ATSC 3.0 (стандарт Комитета по новейшим телевизионным системам) — это стандарт наземного цифрового вещания, который был существенно усовершенствован по сравнению со своим предшественником — ATSC A/53. Стандарт ATSC 3.0 был создан с целью предоставления операторам вещания большей гибкости и большей надежности, а также обеспечение более эффективной работы. Данный стандарт использует самые современные технологии кодирования и модуляции, что позволяет намного более эффективно использовать ограниченные ресурсы спектра. Благодаря этому появляется возможность передавать конечному пользователю UHD-видео и аудиоконтент с эффектом присутствия по наземным каналам с использованием минимальных ресурсов. Последовательное сосредоточение усилий на поддержке IP-технологий в основной полосе частот позволяет объединить экономичное наземное вещание с другими услугами на основе IP.
ATSC 3.0 — это первый стандарт ATSC, использующий кодированное ортогональное мультиплексирование на основе разделения частот (COFDM). Этот метод модуляции использует большое количество ортогональных несущих, что гарантирует устойчивость сигнала к помехам. Технология COFDM также позволяет создавать эффективно использующие спектр одночастотные сети (SFN) ATSC 3.0.
Телевизор LEADSTAR 10 дюймов с DVB-T2 | Смотрим БЕСПЛАТНЫЕ КАНАЛЫ
Использование кодов малой плотности с проверкой на четность (LDPC) и кодов Бозе-Чаудхури-Хоквенгема (BCH) наряду с неоднородными созвездиями для модуляции позволяет приблизить полезную пропускную способность канала к теоретическому пределу Шеннона. ATSC 3.0 использует технологию с множеством подканалов физического уровня (Multiple PLP), которая позволяет гибко использовать канал. Благодаря новейшим технологиям, таким как мультиплексирование с разделением уровней (LDM), можно реализовать эффективное одновременное переключение как для мобильного, так и для стационарного приема.
Источник: www.rohde-schwarz.com
Что такое ATSC 3.0 — NextGen TV?
С конца 1940-х годов, вплоть до 1960-х годов, все, что вам нужно было для просмотра телевизора, — это подключить кроличьи уши или наружную антенну, включить телевизор без использования пульта дистанционного управления и выбрать один из 4 или 5 местных каналов.
Как изменилось телевещание
Прием телепрограмм начал меняться в начале 1970-х годов с широкой распространенностью кабельного и платного телевидения. Это дало больше возможностей выбора каналов и просмотра программ, но требовало внешнего окна (вместе с дополнительными сборами). В середине 1990-х годов спутниковое телевидение стало широко доступным, предлагая еще один вариант приема телевизионных программ (также требующий дополнительной платы).
Портативный цифровой телевизор с DVB-T2 тюнером и аккумулятором AVS133CM. Обзор и настройка
Несмотря на дополнительные расходы, кабельное и спутниковое телевидение исключило необходимость в антенне, особенно для тех, кто жил в плохих зонах приема. Для тех, кто живет в хороших приемных зонах, увеличение количества кабельных и спутниковых каналов также привело к тому, что было проще снять эту старую антенну.
Переход цифрового телевидения
Это означало, что миллионы телевизоров больше не могли принимать телевизионные радиопередачи без добавления внешнего аналого-цифрового преобразователя . Хотя выделенные абоненты кабельного / спутникового телевидения изначально не были затронуты, те, кто использовал антенну для приема, по крайней мере, части своих телевизионных программ.
«Переход DTV» также предоставил потребителям «возможность» покупать новые телевизоры, которые не только позволили принимать новые цифровые телевизионные сигналы, но также имели возможность доступа и просмотра телевизионных программ в высоком разрешении на экране с соотношением сторон 16×9 .
Необходимость большего изменения
Современные стандарты ATSC предоставляют телевизионным вещателям возможность передавать телевизионные программы в цифровом виде с разрешением до 18 различных разрешений от 480i до 1080p. Однако, хотя конвертеры и тюнеры DTV, встроенные в телевизоры высокой четкости и телевизоры 4K Ultra HD с момента перехода на DTV, могут принимать все 18 разрешений, чаще всего используются разрешения 720p и 1080i . Это хорошо для тех, кто имеет HD-телевизоры с разрешением 720p или 1080p , но владельцы 4K Ultra HD-телевизоров испытывают затруднения.
Несмотря на то, что растущее количество родного телевизионного и кино контента в формате 4K доступно через потоковую передачу , Blu-ray Ultra HD и, в меньшей степени, через спутник / кабель, телевизионные программы, предоставляемые основными вещательными сетями, местными каналами и большинством кабельных каналов, предоставляются в разрешении 720p или 1080i (как упомянуто выше). Это означает, что для владельцев телевизоров 4K Ultra HD то, что видно на экране трансляции, кабельного и спутникового телевидения, масштабируется в соответствии с количеством пикселей, доступных на экране телевизора 4K Ultra HD .
Введите ATSC 3.0 NextGen TV
Чтобы идти в ногу с развитием телевизоров 4K Ultra HD и контента 4K, ATSC 3.0 (также называемый «NextGen TV») призван заменить существующую систему. Когда он будет полностью реализован, ожидается поддержка следующих функций:
- Беспроводная передача телевизионных программ в разрешении 4K , а также возможность одновременного вещания HD и SD (цифрового).
- Включение HDR и Wide Color Gamut .
- Совместимость для передачи видео до 120 кадров в секунду.
- Возможность передачи иммерсивного звука (возможно, Dolby Atmos / DTS: X ), многоязычных треков и других улучшений звука.
- Истинная встроенная возможность передачи 3D.
- Интеграция беспроводной и широкополосной передачи программ и дополнительного контента на мобильные и интернет-устройства. Первичная передача изображения и звука может осуществляться через эфир, в то время как дополнительные функции, связанные с контентом, могут обеспечиваться посредством одновременного широкополосного доступа. Это может дать вещателям возможность добавлять «второй экран» и другие впечатления при просмотре некоторых телевизионных программ.
- Улучшенная система аварийного оповещения о погоде, стихийных бедствиях или других важных событиях.
- Цифровые водяные знаки / Защита от копирования для владельцев контента и поставщиков.
Преимущества ATSC 3.0
ATSC 3.0 обещает стать большим прорывом для телевещателей. Это поставило бы их в один ряд с другими формами 4K и потоковой доставки контента через Интернет, которые в настоящее время доступны через некоторых провайдеров.
Другим важным фактором является увеличение « обрезки корда ». Обрезка шнуров освобождает зрителей от оплаты кабельных и кабельных и спутниковых услуг, которые им не нужны, и полагается в большей степени на Интернет и бесплатные беспроводные источники местного и сетевого программирования для просмотра ТВ. 4K и другие функции, предлагаемые ATSC 3.0, могут сделать обрезку шнура более привлекательной.
Препятствия реализации ATSC 3.0
Хотя ATSC 3.0 обещает обеспечить лучший и более гибкий просмотр телепередач, это также означает еще один переход потребителей к тому, как будут работать их нынешние телевизоры.
С другой стороны, с началом использования ATSC 3.0 текущая система вещания DTV / HDTV (ATSC 1.0) будет продолжать использоваться для передач в течение определенного периода времени. Это означает, что текущие телевизоры не устареют некоторое время, вы просто не сможете получить доступ к расширенным функциям ATSC 3.0. Аналогичный процесс использовался для аналоговых телевизионных сигналов в течение нескольких лет, прежде чем была завершена предыдущая дата перехода DTV.
После того, как будет сочтено, что в наличии достаточно телевизоров со встроенными тюнерами ATSC 3.0, будет установлена определенная дата, когда будут использоваться только стандарты ATSC 3.0.
Как только будет достигнута конечная дата, владельцам оставшихся аналоговых, HD и любых телевизоров Ultra HD с поддержкой не ATSC 3.0 потребуются внешние тюнеры (автономный блок или флешка через соединение HDMI ) для приема сетевых и локальных телевизионных программ. по воздуху.
Внешние блоки или другие подключаемые адаптеры должны принимать и уменьшать передачу ATSC 3.0 для тех, у кого есть аналоговые телевизоры с разрешением 720p или 1080p, но будут предлагать выходное разрешение 4K для владельцев телевизоров 4K Ultra HD, которые могут не иметь встроенный тюнер ATSC 3.0. Поставщики услуг кабельного и спутникового телевидения должны обеспечить совместимость с понижающим преобразованием для абонентов, которые не имеют совместимых телевизоров после даты отключения.
Где используется ATSC 3.0
Южная Корея была в авангарде принятия ATSC 3.0. Они начали постоянное тестирование в 2015 году, и его основные сети сейчас транслируют запланированные программы в нескольких городах. Для дополнительной поддержки южнокорейский производитель телевизоров LG внедрил тюнеры ATSC 3.0 в свои телевизоры 4K Ultra HD для корейского рынка.
В США дела идут медленнее. В 2016 году ATSC 3.0 сделал первый шаг из лаборатории, проводя постоянные полевые испытания WRAL-TV в Роли, штат Северная Каролина, которые еще продолжаются.
- Оповещения мелочи!WRAL-TV также была первой телевизионной станцией, транслировавшей HD в 1996 году — за 13 лет до перехода DTV 2009 года.
Периодические испытания также проводились на отдельных станциях по всей стране, особенно в Кливленде, штат Огайо и Фениксе, штат Аризона.
Потребители смогут принимать телевизионные передачи ATSC 3.0 на ограниченной основе, начиная с середины до конца 2020 года. Ожидается, что в них будет участвовать хотя бы одна станция на 40 крупнейших телевизионных рынках (включая текущие рынки тестирования) .
Если все пойдет хорошо, в течение 2021 года будет подключено больше станций. Однако в отношении того, когда текущая система ATSC полностью перейдет на ATSC 3.0, точная дата не установлена. До этого времени станциям разрешено вещать с использованием обеих систем.
Чтобы помочь внедрению, LG первым включил тюнеры ATSC 3.0 в некоторые модели телевизоров 2020 года . Ожидается, что Sony и Samsung будут следовать.
Те, у кого уже есть 4K Ultra HD или другие телевизоры, должны будут приобрести внешний тюнер / конвертер. Ожидается, что они станут доступны на каждом рынке, который начинает свой переход. Тем не менее, не будет спонсируемой FCC купонной программы, как это было сделано с переходом аналого-цифрового телевидения 2009 года — цены будут варьироваться в зависимости от марки / модели конвертера.
Нижняя линия
Переход с нынешнего вещания HDTV на ATSC 3.0 является серьезной задачей, которая затрагивает телерадиовещателей и потребителей.
Проблемы для вещателей включают в себя основные расходы на оборудование и логистические проблемы. На переходном этапе большинству телевизионных вещателей придется одновременно вещать как в текущей, так и в новой системах, для чего потребуются разные передатчики и каналы. В рамках перехода многие станции должны будут перейти на другой канал .
Для потребителей вещи могут запутаться в течение переходного периода, поскольку некоторые станции на конкретном рынке могут перейти на новую систему раньше, чем другие.
Телевизионные вещатели не обязаны использовать все функции ATSC 3.0. Они могут выбирать функции, которые они считают наиболее подходящими для своих зрителей и бизнес-модели. Это означает, что, хотя у них есть возможность вещать в 4K, это не обязательно. Некоторые станции могут выбрать передачу нескольких подканалов в разрешении 1080p или даже ниже.
Кроме того, производители ТВ не обязаны включать тюнеры в новые телевизоры для приема передач ATSC 3.0. Однако ожидается, что конкурентное давление на рынке будет способствовать соблюдению.
Как поставщики кабельного и спутникового телевидения будут интегрироваться с новой системой вещания ATSC 3.0 в свои контент-сервисы , все еще обсуждается .
Стандарты, функции и сроки реализации ATSC 3.0 могут быть изменены.
Не зацикливайтесь на ATSC 3.0 — есть также силы, которые хотят совершить прыжок на 8K (Япония уже начала)!
Источник: gadgetshelp.com
Система ATSC
Временем начала цифрового ТВ вещания в Европе и, практически сразу, в США, следует считать ноябрь 1998 г. В Европе цифровое ТВ вещание развивалось в соответствии с проектом DVB (Digital Video Broadcasting). Учитывая разнообразие форм ТВ вещания, часть проекта была посвящена разработке технических решений применительно к спутниковому телевидению, она получила название DVB-S (. Satellite), часть – к кабельному (DVB-C –. Cable), а часть – к наземному или эфирному вещанию (DVB-Т –. Terrestrial).
В последние годы в стандарте DVB-T начали вещание Швеция, Испания. Дания и Австралия. Кроме того, подготовительные работы велись также в Сингапуре, Новой Зеландии и Индии. Стандарт ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting), разработанный в Японии, является в некотором смысле модификацией европейского стандарта ТВ вещания. В ближайшее время еще 12 стран Европы, а также Сингапур, Новая Зеландия и Индия планируют начать трансляцию ТВ программ в стандарте DVB-T.
В России пробные ТВ передачи в стандарте DVB были начаты несколько позже. Опытное цифровое ТВ вещание было начато в Нижнем Новгороде в 2000 г., в С.-Петербурге в 2001 г.
В США работа над стандартом цифрового ТВ вещания началась в 1987 г., а в 1996 г. Федеральная комиссия США по связи (Federal Communications Commission, FCC) утвердила разработанный стандарт в качестве национального. Он получил название ATSC (Advanced Television Systems Committee). Уже в ноябре 1998 г. 26 станций в 10 регионах США приступили к цифровому ТВ вещанию.
Одновременно в стране сохранялось и сохраняется сейчас вещание в аналоговом стандарте NTSC. Вместе с тем, согласно стратегическому плану развития ТВ вещания в стране, к 2006 г. все вещательные компании должны полностью перейти на цифровое ТВ вещание, и в том случае, если у 95 % населения будут цифровые ТВ приемники, аналоговое вещание к этому времени должно прекратиться. К цифровому вещанию в стандарте ATSC присоединились также Канада, Северная Корея, Тайвань и Аргентина.
Таким образом, в настоящее время в мире работают различные системы цифрового телевидения [19]. При этом, как это когда-то было и с аналоговым телевидением, единый для всех стран стандарт на цифровое ТВ вещание пока отсутствует.
Система ATSC
Система ATSC, разработанная и внедренная в США, как и другие системы цифрового ТВ вещания, предполагает кодирование аудиовизуальной информации и данных, предназначенных для передачи, по стандарту MPEG-2, однако транспортный поток, который формируется в кодирующем устройстве, не должен превышать значения 80 Мбит/с.
Поясним принцип построения системы цифрового ТВ вещания ATSC. Как уже было сказано, передаваемые сигналы кодируются по стандарту MPEG-2, в результате чего формируется транспортный поток, который и должен быть передан на приемную сторону.
Чтобы по каналам эфирного вещания донести эту информацию до зрителей, система ATSC регламентирует специальный вид модуляции, позволяющий эффективно использовать стандартный ТВ канал, а также некоторые меры по обеспечению канального кодирования. Здесь уместно вспомнить о том, что речь идет о вещательной ТВ системе, где разные «получатели» информации находятся в разных условиях приема. Следовательно, необходимо принять меры для обеспечения дополнительной помехоустойчивости приема сигнала. Для этого используются рассмотренные ранее способы канального кодирования[22].
Разработчики системы ATSC предусмотрели применение для передачи ТВ сигнала многопозиционной амплитудной модуляции с подавленной нижней боковой полосой, что в какой-то степени соответствует принципам построения существующих аналоговых систем ТВ вещания. Такой вид модуляции называется VSB-AM.
Система VSB разработана в нескольких вариантах, в зависимости от вида модулирующего сигнала: 2-VSB, 4-VSB, 8-VSB, 8T-VSB, 16-VSB. Количество уровней модулирующего сигнала меняется от двух до шестнадцати, при этом соответственно изменяется и скорость передачи данных, которая определяется как частота следования символов, умноженная на логарифм количества уровней.
При использовании восьмипозиционного модулирующего сигнала (способ модуляции 8-VSB), в интервале одного символа передаются три двоичных разряда потока данных. В полосе 6 МГц (ширина частотного ТВ канала в США) система 8-VSB способна передавать поток данных 32,3 Мбит/с.
Рассмотрим подробнее процесс преобразования стандартного транспортного потока в радиосигнал, передаваемый по ТВ каналу. Транспортный поток, сформированный в соответствии со стандартом MPEG-2, подвергается обработке, которая имеет целью, во-первых, осуществить дополнительное кодирование для последующей коррекции ошибок, и, во-вторых, привести структуру передаваемых данных в соответствие с концепцией построения системы ATSC. Последовательность действий, производимых с сигналом, показана на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Формирование радиосигнала в системе ATSC
Вспомним структуру транспортного потока: он состоит из пакетов размером по 188 байт каждый, в которых содержится передаваемая информация. После поступления информации в декодер из пакетов исключается 188-й байт синхронизации, так как синхронизация вновь формируемого потока данных впоследствии вводится отдельно.
Затем производится так называемая рандомизация данных, т.е. их перемешивание по определенному псевдослучайному закону, который, однако, впоследствии точно воспроизводится в приемном устройстве. Это делается для того, чтобы исключить какую-либо периодичность в потоке данных, которая может возникнуть, например, из-за выраженных статистических свойств сигнала изображения.
Такая периодичность может помешать сформировать равномерный спектр передаваемого сигнала, создавая в нем выраженные максимумы на частотах, связанных с периодом. Затем к потоку добавляются 20 проверочных байтов кода Рида-Соломона.
После добавления проверочных байтов (теперь их оказывается 187 + 20 = 207) производится перемежение данных, т.е. мера, имеющая целью снизить последствия воздействия помех путем «перераспределения» во времени передаваемых символов, следующих непосредственно друг за другом. На приемной стороне, естественно, все перечисленные операции повторяются в обратном порядке, что позволяет избавиться от так называемых «пакетных» ошибок, когда ряд искаженных помехой символов следуют друг за другом. Затем выполняется так называемое треллисное или, как его иногда называют в русскоязычной литературе, решетчатое кодирование (Trellis coding), представляющее собой разновидность кодирования сверточным кодом. Такое кодирование необходимо также для последующей коррекции ошибок. Сигналы синхронизации замешиваются в цифровой поток путем мультиплексирования.
Добавление пилот-сигнала осуществляется для того, чтобы при любом уровне модулирующего сигнала модуляция не была бы чисто балансной, т.е. в спектре сигнала должны присутствовать не только боковые частоты, но и в определенной степени несущая. Это необходимо для облегчения восстановления несущей в приемном устройстве для синхронного детектирования.
Модуляция и преобразование частоты формируют радиосигнал, передаваемый в приемники.
Структура данных, образующаяся в процессе формирования радиосигнала 8-VSB, показана на рис. 7.2. Она отличается от структуры исходного транспортного потока — данные разделяются на так называемые сегменты, состоящие из 832 символов. Частота следования символов составляет 10,76 МГц. В 207-байтовом пакете каждые два бита, благодаря избыточности решетчатого кодирования, преобразуются в три бита, которые как раз и определяют, какой именно из восьми уровней и принимает амплитуда сигнала во время передачи одного символа.
В сигнал добавляется также сегментная синхронизация, длительность сигнала которой составляет четыре символа и представляет собой периодически повторяющуюся структуру с номерами уровней сигнала +5 и —5. Это позволяет легче определить границы сегмента и восстановить в приемнике частоту следования символов. Введение сигнала синхронизации не снижает эффективности передачи информации, так как он заменяет собой байт синхронизации транспортного потока с номером 188, который изымается в процессе обработки.
Рис. 7.2. Структура данных в сигнале 8-VSB в системе ATSC
Рис. 7.3. Структура кадра при модуляции 8-VSB в системе ATSC
Группа из 312 сегментов, дополненная синхросегментом, образует поле данных, а два поля по 313 сегментов — кадр данных. Структура кадра данных показана на рис. 7.3.
В сигнал синхронизации полей добавляется дополнительная информация, например о виде применяемой модуляции, а также другая информация для обеспечения процесса декодирования.
В системе ATSC также приняты меры (режекторная фильтрация) для уменьшения помех от неравномерного спектра работающих в том же канале передатчиков аналоговой системы NTSC. Такая мера, впрочем, носит временный характер. Федеральная комиссия по связи США стандартизовала 18 возможных параметров воспроизводимого изображения в системе цифрового ТВ вещания (табл. 7.1).
| Размер кадра, число элементов | Соотношение сторон | Частота кадров |
| 1920×1080 | 16:9 | 60 i, 30 р, 24 p |
| 1280×720 | 16:9 | 60 p, 30 p, 24 p |
| 704×480 | 16:9, 4:3 | 60 p, 60 i, 30 p, 24 p |
| 640×480 | 4:3 | 60 p, 60 i, 30 p, 24 p |
Примечание, p — чересстрочная развертка; i —прогрессивная.
При этом так называемые AFD-декодеры (All Format Decoder, AFD) способны декодировать изображение в любом из перечисленных в таблице формате. Однако существуют также декодеры, позволяющие декодировать и воспроизводить передаваемое изображение с меньшей четкостью и с меньшей частотой кадров. Кроме того, из 18 форматов допустимыми в настоящее время считаются следующие: 1280×720 и 704×480 элементов изображения при прогрессивной развертке. Из форматов с чересстрочной разверткой разрешен формат 704×480 элементов. Он сохранен, в основном, ради обеспечения совместимости с техникой и видеоматериалом, созданными применительно к стандарту NTSC.
Система ТВ вещания ATSC предполагает использование вида модуляции и структуры передаваемых данных (сегмент, поле), традиционных для современного аналогового телевидения. При этом цифровой поток, передаваемый по стандартному каналу вещательного телевидения, оказывается достаточным для передачи ТВ изображения высокой четкости. Вместе с тем система имеет недостаточную помехозащищенность передаваемого сигнала, особенно в сложных условиях распространения радиоволн, когда на условия приема сигнала оказывают значительное влияние отраженные сигналы. Этот недостаток удалось устранить разработчикам европейской системы ТВ вещания DVB.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru