Беспроводные вычислительные сети. Технология передачи изображений высокого качества

Телеви́дение высо́кой чёткости, сокр. ТВЧ (англ. High-Definition Television, сокр. HDTV, HD), телевидение в высо́ком разреше́нии — разновидность телевизионных вещательных стандартов, основанных на стандартах разложения изображения, превышающих по разрешающей способности как телевидение стандартной чёткости, так и телевидение повышенной чёткости. Действующие системы ТВЧ также основаны на цифровых технологиях передачи изображения и многоканального звука, использующих компрессию передаваемых данных.

Сравнительные размеры изображений стандартов ТВЧ и обычной чёткости при одинаковом размере квадратного пикселя. Красным цветом обозначен кадр американского ТВ стандарта 480i, жёлтым — европейского 576i

Содержание [убрать] · 1 Развитие технологии · 2 Стандарты o 2.1 Передача на дальние расстояния o 2.2 Передача на короткие расстояния o 2.3 Носители o 2.4 Стандарты разложения o 2.5 Защита содержимого · 3 Развитие ТВЧ в СССР и СНГ o 3.1 СССР o 3.2 СНГ o 3.3 Россия o 3.4 Украина o 3.5 Узбекистан · 4 3D-HD в странах СНГ o 4.1 Россия · 5 См. также · 6 Примечания · 7 Источники · 8 Литература · 9 Ссылки

[править]Развитие технологии

Памятная доска о запуске радиовещательной компанией BBCсистемы электронного телевидения на 405 строк, считавшейся в 1936 годутелевидением высокой чёткости

Термин «высокая чёткость» появился в 1930-е годы. Именно тогда в телевидении произошёл качественный скачок: стали применяться полностью электронные системы, позволившие отказаться от механического сканирования с разрешением 15—200 строк. Среди основных разработчиков новой технологии — Владимир Зворыкин, эмигрировавший в США в 1919 году. Со временем изменялось и само понятие высокой чёткости: британская система «А» с 405 строками разложения, запущенная BBC в1936 году, считалась тогда телевидением высокой чёткости, по сравнению со 180-строчной системой, действовавшей вГермании^[1]. В СССР в 1950 году в наградных документах группы разработчиков термин «телевидение высокой чёткости» упоминался применительно к современной системе на 625 строк^[2].

В 1949 году во Франции началось вещание по системе «E», использующей 819 строк (из них 737 видимых) при соотношении сторон экрана 4:3. Эта система считается первым в мире стандартом чёрно-белого ТВЧ, однако её использование было ограничено лишь несколькими французскими телеканалами, и с переходом на цветное телевещание во Франции в 1965 году был принят общеевропейский стандарт разложения 625/50. Кроме неудобства кодирования цвета, 819-строчная система, как и большинство последующих систем ТВЧ, занимала слишком широкую полосу частот в эфире — до 11 МГц^[2]. Попытки создать телевидение высокой чёткости возобновились в 1970-х годах, когда стандартное телевидение по качеству изображения и размерам экрана приблизилось к своему потолку. Создание стандартов ТВЧ началось в марте 1972 года во время очередного заседания 11-й исследовательской комиссии МККР, на котором также была утверждена первая международная программа по разработке методов цифровой компрессии ТВ-сигнала^[3]. Стоит отметить, что системы телевидения высокой чёткости с самого начала разрабатывались не только для передачи высококачественного изображения на расстояние, но и для нужд кинематографа, как стандарт для возможных электронных носителей киноизображения^[4].

Первая аналоговая система ТВЧ была продемонстрирована японской телекомпанией NHK в июне 1978 года и основывалась на количестве строк, равном 1125 причересстрочной развёртке и соотношении сторон экрана 5:3^[5]. С 1989 года после запуска спутника «Juri BC-3» на территории Японии велось регулярное вещание в этом стандарте ТВЧ в диапазоне 12 ГГц^[6]. С конца 1980-х годов началось бурное развитие стандарта NHK, который в 1990 году был предложен МККР в качестве международного вещательного, но не был принят по многим причинам, в том числе из-за малой пригодности аналогового способа передачи сигнала высокой чёткости^[6]. Такой стандарт, с соотношением сторон экрана 16:9 и 1035 активными строками занимал при передаче полосу частот 30 МГц.

В противовес японской системе был предложен западноевропейский стандарт «Эврика-95» (англ. Eurica 95, в рамках проекта агентства EUREKA^[7]), использующий чересстрочную развёртку на 1250 строк при полукадровой частоте 50 Гц^[6]. Этот стандарт применялся в системах наземного вещания HD-MAC, оказавшихся недостаточно устойчивыми^[1]. Итогом противоборства стало принятие двухсистемного стандарта на 1125 строк, пригодного как для стран, использующих полевую частоту 60 Гц, так и для стран, поддерживающих 50-герцевую развёртку^[8]. Прорыв в распространении ТВЧ произошёл после принятия специальной комиссией МККР в августе1999 года единого мирового цифрового стандарта телевидения высокой чёткости, основанного на предшествующих аналоговых^[9]. Разложение на 1125 строк с разной полукадровой частотой перекочевало в цифровое ТВЧ, приняв новое обозначение 1080i, учитывающее количество активных строк^[10]. В начале 2000-x годов, одновременно с широким распространением плазменных и жидкокристаллических дисплеев, началось бурное распространение новых телесистем. С этого времени вСША, Австралии и Японии ведётся вещание фильмов и телепередач в цифровых стандартах ТВЧ по платным кабельным и спутниковым каналам. Регулярное вещание вЕвропе началось 1 января 2004 года с запуском спутникового канала Euro-1080 (HD-1) ^[11]. Российская телекомпания НТВ-Плюс начала пробное вещание в стандарте высокой чёткости 1 декабря 2006 года^[12], а с апреля 2007 года транслирует первый в России пакет каналов HD. С середины 2000-х годов начались работы по международной стандартизации наземного вещания по стандартам высокой чёткости.

[править]Стандарты

[править]Передача на дальние расстояния

Передача видеосигнала ТВЧ на дальние расстояния (от вещательной станции до приёмника конечного пользователя) осуществляется, как правило, в сжатом цифровом виде. Сжатие видео на порядки снижает требования к ширине канала передачи (с 1,485 Гбит/с до 8—25 Мбит/с), при этом качество изображения остаётся приемлемым.

Для кодирования видеосигнала в ТВЧ наиболее часто используются форматы MPEG-2 и MPEG-4/AVC.

Для передачи сигнала ТВЧ в основном используются технологии цифрового телевещания (DVB), в том числе:

· цифровое спутниковое телевидение (DVB-S, DVB-S2);

· цифровое кабельное телевидение (DVB-C, DVB-C2);

· цифровое эфирное телевидение (DVB-T, DVB-T2).

Так как вещание ТВЧ в настоящее время осуществляется в цифровом виде, то для передачи контента годится практически любой цифровой канал с достаточным уровнем качества (QoS), то есть достаточной ширины (15—25 Мбит/с для MPEG-2 или 8—12 Мбит/с для MPEG-4 — в зависимости от степени сжатия) и гарантирующий определённый приемлемый уровень задержки сигнала (1—10 с, в зависимости от размера буфера приёмного устройства и требований к задержке сигнала).

[править]Передача на короткие расстояния

Передача сигнала ТВЧ на короткие расстояния (от приёмника пользователя к дисплею) осуществляется в несжатом виде через цифровые интерфейсы (кабели) HDMI иDVI-D. Использование цифровых интерфейсов позволяет полностью избавиться от цифро-аналоговых преобразований на всём пути прохождения сигнала. Однако допускается подключение и по компонентным аналоговым интерфейсам (RGBHV и YPbPr).

[править]Носители

Для распространения материалов высокой чёткости на носителях были созданы два новых формата — HD DVD и Blu-Ray. Их ёмкость (до 100 Гбайт) позволяет сохранять фильмы в стандартах ТВЧ. В конце февраля 2008 года «Toshiba» прекратила поддержку и развитие технологии HD DVD, что означает победу Blu-Ray.^[13]

Сравнение размеров изображения различных стандартов разложения

[править]Стандарты разложения

В настоящее время наиболее широкое распространение получили два международных стандарта разложения высокой чёткости, один из которых содержит 1125, а другой — 750 периодов строчной развёртки, приходящихся на один период кадровой. Первый поддерживает размер изображения 1920×1080 пикселей с различной кадровой частотой, а второй — 1280×720. Обе системы рассчитаны на соотношение сторон кадра 16:9 при квадратном пикселе.

· 1080i: чересстрочный стандарт с кадровой частотой 25, 29,97 или 30 кадров в секунду;

· 1080p: стандарт с прогрессивной развёрткой допускающий использование кадровых частот 24, 25, 30, 50 или 60 кадров в секунду и их дробные значения, кратные 1,001^{[Примечание 1]}. В июле 2008 года американский комитет ATSC, а вслед за ним, в сентябре 2009 года, и европейский ETSI включили в стандарты телевещания форматы 1080p50 и 1080p60 (с частотой смены кадров 50 и 60 в секунду, соответственно). Эти форматы могут использоваться приёмным и передающим оборудованием, поддерживающим кодирование H.264 на уровне 4.1 и выше.

· 720p: стандарт с прогрессивной (построчной) развёрткой, допускающий использование кадровых частот 50 или 60 кадров в секунду. Этот формат ТВЧ рекомендован как стандартный для стран-членов ЕВС, в России он классифицируется как телевидение повышенной чёткости по ГОСТ Р 53536-2009.

Единого мнения о наилучшем стандарте не существует, и споры о превосходстве чересстрочной системы с 1125 строками над прогрессивной с 750 не утихают даже среди специалистов до сегодняшнего дня^[14]. Наивысшее качество изображения обеспечивают стандарты 1080p, но они требуют слишком высокой скорости передачи данных и в большей степени пригодны для хранения, а не передачи изображения. Европейский вещательный союз предпочитает обозначать вещательный формат, указывая разрешение и частоту кадров (но не полукадров).

[править]Защита содержимого

Защита изображения и звука от копирования и изменения осуществляется посредством технологий AACS и HDCP.