Вещание

Было время, когда дома не имели окон. Тем, кто не жил в пещерах и в палатке, трудно представить, что это такое. В наше время в течение жизни одного поколения в наиболее развитых странах каждый дом получил новое окно невероятной магической силы - телевизионный экран. То, что сначала казалось просто одним из роскошных излишеств, за исторически ничтожный срок стало жизненной потребностью.

Артур Кларк

Одно из наиболее значительных достижений человечества в XX столетии - создание и развитие систем звукового и телевизионного вещания. Эти системы играют огромную роль в жизни современного общества, давая возможность практически каждому человеку быть в курсе всех происходящих в мире событий и способствуя широкому распространению новейших достижений культуры и науки. По своему значению для человеческой цивилизации радиовещание имеет огромное значение, не меньшее, чем изобретение книгопечатания в XVI веке. Именно благодаря широкому распространению знаний с помощью печатных изданий за прошедшие столетия мир столь значительно изменился в культурном, образовательном и политическом отношении.

Русский историк Н. М. Карамзин так оценил роль книгопечатания: "История ума представляет две главные эпохи: изобретение букв и типографии, все другие были следствием".

Радиовещание открыло третью эпоху "истории ума". В XX столетии оно явилось мощным катализатором интеллектуального и политического развития человеческого сообщества. Несомненно, что в XXI веке его роль в жизни общества еще более возрастет.

Звуковое вещание

Первые опыты по передаче с помощью радио сигналов звукового (3В) вещания проводились еще в начале XX столетия. Они связаны с именами американских инженеров Фессендена и Ли де Фореста. В 20-х годах начинается интенсивное строительство радиовещательных (РВ) станций во многих странах мира. Первые РВ станции работали в диапазоне длинных волн и использовали амплитудную модуляцию. В системах AM вещания, которые и в настоящее время распространены весьма широко, звуковые сигналы передаются в полосе частот 5 кГц. Столь узкая полоса частот и взаимные помехи между многочисленными AM станциями, использующими один и тот же частотный канал, не позволяют обеспечить прием вещательных программ с высоким качеством.

Из-за интенсивного внедрения станций AM вещания сразу же возникла проблема устранения помех между разными станциями. Это могло быть достигнуто путем повышения стабильности частоты РВ станций, снижения уровней внеполосных излучений и улучшения избирательности приемников. До середины XX столетия инженеры интенсивно работали над решением этих проблем.

Для AM вещания в диапазонах НЧ, СЧ и ВЧ в настоящее время выделено всего 135 частотных каналов, в которых общее число действующих в разных странах передатчиков составляет примерно 3000. Суммарная мощность этих передатчиков колоссальна и составляет около 50 МВт. Таким образом, насыщенность этих диапазонов частот работающими станциями AM вещания весьма велика.

Здание первой мощной радиовещательной станции ВЦСПС (1929 г.)

Для повышения эффективности использования радиочастотного спектра в сетях AM вещания английским ученым Т. Л. Эккерслеем в 1929 году было предложено создавать синхронные сети, в которых все передающие станции сети, обслуживающие определенную территорию, работают на одной частоте с весьма высокой стабильностью и передают одну и ту же программу. В таких сетях существенно снижаются необходимые защитные отношения для полезных сигналов в зоне обслуживания одной РВ станции, поэтому возможно в одном частотном канале организовать вещание на весьма значительной территории. Синхронные сети были созданы только в нескольких странах (Великобритании, Франции, Германии и Японии). Однако из-за того, что в большинстве стран вещательные станции являлись частными и передавали разные программы, синхронные сети широкого распространения не получили. В США их создание было запрещено антимонопольным законом.

В СССР, где распространение центральных вещательных программ на всей территории страны являлось важной государственной задачей, синхронные сети в диапазоне СЧ начали создаваться в 1950 году. Использование синхронных сетей позволяло применять в них маломощные передатчики и исключить в темное время суток нелинейные и частотные искажения в зонах интерференции земного и пространственного луча. Заметно повышалась также и надежность вещания.

Из-за быстрого увеличения количества работающих в эфире AM вещательных станций и роста взаимных помех качество приема сигналов было достаточно низким. Исследования Э. Г. Армстронга, выполненные в 1936 году, показали перспективность применения в сетях вещания ЧМ, так как в этих сетях обеспечивается значительно более высокое качество приема вещательных сигналов, нежели в сетях AM вещания, и более просто решаются вопросы обеспечения их электромагнитной совместимости (ЭМС). В системах ЧМ вещания значительно (до 15 кГц) расширялась полоса частот передаваемых вещательных сигналов. С 40-х годов во всех странах в диапазоне метровых волн (ОВЧ) начинается создание сетей ЧМ вещания.

Повышение качества радиовещания всегда было и остается весьма важной задачей. Одним из путей ее решения было создание стереофонических систем, в которых, по сравнению с монофоническим воспроизведением звука, достигается большая естественность звучания музыкальных программ. В СССР первые опыты по созданию стереофонических систем воспроизведения музыкальных программ были проведены еще в 30-х годах под руководством профессора И. Е. Горона. В стереосистемах для передачи по каналу связи формируются сигналы в двух разнесенных в пространстве микрофонах - правом и левом (формирующих сигналы А и В). Необходимая полоса частот канала связи для этих систем значительно шире, нежели для AM вещания и поэтому организация стереовещания началась в сетях ОВЧ-ЧМ вещания.

В 50-х годах в разных странах было предложено более тридцати различных систем стереовещания. В эти годы в США, Японии, СССР и в других странах были проведены обширные экспериментальные исследования подобных систем. В Великобритании исследовались системы с импульсной модуляцией и временным разделением стереоканалов, в США некоторое время применялась система Кросби, в которой разностный сигнал (А-В) модулировал поднесущую по частоте. Однако в результате выполненных исследований в США в 1961 году была принята система, разработанная фирмами "Зенит" и "Дженерал Электрик". В этой системе на нижних частотах передавался суммарный сигнал правого и левого микрофона (А+В), а на поднесущей методом AM - разностный сигнал (А-В) стереопрограммы. Сама поднесущая подавлялась. Поэтому для ее восстановления на приеме передавался пилот-сигнал, частота которого (19 кГц) была в два раза ниже частоты поднесущей. Данная система получила широкое распространение во многих странах.

В СССР под руководством профессора Л. М. Кононовича была разработана и внедрена в 1963 году система с полярной модуляцией, изобретенной в 1939 году А. И. Косцовым. В этой системе частота поднесущей была выбрана равной 31.25 кГц. Ее положительные полупериоды модулируются сигналом А, а отрицательные - сигналом В. В 60-х годах в сетях ОВЧ-ЧМ вещания во многих странах начинает внедряться система стереофонического вещания. В СССР, США и Японии в 70-х годах для повышения качества передачи музыкальных программ разрабатываются аналоговые системы 4-канального стереовещания (квадрофония). Однако такие системы распространения не получили.

Совершенствование систем вещания в конце XX столетия идет по пути разработки цифровых систем, в которых может быть обеспечено весьма высокое качество воспроизведения речи и музыки. Цифровые РВ системы позволяют создавать сети вещания с высокой эффективностью использования радиочастотного спектра.

В конце 60-х годов цифровые методы передачи начинают внедряться на линиях распределения 3В программ. При этом применяется ИКМ, и монофонический сигнал 3В преобразуется в цифровой поток со скоростью, примерно равной 512 Кбит/с. Этот цифровой поток включает в себя как информационные, так избыточные символы, образуемые при применении кода БЧХ, исправлявшего информационные символы, принятые с ошибками. Применение метода почти мгновенного компандирования для сокращения избыточности сигналов 3В вещания позволяет сократить скорость цифрового потока до 320 Кбит/с. В 80-х годах для распределения программ 3В вещания по кабельным, аналоговым радиорелейным и спутниковым линиям связи используются цифровые методы передачи. Типовой являлась система объединения в один цифровой поток со скоростью 2 Мбит/с нескольких (до семи) стерео- и моновещательных программ 3В. Этот поток передается на поднесущей, модулируемой методом ОФМ или ДОФМ. Передача сигналов 3В вещания осуществляется в верхней части частотного спектра аналоговой системы передачи.

В конце 80-х годов в Германии и Японии в диапазоне 12 ГГц создаются спутниковые системы непосредственного 3В вещания с использованием цифровых методов передачи. В этих системах в полосе частот одного спутникового ствола передается общий цифровой поток со скоростью порядка 25 Мбит/с, в котором методом ВУ размещены цифровые потоки порядка пятидесяти моновещательных (или двадцати пяти стереовещательных) программ, передаваемых с качеством компакт-дисков. Передача этого потока осуществляется методом ОФМ или ДОФМ. В Европейском вещательном союзе (EBU) была разработана система MAC/packet. Система MAC была разработана для передачи ТВ сигналов методом ЧМ. Подробнее о ней будет сказано в следующем разделе. В системе MAC/packet площадь телевизионного кадра, обычно заполняемая видеосигналом, заменяется пакетами данных или цифровыми потоками программ 3В вещания.

В существующих наземных сетях 3В вещания невозможно передавать высокоскоростные цифровые потоки, так как они используют сравнительно узкополосные радиоканалы. В США и в европейских странах в 80-е годы ведутся разработки новых систем наземного цифрового 3В вещания. В СССР в начале 80-х годов в диапазоне 100 МГц была разработана и экспериментально испытана одна такая система. В этой системе для сокращения избыточности 3В сигналов применялась ИКМ с мгновенным компандированием, она позволяла передать на одной несущей методом ДОФМ пять стереопрограмм (или две моно- и четыре стереопрограммы) и занимала полосу 4 МГц.

В начале 90-х годов европейские страны объединяют свои усилия в разработке перспективной системы цифрового звукового вещания (DAB - Digital Audio Broadcasting), и в 1994 году эта разработка завершается. В ряде стран Европы, Азии и Америки в 1996 году началась опытная эксплуатация наземных сетей вещания стандарта DAB, в котором используется метод модуляции COFDM. В этой системе для устранения избыточности 3В сигналов используется метод MUSICAM. Ширина полосы частот, занимаемая одним частотным каналом, в этой системе составляет 1.5 МГц. Сети DAB по эффективности использования РЧС существенно превосходят сети ОВЧ-ЧМ вещания, поскольку, во-первых, в этих сетях упрощается обеспечение ЭМС между разными станциями, работающими в сети, а во-вторых, в этих сетях возможна реализация идеи создания синхронных одночастотных сетей, покрывающих значительные регионы страны. В одном канале системы DAB могут быть переданы до шести стереофонических программ с качеством компакт-дисков. За последние несколько лет опытные сети DAB созданы в большинстве европейских стран, а также в Канаде, Китае, Гонконге, Индии, Малайзии, Японии, Южной Африке и в некоторых других странах. В первом десятилетии XXI века в сетях вещания во многих странах будет осуществлен переход от аналоговых систем к цифровым.

Хронология1906 годПервый опыт передачи речи и музыки по радио с помощью машин высокой частоты (Р. Фессенден).1906-1910 годыОпыты передачи речи и музыки с помощью дуговых передатчиков (Ли де Форест).1915 годОпыты по передаче речи и музыки с помощью ламповых передатчиков (Ли де Форест).1920 годНачало AM звукового вещания в США.1922 годНачало регулярного AM звукового вещания в Великобритании и Франции.1923 годНачало регулярного AM звукового вещания в Германии.1924 годНачало регулярного AM звукового вещания в СССР (М. А. Бонч-Бруевич, А. Л. Минц).1929 годПредложение П. П. Эккерслея о синхронной работе вещательных передатчиков на средних волнах.1930-1932 годыИсследования вопросов создания синхронных сетей 3В вещания (Великобритания - П. П. Эккерслей; США - К. Б. Айкен; Германия - Ф. Герц; СССР - К. М. Косиков).1929-1930 годСоздание синхронных сетей 3В вещания в Великобритании и Германии.1931 годОпыты по 3В вещанию на метровых волнах (СССР - Б. А. Введенский).1936 годЭкспериментальные исследования системы 3В вещания с использованием ЧМ (США - Э. Г. Армстронг).1941 годНачало вещания с использованием ЧМ (США).1946 годНачало ЧМ радиовещания в СССР.1955 годОпытная передача стереофонических программ по радио в СССР (Н. С. Куприянов).1958 годСоздание системы стереовещания, в которой разностный сигнал передавался на поднесущей частоте методом ЧМ (США - М. Дж. Кросби).1959 годРазработка системы звукового стереофонического вещания с полярной модуляцией (СССР - Л. М. Кононов) и с пилот-тоном (США - Л. Кан).1960 годСоздание синхронных сетей 3В вещания в Японии.1961 годНачало внедрения стереофонического ЧМ вещания в США.1963 годВнедрение в эксплуатацию цифровых методов передачи 3В программ с использованием ИКМ по каналам связи (СССР).1963 годНачало внедрения стереофонического ЧМ вещания в СССР.1967-1980 годыВнедрение цифровых методов передачи с помощью ИКМ сигналов вещания по спутниковым трактам распределения 3В программ, а также передача программ 3В вещания и полос газет в системе "Орбита-РВ" (СССР - О. С. Тихонов, Г. В. Рабинович, Е. Я. Чеховский, Л. Я. Кантор).1970-1980 годыИсследования и внедрение синхронного вещания в СССР (А. А. Пирогов, Н. М. Санкин, Г. Я. Тимофеева, С. С. Гейнце).1970-1976 годыРазработка квадрафонических аналоговых систем вещания (США, Япония, СССР).1982-1984 годыРазработка и экспериментальные исследования системы наземного цифрового вещания в СССР (М. У. Банк, В. М. Колесников, Ю. Б. Окунев, Л. М. Финк, М. Я. Лесман).1985-1989 годыРазработка и внедрение системы DSR непосредственного цифрового спутникового звукового вещания и передачи данных (Германия).1988 годРазработка многоканальной системы DSR (Япония).1994 годЗавершены разработки европейской системы DAB для наземного и для непосредственного спутникового цифрового звукового вещания.1996 годСоздание в ряде европейских стран опытных сетей наземного вещания по стандарту DAB.Телевизионное вещание

Зарождение электронных систем телевизионного вещания относится к 1907 году и связано с именем русского ученого Б. Л. Розинга, который предложил использовать для преобразования изображения в электрический сигнал трубку Брауна и последовательную электрическую развертку. В XX веке произошел огромный прогресс в создании техники и сетей ТВ вещания. Этот прогресс обусловлен самоотверженным трудом нескольких поколений ученых и инженеров многих стран. Значительный вклад в создание ТВ систем внесли специалисты США, Германии, России, Франции, Японии, Венгрии, Польши и др.

До начала 30-х годов разрабатывались в основном механические ТВ системы, в которых формирование электронного сигнала изображения осуществлялось с помощью диска Нипкова, изобретенного в 1884 году и осуществлявшего разложение передаваемого изображения на последовательные элементы. Одна из таких систем ТВ вещания была создана в СССР в 1929 году под руководством В. И. Архангельского в лаборатории одного из крупнейших советских ученых в области телевидения П. В. Шмакова. В этой системе использовались параметры развертки 30 строк и 12.5 кадр/с. В ней ТВ сигнал занимал полосу частот, равную всего 7.5 кГц, и передавался по радиоканалу на частоте I МГц, а звуковое сопровождение - на частоте 500 кГц. В 20-х годах в США, СССР, Франции, Германии и других странах разрабатываются передающие телевизионные трубки и появляется возможность создания полностью электронных ТВ систем. Опытные полностью электронные ТВ системы впервые создаются в 1930 году в США и Германии. В СССР создание ТВ центров и первые опытные передачи ТВ вещания в Москве (343 строки) и Ленинграде (240 строк) начались в 1937 году. Необходимая ширина полосы частот радиоканала для такой передачи составляла примерно 1.5 МГц.

Современные стандарты на системы черно-белого ТВ вещания в разных странах создаются в 40-х годах. Для развития сетей ТВ вещания был выделен диапазон метровых и дециметровых волн.

В СССР внедрение таких систем начинается в 1948 году с реконструкции Московского ТВ центра на используемый и сегодня стандарт 625 строк, 25 кадр/с и 50 полей/с (полоса частот радиоканала составляет 6.5 МГц). Он был принят в 1952-1953 годах в качестве международного стандарта многими странами Европы, а также Австралией.

Появления первых идей создания систем передачи по каналам электросвязи цветного изображения относится к началу XX века. В 1900 году русский ученый А. А. Полумордвинов на основе трехкомпонентной теории цветовосприятия создал первый проект механической ТВ системы с последовательной передачей цветов. В 1908 году другой русский ученый И. А. Адамян предложил проект двухцветной механической ТВ системы с одновременной передачей цветов.

Современные системы цветного ТВ вещания стандартов NTSC, PAL и SECAM были разработаны в 50-60-х годах XX века, а в 1966 году на международной конференции МЭС в Осло было рекомендовано их применение. В европейских странах ширина полосы частот, выделенная для передачи ТВ сигнала, составляет 8 МГц. В СССР на сети ТВ вещания с 1967 года начинает внедряться система цветного ТВ стандарта SECAM.

Сравнительная высота ряда высотных сооружений и телевизионных башен мира: башня Шухова (Москва); небоскреб "Эмпайр стейт билдинг" (Нью-Йорк); Московский государственный университет; Эйфелевая башня (Париж); телевизионная башня в Штутгарте (Германия); башня Московского телецентра

Все страны испытывают дефицит частотных каналов для организации наземной сети ТВ вещания. Повысить эффективность использования РЧС можно, увеличив зону обслуживания одним ТВ передатчиком. Для этого его следует разместить на большой высоте над поверхностью Земли. В 1937 году известный советский специалист в области телевидения профессор П. В. Шмаков предложил использовать ТВ передатчики, установленные на борту самолета, для организации ТВ вещания на большую территорию. Однако в те годы эта идея не была реализована.

К идее применения летательных аппаратов для трансляции ТВ сигналов ученые возвращались в 70-х и в конце 90-х годов. В России в 1978 году в Научно-исследовательском институте радио был разработан проект организации ТВ вещания с использованием дирижаблей. В начале 70-х годов в некоторых странах (Турция, США) идея самолетной ретрансляции нашла свое воплощение, так как таким образом оказалось экономически наиболее выгодным организовать ТВ вещание общеобразовательных программ. Хотя идея использования летательных аппаратов в ТВ вещании широкого развития не получила, в конце XX века на ее основе был разработан грандиозный проект "Sky Station", о котором будет рассказано ниже. По этому проекту в начале XXI столетия должна быть создана глобальная система фиксированной связи, услугами которой смогут пользоваться около одного миллиарда абонентов.

На другой метод повышения эффективности использования РЧС, названный смещением несущих частот (СНЧ), в 1956 году указал американский инженер В. Беренд. Метод СНЧ основывается на том, что спектр ТВ сигнала имеет линейчатую структуру. Поэтому сдвиг несущих соседних станций, работающих в одном и том же частотном канале, на частоту, нечетно-кратную половине кадровой или строчной частоты, при высокой стабильности несущей частоты передатчиков позволяет обеспечить условия, при которых защитные отношения сигнал/помеха для этих станций могут быть существенно снижены. Это в свою очередь позволяет уменьшить необходимый территориальный разнос между ТВ станциями.

С 1967 года начинают создаваться спутниковые системы ТВ вещания. В СССР создается первая в мире система "Орбита", позволившая осуществлять подачу центральных ТВ программ в отдаленные районы нашей страны. Сеть станций "Орбита" дала возможность охватить ТВ вещанием практически всю огромную территорию СССР. С этого времени системы спутникового ТВ вещания получают широкое развитие во всем мире.

Земная передающая станция сети "Орбита"

В системах спутникового ТВ вещания до 90-х годов для передачи сигналов применялась ЧМ. При этом передача звукового сопровождения на ЧМ поднесущей, как это принято в системах наземного ТВ вещания, оказалась затруднительной из-за низкой помехоустойчивости приема сигналов звукового сопровождения. Поэтому был разработан ряд других методов, использующих интервалы строчных гасящих импульсов ТВ сигнала для передачи звуковых сигналов. При этом использовалась ШИМ либо цифровые методы передачи. В СССР соответствующие теоретические исследования и разработки были выполнены в 60-80-х годах учеными С. И. Катаевым, Ю. Б. Зубаревым, В. М. Цирлиным, Л. А. Севальневым и В. Т. Хоробрых. Позже сигналы звукового сопровождения передавались на ЧМ поднесущей, а для повышения помехоустойчивости их приема применялось компандирование.

В 80-х годах создаются сети спутникового вещания "Москва" и "Москва-Глобальная" с повышенной энергетикой спутникового ретранслятора и с дисперсией несущей. Первая из этих систем обеспечивала прием российских ТВ программ на территории СССР, а вторая - их прием во многих странах мира.

Первый проект системы непосредственного спутникового вещания в диапазоне 12 ГГц был разработан в 1971 году в Европейском вещательном союзе.

В СССР в диапазоне 800 МГц в 1976 году была создана первая система непосредственного спутникового ТВ вещания "Экран", действующая до сих пор и обеспечивающая прием одной программы центрального ТВ на территории Сибири и Дальнего Востока. В 1979 году, когда прогресс в создании малошумящих усилителей позволил создавать приемные станции со сравнительно небольшим диаметром антенн, началась разработка систем непосредственного спутникового ТВ вещания в диапазоне частот 12 ГГц. Были созданы несколько таких систем: ANIK (Канада - 1982 г.), BS-2 (Япония - 1984 г.), TV SAT (Германия и Франция - 1987 г.). В России современная цифровая система непосредственного спутникового вещания (НТВ-Плюс), которая обеспечивает трансляцию до сорока ТВ программ, была создана в 1997 году.

В период с 1978 по 1987 год в Японии, США и Европе разрабатываются системы телевидения высокой четкости (ТВЧ). Параметры развертки изображения этих систем приняты соответственно следующими: 1125/60, 1050/60 и 1125/50 (здесь в числителе указано число строк в кадре, а в знаменателе - частота кадров в секунду). Полоса частот, необходимая для передачи сигналов полного ТВЧ в аналоговом канале связи, составляет примерно 20 МГц. Сети наземного ТВ вещания работают в диапазоне радиоволн ниже 1 ГГц, в котором столь широкополосные каналы не могут быть выделены. Поэтому вещание ТВЧ в этом диапазоне частот возможно только при использовании методов сжатия спектра ТВ сигнала, позволяющих уменьшить необходимую полосу частот в 5-6 раз. В современных системах для этого применяется стандарт MPEG-2.

В результате проведенных в Японии в 1984 году разработок создается аналоговая система ТВЧ MUSE, в которой видеосигнал занимает полосу частот 8.1 МГц. Такой сигнал может быть передан методом ЧМ в радиоканале с полосой 21-24 МГц. Данная система используется Японией для спутникового ТВЧ вещания на своей территории с 1989 года.

Передача по спутниковым каналам связи ТВ сигналов стандартов NTSC, PAL и SECAM с необходимой помехоустойчивостью требует значительной энергетики линии связи. Для ее снижения в 1986 году в ряде стран создается семейство систем MAC

(Multiplexed Analog Component) с повышенной помехоустойчивостью приема ТВ сигналов. Видеосигнал в этих системах формируется путем временного сжатия сигналов яркости и цветности. При этом во время передачи одного поля ТВ сигнала последовательно во времени передаются сжатые сигнал яркости и один из сигналов цветности (в соседних полях передаются разные сигналы цветности), а также в цифровом виде - сигналы синхронизации, звукового сопровождения и данных. Для передачи по радиоканалу сформированного сигнала применяется ЧМ. Такие системы несколько лет находились в эксплуатации. Однако в 90-х годах произошел стремительный переход к более совершенным цифровым системам передачи ТВ сигналов, разработка которых была завершена во второй половине 90-х годов, и они начали внедряться в США и в ряде стран Европы.

В 1988 году во Франции создается европейская система ТВЧ HD-MAC (High Definition MAC). Видеосигнал этой системы занимает полосу частот 10.1 МГц. Этот сигнал методом ЧМ передается по спутниковому стволу с полосой 27 МГц.

Наряду с совершенствованием обычных систем ТВ вещания в последнем десятилетии XX века продолжаются разработки систем стереотелевидения, которые, как показали эксперименты, усиливают эмоциональное воздействие телепрограмм на зрителей. Кроме того, стереосистемы находят применение в промышленности, используются для исследовательских и учебных целей. В 1950 году состоялась первая опытная демонстрация такой системы, разработанной под руководством профессора П. В. Шмакова. Результаты этой разработки отражены как вклад СССР в Отчетах Исследовательских комиссий МСЭ. В 1979 году в Ленинграде проводилось опытное стереотелевизионное вещание.

Подобные работы шли в последующие годы в США, Японии, Франции, Германии, Австралии и других странах. С начала 80-х годов в ряде городов США и Германии началось опытное стереотелевизионное вещание. В 1989 году в Японии была создана и испытана новая опытная система стереотелевидения с использованием оборудования ТВЧ. Основными препятствиями для внедрения подобных систем в коммерческую эксплуатацию являются сложность оборудования и, что более важно, расширение полосы частот канала связи, необходимой для передачи сигналов. Несомненно, что эти препятствия будут преодолены, и стереотелевидение войдет в быт людей XXI века.

В 1994 году создаются европейские стандарты DVB (Digital Video Broadcasting) цифрового ТВ, определяющие способы передачи информационного цифрового потока по разным каналам связи (наземным радио и кабельным, спутниковым и т. д.). Для формирования информационного цифрового потока и сокращения избыточности ТВ сигнала используется стандарт MPEG-2, что позволяет в радиоканале с шириной полосы частот в 8 МГц передать, в зависимости от требуемого качества приема, 4-6 обычных ТВ программ либо одну программу ТВЧ. С созданием цифровых систем вещания понятие специализированной сети вещания утрачивает свой смысл, так как эти сети пригодны для распространения не только вещательных программ, но и любой другой циркулярной цифровой информации. Начиная с 1996 года в ряде стран мира начинают организовываться опытные сети цифрового ТВ вещания. В первом десятилетии XXI века цифровое вещание повсеместно заменит аналоговое вещание.

Хронология1900 годПервый проект механической ТВ системы с последовательной передачей цветов (Россия - А. А. Полумордвинов).1907 годИзобретение системы воспроизведения изображения с помощью электронно-лучевой трубки Брауна и последовательной электрической развертки (Россия - Л. Б. Розинг).1908 годПроект двухцветной механической ТВ системы с одновременной передачей цветов (Россия - И. А. Адамян).1925 годОпытные передачи изображений с помощью систем механического типа (США - Ч. Ф. Дженкис; Великобритания - Д. Л. Бэрд).1930 годОпытные передачи изображения с помощью систем электронного типа (США - Ф. Т. Фарнсуорт; Германия - М. Арденне).1931 годНачало регулярного ТВ вещания на частоте 60 МГц с помощью системы механического типа в СССР.1936-1938 годыНачало внедрения электронного ТВ вещания (США, СССР, Великобритания и Германия).1937 годПредложение использовать радиостанции, установленные на борту самолета, для ТВ вещания (СССР - П. В. Шмаков).1938 годОпытные передачи цветных изображений с помощью механической системы передачи ТВ сигналов (Великобритания - Д. Л. Бэрд).1940 годОпытные передачи цветных изображений с помощью электронной системы передачи ТВ сигналов с поочередной передачей цветов (США - П. Голдмарк).1941 годНачало черно-белого ТВ вещания с использованием ОБП (США).1944 годРазработка стандарта черно-белого ТВ вещания на 625 строк и 25 кадр/с (СССР - И. С. Джигит, С. В. Новаковский, С. И. Катаев, П. В. Шмаков, Ю. И. Казначеев и др.).1948 годНачало в СССР ТВ вещания по стандарту 625 строк и 25 кадр/с.1950 годДемонстрация опытной установки стереоскопического телевидения (СССР - П. В. Шмаков).1953 годРазработка и внедрение системы NTSC цветного ТВ (США - В. Хьюз).1956 годПредложение о применении СНЧ для повышения эффективности использования РЧС (США - В. Беренд).1959 годРазработка системы SECAM цветного ТВ (Франция - А. де Франс).1962 годРазработка системы PAL цветного ТВ (ФРГ - В. Брух).1962 годПередача ТВ сигналов через искусственный спутник Земли "Телстар" (США).1965 годПередача сигналов ТВ и многоканальной телефонии через спутник "Молния" (СССР).1967 годВнедрение в СССР цветного ТВ вещания по системе SECAM.1967 годСоздание в России первой в мире системы спутникового вещания "Орбита" (СССР - Н. В. Талызин, Л. Я. Кантор, М. З. Цейтлин).1971 годПервый проект системы непосредственного ТВ вещания с использованием ИСЗ в диапазоне 12 ГГц (EBU - Европа - Г. Хансен).1974-1987 годыРазработка системы ТВЧ в Японии, США и Европе.1973 годСоздание систем ТВ вещания с использованием оборудования, размещенного на борту самолета (США, Турция).1976 годСоздание в России системы непосредственного спутникового ТВ вещания "Экран" в диапазоне 800 МГц (СССР - А. Д. Фортушенко, В. А. Шамшин, М. В. Бродский, И. С. Цирлин, С. В. Бородин).1978 годРазработка проекта системы ТВ вещания с использованием дирижаблей (СССР - М. Г. Локшин, В. А. Быховский).1979 годОпытное стереотелевизионное вещание в Ленинграде (СССР - П. В. Шмаков, В. Е. Джакония).1980-1982 годыОпытное стереотелевизионное вещание в США и Германии.1980 годСоздание системы спутникового вещания "Москва" с дисперсией несущей (СССР - Л. Я. Кантор, А. В. Соколов, Э. И. Кумыш, Б. А. Локшин).1986 годРазработка семейства систем MAC для передачи ТВ сигналов по спутниковым каналам связи (США, Канада, Франция, Великобритания).1986 годЭкспериментальное спутниковое ТВЧ вещание с использованием системы MUSA (Япония).1987 годПринятие Рекомендаций МСЭ по двум вещательным стандартам ТВЧ (1125/60, 1250/50, 16: 9).1989 годВведение в эксплуатацию системы спутникового вещания "Москва-Глобальная", обеспечивающей прием российских ТВ программ на территории многих стран (СССР).1989 годНачало регулярных экспериментальных передач ТВЧ (Япония).1989 годСоздание опытной системы стереотелевидения с использованием оборудования ТВЧ (Япония).1990 годПринятие Рекомендации МСЭ по единому студийному стандарту ТВЧ.1994 годСоздание европейского стандарта цифрового ТВ вещания (DVB).1996 годНачало цифрового ТВ вещания через спутник системы Eutelsat на основе применения стандартов DVB и MPEG-2.1996 годСоздание опытных наземных сетей цифрового ТВ вещания в ряде стран Европы, Америки и Азии.1997 годСоздание в России системы непосредственного спутникого вещания (НТВ-Плюс) в диапазоне 11, 7-12, 5 ГГц (Россия - Л. Я. Кантор, Б. А. Локшин и др.).1998 годНачало внедрения наземного цифрового ТВ вещания в США.Этапы развития сетей звукового и телевизионного вещания

В XX столетии выполнена грандиозная работа по созданию и внедрению систем звукового и ТВ вещания. Значительная часть населения Земли из радио- и телевизионных передач черпают сведения обо всех происходящих в мире событиях, знакомятся с достижениями науки и культуры человеческой цивилизации. Радио и телевидение оказывают огромное влияние на политические и социальные процессы в человеческом обществе, формируя единое информационное пространство нашего мира, в котором рождаются ростки новой единой культуры человечества.

Первая вещательная станция в Питтсбурге (США) начала регулярную работу в ноябре 1920 года, в Великобритании и Франции - в 1922 году, а в Германии и СССР - в 1923 и в 1924 году. К концу 40-х годов сети вещания были развернуты во многих странах. К 1960 году в мире насчитывалось 50 миллионов приемников, а к началу 1973 года это число составляло уже 850 миллионов. К концу XX века количество радиоприемников у населения увеличилось до полутора миллиардов.

В развитии систем 3В вещания можно выделить следующие основные этапы.

  • Стремительное развитие начиная с 1920 года сетей AM вещания в диапазонах НЧ, СЧ и ВЧ, что вызвало значительную перегрузку этих диапазонов и, следовательно, значительный уровень взаимных помех между разными вещательными сетями и низкое качество приема вещательных программ. Для повышения эффективности использования РЧС начиная с 30-х годов в некоторых странах создаются синхронные сети вещания. В СССР такие сети создаются в 70-х годах. Сети AM вещания в настоящее время имеют наибольшее число абонентов и продолжают развиваться, хотя, в связи с началом внедрения техники цифрового вещания, грядет коренное изменение подходов к развитию звукового вещания. Возможно, диапазоны НЧ, СЧ и ВЧ в будущем будут высвобождены от вещательных станций и станут использоваться для оперативной организации радиолиний передачи данных большой протяженности с незначительной пропускной способностью.
  • С конца 30-х годов в США, а затем, после Второй мировой войны, и в других странах мира, в диапазоне ОВЧ начинается внедрение сетей ЧМ вещания. В этих сетях было улучшено качество приема вещательных программ за счет значительного расширения полосы частот передаваемых сигналов и повышения помехоустойчивости приема.
  • В начале 60-х годов в сетях ОВЧ-ЧМ вещания начинается внедрение стереовещания, заметно улучшающего естественность и качество звучания музыкальных программ. Разработки в этом направлении продолжаются вплоть до 80-х годов. Однако созданные в этот период квадрафонические системы в коммерческую эксплуатацию внедрены не были.
  • В последнем десятилетии XX века завершается разработка и начинается опытная эксплуатация во многих странах мира сетей цифрового вещания в диапазоне ОВЧ. Применение современных методов устранения избыточности вещательных сигналов и принципов синхронного вещания позволяет создавать сети 3В вещания с весьма высокой эффективностью использования радиочастотного спектра. Помимо существенного улучшения качества вещания, абонентам этих сетей предоставляется весьма широкий спектр услуг, позволяющий им автоматически селектировать и запоминать интересующие их передачи для их воспроизведения в удобное время.

Опыты по передаче по радиоканалам ТВ сигналов начались в ряде стран примерно через десять лет после начала звукового вещания. Основные этапы развития ТВ вещания в мире состоят в следующем:

  • В 30-е годы выполняются многочисленные разработки вначале механических, а позже электронных систем передачи и приема ТВ сигналов. Первые ТВ системы имели малое число строк и занимали в эфире сравнительно небольшую полосу частот. В этот период в Великобритании и США выполняются также экспериментальные исследования и разработки механических и электронных систем цветного ТВ. До 1940 года только в крупнейших городах нескольких стран, в том числе в США и СССР, были созданы сети ТВ вещания.
  • После Второй мировой войны разрабатываются современные стандарты черно-белого ТВ вещания. Для передачи ТВ сигналов по радиоканалу применяется AM с частично подавленной нижней боковой частотой. В разных странах для передачи ТВ сигналов была выделена разная полоса частот радиоканала (равная 6, 7 и 8 МГц). В СССР, во многих странах Европы и в других регионах мира выбран стандарт 625/25, а полоса частот радиоканала в 8 МГц. В 50-е годы происходит интенсивное развитие наземных сетей ТВ вещания в диапазоне ОВЧ, а позже ультравысоких частот (УВЧ). В этот же период во многих странах ведутся весьма многочисленные разработки стандартов цветного ТВ вещания, и в конце 50-х - начале 60-х годов принимаются три мировых стандарта цветного ТВ вещания: NTSC, SECAM и PAL.
  • В начале 60-х годов начинается новая эра в развитии ТВ вещания на основе спутниковых систем. Во многих развитых странах (СССР, США и др.) создаются национальные спутниковые системы распределения ТВ программ с помощью спутниковых систем. На основе международной кооперации создаются глобальные системы Интелсат, Евросат и другие. Спутниковые системы позволяют организовать каналы подачи ТВ программ в удаленные регионы разных частей мира и приблизить территориальный охват населения ТВ вещанием к 100%. Практически во всех системах передача ТВ сигналов осуществляется с помощью ЧМ. Развитие таких систем происходит до конца 80-х годов.
  • С середины 70-х годов выполняются разработки систем MAC с последовательной передачей сигналов яркости и цветности, направленные на повышение помехоустойчивости приема аналоговых ТВ сигналов в спутниковых каналах связи с ЧМ. В это же время начинаются разработки систем ТВ высокой четкости. В Европе и Японии создаются аналоговые системы HD-MAC и MUSA, причем последняя система вводится в постоянную коммерческую эксплуатацию в 1989 году.
  • В конце 80-х годов на смену аналоговым системам приходят цифровые системы как наземного, так и спутникового ТВ вещания, в которых применяются эффективные методы сокращения избыточности и сложные методы кодирования и модуляции. Цифровые системы позволяют существенно повысить эффективность использования радиочастотного спектра и расширить предоставляемые абонентам услуги. В Европе создаются шесть совместимых стандартов на системы цифрового вещания по спутниковым и наземным радио- и кабельным каналам.
  • В 1971 году разрабатывается первый проект спутникового непосредственного ТВ вещания. Подобные системы создаются во многих странах. В СССР первая такая система "Экран" в диапазоне 800 МГц вводится в эксплуатацию в 1976 году, а в 1997 году в России создается современная система вещания НТВ-Плюс.

За прошедшие 50 лет произошел поразительный прогресс в развитии техники и в распространении ТВ вещания. В настоящее время в мире у населения имеется около 700 миллионов телевизоров, из которых около 70% принимают сигналы цветного ТВ.

В первом десятилетии XXI века произойдет быстрое внедрение сетей цифрового ТВ вещания. Этот процесс уже начался в США, где к 1998 году в 67 городах было построено 117 станций наземного цифрового ТВ вещания. Уже начата опытная эксплуатация наземных сетей цифрового вещания в некоторых европейских странах.

В XXI веке будут продолжаться разработки систем ТВЧ и стереотелевидения, направленные на повышение качества ТВ вещания. В Японии внедрение вещания ТВЧ началось десять лет назад, и сегодня в этой стране сеть спутникового ТВЧ вещания уже имеет около 100 тысяч абонентов.

Системы цифрового 3В и ТВ вещания, по существу, могут быть использованы для распространения любой циркулярной информации, а при организации обратного канала позволяют реализовать интерактивное вещание.

Известным российским ученым - профессором М. И. Кривошеевым, председателем одной из Исследовательских комиссий МСЭ, занимающейся проблемами ТВ вещания, был предложен новый подход к цифровому ТВ и звуковому вещанию как к наиболее эффективному средству для создания системы массового многоцелевого информационного обслуживания. Эта система должна представлять собой единую систему циркулярной связи, в которой будет передаваться интегрированный транспортный поток, образованный составляющими сигналов изображения и звука, телематическими и мультимедийными данными. При этом ее пользователям по их требованию будет предоставляться любая интересующая их информация, будь то вещательная программа, информация из определенных банков данных, сообщения телетекста, доступ к сети Интернет и т. п.

Статья опубликована в книге М. Быховского "Круги памяти".
Перепечатывается с разрешения автора.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.