Сучасний технічний прогрес мовленнєвих технологій стосується всіх ланок мовленнєвого тракту, і тому тут розглядається стан сучасного прогресу у відповідних напрямках.

Методи виробництва ТВ програм

Сучасні телевізійні камери будуються як правило за матричним принципом представлення електронного образу передаваних зображень. Сучасний прогрес камер характеризується досягненням високої чутливості, високої чіткості зображень, яка може відповідати тисячам рядків розгортки, низького рівня власних шумів, наявністю досконалих систем внутрішньої корекції власних спотворень. Для сучасних камер характерна технологічність, здатність до адаптації до умов роботи, спеціальних вимог, тощо.

Складність процесів перетворення зображень передаваних сцен в електричні сигнали, процесів формування та оброблення відеосигналів призводить до складної картини спотворень, що виникають. Їх зменшення є предметом досліджень, що їх проводять в світі.

Аспекти виробництва відеоінформації включають телекомунікаційні середовища доставки програмних матеріалів, формати обміну і представлення відеоінформації, відеоінтерфейси, методи запису та зберігання, випробувальні матеріали та методи контролю й вимірювання спотворень відеосигналу. Цим аспектам присвячено рекомендації ITU, стандарти SMPTE, ІЕС та ETSI. Впровадження в Україні значної частини цих стандартів шляхом створення відповідних національних стандартів увійшло в плани національної стандартизації, за якими ведуться відповідні розробки.

Методи стиснення зображень

Досконалість методів стиснення зображень врешті решт визначає швидкість цифрового потоку за певного рівня якості відтворюваного зображення.

На сьогоднішній день цифрове оброблення і стиснення зображень є самостійною величезною галуззю науки, досягнення якої є визначальними для успіхів інформаційного суспільства.

В сучасних системах оброблення інформації в мовленнєвих застосуваннях впроваджено значну частину розроблених в світі ідей та методів, проте є ще великий простір щодо їх подальшого вдосконалення. Методи, що знайшли широке використання на практиці, стандартизовано в світі в групах стандартів JPEG, JPEG-2000, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21, MPEG-23. Ці стандарти є основою використання передових інфокомунікаційних технологій в мовленнєвих та інших аудіовізуальних застосованнях.

На теперішній час в Україні впроваджено групу стандартів JPEG, почато впровадження групи стандартів JPEG-2000, впроваджено групу стандартів MPEG-1, впроваджено 4 з 11 стандартів групи MPEG-2, почато розроблення стандартів групи MPEG-4.

Для теперішнього часу характерним є масовий перехід в світі від використання методу стиснення зображень, визначеного стандартом H.262|MPEG-2 “Відео” до більш досконалого методу, визначеному в стандарті H.264|MPEG-4 AVC. Цей перехід дозволить передавати в одному частотному ТВ каналі замість 4-6 ТВ програм – 8-10 програм телебачення стандартної чіткості, та замість 1 програми телебачення високої чіткості передавати 2-3 програми високої чіткості.

Слід відмітити, що стандарт H.264|MPEG-4 AVC є результатом вдосконалення стандарту H.262|MPEG-2 “Відео”, і він об’єднує інструменти стиснення зображення, представленого в графічному поелементному форматі.

Нові дослідження Європейського союзу мовлення присвячено впровадженню методів об’єктно-орієнтованого стиснення зображень, визначених стандартом MPEG-4 “Відео”, впровадження яких призведе до нового суттєвого скорочення швидкості цифрового потоку. Можна очікувати, що через 3-5 років відбудеться ще 2-3 кратне скорочення швидкості цифрового потоку, тобто в частотному ТВ каналі вже можна буде передавати 20-30 ТВ програм стандартної чіткості, або 4-9 програм телебачення високої чіткості.

Об’єктно орієнтоване кодування зображень потребує системи дескрипторів об’єктів, яка складає зміст групи стандартів MPEG-7. Використання дескрипторів уможливлює знаходження необхідних складових створюваної відеосцени з будь яких сайтів по признаках, визначених дескриптором.

Подальший прогрес призведе до конвергенції мовленнєвих та мультимедійних технологій. Цей процес вже почато. Характеристики конвертованого аудіовізуального середовища визначено стандартом MPEG-21.

Стрімкий прогрес технологій оброблення зображень буде весь час призводити до зміни технологій, направленої на подальше вдосконалення інфокомунікаційних систем.

Швидше за все, ми прийдемо до систем, в яких методи кодування будуть передаватися у вигляді програм декодерів або їх кодів спільно з контентом, і це нас звільнить від проблеми сумісності технологій.

Системи цифрового мовлення

В телебаченні всесвітньо визнаними системами є європейські системи DVB.

На сьогоднішній час мовлення здійснюють системами 1 покоління DVB-T, DVB-S, DVB-C, DVB-MMDS, DVB-MVDS, DVB-LMDS, які, хоч вони первинно призначені для ТВ мовлення, вони одночасно є системами звукового та мультимедійного мовлення.

Для мультимедійного мовлення на носимі термінали використовується система DVB-H, використання якої вже широко розповсюджується в світі.

Вже закінчено розроблення стандартів на системи мовлення 2 покоління DVB-T2, DVB-S2, DVB-C2, використання яких надасть можливість збільшити швидкість цифрового потоку, передаваного в частотному ТВ каналі.

Європейським проектом DVB розпочато роботу з розроблення нового покоління систем наземного (DVB-T2) та кабельного (DVB-C2) мовлення, які б відповідали новим вимогам та додатково дозволяли б реалізувати у повному обсязі інтерактивні служби. В системах другого покоління використовують адаптивні методи попередньої обробки програмного потоку, методи модуляції та кодування, що дозволяє збільшити кількість програм мовлення без зміни ширини смуги частот.

В стандарті на друге покоління систем супутникового мовлення DVB-S2 вже реалізовано адаптивні режими передавання, за яких від приймача через зворотний канал передають інформацію щодо умов приймання, що дозволяє адаптувати систему передавання до цих конкретних умов приймання вибором відповідних швидкостей коду та методу модуляції, що збільшує ефективність цієї системи. Крім того, в цій системі вже використовують універсальний потік, якій дозволяє за допомогою спеціальних механізмів здійснювати на теперішній час передавання даних у будь-якому форматі, включаючи дані в форматі MPEG-4 AVC.

Технічним модулем Проекту DVB вже розпочато дослідження щодо системи цифрового кабельного мовлення другого покоління (DVB-C2). В цьому стандарті, шляхом вдосконалення транспортного шару системи DVB передбачають збільшення на 30 % пропускної здатності кабельних розподільчих мереж для доставляння сигналів телебачення високої чіткості, відео за замовленням (VoD) та інших інтерактивних служб.

У другому поколінні систем наземного телевізійного мовлення (DVB-T2) реалізують найсучасніші методи модуляції та кодування, що дозволяє збільшити ефективність використання обмеженого радіочастотного ресурсу. Ці системи плануються на заміну систем першого покоління, однак в Європі обидві системи (DVB-T та DVB-T2) будуть використовуватись одночасно ще досить тривалий час. На відміну від системи DVB-T, в другому поколінні систем визначено використання інших методів корегувального кодування, що дозволяє забезпечувати необхідну якість за умов впливу шумів та завад значного рівня, що є особливо притаманним для наземного середовища передавання. Також передбачено таку організацію мультиплексу, за якої в приймачі будуть обробляти тільки ту його частину, в якій передають дані конкретної програми. Нові для систем наземного мовлення методи модуляції, такі як КАМ-256, та більш високий порядок швидкого перетворення Фур’є (визначено режими 16k та 32k) з можливістю вибору додаткових значень тривалості захисного інтервалу та кількості допоміжних носійних коливань в кадрі OFDM, підвищать ефективність системи передавання до 45 %.

На сьогоднішній день прогрес систем DVB прийшов до передавання в мовленнєвому середовищі інформації програм та іншої телекомунікаційної інформації за IP-протоколом, що є основою конвергенції служб.

Нові покоління систем більш гнучкі, адаптивні зо умов передавання та до застосовань, більш дружні до користувачів.

В Україні вже впроваджено 35 з 129 стандартів ETSI та деяких інших стандартів, в яких визначено основні аспекти щодо систем DVB, і планується продовження розробки відповідних національних стандартів цього напрямку.

Системи відтворення відеоінформації

Сучасний рівень світового прогресу характеризується великим різноманіттям принципів відтворення відеоінформації, використовуваних на практиці.

В ТВ та мультимедійних системах найбільш широко використовуються рідиннокристалічні дисплеї. Вони придатні для відтворення зображень стандартної, високої та надвисокої чіткості. Це уможливило впровадження телебачення високої чіткості.

На сьогоднішній час також використовуються дисплеї, що працюють за іншими принципами – плазмові, світлодіодні, проекційні та інші.

В стандартах IEC визначено методи вимірювання характеристик різних типів дисплеїв для мультимедійних застосовань. Ці стандарти вже впроваджено в Україні. Сферу застосування цих стандартів може бути поширено на дисплеї ТВ приймачів цифрового мовлення.

Системи оцінки і моніторінгу якості зображень

Оскільки в цифровому мовленні використовують компроміс між ступенем стиснення аудіовізуальної інформації та швидкістю цифрового потоку, надзвичайно важливо здійснювати контроль якості відтворювальної інформації.

В ТВ мовленні використовують оцінку і контроль якості зображень на різних шарах моделі відкритих систем ISO, в тому числі, оцінюють якість передавання цифрового сигналу за технічними параметрами, якість передавання цифрового потоку за параметрами, які характеризують роботи системи, а також якість відтворювальної інформації.

В Рекомендаціях МСЕ визначено жорсткі вимоги до трактів мовлення, і для задоволення цих вимог необхідно мати відповідну метрологічну базу. В Україні почато розроблення відповідних національних стандартів.

Стан національної стандартизації

На сьогоднішній день в Україні розроблено нормативну базу впровадження першої черги систем цифрового мовлення. Створено приблизно 100 стандартів в сфері цифрового телевізійного та мультимедійного мовлення та інших аудіовізуальних застосовань.

Необхідно продовження цієї роботи, враховуючи велику динаміку розроблення світових стандартів в сфері аудіовізуальних та інших інфокомунікаційних технологій.

ДЖЕРЕЛО: УКР-ДВБ-ФОРУМ