Спутниковое ТВ (SAT) вещание было и остается самым быстрым, надежным и экономичным способом подачи ТВ сигнала высокого качества в любую точку обширного пространства. Все вещательные искусственные спутники Земли (ИСЗ) размещаются на так называемой геостационарной орбите (ГО) – круговой орбите высотой ~36000 км в плоскости экватора. Находясь на ГО, спутник неподвижен относительно поверхности Земли, т.к. вращается с той же угловой скоростью, что и Земля. Зона видимости геостационарной ИСЗ – около одной трети земной поверхности. Для SAT вещания выделены специальные участки радиочастотного спектра в сантиметровом диапазоне волн, где допускается повышенная плотность потока мощности с ИСЗ. Наиболее освоен участок KU-диапазона с частотами 11,7…12,5 ГГц. Вещательную мощность ИСЗ в данной точке приема принято характеризовать эквивалентной изотропно излучаемой мощностью (Р ЭИИМ), представляющей собой произведение выходной мощности передатчика ИСЗ на коэффициент усиления передающей антенны в данном направлении. Р ЭИИМ обычно выражается в дБ×Вт (dBW) и обычно составляет 45…60 dBW. В соседних диапазонах 10,7…11,7 ГГц и 12,5…12,75 ГГц вещают спутники так называемой фиксированной спутниковой службы с типовыми значениями Р ЭИИМ 38…52 dBW. Одной из особенностей применения ИСЗ является ограниченность энергетического потенциала спутникового ретранслятора, в силу чего в SAT вещании традиционно используют методы обработки, требующие минимального отношения несущая/шум (C/N) на входе демодулятора в обмен, например, на полосу частот сигнала. В аналоговом вещании это был выбор частотной модуляции (вместо амплитудной), а в цифровом вещании приходится применять мощное каскадное помехоустойчивое кодирование и модуляцию с невысокими кратностями (например, QPSK вместо более высокоскоростной 16 QAM). Дополнительной особенностью цифрового SAT вещания является тот факт, что многопрограммное вещание осуществляется за счет мультиплексирования в цифровом потоке, а работа передатчика ИСЗ осуществляется только на одной несущей в нелинейном режиме, что позволяет повысить его выходную мощность на 2,5…4 dB. Такое повышение энергетики эквивалентно уменьшению диаметра рефлектора приемной антенны в 2 раза в сравнении с приемом сигналов аналогового вещания. В 1994г. в рамках консорциума DVB Project был создан Европейский стандарт спутниковой цифровой системы многопрограммного ТВ вещания - стандарт DVB-S, работающий в полосе частот 11/12 ГГц (European Standard EN 300 421 v.1.1.2, 1997-08). Для целей SAT вещания выделены полосы частот в диапазонах 12, 29, 40 и 85 ГГц. В диапазонах 40 ГГц и 85 ГГц выделен спектр частот шириной в 2 ГГц. В октябре 1996г. был принят проект Рекомендации по общим функциональным требованиям к многопрограммным системам SAT вещания в полосе частот 11/12 ГГц, а уже в октябре 1999г. был выработан проект новой Рекомендации, учитывающей, что в мире существуют четыре схожие по архитектуре системы: стандарт DVB-S (Система А), DSS (Система В), G1-MPEG-2 (Система С) и ISDB-S (Система D). Система А (стандарт DVB-S) разработана европейским консорциумом DVB Project и предназначена для доставки служб многопрограммного ТВ вещания или ТВЧ в частотных диапазонах фиксированной и радиовещательной SAT служб (10,7…12,75 ГГц) с их непосредственным приемом на домашние интегральные приемники-декодеры, а также на приемники, подключенные к системам с SAT коллективными ТВ антеннами SMATV (Satellite Master Antenna ТВ), и систем кабельного телевидения (СКТ) при первичном и вторичном распределениях программ ТВ вещания. В настоящее время практическое все цифровое SAT ТВ вещание на все пять континентов осуществляется по стандарту DVB-S. Существует два основных способа цифровой передачи SAT сигналов:
передача N сжатых цифровых сигналов на N несущих;
мультиплексирование N сжатых цифровых сигналов и их передача на одной несущей.
Число программ ТВ вещания, которое можно передавать с помощью одного спутникового транспондера, зависит от требуемой скорости передачи информации, компонентного или композитного формата кодирования для источника сигнала, качества и разрешающей способности исходного изображения, критичности алгоритма сжатия к некоторым видам изображений и требуемого качества восстановленного изображения. Достижения в области сжатия данных позволяет организовать большое количество цифровых высококачественных ТВ каналов с относительно низкими скоростями (менее 1 Мбит/с, что эквивалентно 20-25 ТВ каналов в стандартной полосе SAT канала величиной 27 МГц). Во многих случаях допустима и скорость в 400 кбит/с, что эквивалентно не менее 60 ТВ каналов с одного транспондера.
Структурная схема передающей части стандарта DVB-S показана на рис.1. На передающей стороне выполняются следующие преобразования потока данных для его адаптации к каналу:
транспортное мультиплексирование и рандомизация для дисперсии энергии;
сверточное перемежение и внутреннее кодирование с использованием выколотого сверточного кода;
формирование сигнала в основной полосе частот и его модуляция.
Для SAT систем ТВ вещания характерны ограниченная мощность передаваемого сигнала и, следовательно, повышенная чувствительность к воздействию шумов и интерференционных помех. Совместное использование энергетически эффективной квадратурной фазовой модуляции QPSK и каскадного кодирования для канала на базе укороченного кода RS и сверточного кода в сочетании с алгоритмом декодирования Витерби с мягким решением обеспечивает высокую помехоустойчивость системы в условиях воздействия шумовых и интерференционных помех, а также нелинейности бортового ретранслятора (т.е. возможности работы при повышенной мощности). Благодаря согласованной фильтрации и прямому исправлению ошибок, высокое качество приема достигается даже в экстремальных условиях, когда уровень минимального сигнала близок к значениям, соответствующим пороговым значениям отношений несущая/шум (C/N) и несущая/интерференционная помеха (C/I). При этом гарантируется не более одной ошибки в час, что эквивалентно вероятности ошибок около 10 -10…10 -11 на входе демультиплексера MPEG-2 в приемнике-декодере. Для согласования передаваемого сигнала с полосой и энергетическими характеристиками конкретного транспондера устанавливается требуемое соотношение BW/Rs, где BW – полоса транспондера по уровню – 3 dB, Rs – скорость передаваемых символов. Так, для модуляции QPSK, скорости сверточного кода R и скорости RS-кода 188/204, соответствующая скорость передачи информационных символов составит: RU = R(2Rs)(188/204) = 1,843 R Rs.
MPEG-2
— название группы стандартов цифрового кодирования видео и аудио сигналов, одобренных ISO — Международной Организацией по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-2 в основном используется для кодирования видео и аудио при вещании, включая спутниковое вещание и кабельное телевидение. MPEG-2 с некоторыми модификациями также активно используется как стандарт для сжатия DVD. Использование MPEG-2 требует уплаты лицензионных отчислений держателям патентов через MPEG Licensing Association.
MPEG-4 стандарт
Что такое MPEG-4 стандарт? MPEG-4 (ISO 14496) – это широкий открытый стандарт разработанный Moving Picture Experts Group (MPEG), рабочей группой Интернациональной Организацией Стандартизации (International Organization for Standardization – ISO), которая также разработала общеизвестные MPEG-1 (MP3, VCD) и MPEG-2 (DVD, SVCD) стандарты, упорядочивающие разного рода форматы аудио-видео сжатия и многое другое. В сущности MPEG-4 предназначался не для стандартизации одного потенциального продукта (например, чего-то сравнимого с DVD), а для того чтобы охватить большое количество под-стандартов, из которых поставщики продуктов могли бы выбрать то, что им нужно для своей продукции. MPEG-4 стандарт, как уже упоминалось, разделён на множество разных под-стандартов, из которых наибольший интерес представляют следующие:
ISO 14496-1 (Системы), формат контейнера MP4, анимация/интерактивность (например, DVD меню)
ISO 14496-2 (Видео #1), Продвинутый Простой Профайл (Advanced Simple Profile – ASP), которому соответствуют XviD, DivX5, 3ivx...
ISO 14496-10 (Видео #2), Продвинутое Кодирование Видео (Advanced Video Coding – AVC), так же известное как H.264
Каковы возможные преимущества открытого стандарта, такого как MPEG-4, по сравнению с закрытыми форматами, такими как Windows Media Micro$oft-а? Преимущество в том, что открытый стандарт открыт для всех, желающих создать продукт. Поэтому, уже сейчас существует множество разных продуктов совместимых с MPEG-4 стандартом и, соответственно, совместимых друг с другом. Кроме возможной совместимости и широкого выбора продуктов, открытый стандарт приводит к конкуренции, которая сулит потребителям более высокое качество продуктов, менее высокие цены и большую сосредоточенность производителей на нуждах потребителей. И, возможно, самым важным аргументом в пользу открытого стандарта является то, что он делает возможным развитие программных продуктов с открытыми исходными текстами. XviD – ярчайший пример.
ISO 14496-1 (Системы) - MP4
Как уже было упомянуто MPEG-4 стандарт определяет собственный формат контейнера (другие форматы контейнеров не охватываются этим стандартом: AVI, OGM, Matroska и т.д.), который предусматривает не только хранение аудио и видео, а ещё и анимированного/интерактивного содержимого (так же известного как BIFS).
Анимация/интерактивность. Не вдаваясь в технические детали, стандарт MPEG-4 системы определяет широкий ряд мощных инструментов, которые делают возможными различные виды анимации (не только схожие с flash анимацией, но и подобные тем, что были использованы в фильмах «Toy Story» и «Finding Nemo») или интерактивность (например, DVD меню и интерактивные потоковые меню). Всё это может быть сделано в 2D и 3D. Образцы того, что могут предложить MPEG-4 системы, могут быть найдены здесь. Для воспроизведения системных файлов вам понадобиться системный декодер/проигрыватель. Самые популярные для 2D систем: GPAC's Osmo4 (скачать) и EnvivioTV (скачать). Для 3D систем посмотрите здесь.
Совместимость. MP4 контейнер – очень важная часть MPEG-4 стандарта, так как нельзя достичь 100% совместимости между разными MPEG-4 аудио-видео реализациями без стандартного контейнера. В противоположность этому, для MPEG-4 видео всё ещё самым популярным форматом является AVI. AVI контейнер – это основная причина существующей не совместимости в MPEG-4 (например, в аппаратных проигрывателях).
Дальнейшее изучение. Если Вы хотите прочитать больше о MP4 контейнере обратите внимание на MP4 FAQ в форуме Новые А/В контейнеры сайта Doom9. Некоторая документация по MP4 доступназдесь и здесь. Смотрите так же FAQ о MPEG-4 системах от Motion Picture Experts Group (MPEG). Если Вы заинтересованы в описании интерактивного содержимого взгляните на этот документ от GPACпроекта. Спецификацию MPEG-4 систем можно скачать здесь. Спецификацию ISO базового формата медиа файла (14996-12), на котором основан MP4, можно найти здесь.
ՀԱՅԿԱԿԱՆ ԱՐԲԱՆՅԱԿԱՅԻՆ ՖՈՐՈՒՄ
Главная*Գլխավոր 
