Twoja wyszukiwarka

BOGDAN MIŚ
NOWA EPOKA
Wiedza i Życie nr 4/1999
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 4/1999

ROK 1998 BĘDZIE ZAPEWNE KIEDYŚ WYMIENIANY W ANNAŁACH HISTORII TELEKOMUNIKACJI W POLSCE. Z POZORU MAŁO ZNACZĄCE WYDARZENIE - WPROWADZENIE NA NASZ RYNEK TELEWIZYJNY PRZEZ TELEWIZJĘ KABLOWĄ PTK ORAZ UDOSTĘPNIENIE VIA SATELITA POD WSPÓLNĄ NAZWĄ "WIZJA TV" PAKIETU KILKUNASTU PROGRAMÓW NIEŹLE JUŻ ZNANYCH W WERSJACH ORYGINALNYCH, A OBECNIE SPOLSZCZONYCH - BYŁO W ISTOCIE POCZĄTKIEM CAŁEJ NOWEJ EPOKI, CHOĆ SPOWODOWAŁO MNÓSTWO RYNKOWYCH "ZAWIROWAŃ" I KONFLIKTÓW...

Oznaczało to bowiem nie tylko bardzo poważne wyzwanie dla wszystkich dotychczasowych nadawców. Zwiastowało początek przewrotu technicznego o wszelkich znamionach rewolucji, a także ostrej walki konkurencyjnej, nie pozbawionej elementów politycznych.

Rzecz bowiem nie sprowadza się do tego, że oto - lepiej lub gorzej -przetłumaczono na język polski i udostępniono nam mniej czy bardziej ciekawe i wartościowe programy telewizyjne; to się już wielokrotnie zdarzało w różnych formach. Nie o to także idzie, że tym razem dawka miała charakter uderzeniowy i tylko z tego powodu musiała wstrząsnąć rynkiem. Istota sprawy polegała na tym, że słynna "cyfra" tylko w naszych odbiornikach będzie "zwykłą" telewizją analogową; na wejściu do systemu sygnał będzie miał charakter zasadniczo inny, zwany właśnie cyfrowym.

O CO TU JEDNAK CHODZI?

Następny - niewielki - fragment tekstu proszę przeczytać uważnie, bo nie jest całkiem łatwy.

Dowolny sygnał, który możemy traktować jako ciągłą zmianę pewnej wielkości zależnie od czasu - na przykład dźwięk - sprowadza się do postaci cyfrowej przez pobieranie co określony czas jego próbek. Innymi słowy, naturalny opis zjawiska za pomocą skomplikowanej krzywej ciągłej (właśnie zwany analogowym) zastępuje się opisem za pomocą jakoś tam dopasowanej do tej krzywej łamanej.

I tu ważna uwaga: owa krzywa, jako wyidealizowany obiekt matematyczny, też jest tylko przybliżonym odwzorowaniem danego zjawiska, więc zapis analogowy z samej swej natury nie może być dokładny; tymczasem, jeśli próbkowanie rzeczywistego procesu wykonamy dostatecznie "gęsto", to nieunikniona w takim postępowaniu utrata informacji może być tak mała, jak tylko chcemy. Choć trudno to w pierwszej chwili dobrze pojąć, ta druga technika daje zatem znacznie lepsze efekty.

Dla przykładu: na płytach kompaktowych mamy cyfrowy zapis dźwięku próbkowanego (czyli "sprawdzanego") ponad 44 tys. razy na sekundę i nikt nie ma wątpliwości, że jakość dźwięku z niej odtwarzanego jest o niebo lepsza niż odtwarzanego z najlepszego magnetofonu (gdzie używa się zapisu analogowego) z najbardziej wymyślną taśmą.

Podobnie może być z obrazem. Pomyślmy o zwykłej czarno-białej fotografii. Umówmy się teraz, że kompletnej bieli przypiszemy liczbę zero, kompletnej czerni - liczbę 255 (co bardzo upraszcza zagadnienie). Wyobraźmy sobie nałożoną na tę fotografię gęstą siateczkę. Dla każdego "oczka" tej siateczki wykonajmy pomiar średniego stopnia szarości (czy zaczernienia) odpowiedniego obszaru zdjęcia. Każdemu "oczku" przypisaliśmy w ten sposób pewną liczbę między 0 a 255. Otrzymaliśmy cyfrowy zapis obrazu; to nic, że czarno-białego, z kolorowym można postąpić tak samo. Jest niemal oczywiste, że zmniejszając rozmiary "oczka" naszej siatki, zwiększamy tym samym dokładność opisu.

TELEWIZJA CYFROWA

Tak więc, obraz i towarzyszący mu dźwięk zamieniliśmy jakoś tam na ciągi cyfr. Nasz zysk polega nie tylko na tym, że ten zapis jest tak dokładny jak chcemy, ale także na tym, że takie ciągi bardzo łatwo się przetwarza za pomocą komputera. W ciągu półwiecza istnienia i eksploatacji tych cudownych maszyn zdobyliśmy masę doświadczenia i wiedzy o liczbach i cyfrach; umiemy z nimi robić prawdziwe sztuczki magiczne. Dzięki temu telewizja cyfrowa ma co najmniej taką przewagę nad dobrze znaną nam analogową, jak płyta kompaktowa nad taśmą magnetofonową.

Podstawowe zatem zalety telewizji cyfrowej to:

  •  możliwość przekazywania programów telewizyjnych wysokiej wierności (jak na przykład ulepszonej telewizji EDTV oraz telewizji o wysokiej rozdzielczości HDTV);
  •  poprawa jakości emisji, zwiększona niezawodność oraz odporność na zakłócenia;
  •  lepsze wykorzystanie kanałów oraz zwiększenie liczby dostępnych -a więc możliwość wielokrotnego powiększenia ich liczby;
  • l możliwość, w wypadku telewizji naziemnej, zapewnienia dobrego odbioru programów na odbiornikach przenośnych.

Zatrzymajmy się nad zwiększeniem liczby kanałów; sądzę, że jest to nawet ważniejsze od poprawienia jakości technicznej przekazu (to poprawienie, co oczywiście jest bardzo istotne, następuje w nadajniku wyjściowym oraz na drodze od tego nadajnika do naszego telewizora lub do nadawcy kablowego, gdzie - jak mówiliśmy -sygnał jest z powrotem zamieniany na analogowy), dlatego w powyższym wyliczeniu fakt ten zaznaczyłem tłustym drukiem. Dlaczego jest ono możliwe?

Znów pomyślmy o jakimś dowolnym obrazku. Niech będzie tym razem dla jeszcze większego uproszczenia rozumowania czarno-biały, bez odcieni szarości. Wyobraźmy sobie, że przesyłamy cyfrową informację o każdym "oczku" tego obrazka w postaci odpowiadającego mu ciągu zer (biel) i jedynek (czerń), zaczynając opis od lewego górnego rogu. Otrzymamy - w zależności od rozmiarów obrazka i gęstości próbkowania - taki ciąg:

000011111111010111100111...

Będzie to więc okropnie długi (na ogół) ciąg zer i jedynek. Czy można go jakoś skrócić? Zróbmy tak: jeśli napotkam grupę siedmiu zer, napiszę 7*0, jeśli dwanaście jedynek, zastąpię je 12*1. W pierwszym wypadku zamiast siedmiu znaków użyłem trzech, w drugim zamiast dwunastu - czterech. Dokonałem tzw. kompresji, "ściśnięcia" mojego ciągu - bez żadnej straty istotnej informacji. Ciąg opisuje obraz, który jest transmitowany kanałem o określonej przepustowości (porównajmy to do przepływu cieczy rurą o określonej średnicy); w tym kanale zrobiło się teraz zatem "luźniej" (średnica rury pozornie się zwiększyła), mogę za jego pomocą przekazać większą ilość obrazów...

Tak właśnie zwiększa się liczbę przesyłanych programów albo udostępnia kanał na rozmaite dodatkowe usługi, na które dotychczas "nie było miejsca": na przykład można wraz z obrazem przesyłać dźwięk w dwudziestu językach (nasz nowy "inteligentny" odbiornik wybierze z nich, oczywiście, tylko ten, który nam odpowiada), a jeśli ktoś chce, także napisy...

KRÓTKIE DZIEJE

Telewizja cyfrowa powtórzyła - niestety - historię zwykłej telewizji kolorowej. Przypomnijmy, że obecnie na świecie używane są różne analogowe systemy telewizyjne: PAL, SECAM, NTSC i ich odmiany. Długi czas, który był potrzebny dla wprowadzenia telewizji kolorowej w różnych krajach, a także konieczność zachowania zgodności z istniejącymi wówczas systemami monochromatycznymi sprawiły, że nie udało się przyjąć jednego, wspólnego dla wszystkich, systemu kolorowego.

Jak czytamy we wspomnianej w przypisie witrynie internetowej, konsekwencją tego były, i są nadal, ogromne kłopoty dla nadawców, producentów sprzętu i dla odbiorców programów telewizyjnych. Obrazy zarejestrowane w Stanach Zjednoczonych nie mogą być bezpośrednio wykorzystane w Europie, ale muszą być poddane procesowi przemiany standardów. Odbiornik telewizyjny kupiony w Wielkiej Brytanii nie może być użytkowany kilkadziesiąt kilometrów dalej- we Francji (oczywiście, o ile nie jest to kosztowny odbiornik wielostandardowy). Przez wiele lat telewidzowie na całym świecie płacili wysoką cenę za różnorodność analogowych systemów emisyjnych, a nadawcy wydawali ogromne sumy pieniędzy na przemienniki standardów i na dostarczanie do różnych krajów różnych wersji tych samych programów.

Niestety, nie spełniły się wielkie nadzieje, że technologia cyfrowa rozwiąże wszystkie te problemy. Nie udało się bowiem opracować jednego, ogólnoświatowego systemu telewizji cyfrowej, aczkolwiek w standardach przyjętych w Europie i w Stanach Zjednoczonych wiele jest elementów wspólnych.

EUROPA

Od początku lat dziewięćdziesiątych podejmowano w Europie działania integracyjne w celu utworzenia wspólnej platformy rozwoju telewizji cyfrowej. Nadawcy, operatorzy sieci, producenci sprzętu profesjonalnego i powszechnego użytku oraz przedstawiciele organów regulacyjnych doprowadzili do powstania w 1993 roku grupy DVB (Digital Video Broadcasting), do której należy obecnie 200 organizacji z 25 państw całego świata.

Głównym zadaniem grupy DVB było opracowanie projektów specyfikacji dla wszystkich systemów przesyłania telewizji cyfrowej. Projekty te zatwierdzała jako europejskie standardy telekomunikacyjne organizacja normalizacyjna ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Wedle DVB każdy kanał traktuje się jako pewnego rodzaju "zasobnik", o pojemności zależnej od szerokości pasma tego kanału. W kanałach telewizji naziemnej o szerokości pasma 7 MHz można zmieścić około 20 Mb/s informacji. Kanały satelitarne o szerokości 27 MHz mają pojemność około 40 Mb/s. "Zasobniki" mogą więc być dzielone na różne liczby podkanałów, które przenoszą strumienie bitów odpowiadające wymaganej jakości przekazu.

Przez grupę DVB zostały opracowane, a następnie zatwierdzone przez ETSI, cztery rodzaje standardów rozsiewczych. W kanałach cyfrowych - naziemnych, satelitarnych i kablowych - można przesłać już nie jeden, jak w technice analogowej, ale kilka czy kilkanaście programów telewizyjnych i sygnałów dodatkowych, które są łączone przed transmisją w tzw. multipleksie.

W pracach grupy DVB przyjęto m.in. założenie wspólnego dla wszystkich mediów przesyłowych systemu "warunkowego dostępu do usług". Problemy z tym związane stały się najbardziej kontrowersyjnym elementem projektu DVB.

Ów system warunkowego dostępu zapewnia, że nadawane programy i inne usługi mogą być odbierane tylko przez osoby do tego uprawnione. Obecnie, przy analogowej emisji płatnej telewizji, stosowanych jest wiele różnych takich systemów, co w praktyce przekreśla szanse uzgodnienia jednego standardu. Grupa DVB opracowała jednak specyfikację wspólnego interfejsu CI (Common Interface) dla odbiorników cyfrowych, za pośrednictwem którego możliwy będzie odbiór usług z dostępem warunkowym. Ale... dyrektywa europejska o telewizji cyfrowej wspomina tylko o wyposażaniu odbiorników w CI, lecz jest to jedynie zalecenie, a nie obowiązek.

Opracowana już także została specyfikacja uniwersalnego odbiornika telewizji cyfrowej. Jego podstawowe parametry to wysokiej jakości obraz i dźwięk, szeroki ekran o stosunku boków 16:9 (w "zwykłej" telewizji jest to 4:3), możliwość odbioru programów nadawanych we wszystkich systemach przesyłowych (naziemnych, satelitarnych i kablowych); możliwość odbioru nowych usług oraz wykorzystywania różnego typu oprogramowania, m.in. dla usług interaktywnych,itp.

AMERYKA

W Stanach Zjednoczonych prace związane z nowym standardem telewizyjnym prowadzone były początkowo wspólnie z Japończykami - przede wszystkim z telewizją NHK i firmą Sony. Japońska propozycja przyjęcia analogowego standardu 1125 linii na częstotliwości 60 Hz, jako systemu ogólnoświatowego HDTV (telewizji wysokiej jakości), została jednak w 1986 roku odrzucona przez Międzynarodowy Komitet Konsultacyjny Radiokomunikacji CCIR. Wtedy Amerykanie przyjęli własną strategię.

W 1990 roku FCC ogłosiła konkurs na amerykański system HDTV. Zgłoszono pięć projektów. Stwierdzono jednak, że każdy z nich ma wady, i żaden nie zasługuje na rekomendację jako system ogólnoamerykański. Konkurujące firmy utworzyły wtedy tzw. Wielkie Przymierze (Grand Alliance). W efekcie powstał nowy projekt amerykańskiej telewizji cyfrowej, zaakceptowany przez FCC w maju 1996 roku i przyjęty jako standard.

Wprawdzie standardy amerykański i europejski różnią się wieloma parametrami technicznymi, przede wszystkim systemami dźwięku i modulacji, ale zasadnicza różnica między telewizją cyfrową w Europie i Ameryce polega na tym, w jaki sposób nadawcy zamierzają wykorzystać dodatkową pojemność, uzyskaną dzięki wprowadzeniu nowej technologii. W Stanach Zjednoczonych hasło "naziemna telewizja cyfrowa" oznacza przede wszystkim wspomnianą HDTV z szerokim formatem obrazu i rozdzielczością 1080 linii; właśnie teraz w Ameryce obserwuje się coraz większy popyt na telewizory 40-55-calowe, w których mankamenty obecnego systemu NTSC są tak oczywiste, że przemawia to zdecydowanie na korzyść HDTV.

Od strony produkcyjnej w Ameryce również istnieją sprzyjające warunki dla szybkiego wprowadzania HDTV. Od wielu lat większość materiałów emitowanych w szczycie oglądalności realizowana jest na taśmie filmowej 35-mm, a więc w formacie o dużej rozdzielczości. Ta produkcja programów HDTV 35 mm jest amerykańską specjalnością: niemal na całym świecie film 35-mm utożsamiany jest z kinematografią, natomiast w Stanach Zjednoczonych - przede wszystkim telewizję.

DZIŚ W EUROPIE

W Europie naziemna telewizja cyfrowa jest tematem gorącym. Jeszcze przed dwoma, trzema laty wątpiono w jej szanse na przyszłość, szczególnie wobec szybko rozwijającej się konkurencji telewizji satelitarnej. Obecnie atrakcyjność naziemnej telewizji cyfrowej jest już uznawana powszechnie, natomiast za bardziej celowe uważa się wykorzystanie zwiększonej pojemności systemów przesyłowych raczej dla zwielokrotnienia liczby programów niż dla poprawy jakości obrazu.

Obecnie w Europie nadawane są setki programów telewizyjnych, przeważnie jeszcze w systemie analogowym, a przychody europejskiego przemysłu telewizyjnego, pochodzące z opłat abonamentowych, reklam, subskrypcji i sprzedaży odbiorników, szacowane były na początku roku na około 40 mld ECU. Na europejskim rynku usług telewizyjnych konkurują ze sobą nadawcy programów, a mówiąc ogólniej- dostawcy usług, a także operatorzy systemów przesyłowych.

"Cyfryzacja" (okropne słowo, ale już dość szeroko używane przez fachowców) transmisji sygnału telewizyjnego zaczyna w zasadniczy sposób zmieniać układ sił rynkowych. Wiadomo było od początku, a przemawiały za tym argumenty ekonomiczne i techniczne, że telewizja cyfrowa pojawi się najpierw na satelitach, których szerokopasmowe transpondery mogą przenosić, dzięki kompresji cyfrowej, wiele kanałów telewizyjnych. Z satelitów sygnały cyfrowe doprowadzane mogą być do stacji sieci kablowych, a także mogą docierać bezpośrednio do odbiorców. Poza wielokanałową telewizją operatorzy satelitarni, jako pierwsi, wprowadzają w swych szerokopasmowych łączach o dużej przepływności interakcyjne usługi multimedialne, przede wszystkim Internet, o bardzo szybkim dostępie. To wszystko stanowi poważne zagrożenie dla przyszłości zwykłej telewizji naziemnej.

Uważa się, iż cyfrowa telewizja naziemna, z uwagi na swe unikatowe cechy, ma kluczowe znaczenie dla przyszłości telewizji w Europie.

Cyfrowa telewizja naziemna daje także możliwość bardziej efektywnego wykorzystania widma częstotliwości: po zastąpieniu programów nadawanych obecnie w postaci analogowej programami cyfrowymi (które dzięki systemowi kompresji zajmują kilkakrotnie węższe pasmo) zwolniona zostanie znaczna część widma - do wykorzystania przez inne służby telekomunikacyjne. I wreszcie ostatnie badania wykazały, że cyfrowa telewizja naziemna, która umożliwia dalsze wykorzystywanie wielu kosztownych elementów istniejącej infrastruktury rozsiewczej, jest najtańszym systemem dystrybucji telewizyjnej - a wynika to z analizy całego toru przesyłowego wraz z urządzeniami odbiorczymi.

GDY DOŁĄCZYMY KOMPUTER...

Telewizja cyfrowa niesie z sobą jeszcze jedną nową jakość. Otóż większość ludzi do dziś uważa, że komputer i telewizor to dwa zupełnie różne sprzęty, choć ekran monitora i ekran odbiornika telewizyjnego są bardzo do siebie podobne. Tymczasem - zdaniem wielu ekspertów - w niedalekiej przyszłości, właśnie dzięki cyfrowemu systemowi przekazu wszelkiej informacji, będzie to jedno urządzenie, jakiś "teleputer" czy "kompuwizor".

Oczywiście, chodzi tu nie tylko o to, że ów "teleputer" będzie wykonywał czynności obu dzisiaj różnych sprzętów; takie rozwiązanie byłoby banalne i w gruncie rzeczy niczego nowego w nasze życie by nie wnosiło. Rzecz w tym, iż powstają tu pewne możliwości dodatkowe, szczególnie w momencie podłączenia naszej nowej zabawki do Internetu. Łatwo sobie wyobrazić możliwość uzyskania prawdziwej "telewizji na życzenie", tzn. takiej, w której odpowiedni program komputerowy, uruchomiony automatycznie, wyszuka nam - gdzieś, na świecie - np. określony film, który zostanie odtworzony o wybranej godzinie i w wybranym dniu, a także w pożądanej wersji językowej; ów "teleputer" wybierze z tego filmu najciekawsze obrazki, odpowiednio je ułoży i wydrukuje na barwnej drukarce atrakcyjny folder informacyjny, ściągnie nam także z sieci wszelkie możliwe do pomyślenia dane naukowe (czy jakiekolwiek inne, ot -choćby egzotyczny przepis kulinarny), następnie zaś sam je przetworzy tak, by dostarczyć użytkownikowi odpowiedzi na zadane wcześniej pytanie. Możliwe jest również -zapewne jednak w dalszej przyszłości - przejęcie przez "teleputer" funkcji swego rodzaju centrum sterowania innymi maszynami i urządzeniami domowymi, na przykład automatyczne wysłanie bez naszego udziału przez nowego elektronicznego przyjaciela zamówienia do pobliskiego sklepu i - po uzyskaniu potwierdzenia realizacji - uruchomienie zautomatyzowanej kuchni...

Z drugiej strony, nie można wykluczyć (a zapewne stanie się to przyczyną ostrych sporów politycznych i spowoduje konieczność powstania zupełnie nowych rozwiązań prawnych) sytuacji, w której tego typu narzędzia mogłyby być wykorzystywane do nadzoru... swojego właściciela; tu kłania się pięknie Orwell ze swoją utopią (Rok 1984), okazującą się w kontekście rzeczywistego postępu technicznego wcale nie taką przenośnią, za jaką jeszcze niedawno uchodziła. Ten ponury wątek jednak pomińmy; gdzie jak gdzie, ale w piśmie popularnonaukowym możemy - sądzę - wyrazić optymistyczną wiarę w ludzki rozum. Ograniczmy się tedy do stwierdzenia, iż w ogóle możliwe stanie się niemal wszystko, co sobie w dziedzinie przetwarzania informacji wyobrazimy; i jest to przyszłość wcale nie tak odległa; kluczowym zagadnieniem będzie wtedy nie "co", tylko "po co".

Zdjęcia: PhotoDisc

1 Przy opracowywaniu tego tekstu obficie korzystałem z niezwykle bogatej zawartości polskiej witryny internetowej, poświęconej telewizji cyfrowej, którą opracował i prowadzi na bieżąco pan Zdzisław Marchewka. Wszystkich zainteresowanych tematem i pragnących pogłębić swą wiedzę odsyłam zatem pod adres http://mar-digital.com.pl/main.html.