Телевизоры с разрешением 4К продаются уже много лет, но слышали ли вы о ТВ-вещании с таким разрешением? О том, что есть спутниковое 4К-вещание и потоковое в Интернете, знают все, а об эфирном — никто. Меж тем оно существует, но никак не может стать массовым. Почему? Давайте разберемся.
Новый стандарт вещания под общим названием ATSC 3.0 впервые был опробован на тестовых трансляциях еще в мае 2015 года, а к концу 2018-го по нему была полностью сформирована документация и утверждены все спецификации. Почему же тогда он до сих пор считается «новым» — и сегодня о нем, как сговорившись, стали вещать западные сайты?
Как ни банально бы это звучало, новую волну обсуждения ATSC 3.0 подняла пандемия — люди стали больше находиться дома и смотреть телевизор. Причем не в нашем, чисто российском понимании, когда имеются в виду всякие ток-шоу, а в самом широком, то есть с просмотром фильмов, сериалов, познавательных, развлекательных и спортивных передач.
DVB T2 Телевизор D303T2
То, что это станет золотым временем, вещатели поняли сразу. Стартовали сразу несколько крупнейших потоковых сервисов: от Disney, Apple, HBO Max, а уже раскрученные вроде Netflix постоянно напоминали о себе, то снижая битрейт потока, то обратно повышая его. Вещатели, использующие «традиционные» эфирные стандарты, не могли остаться в стороне и снова заговорили о собственных перспективных возможностях.
Собственно говоря, все они базируются на одном стандарте — упомянутом ATSC 3.0, потому что других, развивающих, например, кабельное вещание или специально предусмотренных для спутников, просто нет.
4К по воздуху
Что же может ATSC 3.0? Передавать непрерывное вещание на телевизоры и мобильные гаджеты с 4К-видео с расширенным динамическим и цветовым диапазоном, а также звуком с качеством вплоть до Dolby Atmos.
Фактически, отличие от существующих потоковых сервисов заключается в том, что ATSC 3.0 дает возможность передавать такой сигнал на телевизоры без наличия широкополосного Интернета, то есть «по воздуху». Хотя совсем без Интернета он не обходится — какая-то связь все же нужна для верификации данных, то есть для подтверждения подписки.
Естественно, передача «по воздуху» — не единственный способ. Новый стандарт предполагает передавать 4К-вещание и через широкополосный Интернет. Собственно, поэтому его потенциально могут принимать и мобильные гаджеты. Но суть для пользователя остается прежней: прежде всего ATSC 3.0 предназначен для потоковой трансляции фильмов и программ с непрерывным эфиром. То есть, упрощая, ATSC 3.0 — это стандарт для классического телевидения, но с современными характеристиками картинки и звука.
Портативный цифровой телевизор с DVB-T2 тюнером и аккумулятором AVS133CM. Обзор и настройка
Если для стандарта DVB-T2 максимальное разрешение составляет 1080р60, то с помощью ATSC 3.0 можно передавать UHD-видео с разрешением до 3840х2160 пикселей и частотой до 120 Гц. В качестве кодека сжатия видео, как и в UHD Blu-ray и потоковых сервисах, при этом используется HEVC, однако даже его эффективности явно недостаточно для передачи такого качества видео «по воздуху» с использованием прежних методов. Поэтому методы передачи в сравнении с DVB-T2 были существенно доработаны.
На радиочастотном уровне в стандарте ATSC 3.0 применяются те же принципы модуляции, что и в DVB-T2. В частности, применена та же система COFDM (ортогональное частотное разделение каналов) и помехоустойчивое кодирование LDPС (низкоплотностный код с ключевыми словами), но не с амплитудной, а более сложной неоднородной модуляцией. Это позволяет передавать сигнал с битрейтом до 57 Мбит/сек, что примерно на треть больше, чем в DVB-T2.
Причем в самом помехоустойчивом режиме возможен прием на ручные носимые устройства внутри зданий — правда, скорость передачи в этом режиме составит всего 590 кбит/с. Это стало возможно за счет так называемого энергетического уплотнения при модуляции.
Цифровой сигнал, передаваемый «по воздуху», представляет собой не одну закодированную частоту, а многоярусную структуру из сигналов (так называемых транспортных труб) с разной модуляцией. В ATSC 3.0 они могут отличаться не только смещением по времени и фазе, но и по уровню.
Приемник «ловит» самый мощный из них и вычитает из суммы других, получая высокое соотношение сигнал/шум, а при необходимости — переходит к декодированию сигнала уровнем ниже. Этот принцип используется в сотовой связи — и это не единственное их сходство.
Трансляция пакетов
Видеосигнал в ATSC 3.0 передается так же, как и в DVB-T2/S2 — кадрами. Но не в виде потока MPEG Transport Stream, а в виде контейнера ISO Base Media File Format с большими информационными пакетами, который применяется в IP-среде, то есть в стриминговых сервисах.
И в начале каждого базового кадра, характерного для всех видеокодеков, идет еще один, значительно более «легкий» по битрейту информационный блок под названием Bootstrap (загрузка). Эта часть транслируется в самом помехоустойчивом режиме на частоте 4,5 МГц, а потому может быть передана через другие сети, включая телефонную и Интернет.
В частности, она содержит информацию, необходимую для синхронизации приемника и демодуляции базовых кадров. Для простой трансляции видео она избыточна, но зато позволяет при необходимости даже поменять протокол передачи, предоставляя возможность некоторого «апгрейда» стандарта в будущем.
Кроме того, Bootstrap позволяет изощреннее кодировать трансляции и даже включать и принудительно переключать приемник на другие каналы. Создатели настаивают, что эта часть очень важна в плане безопасности, потому что позволяет передавать экстренные сообщения, скажем, о торнадо. Но это скорее лукавство, потому что она дает просто огромные возможности для той же рекламы и прочей монетизации.
Главная причина выбора для ATSC 3.0 стандарта ISO Base Media File Format заключается в его универсальности, позволяющей применять его для трансляций в разных средах, но прежде всего — в Интернет-вещании. В частности, он позволяет передавать в одном потоке видео, сжатое с разным качеством — совсем как у потоковых сервисов. Кроме того, в отличие от MPEG Transport Stream он совместим с вебом: HTML5, CSS и JavaScript включены в перечень поддержки ATSC 3.0.
Да и большинство интерактивных возможностей «телевидения нового поколения», которые рекламируются его создателями, относится именно к вещанию в Интернете. Речь идет о просмотре информации о передаче, фильме или клипе, выборе оптимального разрешения и вещания на мобильные устройства, которые в принципе не будут оснащаться какими-то специфическими приемниками.
Конкурент стримингу
Короче говоря, ATSC 3.0 — это не только стандарт для телевидения, но и прямой конкурент потоковым Интернет-видеосервисам и всей экосистеме Smart TV. При этом нигде в официальных данных стандарта напрямую не говорится о его преимуществе по части дальности действия и устойчивости приема на больших расстояниях. Наоборот, прежде всего идет упор на качество видео, 4К, HDR, расширенные возможности и т.д.
Собственно, поэтому внедрение этого нового, очень продвинутого стандарта происходит крайне медленно, а статьи о нем на западных порталах с перечислением успехов, напротив, последнее время выходят все чаще.
Более-менее полноценным образом он внедрен лишь в Южной Корее, где телевизоры с соответствующими приемниками выпускает LG Electronics (они не поставляются на другие рынки), HDMI-приставки для других телевизоров делает корейский институт ETRI, а вещание осуществляет государственное телевидение, развернувшее сеть ретрансляторов к Олимпийским играм 2018 года.
В США, где собственно и был разработан стандарт ATSC 3.0, вещание осуществляется только через Интернет и очень локализовано: в Далласе, Фениксе, Остине, Денвере, Лас-Вегасе, Солт Лейк Сити, Портленде — то есть в довольно крупных городах. Причем в первых трех его запустили еще в 2018 году, а в остальных — только пару месяцев назад.
Все остальные «успехи» — пока что в планах, которые день ото дня становятся все призрачнее. Телевизоры с приемниками нового стандарта так и не стали поставляться в США. ТВ-приставки, анонсированные еще на CES 2020, только планируют начать выпускать в 2021 году. Меж тем кинокомпании и телевещатели не сидят на месте.
Свежий пример: Warner и HBO запустили HBO Max и в связи с не улучшающейся ситуацией с COVID-19 уже начали «давать» премьеры даже многомиллионных блокбастеров в стриминге — еще до их запуска в кинотеатрах. В частности, так уже поступили с «Чудо-женщиной 1984». И, похоже, остальные студии последуют их примеру. А у ATSC 3.0 есть все шансы остаться нишевым стандартом.
Источник: stereo.ru
Догнать и перегнать DVB-T2: ATSC 3.0
Данная статья посвящена новому стандарту наземного цифрового вещания ATSC 3.0, одобренному в конце 2017 года для использования на территории США. В настоящий момент в нашей стране информации о ATSC 3.0 немного, однако она может быть интересна широкому кругу специалистов по телевизионным технологиям, включая разработчиков и маркетологов. Статья является попыткой заполнить имеющийся информационный пробел.
Сейчас аналоговое телевизионное вещание в США прекращено, а цифровое вещание выполняется в соответствии со стандартом ATSC 1.0. Разработан пакет усовершенствований к версии 1.0, который включает в себя возможность подключения абонентского устройства к Интернету и реализацию функции DVR (цифрового видеомагнитофона) для записи ТВ-программ. Таким образом, ATSC 2.0 отдельным стандартом не является, а выступает улучшенной версией, своего рода дополнением к ATSC 1.0. А вот ATSC 3.0 – это новый стандарт, в основу которого положены другие технологии. Предполагается, что для некоторых приложений, разработанных в ATSC 2.0, будет обеспечена совместимость с ATSC 3.0.
В какой-то степени ATSC 3.0 является попыткой «догнать» чрезвычайно успешный европейский стандарт DVB-T2, который захватил почти весь мир. ATSC 3.0 пока не может похвастаться успехами, но и времени с момента его появления прошло не так уж много. В настоящий момент на территории США действует несколько экспериментальных станций вещания по этому стандарту.
Кроме того, во время зимней Олимпиады 2018 в Сеуле была развернута аналогичная станция. Южнокорейский регулятор одобрил ATSC 3.0 для вещания в формате ультравысокой четкости (UHD), однако при развертывании возникали трудности и задержки, связанные с недостаточной готовностью оборудования. Тем не менее, вещание прошло успешно, что сделало Южную Корею первой в мире страной, начавшей эфирное UHD-вещание.
ATSC во многом повторяет нововведения DVB-T2. В частности, в нем используются коды LDPC (Low-density parity-check code – код с малой плотностью проверок на четность), а также механизм PLP (Physical Layer Pipes – потоки физического слоя), позволяющий организовать несколько отдельных информационных потоков поверх OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing – мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов). Но есть принципиальные отличия, например, широкое использование IP без транспортных потоков MPEG TS. Фактически, ATSC 3.0 предлагает некий симбиоз вещательных и широкополосных сервисов как в однонаправленном канале связи, так и при наличии обратного канала.
ATSC 3.0 предполагает использование модуляции OFDM взамен 8VSB, формализованной в ATSC 1.0. Отсюда первое важное следствие – новая версия несовместима со старой уже на уровне модуляции. Потребуется замена оборудования как на стороне оператора, так и на стороне клиента. В то же время выигрыш от применения OFDM очевиден, так как этот тип модуляции дает более высокую спектральную эффективность.
В полосе шириной 6 МГц, доставшейся цифровому телевидению в США в наследство от NTSC, декларируется поток скоростью 1…57 Мбит/с. Таким образом, стандарт изначально оптимизирован как для мобильного, так и для стационарного приема. К возможности практического использования высокоскоростных потоков нужно относиться осторожно, поскольку для них требуется высокое отношение сигнал/шум, которого трудно добиться в реальной городской среде.
Потоки с малой скоростью в полосе 6 МГц будут использоваться в случае мобильного приема, обеспечивая противодействие затуханию в условиях движения и многократных переотражений сигнала. Использование до четырех PLP с различными параметрами модуляции (так называемые MODCOD) позволит распределять полосу 6 МГц между сервисами четырех типов: UHD, SD, мобильное телевидение и NRT.
NRT не очень знакомо тем, кто привык иметь дело с экосистемой DVB. ATSC-NRT (Non Real Time) – это стандарт, разработанный в 2012 году для передачи на абонентские устройства информации, не предназначенной для мгновенного отображения, например, видеоклипов, игр и т.п.
Каждый PLP поддерживает созвездия от QPSK до 4096QAM (QPSK и QAM – типы модуляции отдельных несущих, использующихся в OFDM) и с множеством защитных интервалов. Использование кодов BCH+LDPC для помехоустойчивости (как и в DVB-T2) делает возможным использование созвездий высоких порядков. В таблице приведен пример конфигурации PLP для сервисов разного типа (источник: Hitachi-Comark):
| UHD | 1 | 17,3 | 45 | 27 |
| SD | 2 | 5,5 | 25 | 16 |
| Мобильное ТВ | 3 | 0,58 | 20 | –0,1 |
| NRT– | 4 | 0,17 | 10 | –3 |
Если для мобильного и NRT-сервисов картина выглядит более чем хорошо, то для надежного приема UHD в условиях типичной городской ситуации (множественные переотражения) требуется отношение сигнал/шум 27 дБ. Такая величина вряд ли достижима в городе при высоком уровне помех.
Для сигнализации и настройки демодулятора используется специальный символ, который называется bootstrap (загрузчик) и который предполагается оставить неизменным в будущих версиях. За загрузчиком следует символ сигнализации канального уровня. Подобно европейскому стандарту, он разбит на две части – основную и расширенную. В остальном реализация ATSC 3.0 на физическом уровне содержит те же особенности, что и DVB-T2: несколько видов пилот-сигналов, режимы уменьшения пикового отношения сигнал/шум отношения пиковой и средней мощностей (прим. RadioProg) (PAPR) и другое.
Таким образом, можно сказать, что ATSC 3.0 взял от DVB-T2 так много, как смог. Однако, чем выше мы будем подниматься по модели OSI, тем сходства будет все меньше и меньше.
Принципиальный момент: MPEG TS больше не правит бал. Использовать его по-прежнему можно с тем же NRT, но главенство отдается широковещательному (multicast) и многопотоковому (simulcast) IP с использованием стеков UDP/IP и RTP/IP. Соответственно, усложняется IP-архитектура системы, поскольку необходимо генерировать и передавать через IP различную служебную информацию. Если раньше формирующий комплекс назывался головной станцией (headend), то в ATSC 3.0 это уже полноценный центр управления сетью (NOC – Network Operation Center). NOC состоит из нескольких компонентов, главными из которых являются менеджер системных ресурсов SRM (System Resource Manager) и вещательный шлюз (Broadcast Gateway).
Основные функции SRM – это конфигурирование PLP и назначение сервисов на эти PLP – то, что в DVB-T2 выполняется при помощи конфигурирования мультиплексора и формирователя T2-MI (T2-MI – тип протокола интерфейса модулятора в DVB-T2). Менеджер системных ресурсов общается с другими компонентами NOC при помощи протокола BXF (SMPTE-2021). Протокол BXF (BXF Broadcast eXchange Format) стандартизирован в США для управления контентом в вещательной среде.
Вещательный шлюз на основании данных, предоставленных SRM, выполняет функции формирования протокола канального уровня ALP (Link-Layer Protocol) – специального протокола, разработанного в рамках ATSC 3.0. В состав шлюза входит функциональный блок (планировщик), который отвечает за формирование символов сигнализации, длин фреймов, распределения физических ресурсов для PLP, назначение MODCOD и так далее.
Источниками передаваемых сервисов могут служить как кодеры, так и серверы, что делает архитектуру шлюза весьма гибкой. При этом используются протоколы MMT (MPEG media transport – передача медиаданных с помощью MPEG) или ROUTE (Real-Time Object Delivery over Unidirectional Transport – доставка объектов в режиме реального времени через однонаправленный канал), определяемые вне рамок ATSC. Источники сигналов могут являться компонентами NOC.
На выходе NOC получается IP-поток с пакетами ALP, который передается в сеть, ответственную за доставку сигнала до передатчиков. В стандарте ATSC 3.0 также предусмотрены протоколы для управления процессом доставки: ALPTP и STLTP. Сеть доставки может быть любой, хоть РРЛ, хоть сеть передачи данных: вот они – преимущества, обеспечиваемые благодаря использованию IP. Пакеты в такой сети могут подвергаться дополнительному помехоустойчивому шифрованию.
Передающая часть сети ATSC 3.0 построена стандартно, поэтому заострять на ней внимание нет необходимости. Набор характеристик этой сети практически повторяет DVB-T2, включая возможность построения одночастотных сетей.
Теперь пора рассмотреть самое интересное – стек протоколов, который показывает нам из каких кирпичиков построено здание ATSC 3.0. Как отмечалось выше, здесь уже есть много отличий от европейского стандарта. Стек протоколов показан на рисунке. Данный стек является примерным и до сих пор находится в разработке.
Из рисунка видно, что, по сути, ATSC 3.0 – это IP-среда, в которой используются протоколы HTTPS, MMT и другие для транспортировки и обслуживания MPEG-DASH, MPEG TS, электронных гидов программ и т.п. На вершине стека находится HTML5, на основе которого функционируют клиентские приложения. Поскольку оставлена возможность работать с MPEG TS и NRT, то возможна какая-то совместимость с расширениями ATSC 2.0. Однако сейчас рано говорить, насколько широкой может быть эта совместимость.
Использование HTML5 дает большие возможности для развития на базе ATSC 3.0 так называемых VAS (value adding services) или дополнительных сервисов, повышающих привлекательность и экономическую выгоду для основных сервисов. Например, телемагазинов. В стандарте предусмотрена организация обратного канала для сбора статистической информации о просмотре программ.
В заключение хотелось бы оценить перспективы реализации ATSC 3.0 в мире, в основном в США. В конце 2017 года Федеральная комиссия по связи (FCC) рекомендовала ATSC 3.0 для добровольного внедрения операторами связи.
Во многом это связано с тем, что в стране существуют затруднения со свободным частотным ресурсом, который необходимо предоставить оператору на время перехода для одновременного вещания в двух стандартах. Поскольку ATSC 3.0 несовместим с ATSC 1/2, то переход потребует вложений со стороны клиента, что также затрудняет распространение стандарта. Есть и политические мотивы – значительным объемом авторских прав на технические новшества, которые использованы при разработке стандарта, владеет одна из крупных американских компаний. И правительство не горит желанием делать ей подарки.
Также скептики указывают, что развитие вещательного телевидения на базе ATSC 3.0, особенно мобильного, невыгодно интернет-гигантам, продающим пользовательскую информацию. Ведь просмотр программ в эфире не создает такой информации вследствие отсутствия обратной связи. В то же время, появление обратной связи для сбора статистики приведет либо к подорожанию устройств (например, из-за затрат на модем 4G), либо к исчезновению основного преимущества наземного вещательного телевидения – отсутствия клубка проводов и платы за канал или трафик.
- Александр Серов. Догнать и перегнать DVB-T2: ATSC 3.0 // MediaVision. — 2018 — 07. — 4-6
Источник: radioprog.ru
Что такое ATSC 3.0 и как это повлияет на меня?
Следующая версия эфирного вещания будет представлена в виде ATSC 3.0, который обеспечивает прием 4K HDR, улучшенный звук и даже ОТА трансляции на ваш телефон.
Программы для Windows, мобильные приложения, игры — ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале — Подписывайтесь:)
Беспроводное телевидение следующего поколения (OTA) станет все ближе и ближе к тому, чтобы стать реальностью в 2020 году. Однако, прежде чем стать слишком взволнованным, ATSC 3.0 появится со значительными оговорками, которые ограничат его охват, по крайней мере, в этом году. Вот посмотрите на новый стандарт OTA TV и что ожидать от него в ближайшие месяцы.
Представляем ATSC 3.0
Новый стандарт передачи для эфирных каналов разрабатывался в течение многих лет. Первые ограниченные испытания проводились в Финиксе, Аризоне, Далласе, Техасе, Балтиморе, Мэриленде, Ист-Лансинге, Мичигане, Роли, Северной Каролине и Санта-Барбаре. Калифорния Обещая улучшить качество приема, поддержку видео 4K HDR, поддержку Dolby Atmos и DTS-X, видео по запросу и многое другое, ATSC 3.0 возглавляют группы телевизионных станций, а также общественные вещатели.
В соответствии с ATSCили Комитет по усовершенствованным телевизионным системам, Inc., ATSC 3.0 будет развернут на 40 крупнейших рынках США в этом году, что составляет 70 процентов населения США. Двадцать дополнительных рынков последуют, но, вероятно, не раньше 2021 года.
Первая волна городов ATSC 3.0 включает в себя Детриот, Мичиган, Портленд, Орегон, Нэшвилл, Теннесси и многие другие. Вторая волна включает Оклахома-Сити, Оклахому, Литл-Рок — Пайн-Блафф, Арканзас, Чарльстон, Южная Каролина и другие места.
В рамках раннего развертывания, по крайней мере, одна трансляция ATSC 3.0 должна быть запущена до декабря. С другой стороны, на некоторых из 40 крупнейших рынков в этом году может быть только один канал вещания, отвечающий требованиям ATSC 3.0.
Как получить ATSC 3.0
Как это часто бывает с новыми технологиями, единственный способ получить ATSC 3.0 в вашем доме — через сертифицированное оборудование. К сожалению, современные ATSC-тюнеры, конвертеры и видеорегистраторы не поддерживают новый стандарт. Вместо этого вам придется подождать и купить новое оборудование.
Samsung является одной из первых компаний объявить планы для ATSC 3.0. В этом году 13 из новых 8K-телевизоров 2020 года будут поддерживать стандарт. В LG шесть новых OLED-устройств будут поддерживать протокол, а Sony обещает запустить совместимость в своем телевизионном диапазоне X900H.
Хёгун Ли, исполнительный вице-президент по бизнесу визуальных дисплеев Samsung Electronics, отмечает:
Телевизор NEXTGEN на базе ATSC 3.0 расширяет возможности просмотра в домашних условиях для наших владельцев 2020 QLED 8K 2020 и выше. Мы рады видеть, как стандарт направляет наших партнеров по вещанию в разработке контента и опыта для нашей 8K-экосистемы. Мы только начинаем царапать поверхность и с нетерпением ждем полного потенциала, обеспечиваемого ATSC 3.0.
В другом месте, BitRouter обещает предоставить телеприставку и шлюз с поддержкой ATSC 3.0, а Zapperbox надеется сделать то же самое. Однако ни одна из компаний не объявила цены и сроки доступности. AirWavz также объявил общие планы по поддержке стандарта.
Почему стоит ждать?
Если вы не хотите быть одним из первых, кто испытал ATSC 3.0, есть важные причины для ожидания. С одной стороны, первое оборудование, поддерживающее стандарт, несомненно, будет дорогим хотя бы потому, что его будет в ограниченном количестве. Во-вторых, это ограниченное развертывание, как упоминалось выше.
Возможно, самая важная причина ожидания ATSC 3.0 связана с Федеральной комиссией США по связи или Федеральной комиссией связи США. Хотя государственный орган одобрил и принял новый стандарт в конце 2017 года, он сделал это «на добровольной рыночной основе. »Это означает, что вещательные компании должны продолжать поддерживать ATSC 1.0 на всех платформах, даже если они также предлагают ATSC 3.0. Требуя того, что составляет одновременную трансляцию первичного видеопотока, FCC, без сомнения, удлинил время, необходимое для выхода ATSC 3.0 на мейнстрим.
Смотреть FCC
FCC требует правила одновременной передачи по крайней мере до начала 2023 года. Однако эта дата может быть перенесена еще дальше. В то же время, из-за высоких затрат, связанных с одновременным вещанием, общественное телевидение надеется получить освобождение от FCC по этим правилам. Если это будет предоставлено, это может означать, что общественные станции могут быть первыми трансляциями, которые примут изменения.
Как вы можете видеть, ATSC 3.0 предстоит еще долгий путь, прежде чем он будет даже скромно реализован в США. В связи с этим я настоятельно советую не делать покупки нового оборудования исключительно на основе нового стандарта. Как минимум, подождите несколько месяцев, прежде чем покупать что-то новое. Даже через шесть месяцев как поставщики, так и вещатели сообщат о планах на ATSC 3.0.
Кроме того, первые аппаратные продукты с поддержкой ATSC 3.0, вероятно, даже не появятся до четвертого квартала до сезона праздничных покупок. До тех пор, сэкономьте свои деньги.
Для получения последней информации о ATSC 3.0, не забудьте проверить Веб-сайт ATSC,
Источник: miiledi.ru