Контроль качества в эфирной аппаратной и ГС

С приходом цифровых сигналов ситуация изменилась.

Вопросы контроля качества сигнала были и остаются одними из самых важных в телевизионном производстве и операторской деятельности. С появлением цифровых технологий эта задача упростилась, но не потеряла своей актуальности.

В аналоговую эпоху для осуществления контроля требовалась высокая квалификация и знание технической «нормативки». Как минимум: ПТЭ-СВТ (правила технической эксплуатации средств вещательного телевидения) и ГОСТ 7845 (SECAM). Измерения производились при помощи дорогостоящих приборов — измерительных демодуляторов, осциллографов и т. п. И этими приборами, конечно, нужно было уметь пользоваться. Измерения сигналов производились не постоянно, а по специальному графику. Результаты оформлялись в виде протоколов.

С приходом цифровых сигналов ситуация изменилась. Их параметры легко поддаются измерению и статистической обработке. Для проведения измерений не требуются дорогие приборы. Результаты измерений автоматически протоколируются и сохраняются на носителях. А кроме того, измерения теперь можно производить постоянно. Появление цифровых сигналов позволило не просто улучшить процесс инструментального мониторинга — можно сказать, что такой мониторинг родился заново.

Цифровые сигналы и информация, передаваемые по цифровым каналам, имеют встроенные методы контроля. Это, например, всем известные контрольные суммы. В цифровом телевидении используются транспортные потоки MPEG-TS. Это пакетизированный цифровой поток, непрерывность которого контролируется при помощи циклических счетчиков с периодом 16. В заголовках пакетов имеется поле, содержащее номер от 0 до 15. Для следующего пакета номер инкрементируется. На приемной стороне достаточно следить за тем, чтобы в заголовках последовательных пакетов значение этого поля отличалось на 1. Если отличается на большую величину, значит, пакет утерян. Такие ошибки называются «ошибками непрерывности».

Для сигналов цифрового телевидения группы стандартов DVB существует документ по контролю качества ETSI TR 101 290 «Digital Video Broadcasting (DVB); Measurement guidelines for DVB systems» («Цифровое видеовещание (DVB); Руководство по измерениям для DVB-систем»). Согласно этому руководству все возможные ошибки, возникающие в транспортных потоках, разделены на три группы. К первой группе относятся ошибки, приводящие к полной или частичной деградации качества сервиса. Пример такой ошибки — отсутствие пакетов транспортного потока.

Ко второй группе относятся ошибки, появление которых может привести к недоступности одного или нескольких сервисов. Это некритические ошибки. Пример такой ошибки — несоблюдение требований для временных меток PCR. Само по себе несоблюдение неопасно, но на некоторых абонентских устройствах это может приводить к сбоям. Третья группа включает даже не ошибки, а скорее замечания к структуре потока. Пример ошибки третьей группы — отсутствие таблицы электронной программы передач.

Пропадание небольшой части транспортного потока может и не быть опасным. Алгоритмы видеокомпрессии создавались таким образом, что небольшое количество ошибок они могут парировать. Например, пропадание одного-двух пакетов может привести лишь к кратковременному помутнению изображения. Однако если пропавший пакет содержал информацию ключевого кадра, то последствия могут быть более серьезными. Таким образом, инструментальный мониторинг не способен пока полностью заменить человеческое восприятие. Поэтому визуальный контроль нельзя сбрасывать со счетов. Система инструментального мониторинга неспособна заменить полностью визуальный мониторинг, но она является его ценным дополнением.

В процессе распространения в эфире сигнал подвергается действию помех и шумов, а также собственных отражений. В результате этого негативного воздействия возникают ошибки, которые компенсируются математическими методами. К сожалению, только частично. Ошибки, вызываемые помехами, присутствуют в сигнале всегда. Вопрос в их количестве. Воздействие помехи на сигнал приводит к потере части информации и появлению ошибок первого уровня, о которых говорилось выше. Особенности цифровых сигналов таковы, что, если количество ошибок достигает определенного уровня, то качество картинки резко деградирует. Поэтому в случае цифровых сигналов становится важным отслеживание негативных трендов. Если удастся отследить такие тренды, то будет возможно принять превентивные меры, исправив проблему до того, как ее заметит зритель.

Вот простой пример из практики. В процессе мониторинга были зафиксированы ошибки непрерывности транспортного потока и построен их график по времени. Этот график показал значительное увеличение количества ошибок в период с 18:00 до 22:00. В результате сверки графиков, построенных для разных участков сети, выяснилось, что ошибки добавляются на кабеле, идущем от спутниковой антенны, расположенной на жилом доме. Таким образом, потребовалась проверка кабеля и проверка заземления в данном доме. В результате проверки выяснилось, что кабель имеет разрыв оплетки, что приводило к нарастанию помех от бытовых приборов в вечернее время.

Рассмотрим организацию контроля качества в эфирной аппаратной или на головной станции на примере решения MultiScreen компании Stream Labs. На рынке существует несколько решений, каждое из которых обладает своими достоинствами. Помимо Stream Labs стоит отметить решения, выпускаемые компанией SoftLab-NSK из Новосибирска.

MultiScreen представляет собой сервер, который обрабатывает поступаемые сигналы от входных плат SDI (также разработанных Stream Labs), а также анализирует потоки, приходящие по UDP/IP. Поддерживаются все основные интерфейсы, а также HLS, RTMP и RTSP. Это дает возможность использовать MultiScreen не только для классического телевидения, но и для телевидения в Интернете.

Сигналы принимаются, декодируются, из них формируется «мозаика» для визуального контроля, которая может быть выведена на экран. Изображение мозаики может быть компрессировано кодеком H.264 и инкапсулировано в UDP/IP для передачи на удаленный монитор.

Для транспортных потоков выполняется анализ в соответствии с ETSI TR 101 290. Декодированные сигналы анализируются и выдаются сообщения о проблемах в случае, если обнаружено, например, статичное изображение или черное поле. Всего производится анализ по десятку параметров изображения и звука. На мозаике демонстрируются уровни громкости для сервисов, сообщения об ошибках и т. п. MultiScreen способен анализировать метаданные, которые передаются в цифровом потоке: таблицы EPG, субтитры, телетекст.

Все события, генерируемые системой, сохраняются в базе данных и могут быть впоследствии проанализированы. Имеется возможность настроить систему на прием и отображение событий, получаемых от внешних устройств по протоколу SNMP. Таким устройством может быть, например, спутниковый приемник, который будет передавать информацию об уровне принимаемого сигнала.

Управление системой осуществляется при помощи клиентского приложения Multi Monitor, которое может контролировать несколько серверов MultiScreen. Например, один сервер может использоваться для контроля сигналов-источников, а второй — для контроля выходного потока с головной станции. В эфирной аппаратной телеканала на мозаику могут быть выведены сигналы с разных точек тракта, вводы с аппаратно-студийных комплексов и т. п.

Таким образом, производители отечественных систем контроля качества достигли неплохого прогресса и создают решения, которые способны удовлетворить потребности вещателей и операторов связи в системах мониторинга и контроля качества. На наш взгляд, конкуренция технических решений уже не имеет большого значения для вещательного бизнеса. Чего не скажешь о качестве. А точнее — о том, чтобы это качество было постоянным. Вот здесь и пригодятся системы мониторинга, позволяющие не только отслеживать и документировать проблемы, но и предотвращать их.