Введение

Японский стандарт цифрового телевидения и радио – цифровой телевизионный стандарт. Integrated Services Digital Broadcasting (ISDB; японский: 、Tōgō dejitaru hōsō sābisu) – японский стандарт вещания для цифрового телевидения (DTV) и цифрового радио. ISDB пришёл на смену как аналоговой телевизионной системе NTSC J, так и ранее использовавшейся аналоговой системе HDTV MUSE Hi vision в Японии. Улучшенная версия ISDB T (ISDB T International) в скором времени заменит стандарты вещания NTSC, PAL M и PAL N в Южной Америке и на Филиппинах. Услуги цифрового наземного телевещания (DTTB) на основе ISDB T стартовали в Японии в декабре 2003 года, и с тех пор многие страны приняли ISDB вместо других стандартов цифрового вещания. В настоящее время ведётся разработка более новой и "продвинутой" версии стандарта ISDB (которая в конечном итоге позволит осуществлять наземное вещание вплоть до 8K и мобильное вещание 1080p с использованием кодека VVC, включая HDR и HFR).

Введение

ISDB поддерживается японской организацией ARIB. Стандарты можно получить бесплатно на сайте японской организации DiBEG и в ARIB. Основными стандартами ISDB являются ISDB S (спутниковое телевидение), ISDB T (наземное), ISDB C (кабельное) и мобильное вещание в диапазоне 2,6 ГГц, которые основаны на стандартах MPEG 2, MPEG 4 или HEVC для мультиплексирования с использованием структуры транспортного потока, а также кодирования видео и аудио (MPEG 2, H.264 или HEVC) и поддерживают UHD, телевидение высокой четкости (HDTV) и стандартное телевидение. ISDB T и ISDB Tsb предназначены для мобильного приема в телевизионных диапазонах. 1seg – это название компонента ISDB T, позволяющего зрителям смотреть телевизионные каналы на мобильных телефонах, ноутбуках и в транспортных средствах. Название концепции было выбрано из-за сходства с ISDN, поскольку обе технологии позволяют передавать несколько каналов данных одновременно (процесс, называемый мультиплексированием). Этот стандарт вещания также во многом схож с другой цифровой радиосистемой Eureka 147, в которой каждая группа станций на передатчике называется ансамблем; это очень похоже на многоканальный цифровой телевизионный стандарт DVB-T. ISDB T работает на неиспользуемых телевизионных каналах, подход, который другие страны использовали для телевидения, но ранее не применяли для радио.

Трансмиссия

Различные варианты ISDB отличаются главным образом используемыми методами модуляции, что обусловлено требованиями разных частотных диапазонов. В диапазоне 12 ГГц ISDB S использует PSK-модуляцию, в диапазоне 2,6 ГГц – CDM, а ISDB T (в диапазонах VHF и/или UHF) – COFDM с PSK/QAM.

Взаимодействие

Помимо передачи аудио и видео, ISDB также определяет каналы передачи данных (вещание данных) с использованием Интернета в качестве обратного канала через различные среды (10/100 Ethernet, телефонный модем, мобильный телефон, беспроводная локальная сеть (IEEE 802.11) и т. д.) и с применением различных протоколов. Этот компонент используется, например, для реализации интерактивных интерфейсов, таких как вещание данных (ARIB STD B24) и электронные программные гиды (EPG).

Интерфейсы и шифрование

Спецификация ISDB описывает множество (сетевых) интерфейсов, но наиболее важным является общий интерфейс для системы условного доступа (CAS). В то время как ISDB содержит примеры реализации различных систем CAS, в Японии используется система CAS под названием "B-CAS". ARIB STD B25 определяет систему Common Scrambling Algorithm (CSA), называемую MULTI2, необходимую для (де)шифрования телевизионного сигнала. Японская система CAS ISDB управляется компанией B-CAS, а карта CAS называется картой B-CAS. Японский сигнал ISDB всегда зашифрован системой B-CAS, даже если это бесплатная телевизионная программа. Поэтому его часто называют "системой платного просмотра без оплаты". Рассматривается возможность создания интерфейса для мобильного приема. ISDB поддерживает RMP (управление правами и защита). Поскольку все системы цифрового телевидения (DTV) передают цифровой контент, DVD- или HD-рекордер может легко скопировать контент без потерь. Крупные американские киностудии запросили защиту от копирования; это была основная причина, по которой использование RMP стало обязательным. Контент имеет три режима: "копировать один раз", "копировать свободно" и "не копировать". В режиме "копировать один раз" программу можно сохранить на жесткий диск, но дальнейшее копирование невозможно; ее можно только переместить на другой носитель с защитой от копирования, и эта операция перемещения помечает контент как "копия первого поколения", что обязательно предотвращает дальнейшее копирование. Программы с режимом "не копировать" можно только переключать по времени, но нельзя сохранять постоянно. В 2006 году,

Технология защиты от копирования

Все телеканалы в Японии зашифрованы с помощью Copy Once, что позволяет пользователям записывать на цифровые носители (например, D VHS, DVD или HDD), но запрещает дублирование на другие цифровые носители. С другой стороны, технология "Copy Once" не запрещает все виды дублирования. Возможно дублирование на аналоговые носители (например, стандартный VHS), и при записи на жесткий диск пользователи могут "переносить" контент на D VHS, но не копировать его. В отличие от этого, цифровые трансляции 1seg, предназначенные для мобильного приема с низкой пропускной способностью и занимающие 1/13 цифрового канала, передаются "открыто" и не содержат информации о защите от копирования. Многие пользователи также обеспокоены недавними новостями о более строгой защите в будущем. В ISDB предусмотрены режимы, блокирующие вывод сигнала через аналоговые разъемы (например, D-разъем, компонентный, композитный или S-Video). Уже разрабатываются планы по ограничению аналогового выхода (аналогично Blu-ray и HD DVD) в целях "защиты авторских прав", что сделает неработоспособными все продаваемые в настоящее время STB-тюнеры, ЖК-/плазменные телевизоры (без HDMI-входов), аналоговые VHS и D-VHS-системы, а также DVD-плееры. Эти более жесткие технологии защиты от копирования будут внедрены после завершения аналогового вещания (когда у зрителей не останется альтернативы). На данный момент не объявлено ни об одной программе финансовой помощи, что вынуждает зрителей без подходящих устройств приобретать новые телевизоры или STB-приставки, принимающие трансляции ISDB. Хотя это не подтверждено, сообщается о планах защитить все программы с помощью "Copy Never". Защиту от копирования трансляций ISDB можно обойти, используя соответствующее оборудование и программное обеспечение. Бразильский стандарт ISDB Tb не использует этот механизм защиты от копирования. В других странах операторы могут выбирать систему CAS (например, Verimatrix) для реализации.

Карта B-CAS

Карта B CAS необходима для декодирования телевизионных трансляций в Японии. Эти карты поставляются с каждым цифровым телевизором или тюнером бесплатно. Для использования этой карты конечному пользователю необходимо согласиться с условиями, указанными на регистрационной карте. Хотя карта должна быть вставлена для просмотра телевизора, если конечный пользователь отказывается принять эти условия, просмотр цифровых трансляций будет недоступен. Фактически, пользователи "вынуждены" согласиться с этими условиями. Регистрация не является обязательной, но рекомендуется для использования интерактивных программ. Нерегистрированные карты B CAS отображают водяной знак в углу экрана с предложением зарегистрироваться. Однако многие зрители обеспокоены возможной утечкой персональных данных, а также тем, какие права и возможности имеют телеканалы для доступа к личной информации практически каждого гражданина Японии. В случае утери или повреждения, новую карту B CAS с тем же номером можно получить за плату в размере 2000 иен.

История

В Японии началось цифровое вещание с использованием стандарта DVB-S посредством PerfecTV в октябре 1996 года, а DirecTV – в декабре 1997 года, с использованием спутников связи. Однако стандарт DVB-S не удовлетворял требованиям японских вещателей, таких как NHK, ключевых коммерческих телеканалов, таких как Nippon Television, TBS, Fuji Television, TV Asahi, TV Tokyo и WOWOW (платное телевидение, специализирующееся на фильмах). В результате ARIB разработал новый стандарт вещания под названием ISDB-S. Требования включали поддержку HDTV, интерактивные сервисы, сетевой доступ, эффективное использование частотного спектра и другие технические характеристики. Стандарт DVB-S позволяет передавать битовый поток около 34 Мбит/с с использованием одного спутникового транспондера, что означает, что один транспондер может передавать один HDTV-канал. К сожалению, спутник NHK располагал всего четырьмя свободными транспондерами, что побудило ARIB и NHK к разработке ISDB-S: новый стандарт мог передавать данные со скоростью 51 Мбит/с с одного транспондера, что означает, что ISDB-S в 1,5 раза эффективнее, чем DVB-S, и один транспондер может передавать два HDTV-канала, а также другие независимые аудио- и данные. Цифровое спутниковое вещание (BS digital) было начато NHK, за которым последовали коммерческие телеканалы 1 декабря 2000 года. В настоящее время SKY PerfecTV! (преемник Skyport TV и Sky D), CS burn, Platone, EP, DirecTV, J Sky B и PerfecTV! используют систему ISDB-S для вещания через широкополосный коммуникационный спутник, расположенный на 110 градусах восточной долготы.

ISDB-S3

ISDB S3 — это спецификация спутникового цифрового вещания, поддерживающая 4K, 8K, HDR, HFR и 22.2-канальный звук.

ISDB-C

ISDB C — это спецификация цифрового кабельного вещания. Техническая спецификация J.83/C разработана JCTEA. ISDB C идентичен DVB C, но отличается шириной полосы пропускания канала в 6 МГц (вместо 8 МГц) и коэффициентом формирования спектра.

История

HDTV был изобретен в научно-технических исследовательских лабораториях NHK (Научно-технические исследовательские лаборатории Японской вещательной корпорации). Исследования в области HDTV начались еще в 1960-х годах, однако стандарт был предложен ITU R (CCIR) только в 1973 году. К 1980-м годам были разработаны телевизионная камера высокой четкости, кинескоп, видеомагнитофон и оборудование для монтажа, среди прочего. В 1982 году NHK разработала MUSE (Multiple sub Nyquist sampling encoding) – первую систему сжатия и передачи видеосигнала HDTV. MUSE использовала цифровое сжатие видео, но для передачи применялась частотная модуляция после преобразования цифрового сигнала в аналоговый с помощью цифро-аналогового преобразователя. В 1987 году NHK продемонстрировала MUSE в Вашингтоне и на NAB. Эта демонстрация произвела большое впечатление в США и привела к разработке наземной системы цифрового телевидения ATSC. В Европе также была разработана система цифрового телевидения под названием DVB. Япония начала исследования и разработки полностью цифровой системы в 1980-х годах, что привело к созданию ISDB. Япония начала наземное цифровое вещание с использованием стандарта ISDB T, разработанного NHK и коммерческими вещательными станциями, 1 декабря 2003 года.

Усыновление

ISDB T был принят для коммерческого вещания в Японии в декабре 2003 года. В настоящее время на рынке насчитывается около 100 миллионов телевизоров. К концу апреля 2005 года у ISDB T было 10 миллионов абонентов. По мере широкого распространения ISDB T снижается стоимость приемников. Цена ISDB T STB в нижнем ценовом сегменте составляла ¥19800 по состоянию на 19 апреля 2006 года. К ноябрю 2007 года на японском рынке можно было найти лишь несколько устаревших моделей STB начального уровня (средняя цена 180 долларов США), что свидетельствует о тенденции к замене их оборудованием среднего и высокого класса, таким как PVR и телевизоры со встроенными тюнерами. В ноябре 2009 года розничная сеть AEON представила STB по цене 40 долларов США, за которой последовало появление множества недорогих тюнеров. Страница Dibeg подтверждает эту тенденцию, показывая незначительную роль рынка цифровых тюнеров STB в Японии. Бразилия, использовавшая аналоговую телевизионную систему (PAL M), несколько отличавшуюся от других стран, выбрала ISDB T в качестве основы для своего формата цифрового телевидения, назвав его ISDB Tb или, внутри страны, SBTVD (Sistema Brasileiro de Televisão Digital Terrestre). Японская группа DiBEG учла достижения Бразилии, внедрив видеокодек MPEG4 вместо MPEG2, используемого в ISDB T, и мощное промежуточное программное обеспечение Ginga, после чего стандарт был переименован в "ISDB T International". Помимо Аргентины, Бразилии, Перу, Чили и Эквадора, выбравших ISDB Tb, другие южноамериканские страны, в основном входящие в состав Mercosur, такие как Венесуэла, также сделали выбор в пользу ISDB Tb, что обеспечивает экономию за счет масштаба и преимущества общего рынка благодаря региональному южноамериканскому производству, а не импорту готовых STB, как это происходит с другими стандартами. Кроме того, обширные испытания, проведенные Бразильской ассоциацией радио- и телевещателей (ABERT), Бразильским обществом телевизионной инженерии (SET) и Университетом Пресвитериана Маккензи, подтвердили недостаточное качество приема сигнала внутри помещений, демонстрируемое ATSC, а между DVB T и ISDB T последний показал превосходную производительность при приеме сигнала внутри помещений и гибкость в доступе к цифровым услугам и телевизионным программам через стационарные, мобильные или портативные приемники с впечатляющим качеством. Группа ABERT–SET в Бразилии провела сравнительные испытания систем цифрового телевидения под контролем фонда CPqD. Сравнительные испытания проводились под руководством рабочей группы SET и ABERT. Группа ABERT/SET выбрала ISDB T как оптимальную систему цифровой модуляции вещания среди ATSC, DVB T и ISDB T. Другое исследование показало, что ISDB T и DVB T демонстрируют схожую производительность, однако оба уступают DVB T2. ISDB T был отмечен как наиболее гибкий стандарт для удовлетворения потребностей мобильности и портативности, а также как наиболее эффективный для мобильного и портативного приема. 29 июня 2006 года Бразилия объявила SBTVD на основе ISDB T выбранным стандартом для цифрового телевизионного вещания, полное внедрение которого планировалось завершить к 2016 году. К ноябрю 2007 года (за месяц до запуска цифрового телевидения) несколько поставщиков начали анонсировать STB с функцией "zapper" нового стандарта Nippon Brazilian SBTVD T, которые на тот момент не поддерживали интерактивные функции. По состоянию на 2019 год внедрение в Бразилии прошло успешно, наземное аналоговое вещание (PAL M) было постепенно прекращено на большей части страны (для некоторых менее населенных регионов отключение аналогового сигнала было отложено до 2023 года).

Принятие по странам

В этом списке перечислены другие страны, принявшие стандарт ISDB T, в хронологическом порядке. 30 июня 2006 года Бразилия объявила о своем решении принять ISDB T в качестве стандарта цифрового наземного телевидения посредством президентского указа 5820/2006. 23 апреля 2009 года Перу объявило о своем решении принять ISDB T в качестве стандарта цифрового наземного телевидения. Это решение было принято на основе рекомендаций многопрофильной комиссии по оценке наиболее подходящего стандарта для страны. 28 августа 2009 года Аргентина официально приняла систему ISDB T, назвав ее внутри SATVD T (Sistema Argentino de Televisión – Terrestre). 14 сентября 2009 года Чили объявила о принятии стандарта ISDB T, поскольку он лучше адаптируется к географическим особенностям страны, обеспечивая прием сигнала на мобильных телефонах, передачу контента высокой четкости и более широкий выбор каналов. 26 марта 2010 года Эквадор объявил о своем решении принять стандарт ISDB T. Это решение было принято на основе рекомендаций от регулятора в области телекоммуникаций. 29 апреля 2010 года Коста-Рика официально объявила о принятии стандарта ISDB Tb на основе решения комиссии, ответственной за анализ протоколов. 1 июня 2010 года Парагвай официально принял ISDB T International посредством президентского декрета № 4483. 11 июня 2010 года Филиппины (NTC) официально приняли стандарт ISDB T. 6 июля 2010 года Боливия объявила о своем решении принять стандарт ISDB T. 27 декабря 2010 года правительство Уругвая приняло стандарт ISDB T, отменив предыдущий указ 2007 года о принятии европейской системы DVB. 15 ноября 2011 года правительство Мальдив приняло стандарт ISDB T. 7 сентября 2014 года премьер-министр Японии Синдзо Абэ подписал соглашение с президентом Шри-Ланки Махиндой Раджапаксе о строительстве инфраструктуры, такой как сети ISDB T, с целью обеспечения плавного перехода на ISDB T, а также о сотрудничестве в области контента и развитии кадров. 23 января 2017 года Сальвадор принял стандарт ISDB T. 20 марта 2019 года Ангола приняла стандарт ISDB T.

Резюме ISDB-T

Кодирование канала передачи. Модуляция: 64QAM OFDM, 16QAM OFDM, QPSK OFDM, DQPSK OFDM (Иерархическая передача). Кодирование коррекции ошибок. Данные: Внутреннее кодирование: Сверточное 7/8, 5/6, 3/4, 2/3, 1/2. Внешнее кодирование: Рид-Соломон (204, 188). TMCC: Укороченный код (184, 102) Разностный циклический код (273, 191). Интервал охраны: 1/32, 1/16, 1/8, 1/4. Перемежение: по времени, частоте, битам, байтам. Мультиплексирование по частотному разделению. BST OFDM (Сегментированная структура OFDM). Условный доступ: Multi 2. Вещание данных: ARIB STD B24 (BML, ECMA script). Информация о службе: ARIB STD B10. Мультиплексирование: MPEG 2 Systems. Кодирование аудио: MPEG 2 Audio (AAC). Кодирование видео: MPEG 2 Video, MPEG 4 AVC / H.264*.

В вещании в одном сегменте (1seg) для портативных устройств и мобильных телефонов используется профиль H.264 Baseline. В ISDB Tb для вещания высокой четкости используется профиль H.264 High.

Канал

Спецификация японского наземного цифрового вещания с использованием ISDB-T.

Метод наземного цифрового вещания. Диапазон частот: VHF/UHF, сверхвысокая полоса. Скорость передачи данных: 23 Мбит/с (64QAM). Ширина полосы пропускания: 5,6 МГц*.

ISDB-Tsb

ISDB Tsb — это спецификация наземного цифрового звукового вещания. Технические характеристики аналогичны ISDB T. ISDB Tsb поддерживает кодированную передачу сигналов OFDM.

ISDB-Tmm

ISDB Tmm (Terrestrial mobile multi media) использует подходящее количество сегментов на станции с видеокодированием MPEG 4 AVC/H.264. Благодаря множеству каналов, ISDB Tmm предоставлял специализированные каналы, такие как спортивные, кино, музыкальные и другие, с CD-качеством звука, обеспечивая более высокое качество вещания по сравнению с 1seg. Эта услуга использовала диапазон частот VHF, 207,5–222 МГц, который начал использоваться после перехода Японии на цифровое телевидение в июле 2011 года. Министерство внутренних дел и связи Японии выдало лицензию дочерней компании NTT Docomo, mmbi, Inc., на использование метода ISDB Tmm 9 сентября 2010 года. Метод MediaFLO, предлагаемый KDDI, лицензирован не был. Сервис вещания ISDB Tmm от mmbi, Inc. был назван モバキャス (произносится mobakyasu), что буквально является сокращением от "mobile casting", 14 июля 2011 года, и с 4 октября 2011 года продвигался под брендом NOTTV. Министр внутренних дел и связи одобрил начало работы NOTTV 13 октября 2011 года. Планировалось предоставление услуги с ежемесячной абонентской платой в размере 420 иен в южной части равнины Канто, префектурах Айчи, Осака, Киото и некоторых других, начиная с 1 апреля 2012 года. План развертывания предусматривал охват примерно 73% домохозяйств к концу 2012 года, примерно 91% к концу 2014 года, а также установку 125 станций или ретрансляторов к 2016 году для охвата городов по всей стране. Android-смартфоны и планшеты с возможностью приема ISDB Tmm продавались в основном NTT DoCoMo, хотя отдельный тюнер (TV BoX производства Huawei или StationTV производства Pixela) можно было приобрести для iPhone и iPad, а также для Android-смартфонов и планшетов, продаваемых au by KDDI и SoftBank Mobile, для приема ISDB Tmm-вещания. В связи с продолжающейся нерентабельностью NOTTV, mmbi, Inc. прекратила предоставление услуги 30 июня 2016 года.

2,6 ГГц Мобильное спутниковое цифровое аудио/видео вещание

Мобахо! – это название сервисов, использующих спецификации мобильного спутникового цифрового аудиовещания. Сервис Мобахо! начал работу 20 октября 2004 года и завершил работу 31 марта 2009 года.

Стандарты

ARIB и JCTEA разработали следующие стандарты. Некоторые из стандартов размещены на страницах ITU R и ITU T.

Канал: Спутниковое телевидение, Вещание, Спутниковая связь, Наземное телевидение, Спутниковый звук, Наземный звук, Кабельное телевидение.
Наименование: ISDB S, ISDB T, 2.6 ГГц мобильное вещание, ISDB Tsb, 64QAM, Трансмодуляция (ISDB C), Передача, DVB S.
Стандарты: ARIB STD B20, ARIB STD B31, ARIB STD B41, ARIB STD B29, ITU R BO.1408, ITU R BT.1306-1, ITU R BS.1114, ITU T J.83 Приложение C, J.183.
Приемник: ARIB STD B16, ARIB STD B21, ARIB STD B42, ARIB STD B30, JCTEA STD 004, JCTEA STD 007.
Вещание серверного типа: ARIB STD B38.
Условный доступ: ARIB STD B25 (Multi 2), JCTEA STD 001.
Информационное обслуживание: ARIB STD B10, JCTEA STD 003.
Передача данных: ARIB STD B24 (BML), ARIB STD B23 (EE или MHP-подобное).
Сжатие и мультиплексирование видео/аудио: MPEG 2, ARIB STD B32 (MPEG).
Технический отчет: ARIB TR B13, ARIB TR B14.