Стандарт цифрового телевидения ISDB-T International

Введение

Технический стандарт для цифровых телевизоров ISDB T International, также известный в Бразилии как Sistema Brasileiro de Televisão Digital (SBTVD;), является техническим стандартом для цифрового телевизионного вещания, используемым в Бразилии, Аргентине, Перу, Ботсване, Чили, Гондурасе, Венесуэле, Эквадоре, Коста-Рике, Парагвае, Филиппинах, Боливии, Никарагуа, Сальвадоре и Уругвае, основанный на японском стандарте ISDB T. ISDB T International начал коммерческую эксплуатацию 2 декабря 2007 года в Сан-Паулу, Бразилия. Он аналогичен ISDB T, за исключением того, что использует видеокодек H.264 вместо MPEG 2 и заменяет BML на Ginga — промежуточное программное обеспечение, поддерживающее Nested Context Language (NCL) и интерактивные телевизионные приложения на основе Java. Стандарт ISDB T International был разработан как SBTVD исследовательской группой, координируемой Министерством связи Бразилии и возглавляемой Бразильским агентством телекоммуникаций (ANATEL) при поддержке Центра исследований и разработок в области телекоммуникаций (CPqD). В состав исследовательской группы вошли представители десяти других министерств Бразилии, Национального института информационных технологий (НИТИ), нескольких бразильских университетов, профессиональных организаций вещания и производителей оборудования для вещания и приема. Целью группы было разработать и внедрить стандарт цифрового наземного телевидения в Бразилии, учитывая не только технические и экономические вопросы, но и, главным образом, сокращение цифрового разрыва, то есть содействие включению тех, кто исключен из современного информационного общества. Другой целью было обеспечение доступа к электронному правительству, то есть приближение правительства к населению, поскольку в Бразилии 95,1% домохозяйств имеют хотя бы один телевизор. В январе 2009 года бразильско-японская исследовательская группа по цифровому телевидению завершила и опубликовала спецификацию, объединяющую японский ISDB T с бразильским SBTVD, в результате чего спецификация получила название "ISDB T International". ISDB T International — это система, предлагаемая Японией и Бразилией для использования в других странах Южной Америки и по всему миру.

Technical standard for digital televisions

ISDB T International, also known in Brazil as Sistema Brasileiro de Televisão Digital (SBTVD; ), is a technical standard for digital television broadcast used in Brazil, Argentina, Peru, Botswana, Chile, Honduras, Venezuela, Ecuador, Costa Rica, Paraguay, Philippines, Bolivia, Nicaragua, El Salvador and Uruguay, based on the Japanese ISDB T standard. ISDB T International launched into commercial operation on 2 December 2007, in São Paulo, Brazil. It is similar to ISDB T, except it utilizes the H.264 video codec rather than MPEG 2, and replaces BML with Ginga—a middleware supporting Nested Context Language (NCL) and Java based interactive TV applications. The ISDB T International standard was developed as SBTVD by a study group coordinated by the Brazilian Ministry of Communications and was led by the Brazilian Telecommunications Agency (ANATEL) with support from the Telecommunication's Research and Development Centre (CPqD). The study group was composed of members of ten other Brazilian ministries, the National Institute for Information Technology (ITI), several Brazilian universities, broadcast professional organizations, and manufacturers of broadcast/reception devices. The objective of the group was to develop and implement a digital terrestrial television standard in Brazil, addressing not only technical and economical issues, but also and mainly mitigating the digital divide, that is, to promote inclusion of those living apart from today's information society. Another goal was to enable access to e government, i. e. to make government closer to the population, since in Brazil 95.1% of households have at least one TV set. In January 2009, the Brazilian Japanese study group for digital TV finished and published a specification document joining the Japanese ISDB T with Brazilian SBTVD, resulting in a specification now called "ISDB T International". ISDB T International is the system that is proposed by Japan and Brazil for use in other countries in South America and around the world.

История

Историю развития SBTVD можно разделить на два основных периода: а) начальные исследования и испытания; б) создание Рабочей группы по цифровому телевидению и окончательное определение стандарта SBTVD.

Форум SBTVD

Через несколько месяцев после президентского указа № 5.820, в ноябре 2006 года, был создан Форум SBTVD для руководства и координации технических обсуждений стандарта, разработки всей сопутствующей документации (совместно с ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas; Бразильская ассоциация технических стандартов)) и планирования дальнейших разработок.

Первые публичные испытания

Samsung стала первой компанией, продемонстрировавшей SBTVD-передачи и приемники публично 19 июня 2007 года, хотя другие компании заявляли о готовности своих приемников в то же время. В их выставочном зале в Сан-Паулу были представлены два Full HD LCD-телевизора: один со встроенным тюнером, а другой – подключенный к прототипу приставки Set Top Box. Тюнер и приставка были разработаны в Бразилии, в исследовательском центре Samsung в Манаусе, штат Амазонас. Также была продемонстрирована трансляция 1seg для мобильных устройств. Сигнал представлял собой тестовую запись от Rede Globo, транслировавшуюся в формате 1080i (стандарт не предусматривает 1080p) и состоящую из коротких фрагментов теленовелл, ток-шоу, футбольных матчей прошлых лет и кадров бразильского карнавала в Рио-де-Жанейро, а также некоторых живописных видов. Весь контент был в формате HD, часть которого была снята с использованием камер высокой четкости, экспериментально установленных на многих студиях, где Globo производит свои программы. Панамериканские игры 2007 года также экспериментально транслировались Globo в высоком разрешении. Трансляцию мероприятия можно было посмотреть как в выставочном зале Samsung, так и в крупных магазинах электроники, которые получили цифровые тюнеры для демонстрации технологии широкой публике.

Начало регулярных трансляций и состояние реализации

Регулярные трансляции SBTVD начались 2 декабря 2007 года, первоначально в Сан-Паулу. К январю 2008 года система также была запущена в следующих бразильских городах: Рио-де-Жанейро, Бело-Оризонте, Гойания, Порту-Алегри, Куритиба, Кампинас, Куйаба, Сальвадор, Флорианополис, Витория, Уберландия, Сан-Жозе-ду-Риу-Прету, Тересина, Сантос, Бразилиа, Кампу-Гранди, Форталеза, Ресифи, Жоао-Пессоа, Сорокаба, Можи-дас-Крузес, Рибейран-Прету, Манаус, Белен, Жойнвиль, Аракажу, Лондрина, Сан-Луис, Араракуара и Натал. С точки зрения вещателей, внедрение цифрового телевидения в Бразилии вначале показалось очень успешным, если сравнивать с процессом внедрения в других странах. Через 16 месяцев цифровой телесигнал охватил почти 50% бразильского населения. В декабре 2018 года страна успешно завершила переход от аналогового к цифровому телевидению, когда аналоговое телевидение было постепенно отменено в большинстве регионов, где оно все еще вещало. Гражданам с низким доходом, у которых все еще были старые телевизоры (то есть не могли принимать цифровое телевидение), были предоставлены приставки (Set Top Box), чтобы они могли продолжать смотреть телевизор. Однако есть некоторые менее населенные регионы, где регулятор согласился на постепенное отключение аналогового вещания с отсрочкой до 2023 года. Ожидался новый импульс в продажах приставок и DTV-телевизоров с окончательной спецификацией промежуточного программного обеспечения Ginga, которое позволит использовать интерактивное телевидение. Ginga 1.0 (первая реализация Ginga) уже была выпущена для использования производителями приставок/DTV, используя NCL (Nested Context Language)/Lua в качестве декларативного языка программирования. Эта часть Ginga называется Ginga NCL. Однако полная спецификация промежуточного программного обеспечения Ginga была запланирована для представления декларативного модуля NCL и процедурного модуля Java, чтобы позволить программистам, производителям и пользователям извлечь лучшее из двух сред: декларативной и процедурной. Java-часть Ginga, называемая Ginga J, получила одобрение спецификации от SBTVD Forum в апреле 2009 года. Тот же форум объявил, что набор API, разработанный Sun Microsystems, под названием Java DTV, является стандартом для системы SBTVD после переговоров с Sun Microsystems о снижении роялти на 15%. Таким образом, стоимость лицензионных платежей, установленная Sun для Java DTV, намного доступнее, чем та, которую взимают владельцы GEM API (промежуточное программное обеспечение GEM используется в DVB-T, европейском стандарте цифрового телевидения). Это будет способствовать развитию интерактивных приставок и телевизоров, делая их дешевле, чем если бы GEM использовался в качестве промежуточного программного обеспечения или даже если бы GEM API использовались с Ginga J. В третьем квартале 2009 года на рынке появились первые приставки и телевизоры с полным промежуточным программным обеспечением Ginga (Ginga NCL и Ginga J). Эта дата совпала с выпуском первых интерактивных программ, которые должны были транслироваться телевизионными компаниями. На момент запуска 2 декабря 2007 года приставки были доступны по ценам от 900 до 1200 реалов (~450–600 долларов США), что сдерживало продажи. Но через 8 месяцев цены быстро упали до 300 реалов (~150 долларов США). Федеральное правительство объявило о субсидиях в размере 1 миллиарда реалов (~556 миллионов долларов США), что привело к новому этапу снижения цен. К маю 2009 года 42-дюймовый ЖК-телевизор Full HD (1920×1080) со встроенным цифровым ТВ-тюнером и специальными характеристиками, такими как двойная частота обновления (120 Гц) и исключительный контраст (50 000:1), продавался за 3600,00 реалов (~1800,00 долларов США) в городе Сан-Паулу, что является очень значительным снижением цены на продукт такого качества, а другие базовые модели предлагались по еще более низким ценам. Однако до сентября 2009 года самым маленьким телевизором, который можно было купить со встроенным цифровым тюнером, был 32-дюймовый ЖК-телевизор. Это замедляло распространение цифрового телевидения в Бразилии, поскольку большинство людей, смотрящих эфирное телевидение, не могли позволить себе дорогие ЖК-телевизоры, а 21- и 29-дюймовые ЭЛТ-телевизоры все еще были очень популярны среди населения с низким доходом и стоили около 400–600 реалов (200–300 долларов США). С 2010 года было предписано, чтобы все телевизоры, продаваемые в Бразилии, соответствовали стандарту ISDB-T. Кроме того, в период с 2009 по 2013 год экономика Бразилии улучшилась, что стимулировало потребительский спрос. Это, в сочетании с быстрым падением цен на ЖК- и светодиодные телевизоры, быстро привело к более широкому использованию цифрового телевидения. В декабре 2018 года Бразилия прекратила аналоговое вещание в большей части страны, оставив некоторые регионы с возможностью отключения аналогового вещания до 2023 года. Массивная программа распространения приставок среди граждан с низким доходом, у которых все еще были старые телевизоры (и, следовательно, не могли принимать ISDB-T), проводилась в период с 2015 по 2018 год. По состоянию на 2021 год светодиодные телевизоры стали гораздо доступнее (как и во всем мире), 40-дюймовый светодиодный телевизор можно купить примерно за 300 долларов США. Продажи мобильных приемников (для ноутбуков, мобильных DTV-устройств и мобильных телефонов со встроенным DTV-приемником) росли очень быстро, и, по-видимому, потребители считали мобильность более привлекательной функцией SBTVD/ISDB-T, чем HD или Full HD. Стандарт SBTVD/ISDB-T обеспечивает впечатляющий мобильный прием, с высоким качеством и стабильным изображением, без шумов, отличным звуком и очень надежным приемом даже при наличии отражений сигнала, электромагнитных или импульсных помех. Перу, Аргентина, Чили и Венесуэла планировали развертывание сети, прежде чем объявить дату отключения аналогового вещания.

Regular SBTVD broadcasts started on December 2, 2007, initially in São Paulo. By January 2008, the system had also launched in these other Brazilian cities: Rio de Janeiro, Belo Horizonte, Goiânia, Porto Alegre, Curitiba, Campinas, Cuiabá, Salvador, Florianópolis, Vitória, Uberlândia, São José do Rio Preto, Teresina, Santos, Brasília, Campo Grande, Fortaleza, Recife, João Pessoa, Sorocaba, Mogi das Cruzes, Ribeirão Preto, Manaus, Belém, Joinville, Aracaju, Londrina, São Luís, Araraquara and Natal. In the beginning, from the broadcasters' point of view, the DTV implementation in Brazil seemed to be very successful if compared with the implementation process in other countries. After 16 months, the digital TV signal covered almost 50% of the Brazilian population. The country successfully finished the transition from analog to digital TV in December 2018, when analog TV was phased out in most regions where it was still broadcasting. Citizens with low income who still had old TV sets (i. e. unable to receive digital TV) were given set top boxes to enable them to continue watching TV. However, there are some less populated regions where the regulator accepted phasing out to be postponed to 2023. A new push in set top box and DTV sets sales was expected with the final specification of Ginga middleware that will allow interactive use of TV. Ginga 1.0 (a first implementation of Ginga) was already released for use by set top box/DTV manufacturers, using NCL (Nested Context Language)/Lua as its declarative programming language. That part of Ginga is called Ginga NCL. However, the complete Ginga middleware specification was planned to present the declarative NCL module and procedural Java module to allow programmers, manufacturers and users to take the best from the two environments: declarative and procedural. The Java part of Ginga, called Ginga J, had its specification approved by the SBTVD Forum in April 2009. The same forum declared that the APIs set developed by Sun Microsystems, called Java DTV, is the standard for SBTVD system, after negotiations with Sun Microsystems to reduce royalties in 15%. Hence, the royalty cost defined by Sun for Java DTV is much more affordable than that charged by GEM APIs owners (GEM middleware is used in DVB T the European DTV standard). That will benefit development of interactive set top boxes and TV sets keeping them cheaper than if GEM was used as middleware or even if GEM APIs were used with Ginga J. In the 3rd quarter 2009 the first set top boxes and TV sets with complete Ginga middleware (Ginga NCL and Ginga J) were available in the market. That date match with the release of first interactive programs to be broadcast by television companies. At launch on December 2, 2007, set top boxes were available for prices ranging between R$900 (~US$450) and R$1200 (~US$600), inhibiting sales. But after 8 months the prices dropped quickly to around R$300 (~US$150). The Federal Government announced subsidies worth 1 billion Reais (~US$556 million) so these prices faced a new reduction phase. By May 2009 a 42 inch LCD TV full HD (1920×1080) with built in digital TV tuner and special characteristics such as double presentation rate (120 Hz) and exceptional contrast (50.000:1) was being sold for R$3,600.00 (~US$1,800.00) in São Paulo City, a very impressive price reduction for such a quality product, and other basic devices present even lower prices. However, until September 2009 the smallest TV that could be bought with an integrated digital tuner was a 32 inch LCD TV. This was slowing down the adoption of digital TV in Brazil, since most people that watch FTA TV cannot afford buying expensive LCD TVs, and 21 and 29 inch CRT TVs were still very popular among the low income population and could be bought for about R$400–600 (US$200–300). From 2010 on, it was mandated that all TV sets sold in Brazil to be ISDB T compatible. Furthermore, in the period between 2009 and 2013, Brazil's economy improved, which encouraged family consumption. This, associated with a rapid drop in prices of LCD and LED backlit TVs quickly led to a more widespread usage of DTV. In December 2018, Brazil phased out analog transmissions in most of the country, leaving some regions to phase out analog transmissions to 2023. A massive distribution program of set top boxes to low income citizens who still had old TV sets (therefore unable to receive ISDB T) was performed between 2015 and 2018. As of 2021, LED backlit TV are much more affordable (like in most of the world), a 40" LED backlit TV can be bought for about US$300.00. Sales of mobile receivers (for laptops, mobile DTV sets and mobile phones with a built in DTV receiver) were increasing very fast and it seems that mobility was perceived by consumers as a more attractive SBTVD/ISDB T feature than HD or Full HD definition. The SBTVD/ISDB T standard allows a very impressive mobile reception, with high quality and steady image, without noise, excellent audio and very robust reception even in the presence of signal reflection, electromagnetic or impulsive interference. Peru, Argentina, Chile and Venezuela were planning the deployment before announcing their analog shutdown date.

Многопрограммная функция

Эта инновационная функция стандарта ISDB T позволяет потребителю одновременно смотреть три различных программы, или во время спортивного матча – наблюдать за игрой с точки зрения разных камер. Министерство связи Бразилии запретило коммерческим вещательным компаниям использовать эту функцию, разрешив её применение только государственным DTV-каналам. Это решение было принято из-за опасений, что Multiprogram может привести к несанкционированному использованию телевизионного частотного спектра. Первоначально Министерство связи заявило о разработке правовой поддержки для разрешения использования данной функции, но впоследствии решило заблокировать её до проведения дополнительных исследований. TV Globo и ABRA (Ассоциация вещательных компаний) добиваются от Министерства сохранения блокировки функции Multiprogram, поскольку она может негативно повлиять на текущую бизнес-модель телевидения, снизив доходы от рекламы. Однако, после того как пользователи оценят преимущества функции Multiprogram, некоторые организации призывают Министерство связи разрешить её использование всем вещателям. Некоторые вещатели, использующие бизнес-модель, отличную от TV Globo, обратились в Федеральный верховный суд с просьбой определить законность блокировки Multiprogram. В настоящее время в Бразилии функцию Multiprogram могут использовать только федеральные государственные телеканалы. Телеканал TV Cultura, общественный телеканал штата Сан-Паулу, получил специальное разрешение (исключительно в образовательных целях) и в настоящее время использует эту функцию для трансляции четырех различных видеопрограмм. Помимо HDTV и потока «одного сегмента» (для портативных устройств), с августа 2009 года в эфире также находятся дополнительная архивная программа (Multicultura) и канал Виртуального университета (UNIVESP). В Японии Multiprogram успешно внедрен вместе с запуском ISDB T.

Возвратный канал

Бразильские телерадиокомпании выступают в защиту использования существующего аналогового диапазона частот ВЧ (VHF) для "канала обратной связи" – канала, позволяющего цифровым телевизорам передавать данные телерадиокомпаниям в рамках интерактивного телевизионного сервиса. Этот диапазон 700 МГц обеспечивает канал обратной связи с использованием технологии WiMAX, которая станет еще одним вариантом, дополняющим существующие (ADSL, кабельный интернет, GSM EDGE, GSM 3G, WiFi или dial-up). Эта идея должна была быть представлена правительству Бразилии на форуме WiMAX в июне 2009 года с целью создания международного стандарта для канала обратной связи.

Расширение ISDB-T International/SBTVD/ISDB-Tb по всему миру

Бразильское и японское правительства сотрудничают, чтобы продемонстрировать преимущества стандарта SBTVD (ISDB Tb) всем странам Южной Америки, с особым акцентом на социальные выгоды цифрового включения посредством цифрового телевидения, а также на качество изображения и звука, надежность системы ISDB T, а также возможности мобильного приема и интерактивности.