачи резко повышаются, приближаясь к требованиям в аналоговых каналах. Исходя из этих реалий, были разработаны две основные системы цифрового звукового вещания: T-DABH DRM. T-DAB изначально предназначалась для приема звукового вещания с "качеством компакт-диска" в автомобиле, движущемся по городу (в условиях интенсивных интерференционных явлений от переотражений радиоволн от строений).
DRM проектировалась как помехозащищенная система связи, обеспечивающая передачу голоса с хорошей разборчивостью по радиоканалу с переменными параметрами (фединг, селективный фединг).
Необходимость перехода на цифру систем вторичного распределения вещания подхлестывается практически полной цифровизацией систем связи в целом, но сдерживается отсутствием заметных преимуществ у слушателя при таком переходе.
Обычно в качестве преимуществ выдвигаются: повышение качества звучания, экономия спектра, уменьшение мощности передатчиков (для граждан это означает улучшение экологии), дополнительные услуги.
Сравнительные экспертизы качества звучания T-DAB и FM подтверждают преимущество FM.
DRM выигрывает у AM на дальних трассах (2-4 скачка на КВ-диапазонах), но значительно проигрывает при стабильных условиях распространения. Система DRM на KB рождена для информационного вещания на DX.
Экономия спектра у T-DAB невелика, так как для передачи пакета из 6 станций требуется полоса частот в 1,5 МГц.
DRM занимает те же частотные полосы, что и AM, проигрывая однополосной модуляции, но, после того как распался СССР и война в эфире закончилась, значительно сократились объемы информационного вещания обеих сторон, а значит, проблема экономии спектра стала менее актуальной. Да и эфир стал значительно чище, тем более что еще в 1987 г. прекратилось глушение передач в СССР.
Были попытки применения некото¬рых передатчиков, используемых для забития, и их антенных систем, предназначенных для обслуживания ближних зон, особенно в низкочастотной части КВ-диапазона днем и высокочастотной - ночью. Этот эксперимент закончился прекращением финансирования заказчиком, а антенные системы (мачты с вертикальными диполями Надененко) и радиопередатчики были демонтированы. Я привел этот факт в ответ на призыв автора одной из статей журнала "Broadcasting" использовать эти передатчики для цифрового вещания на отдаленные районы России. Понятна забота о радиослушателях, проживающих в отдаленных районах, но, даже если бы эта сеть не была разрушена, потребовалась бы коренная замена антенн и замена передатчиков сороковых годов.
Уменьшение мощности передатчиков при сохранении их качества требует подробного рассмотрения, так как для построения полноценной сети T-DAB необходимо большое количество передатчиков (необходим одновременный прием от 2-3 передатчиков).
Мощности передатчиков применяющейся системы с AM обычно завышены. Причина этого кроется в стремлении получить максимальную "дальнобойность" вместо построения локальных систем маломощных передатчиков.
В качестве дополнительных услуг в системах вещания необходимыми являются лишь услуги, связанные с содержанием передач. Например, для управления приемником, осуществляющим выбор программ по желанию слушателя (идеальное средство для вырезания рекламных заставок), особенно нежелательны передачи побочной информации на автомобильные приемники, так как они отвлекают водителя.
Системы цифрового вещания,совместимые по приему с аналоговыми. Это возможно!Прием цифровых сигналов несовместим с приемом сигналов аналоговых, поэтому становится ясным нежелание и даже боязнь перехода к цифре среди вещателей. Нет приемной сети - нет слушателей - нет рекламы - теряется смысл радиовещания для владельцев предприятий. Аналогичную цепочку можно выстроить и для цифрового телевидения. Сам собой напрашивается вывод о необходимости разработки систем цифрового вещания, совместимых по приему с аналоговыми (теоретически это возможно).
Особенно опасно заблуждение о якобы повышенном качестве цифровой передачи сигналов по каналам с ограниченной пропускной способностью, которая характерна для сетей вторичного распределения сигналов вещания (во всяком случае меньшей, чем сети первичного распределения). Объяснение этому заблуждению лежит в резком (в сотни раз) расширении требуемой полосы пропускания канала передачи по сравнению со спектром исходного сигнала; а так как это невозможно, то во все более жестком устранении "избыточности" сигнала видео и звуковой картины.
Внедрение цифры? Через невропатолога!Органы зрения, слуха и речи адаптировались к условиям существования человека и по своим основным параметрам оптимизировались для осуществления нормальной его жизнедеятельности в среде обитания. В последние тысячелетия оптимизировались и музыкальные инструменты, а также иные приборы для звукоизвлечения. Установилось полное согласование между параметрами акустической среды и свойствами звукового и видеовосприятия, причем под слухом и зрением подразумеваются и механизмы обработки образов. Любое рассогласование восприятия и мысленных стереотипов звуковых и видеообразов приводит к ощущению искажений и дискомфорту восприятия.
Нормы на показатели качества аналоговых каналов связи разрабатывались исходя из заметности вносимых ими линейных и нелинейных искажений. Искажения в цифровых каналах имеют другую природу, определяемую дискретизацией сигнала, а их восприятие пытаются свести к восприятию искажений в аналоговых каналах. Полная аналогия невозможна, а полноценное исследование искажений в цифровых каналах еще не проводилось: оно требует весьма трудоемких экспериментов. Единой законченной теории восприятия искажений, возникающих в цифровых каналах, нет, однако замечается повышенная утомляемость слушателей. Учитывая двойственность механизмов восприятия (аналоговую и одновременно дискретную как в органах слуха и зрения, так и в головном мозге), можно предположить затруднения "перекодировки" при несовпадающих частотах дискретизации и уровней квантования сигнала и систем восприятия человека. Послушав первые цифровые фонограммы, один известный звукорежиссер сказал, что перед внедрением цифры надо получить разрешительную справку у врача - специалиста по высшей нервной деятельности.
При снижении значений частоты дискретизации и разрядности квантования, соответствующих "студийному" качеству, наступают искажения сигнала, заметные на слух. Приемлемое, "коммерческое" качество звучания обеспечивается при частоте дискретизации 32-44,1 кГц при 12-14 разрядах (качество каналов междугородной системы передачи, "качество компакт-диска").
Можно допустить, что и слух, и глаза адаптируются к свойствам современных каналов передачи (человек привыкает к определенным звучаниям), но процесс этот длительный и достаточно болезненный. Во всяком случае говорить о комфортности восприятия информации, передаваемой по цифровым каналам связи, пока рано (например, объективные показатели разборчивости речи и узнаваемости собеседника при связи с помощью современных цифровых телефонов ниже, чем у аналоговых, при одинаковых по измерениям "аналоговых" параметрах).
Рекомендации Запада: доверяй, но проверяйПереход на цифровые методы распределения программ телевизионного и звукового радиовещания неизбежен, но вызван он, к сожалению, не повышением качества передачи информации, а многими другими причинами, в том числе экономическими. Для уменьшения последствий этого перехода для слуха и зрения целых поколений необходимо объединить усилия ученых и врачей всех специализаций по разработке методов цифровизации, наименее опасных для здоровья.
Думаю, что необходимо осторожно следовать опыту и рекомендациям Запада при внедрении цифровых технологий в сети вторичного распределения вещания в России, учитывая отличия в географии, ориентированности передач, благосостоянии и менталитете населения нашей страны.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #2, 2007
Посещений: 14555
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Экономика и менеджмент" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
