Сейчас уже никого не удивляет тот факт, что практически все жители страны имеют возможность принимать 20 общедоступных телевизионных цифровых программ с отличным качеством изображения и со стереозвуком, тогда как раньше только жители крупных городов могли принимать по эфиру в лучшем случае 10-12 программ.
Понятно, что для того, чтобы столь грандиозный проект был реализован, пришлось решить множество научных, технических и организационных задач. Великое лучше видится издалека и сегодня, спустя 5 лет со дня завершения ФЦП (по факту программа завершилась в 2019 году) самое время вспомнить как все начиналось и рассказать о некоторых интересных и даже где-то драматических моментах эпопеи «перехода на цифру».
В начале было слово
Понимание, что аналоговые телевизионные форматы NTSC, PAL и SECAM исчерпали возможности дальнейшего развития стало очевидным для технических специалистов уже в середине 80-х годов прошлого века. К этому времени экраны цветных телевизоров достигли размеров 28÷32 дюймов и обеспечивали превосходное качество изображения, а лучшие модели имели еще и высококачественный стереофонический канал звука NIKAM-728. Новые модели кинескопов имели широкий формат изображения 16:9 и обеспечивали воспроизведение растра в 720 и даже 1080 срок. Но все эти высокие потенциальные возможности не могли быть реализованы в аналоговых сетях эфирного вещания. Попытки выйти из этого технологического тупика путем использования на приемной стороне различных «улучшателей» изображения (корректоры фронтов, шумоподавители, гребенчатые фильтры в блоке цветности и т.д.) наглядно показали, что полумерами проблему не решить. Последней попыткой открыть «второе дыхание» у аналогового телевидения стала разработка в 1986 году европейской совместимой системы широкоэкранного телевидения PAL plus. Изюминкой этого проекта была возможность передачи дополнительного цифрового сигнала helper в составе аналогового видеосигнала широкоэкранного изображения формата 16:9. На обычных телевизорах оно воспроизводилось с разрешением 420 строк с двумя черными полосами сверху и снизу картинки. В этих то черных полосах размером в 72 строки каждая как раз и передавались сигналы helper, после декодирования которых телевизоры PAL plus воспроизводили полноценное широкоэкранное изображение с разрешением в 525 строк. Несмотря на то, что систему PAL plus внедрили в нескольких европейских странах и даже до середины 90-х годов проводилось эфирное вещание, она так и не оправдала ожиданий ее разработчиков. В том числе потому, что в Европе и США в 1998 году началось эфирное цифровое вещание по системам DVB-T и ATSC соответственно.
Стандарт DVB-T был принят в 1997 году, регулярное вещание началось в Великобритании и Швеции в 1998 г.. Стандарт ATSC был принят в 1996 году, вещание в США началось в 1998 году. Это и стало началом конца аналогового телевидения во всем мире (сегодня абсолютное большинство стран мира завершили переход на цифровые форматы вещания).
В основе всех систем цифрового телевещания лежат две ключевые технологии: алгоритмы компрессии цифровых сигналов звука и изображения и высокоэффективные методы модуляции несущей радиосигнала. Применение компрессии (сжатия) MPEG-2 позволило уменьшить исходную скорость цифрового видеосигнала с 250 Мбит/с до 3÷6 Мбит/c. Плюс к тому изощренные методы амплитудно-фазовой модуляции несущей с эффективностью до 4 бит на 1 Гц полосы радиосигнала обеспечили возможность уже в первом поколении систем цифрового телевидения передавать в стандартном телевизионном канале одновременно до 6÷8 телепрограмм.
Практические разработки в этой области специалисты-телевизионщики начали с 70-ых годов, когда исследования по цифровому телевидению стали разворачиваться по всему миру. Причем, как ни странно, сама по себе задача оцифровки картинки и звука уже тогда не казалась принципиально неразрешимой. Но вот что потом делать с этим жутко широкополосным сигналом никто не знал. Ведь цифровое видео со скоростью потока в 250 Мбит/с (со звуком и служебной информацией – и того больше) нельзя передать ни по сети кабельного телевидения, ни, тем более, по эфиру. Поэтому стало понятно, что без радикального решения проблемы уменьшения полосы частот цифрового радиосигнала, ни о каком цифровом телевидении даже и речи быть не может.
Несмотря на отчаянные попытки ведущих зарубежных фирм в одиночку решить проблему сжатия спектра цифрового телевизионного радиосигнала, долгое время никому из них не удавалось (даже теоретически!) предложить пути решения этой задачи. Поэтому вопрос был вынесен на международный уровень – в МСЭ (международный союз электросвязи ITU, ранее – МККР). Тем почетнее, что выход из этого «эфирного тупика» сумел предложить наш соотечественник профессор Марк Иосифович Кривошеев, работавший в то время начальником отдела телевидения в московском НИИ Радио (НИИР).
Аудитории «Телеспутника» не нужно представлять Марка Иосифовича. Все имеющие отношение к телевидению специалисты прекрасно его знают и для них он на протяжении нескольких десятков лет был абсолютно непререкаемым авторитетом. Хотя бы потому, что как Председатель 11 исследовательской комиссии МСЭ-Р по телевидению (которую Кривошеев бессменно возглавлял более 30 лет!), он фактически определял стратегию развития всемирного телевидения.
Историческая заслуга Марка Иосифовича заключается в том, что он первый сумел сформулировать технические требования к будущим системам цифрового телевидения. Важнейшие из них Кривошеев огласил на одном из заседаний 11 комиссии МСЭ-Р в начале 80-х годов, облачив в знаменитую формулу: «Цифровое телевидение (в том числе HDTV) должно подчиняться правилу «6+7+8»». Это означало, что сигналы цифрового телевещания и телевидения высокой четкости должны передаваться в стандартных полосах телеканалов 6 МГц (Америка и Япония), 7 МГц (Западная Европа) и 8 МГц (СССР, Франция и Восточная Европа (страны Варшавского договора)). С технической точки зрения это вполне понятно и логично, поскольку только так можно осуществить плавный поэтапный переход от аналогового телевещания к цифровому. При этом, помимо технологической целесообразности (использование существующего частотного плана) эта формула несла в себе еще и почти мистический смысл, так как сумма цифр в ней в точности равна 21. Что тут же было истолковано самыми эмоциональными телевизионщиками как явный намек на 21 век, который, по их мнению, должен был непременно стать веком цифрового телевидения.
Итак, цели были определены и задачи поставлены. Инженеры и разработчики во всем мире активно включились в технологическую гонку, призом в которой были грандиозные лицензионные отчисления ее победителям на долгие годы.
Совместными усилиями специалистов разных стран к 1995 году были разработаны проекты целых 2 систем цифрового эфирного вещания. В Европе предлагалось внедрить систему DVB-T (Digital Video Broadcasting) в которой приоритетом была организация многопрограммного цифрового вещания стандартной четкости. В Америке же во главу угла их системы ATSC (Advanced Television System Committee) поставили передачу программ высокой четкости с возможностью передачи высококачественного звукового сопровождения по системе Dolby AC-3. После того как стандарты были разработаны и утверждены появилась возможность начать серийное производство СБИС (сверхбольших интегральных микросхем) высокой степени интеграции. Они позволяли изготовить цифровой приемник с использованием всего 4÷6 микросхем, включая микросхемы памяти. К тому же производители приемного и передающего оборудования проявили невиданную оперативность, изготовив к осени 1998 года работающие образцы. Их презентацию приурочили к началу двух наиболее популярных международных выставок IFA-1998 (в Берлине) и IBC-1998 (в Амстердаме).
В России телевизионные специалисты были полностью в курсе этих событий, в том числе благодаря деятельности Марка Кривошеева, которого по праву считают «отцом цифрового телевидения» во всем мире. Для всестороннего изучения достоинств обоих систем цифрового телевещания ОАО «Телеком» поручило ЗАО «МНИТИ» в рамках НИР «Зеркало» подготовить предложения по выбору оптимальной для России системы телевидения. В 1998 году исследования были завершены, в результате которых было предложено выбрать для нашей страны европейскую DVB-T.
После этого в июле 1998 г. по инициативе Департамента радиопромышленности и средств связи Минэкономики России в РФ были начаты работы по подготовке к переходу на цифровой формат вещания. Вице-президент ОАО «Телеком» Кукк Калью Иванович возглавил комплексное исследование технологии цифрового телевидения по стандарту DVB с целью определения возможности использования ее в России (ОКР «Мультиканал»). Эти работы проводились в рамках Федеральной целевой программы (ФЦП) «Создание технических средств связи, телевидения и радиовещания».
Они имели важнейшее значение для отечественной промышленности, так как позволили в кратчайшие сроки создать необходимый научно-технический задел в отрасли. Благодаря этому заделу российскими производителями менее чем за 2 года были разработаны и изготовлены опытные образцы отечественного профессионального и абонентского оборудования стандарта DVB-T. На основе этого оборудования в июне 2000 года была развернута первая в России опытная зона цифрового эфирного телевизионного вещания DVB-T в Нижнем Новгороде. Для вещания использовался цифровой передатчик «Онега-Ц», разработанный и изготовленный ОАО «Март» под руководством Заместителя директора Александра Александровича Артамонова. Отметим, что благодаря этой опытной зоне Россия стала 4-ой страной в мире, начавшей экспериментальное цифровое телевизионное вещание.
Важным этапом работ стало проведение испытания образцов и прототипов приемной и передающей аппаратуры в опытных зонных цифрового вещания. На базе созданного в отрасли научно-технического задела, были разработаны и изготовлены опытные образцы отечественного приемного и передающего оборудования DVB-T.
Поэтому после выхода Распоряжения Правительства РФ от 25 мая 2004 года №706-р о внедрении в Российской Федерации европейской системы цифрового телевизионного вещания DVB было принято решение о серийном выпуске, как приемной, так и передающей аппаратуры цифрового телевидения.
Результаты не замедлили сказаться и уже в мае 2007 года на проходившей в Москве в Экспоцентре на Красной Пресне Международной выставке «ТВЧ Россия 2007» были показаны прототипы 12 аналого-цифровых телевизоров и 14 цифровых приставок DVB-T разработки ЗАО «МНИТИ» и его партнеров. Институт собрал и объединил в рамках этого проекта исключительно сильную команду разработчиков и производителей аппаратуры, которую можно считать в своем роде «сборной России по DVB». Ее основу составили: ТК «Арсенал» из Александрова и «Инженерный центр Rolsen-Россия», заводы по производству цифровых приставок «Сигнал» из Ставрополя и рязанский «Интеркросс», а также саратовское ООО «Телемак» (устройства коллективного приема).
Необходимо отметить, что на первом этапе работ по внедрению в России цифрового телевидения была использована первая версия системы DVB-T с алгоритмом компрессии MPEG-2. Однако технологии стремительно развивались и вскоре в мире начали внедрять более эффективный алгоритм компрессии MPEG-4 AVC (H.264). Он позволял уменьшить скорость цифрового сигнала более чем в 1.5 раза по сравнению с MPEG-2. Поэтому Министерство связи и массовых коммуникаций России в 2007 году приняло решение об использовании в российских сетях цифрового эфирного вещания DVB-T алгоритма сжатия MPEG-4 AVC (H.264).
Таким образом, к 2008 году в России были созданы все необходимые и достаточные условия для начала практической реализации проекта перевода эфирного телевидения на цифровой формат DVB-T. С учетом грандиозности проекта требовалось решить в комплексе огромный круг научно-технических и организационных задач. Это можно было сделать только в рамках специальной федеральной программы. И такая программа в 2008 году была разработана. Но об этом мы расскажем в следующих статьях этой серии.
