Области знаний
Партнёрские проектыМатериалы БРЭСпецпроектыСтать автором
Настроить видСменить языкИнформация
О РУВИКИ
Найти статью

ATSC-тюнер

Pause

ATSC (англ. Advanced Television Systems Committee тюнер, ATSC-приёмник, HDTV-тюнер) — разновидность телевизионного тюнера, который позволяет принимать цифровое телевидение (DTV) и телевизионные каналы, использующие стандарты ATSC, транслируемые телевизионными станциями в Северной Америке (включая части Центральной Америки) и Южной Корее. Такие тюнеры обычно интегрированы в телевизоры, видеомагнитофоны, цифровые видеорегистраторы (DVR) или приставки, которые обеспечивают аудио/видео выходы различных типов. Другим типом телевизионного тюнера является цифровой телевизионный адаптер (DTA) с аналоговым сквозным каналом.

Технический обзор

Термины «тюнер» и «приёмник» используются свободно, и, возможно, более правильно называть это ATSC-приёмником, где тюнер является частью приёмника. Приёмник формирует аудио- и видеосигналы, необходимые для телевизора, и выполняет следующие задачи: демодуляция; коррекция ошибок; демультиплексирование транспортного потока MPEG; декомпрессия; AV-синхронизация; и преобразование медиаформата для оптимального входа телевизора. Примеры преобразования медиаформата включают: преобразование чересстрочной развёртки в прогрессивную или наоборот; изменение разрешения изображения; преобразование соотношения сторон (16:9 в 4:3 и обратно); преобразование частоты кадров; и масштабирование изображения. Зумирование — пример изменения разрешения. Оно часто используется для преобразования изображения с низким разрешением для отображения на экране с высоким разрешением. Это позволяет пользователю устранить letterboxing или pillarboxing путём растягивания или обрезки изображения. Некоторые ATSC-приёмники, в основном встроенные в HDTV телевизоры, могут выполнять растяжение автоматически, либо по обнаружению чёрных полос, либо по считыванию AFD.

Принцип работы

ATSC-тюнер работает, формируя аудио- и видеосигналы, принимаемые с эфирного эфирного телевидения. ATSC-тюнеры обеспечивают следующие функции: селективная настройка; демодуляция; демультиплексирование транспортного потока; декомпрессия; коррекция ошибок; аналого-цифровое преобразование; AV-синхронизация; и преобразование медиаформата для оптимального соответствия типу экрана телевизора.

Селективная настройка

Селективная настройка — это процесс, при котором радиочастота (RF) телевизионного канала выбирается приёмником из диапазона передаваемых радиочастотных сигналов. Тюнер обычно выполняет функцию частотной селекции, а также подавления нежелательных внеполосных сигналов.

Демодуляция

Демодуляция означает преобразование сигнала от тюнера в сигнал, который телевизор может использовать для вывода изображения и звука без учёта частоты передачи. Это отделение стандартного базового сигнала от радиочастотного несущего, который использовался для передачи по воздуху (или по коаксиальному кабелю или другому средству передачи на большие расстояния). ATSC, реализованный в США, использует 8VSB-модуляцию, которая требует меньшей мощности для передачи, в отличие от также предлагавшейся COFDM-модуляции (используемой в европейском DVB-T, менее подверженной искажениям многолучевого распространения и, следовательно, лучше подходящей для мобильных установок).

Транспортный поток

В США несколько цифровых сигналов объединяются и затем передаются с одной антенны для создания эфирного вещания. Обратным процессом (демультиплексирование), ATSC-приёмник сначала принимает объединённый транспортный поток MPEG, а затем декодирует его для отображения одного из его компонентных сигналов на телевизоре.

Декомпрессия

Поскольку цифровые сигналы, передаваемые по воздуху, сжаты (упакованы компактнее), после их приёма ATSC-тюнером эти сжатые пакеты цифровых данных затем декомпрессируются (распаковываются до исходного размера). Система ATSC использует сжатие с потерями, поэтому, хотя размер декомпрессированных данных совпадает с исходным размером сжатых данных, полученные данные не полностью идентичны исходным, поданным на передающую станцию, но достаточно близки, чтобы большинство людей не заметили разницы.

Коррекция ошибок

Коррекция ошибок — это технология, используемая ATSC-тюнером для обеспечения возможности восстановления недостающих данных. Например, иногда помехи или низкое качество сигнала приводят к потере части данных, получаемых ATSC-тюнером. Благодаря коррекции ошибок тюнер может выполнять ряд проверок и восстанавливать данные, чтобы сигнал можно было просматривать на телевизоре. Коррекция ошибок работает путём добавления дополнительной информации к сигналу перед передачей, которая может быть использована при приёме для заполнения пробелов. Таким образом, коррекция ошибок имеет противоположный эффект по сравнению со сжатием — она увеличивает объём передаваемых данных, а не уменьшает его, и улучшает качество и устойчивость сигнала. Сжатие удаляет избыточные (и некоторые не избыточные) данные, а коррекция ошибок добавляет избыточные данные. Причина использования коррекции ошибок, а не просто меньшего сжатия и сохранения уже имеющейся избыточности, заключается в том, что системы коррекции ошибок специально разработаны для максимальной эффективности использования небольшого объёма избыточных данных, тогда как естественная избыточность данных не столь эффективна, поэтому с коррекцией ошибок общий объём необходимых данных всё равно меньше.

  • Стандарт ATSC (ATSC-E) содержит подраздел, позволяющий вещателям добавлять дополнительную (и переменную по типу) коррекцию ошибок в свои потоки вещания.
  • Эта служба коррекции ошибок не является обязательной в США и Канаде.
  • Неизвестно, сколько HDTV-приёмников поддерживают этот стандарт коррекции ошибок.
  • Для передачи HDTV с разрешением 720 или 1080 добавление 1-3 % дополнительных кодов коррекции ошибок помогает снизить некоторые проблемы ATSC с приёмом слабых сигналов в условиях неблагоприятного многолучевого распространения.
  • Приём значительно ухудшается из-за ЭМИ в диапазоне коротких, VHF и UHF волн от близлежащих компьютеров (слабое влияние), портативных Wi-Fi и широкополосного интернета (среднее и сильное), микроволновых печей (импульсы при включении), мобильных телефонов и их базовых станций, а также даже линий электропередачи с электронными передачами.

AV-синхронизация

AV-синхронизация — это согласование аудио- и видеосигналов, отображаемых на цифровом телевизоре в правильное время. AV-синхронизация обеспечивает отсутствие отставания звука от изображения или наоборот, чтобы и звук, и изображение были синхронизированы.

Преобразование изображения

Преобразование медиаформата чрезвычайно важно, поскольку форматирование изображений на телевизорах значительно различается в зависимости от используемой технологии. Например, некоторые телевизоры имеют чересстрочное изображение, а другие — прогрессивное. Разные телевизоры имеют разное соотношение сторон.

Требования правительства США

FCC выдала следующие требования для устройств, поступающих на рынок США:[1][2][3]

  • К 1 июля 2005 года все телевизоры с диагональю экрана более 36 дюймов (91,4400000 см) должны иметь встроенный ATSC DTV-тюнер.
  • К 1 марта 2006 года все телевизоры с диагональю экрана более 25 дюймов (63,5000000 см) должны иметь встроенный ATSC DTV-тюнер.
  • К 1 марта 2007 года все телевизоры независимо от размера экрана, а также все интерфейсные устройства с тюнером (видеомагнитофон, DVD-плеер/рекордер, DVR) должны иметь встроенный ATSC DTV-тюнер.

Устройства, произведённые до этих дат, всё ещё могут продаваться без встроенного ATSC DTV-тюнера; отсутствие цифровых тюнеров должно быть раскрыто потребителям, и большинство крупных розничных продавцов были оштрафованы FCC за несоблюдение этих требований[4].

Действующие правила указаны в Кодексе федеральных нормативных актов США (CFR)[5].

Отключение аналогового телевещания

В начале 2006 года в США был принят Закон о сокращении дефицита 2005 года[6], который предусматривал прекращение аналогового вещания наземных телевизионных станций к 17 февраля 2009 года[7] (эта дата неоднократно переносилась ранее). 11 февраля 2009 года[8] обязательная дата перехода на цифровое вещание была снова перенесена на 12 июня 2009 года, хотя станции могли перейти раньше. Задержка позволила распространить больше купонов на покупку конвертеров[9].

С 12 июня 2009 года телевизоры и другое оборудование с устаревшими NTSC-тюнерами не могут принимать эфирные передачи от американских телевизионных станций, если только вещание не ведётся ретранслятором или маломощным передатчиком. Однако станции класса A прекратили аналоговое вещание 1 сентября 2015 года, а полный отказ от аналогового вещания маломощных и ретрансляционных станций произошёл к 13 июля 2021 года. В Канаде аналогичное отключение аналогового телевидения было назначено на 1 сентября 2011 года (за исключением некоторых отдалённых северных регионов).

Существовали опасения, что отключение аналогового вещания в США приведёт к тому, что миллионы телевизоров, не подключённых к кабельным или спутниковым сетям, «погаснут». Зрители, не обновившие оборудование до телевизора с цифровым тюнером или приставки, лишились единственного источника телевидения, если только не полагались на вышеупомянутые маломощные станции. Законодательный акт разрешил субсидирование конвертеров, чтобы зрители могли принимать новые цифровые передачи на старых телевизорах. Переход сопровождался тем, что около 235 000 человек запросили купоны после даты перехода 12 июня 2009 года[10].

Два купона по 40 долларов были доступны на один адрес в США[11] номинально с 1 января 2008 года по 31 марта 2009 года; каждый купон можно было использовать для покупки одного одобренного конвертера. Купоны истекали через 90 дней после отправки и не подлежали продлению. Все домохозяйства имели право на получение купонов из первоначально выделенных 990 миллионов долларов, после чего дополнительные 510 миллионов долларов были доступны для домохозяйств, полагающихся исключительно на эфирное телевидение. 4 января 2009 года программа купонов достигла лимита в 1,34 миллиарда долларов США[12], и все последующие заявки были помещены в лист ожидания[13].

Требования правительства Канады

В Канаде Канадская комиссия по радиотелевидению и телекоммуникациям (CRTC) установила 31 августа 2011 года датой прекращения аналогового эфирного телевещания в 31 крупном городе страны, включая все провинциальные столицы, Оттаву (национальную столицу) и большинство других крупных городских центров[14].

К концу 2008 года в Канаде работали 22 цифровых передатчика DTV, и все существующие цифровые переходные лицензии прямо ограничивают, как условие лицензии, трансляцию более 14 часов в неделю программ, не входящих в аналоговую службу. В отличие от США, в Канаде не планируется субсидирование покупки ATSC-конвертеров и нет требования, чтобы новые приёмники декодировали цифровой сигнал. Канадские розничные продавцы также не обязаны раскрывать неспособность нового оборудования принимать DTV. Поэтому на рынке Канады появилось много устаревшего нового оборудования NTSC, которое по закону нельзя экспортировать в США. Ограниченное количество ATSC-приёмников представлено в канадских магазинах как HDTV-приёмники. ATSC CECB-конвертеры впервые появились по всей стране в октябре 2008 года, в таких сетях, как Best Buy и Home Hardware, но выбор был ограничен, а цены выше, чем в США, без государственных субсидий. ATSC-тюнеры также могут быть установлены в большинстве недавно произведённых телевизоров, а также в DVD-рекордерах, HDTV FTA-приёмниках и ТВ-тюнерах для ПК.

С начала 2012 года почти все канадские вещатели транслируют сигнал ATSC, за исключением некоторых маломощных и региональных станций. Эти сигналы можно стабильно принимать в большинстве городов с помощью хорошей комнатной антенны и ATSC-тюнера. Сигналы ATSC из США можно стабильно принимать с помощью наружной антенны и ATSC-тюнера в канадских городах, находящихся в пределах 60 миль от американских передающих вышек. К таким городам относятся Торонто (от Баффало), Виндзор (от Детройта и Толедо), Ванкувер (от Сиэтла и Такомы), Монреаль (от Берлингтона и Платтсбурга), Оттава (от Уотертауна и Платтсбурга), Фредериктон (от Преск-Айл). Комнатные антенны (пассивные и активные) проще в установке, но наружные антенны лучше подходят для приёма станций с больших расстояний.

Настройка и эксплуатация

Большинство ATSC-тюнеров имеют относительно простое экранное меню и автоматически выводят пользователя на экран настройки при первом включении. Это позволяет выбрать часовой пояс и режим летнего времени (так как все станции передают время в UTC), а также выполнить сканирование диапазона для поиска станций. Сканирование «прослушивает» каждый канал с 2 по 69 и останавливается при обнаружении цифровой несущей. Если удаётся декодировать станцию, считываются её данные PSIP, и её виртуальные каналы добавляются в карту каналов. Если PSIP не передаётся, используется физический номер канала, и каждый транспортный поток нумеруется по его TSID (переведённому из шестнадцатеричной системы) или начиная последовательно с .1, .2, .3 и так далее, в зависимости от тюнера.

Несколько телевизионных станций используют или использовали временный канал для передачи цифрового сигнала и после прекращения аналогового вещания переводят цифровую трансляцию либо обратно на старый аналоговый канал, либо на третий канал (иногда бывший аналоговый канал другой местной станции), выбранный в процедуре выбора цифрового канала в США. Это требует от всех зрителей повторного сканирования или ручного добавления нового канала и, возможно, удаления старого. Полное повторное сканирование обычно приводит к удалению других каналов, если они не могут быть приняты в момент сканирования их физического канала, поэтому это обычно нежелательно, хотя многие ATSC-тюнеры имеют только такую опцию. Некоторые имеют функцию «easy-add», которая не удаляет уже сохранённые в памяти каналы. Некоторые позволяют пользователю ввести физический канал и неотображаемый подканал, заставляя тюнер искать физический канал. В зависимости от тюнера это может автоматически добавить станцию и её цифровые подканалы в карту, и/или в «избранное» пользователя. Это также может оставить старую «мёртвую» карту каналов, так что появляется новый 8.1, мёртвый 8.1, новый 8.2, мёртвый 8.2 и т. д. В большинстве случаев на сайтах телевизионных станций не указана фактическая частота, используемая в данный момент. Если автоматическое сканирование не находит сигнал, а тюнер поддерживает ручное сканирование частот, попробуйте получить фактическую частоту у инженера станции. Это может позволить оставаться на одной частоте (канале) вместо «сканирования» (слишком быстрого перехода) и делать регулировку антенны, наблюдая только проблемный канал.

Другие ошибки вызваны некорректными данными, отправленными одной или несколькими станциями, часто включая отсутствие данных электронного программного гида. Многие ATSC-тюнеры запоминают EPG для каждой станции, но только на несколько часов после просмотра канала этой станции. Некоторые не запоминают вовсе (отображая только обязательный баннер канала), а очень немногие хранят данные в течение нескольких дней (для этого требуется оставаться на каждом канале более нескольких секунд для получения расширенной информации). Приёмники DirecTV с ATSC-тюнерами могут загружать гид в любое время, а другие устройства TiVo загружают данные гида отдельно. TV Guide On Screen также может использоваться для этого, но очень немногие ATSC-тюнеры поддерживают эту функцию (требуется загрузка всех данных гида для всех каналов с одной определённой станции). Отправка станцией неправильного времени также является серьёзной проблемой, так как это может исказить или испортить данные гида для всех станций до получения правильного времени от другой станции.

Ручная настройка

Каждый цифровой эфирный канал состоит из основного номера и подканала, например 4.1, 4.2 и т. д. Альтернативная форма записи — с дефисом: 4-1, 4-2… Точка и дефис взаимозаменяемы; оба обозначают одно и то же. Основные номера каналов соответствуют тем же радиочастотам, что и раньше. Однако теперь распространены «виртуальные каналы» (технически — логические номера каналов). Таким образом, цифровой сигнал канала 4 может фактически передаваться на канале 43 или любой другой частоте. При сканировании ATSC-тюнер находит сигнал на канале 43, узнаёт, что этот материал называется «Канал 4», и запоминает это соответствие. Пользователь может выбрать «4», и тюнер будет знать, что нужно настроиться на 43. До сканирования можно получить доступ к программам напрямую через ручную настройку, введя 43-1, 43-2… После сканирования обычно доступ осуществляется через 4-1, 4-2 и т. д., но также может быть возможен прямой доступ по 43, если это не совпадает с уже назначенным каналом. Если станции меняют частоты вещания, может быть возможен прямой доступ к новым частотам, если это не совпадает с уже назначенным каналом, в противном случае будет выбран этот канал, а не частота, но обычно требуется повторное сканирование всех каналов, что приведёт к назначению нескольких версий перекрывающихся каналов.

См. также

Примечания

  1. ↑ FCC INTRODUCES PHASE-IN PLAN FOR DTV TUNERS (PDF). FCC (8 августа 2002). Дата обращения: 5 июня 2006. (недоступная ссылка)
  2. ↑ Requirements for Digital Television Receiving Capability. FCC (8 ноября 2005). Дата обращения: 5 июня 2006. Архивировано 20 апреля 2006 года.
  3. ↑ FCC Moves Up DTV Tuner Date, Broadens Scope. TWICE (21 ноября 2005). Дата обращения: 30 августа 2006. Архивировано 5 февраля 2007 года.
  4. ↑ FCC, 10 апреля 2008: FCC принимает решения по обеспечению соблюдения DTV на сумму более 6 миллионов долларов
  5. ↑ CFR Title 47: Telecommunication; PART 15—RADIO FREQUENCY DEVICES; § 15.117 TV broadcast receivers. FCC (1 октября 2006). Дата обращения: 23 ноября 2015.
  6. ↑ Pub. L. No. 109—171, 120 Stat. 4 (8 февраля 2006).
  7. ↑ Senate approves 2009 for end of analog TV. NBC News (4 ноября 2005). Дата обращения: 5 июня 2006. Section 3002 of the Act amends 47 U.S.C. section 309(j)(14) to provide for the February 17, 2009, deadline.
  8. ↑ Hachman, Mark. Obama Makes DTV Delay Official, PCMAG (February 11, 2009). Дата обращения: 12 февраля 2009.
  9. ↑ Congress Delays Troubled Switch To Digital TV. Архивировано 18 марта 2017 года.
  10. ↑ Federal Communications Commission (June 15, 2009). FCC CONTINUES DTV OUTREACH ACROSS THE NATION. Пресс-релиз.
  11. ↑ Commerce Department Issues Final Rule To Launch Digital-to-Analog Converter Box Coupon Program. NTIA (12 марта 2007). Дата обращения: 12 марта 2007. Архивировано 14 марта 2007 года.
  12. ↑ Commerce's NTIA Welcomes Congressional Action on DTV Delay as Opportunity for More Americans to Prepare for the End of the Digital TV Transition.
  13. ↑ Archived copy. Дата обращения: 3 июня 2018. Архивировано 3 апреля 2009 года.
  14. ↑ Canadian Radio-television and Telecommunications Commission (22 марта 2010). Broadcasting Regulatory Policy CRTC 2010-167. Пресс-релиз.

Литература

Ссылки

Категории

Pause