Кіріспе

Жер бетіндегі теледидар сигналдарының стандарттары

Теледидар тарату жүйелері (немесе АҚШ және Канададан тыс жердегі жер бетіндегі теледидар жүйелері) – жер бетіндегі теледидар сигналдарын тарату және қабылдау үшін қолданылатын кодтау немесе форматтау жүйелері. Аналогты теледидар жүйелері 1961 жылы Халықаралық телекоммуникация одағы (ITU) тарапынан стандартталды, әр жүйе қолданылған түс стандартымен (NTSC, PAL немесе SECAM) бірге әріппен (A-N) белгіленді (мысалы, PAL B, NTSC M және т.б.). Осы аналогты жүйелер теледидар хабарларын тарату саласында 2010 жылға дейін басым болды. Жердегі цифрлық теледидардың (DTT) енгізілуімен олар әлемде қолданылатын төрт негізгі жүйемен – ATSC, DVB, ISDB және DTMB – алмастырылды.

Аналогты теледидар жүйелері

Барлық аналогты теледидар жүйесінің бірінен басқасы қара-ақ жүйе ретінде басталды. Әр ел, жергілікті саяси, техникалық және экономикалық мәселелерге тап болғанда, қолданыстағы монохромды жүйеге, мысалы CCIR System M-ге, түсті тарату стандартын қабылдады. Бұл стандарт бейне спектріндегі (төменде түсіндірілген) бос орындарды пайдаланып, түсті тарату ақпаратын қолданыстағы арналарға сыйғызып берді. Түсті тарату стандарттарын қолданыстағы монохромды жүйелерге енгізу, түсті теледидарға ауысудан бұрынғы монохромды теледидар қабылдағыштарын монохромды режимде пайдалануға мүмкіндік берді. Осы үйлесімділік талабына байланысты, түсті стандарттар түсті ақпаратты жеткізетін негізгі монохромды сигналға екінші сигнал қосты. Түсті ақпарат хроминанс деп аталады және C символымен белгіленеді, ал қара-ақ ақпарат люминанс деп аталады және Y символымен белгіленеді. Монохромды теледидар қабылдағыштары тек люминансты көрсетеді, ал түсті қабылдағыштар екі сигналды да өңдейді. Теориялық тұрғыдан алғанда, кез келген монохромды жүйені түсті жүйеге бейімдеуге болар болса да, практикада кейбір бастапқы монохромды жүйелер түске бейімделу үшін тиімсіз болып шықты және түсті хабар таратуға ауысқан кезде қолданудан шығарылды. Барлық елдер үш түсті стандарттың біреуін қолданды: NTSC, PAL немесе SECAM. Мысалы, CCIR System M жүйесі көбінесе NTSC стандартымен бірге қолданылып, түсті аналогты теледидарды қамтамасыз етті және екеуі бірге NTSC M деп аталды.

Екінші дүниежүзілік соғысқа дейінгі жүйелер

Екінші дүниежүзілік соғысқа дейінгі бірқатар эксперименталды және эфирлік жүйелер сынақтан өтті. Алғашқылары механикалық негізде жасалған, ажыратымдылығы өте төмен болды, кейде дыбысы да болмады. Кейінірек пайда болған теледидар жүйелері электрондық болды және көбінесе олардың жолдар санымен белгіленді: 375 жол (Германияда, Италияда, АҚШ-та қолданылды), 405 жол (Ұлыбританияда қолданылды), 441 жол (Германияда, Францияда, Италияда, АҚШ-та қолданылды) немесе 567 жол (Нидерландыда қолданылды). Бұл жүйелер көбінесе эксперименталды және ұлттық сипатта болды, нақты халықаралық стандарттар болған жоқ, соғыстан кейін хабар таратуды жаңартпады. Бірақ Ұлыбританияның 405 жолдық жүйесі ерекше жағдай болды, ол хабар таратуды қайта бастады және ITU ұйымымен бірінші болып «А» жүйесі ретінде стандартталды, ол 1985 жылға дейін қолданыста болды.

ITU стандарттары

1961 жылы Стокгольмде өткен халықаралық конференцияда Халықаралық телекоммуникация одағы теледидар жүйелері үшін стандарттарды белгіледі (ITU жүйе әрпінің белгіленуі). Әрбір стандартқа түс стандартымен (NTSC, PAL, SECAM) біріктірілген әріп (A-M) тағайындалды. Бұл әлемдегі барлық монофониялық аналогтық теледидар жүйелерін толық анықтайды (мысалы, PAL B, NTSC M және т.б.). Төмендегі кесте әрбір стандарттың негізгі сипаттамаларын көрсетеді. B – көбінесе Батыс Еуропа елдерінде тек VHF (UHF-та G және H жүйелерімен біріктірілген); Австралияда VHF және UHF. Алғашқыда Гербер стандарты деп аталды. C – ерте VHF жүйесі; Бельгия, Италия, Нидерланды және Люксембургте ғана қолданылды, B және L жүйелері арасындағы компромисс ретінде. 1977 жылы қолданудан тоқтатылды. F – ерте VHF жүйесі; Бельгия, Италия, Нидерланды және Люксембургте ғана қолданылды; француздық 819 жолды теледидар бағдарламаларын осы елдерде қолданылатын 7 МГц VHF арналарында таратуға мүмкіндік берді, бірақ бұл көлденең ажыратымдылықтың айтарлықтай төмендеуіне әкелді. 1969 жылы қолданудан тоқтатылды.

АТҚҚ

Жердегі ATSC жүйесі (ресми емес ATSC T) Zenith әзірлеген 8 VSB деп аталатын эксклюзивті модуляцияны қолданады; атауынан көрініп тұрғандай, бұл жақтағы жолақтың модуляциясы болып табылады. Негізінде, аналогты VSB тұрақты амплитудалық модуляцияға қатысты болса, 8VSB сегіз жолды квадратуралық амплитудалық модуляцияға қатысты келеді. Бұл жүйе АҚШ-тың теледидар жиіліктерінің тығыз жүйесінде қолданыстағы аналогтық теледидар мен жаңа цифрлық станциялар арасында максималды спектрлік үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін арнайы таңдалды, бірақ ол көп жолды кедергілерді жоюда басқа цифрлық жүйелерге қарағанда нашар; алайда, ол импульстік шуды жоюда жақсырақ, ол басқа елдер теледидар пайдаланудан бас тартқан, бірақ АҚШ-та әлі де қолданылып жүрген VHF жолақтарында жиі кездеседі. Бұған қоса, иерархиялық модуляция жоқ. Демодуляция және қателерді түзетуден кейін 8 VSB модуляциясы шамамен 19,39 Мбит/с цифрлық дерек ағынын қолдайды, бұл бір жоғары ажыратымды бейне ағыны немесе бірнеше стандартты ажыратымды қызметтер үшін жеткілікті. Қосымша ақпарат алу үшін "Цифрлық арна: Техникалық ескертулер" бөлімін қараңыз. 2017 жылдың 17 қарашасында FCC ATSC 3.0-ның ерікті енгізілуіне 3:2 дауыспен келісім берді, ол бастапқы ATSC "1.0" жүйесінің ізбасары ретінде әзірленген және осы мақсатта Есеп және Бұйрық шығарды. Толық қуатты станциялар ATSC 3.0 қызметін енгізуді шешсе, олар өз арналарын ATSC 1.0 форматымен үйлесімді сигналда бір уақытта көрсетуге міндетті. Кабельдік теледидарда ATSC көбінесе 256QAM қолданады, бірақ кейбіреулері 16VSB қолданады. Бұл екеуі де 6 МГц жолақтықта өткізу қабілетін 38,78 Мбит/с дейін екі есеге арттырады. ATSC спутниктік байланыста да қолданылады. Бұл логикалық түрде ATSC C және ATSC S деп аталса да, бұл терминдер ресми түрде анықталған емес.

DTMB

DTMB – Қытай материгі, Гонконг және Макаоның цифрлық теледидар тарату стандарты. Бұл әртүрлі қытай университеттері ұсынған бәсекелес стандарттардың ықпалдасуы нәтижесінде пайда болған жүйе, ол DMB-T, ADTB-T және TiMi 3 элементтерін біріктіреді.

DVB

DVB-T кодталған ортогональді жиілікті бөлу мультиплексін (COFDM) қолданады, ол 8000 тәуелсіз тасымалдаушыны пайдаланады, олардың әрқайсысы салыстырмалы түрде төмен жылдамдықпен деректерді жібереді. Бұл жүйе көп жолды кедергілерден жоғары қорғаныш беру үшін жасалған және 4 Мбит/с-тан 24 Мбит/с-қа дейінгі деректерді беру жылдамдығын қамтамасыз ететін жүйе нұсқаларын таңдауға мүмкіндік береді. АҚШ-тың Sinclair Broadcasting телеарнасы 8 VSB орнына COFDM қолдануға рұқсат беру үшін Федералды байланыс комиссиясына өтініш білдірді, бұл сыртқы антенналары жоқ (АҚШ-тағы көпшілік) үйлерде цифрлық теледидарды қабылдау мүмкіндіктерін жақсартады деген теория бойынша, бірақ бұл өтініш қабылданбады. (Дегенмен, АҚШ-тың бір цифрлық станциясы, Нью-Йорктегі WNYE DT, 11 қыркүйектегі террористік шабуылдардан кейін Манхэттеннің оңтүстік бөлігіндегі шұғыл қызметкерлерге деректерді тарату үшін уақытша түрде COFDM модуляциясына ауыстырылды). DVB-S – бұл спутниктік теледидар үшін бастапқы Цифрлық бейне хабарларын таратудың қателіктерді кодтау және модуляция стандарты, ол 1995 жылға дейін жетеді. Ол әлемнің барлық құрлықтарындағы, соның ішінде Солтүстік Америкадағы жерсеріктер арқылы қолданылады. DVB-S MCPC және SCPC режимдерінде де, сондай-ақ Ұлыбританиядағы Sky және Freesat, Германия мен Австриядағы Sky Deutschland және HD+, Франциядағы TNT SAT/FRANSAT және CanalSat, АҚШ-тағы Dish Network және Канададағы Bell спутниктік теледидары сияқты тікелей спутниктік хабар тарату қызметтерінде қолданылады. DVB-S арқылы жеткізілетін MPEG тасымалдау ағыны MPEG 2 форматында міндетті түрде болады. DVB-C – Digital Video Broadcasting Cable деген сөзді білдіреді және бұл кабель арқылы цифрлық теледидарды тарату үшін DVB еуропалық консорциумының стандарты. Бұл жүйе арналық кодтаумен QAM модуляциясын пайдаланып, MPEG 2 отбасылық цифрлық аудио/видео ағынын жібереді.

ISDB

ISDB DVB-ге өте ұқсас, бірақ ол 13 субканалға бөлінген. Оның он екісі телеарналар үшін, ал соңғысы қорғау жолағы ретінде немесе 1seg (ISDB H) қызметі үшін пайдаланылады. Басқа цифрлық теледидар жүйелері сияқты, ISDB түрлері әртүрлі жиілік диапазондарының талаптарына байланысты қолданылатын модуляцияларда ерекшеленеді. 12 ГГц жиілік диапазонында ISDB S PSK модуляциясын қолданады, 2,6 ГГц жиілік диапазонында цифрлық дыбыс тарату CDM-ді қолданады, ал ISDB T (VHF және/немесе UHF диапазонында) PSK/QAM-мен COFDM-ді қолданады. Ол Жапонияда MPEG 2 форматымен жасалған, ал қазір Бразилияда MPEG 4 форматымен қолданылады. Басқа цифрлық хабар тарату жүйелерінен өзгеше, ISDB бағдарламаларды жазуды шектеу үшін цифрлық құқықтарды басқаруды қамтиды.

Бір жүйеден екінші жүйеге ауыстыру

Видео суреттердегі әртүрлі сызықтар саны мен әртүрлі жиіліктегі өрістер/кадрларды түрлендіру оңай шаруа емес. Ең қиын техникалық түрлендірулердің бірі – 625 сызықты, 25 кадр/с жүйелерден M жүйесіне түрлендіру, ол 525 сызықты және секундына 29,97 кадрды құрайды. Тарихи тұрғыдан алғанда, бұл үшін шығарылмаған сурет бөліктерін сақтау үшін кадр жады қажет болды (өйткені кез келген нүктені сканерлеу уақыт бойынша сәйкес келмейтін). Соңғы уақытта компьютер үшін стандарттарды түрлендіру салыстырмалы түрде оңай шаруа. Сызықтар санының өзгеше болуынан басқа, секундына 59,94 өріс жасау, тек 50 өрісі бар форматтан, қызықты мәселелер тудыруы мүмкін. Әр секунд сайын қосымша 10 өріс жоқтан пайда болуы керек. Түрлендіру нақты уақытта жаңа кадрларды (бар кіріс деректерінен) жасауы керек. Бұл үшін қолданылатын әдістердің саны, қажетті құн мен түрлендіру сапасына байланысты. Ең қарапайым түрлендіргіштер әр кадрдан әрбір 5-ші сызықты (625-тен 525-ке түрлендіру кезінде) жояды немесе әр 4-ші сызықты көшіреді (525-тен 625-ке түрлендіру кезінде), содан кейін кадрлар жылдамдығының айырмасын толтыру үшін осы кадрлардың бір бөлігін көшіреді немесе жояды. Күрделі жүйелерге өрістер аралық интерполяция, бейімделмелі интерполяция және фазалық корреляция кіреді.