Цифровое кабельное телевидение — это распространение кабельного телевидения с использованием сжатия цифровых данных и видео . Технология была впервые разработана компанией General Instrument. К 2000 году большинство кабельных компаний предложили цифровые функции, в конечном итоге заменив свой предыдущий аналоговый кабель к середине 2010-х годов. В конце 2000-х годов вещательное телевидение перешло на цифровой стандарт HDTV , который был несовместим с существующими аналоговыми кабельными системами.
Помимо предоставления видео высокой четкости , цифровые кабельные системы предоставляют дополнительные услуги, такие как программы с оплатой за просмотр , кабельный доступ в Интернет и услуги кабельной телефонной связи . Большинство цифровых кабельных сигналов зашифрованы , что снизило количество случаев пиратства в области кабельного телевидения , которое имело место в аналоговых системах.
В 1990 году компания General Instrument (приобретенная Motorola [1] и теперь принадлежащая ARRIS Group ) продемонстрировала возможность использования цифрового сжатия для доставки высококачественного HDTV на стандартном телевизионном канале с частотой 6 МГц. Используя ту же технологию, General Instrument (GI) продемонстрировала цифровую передачу нескольких высококачественных программ стандартной четкости по кабельному каналу 6 МГц. [2]
В 1990-х годах провайдеры кабельного телевидения начали вкладывать значительные средства в эту новую технологию многоканального цифрового телевидения, чтобы расширить количество каналов и услуг, доступных подписчикам. Возросшая конкуренция и выбор программ со стороны спутниковых служб прямого вещания , таких как DirecTV , Dish Network и PrimeStar, заставили провайдеров кабельного телевидения искать новые способы предоставления большего количества программ. Клиенты все больше интересовались большим количеством каналов, программами с оплатой за просмотр , цифровыми музыкальными услугами и услугами высокоскоростного Интернета. К 2000 году большинство провайдеров кабельного телевидения в США предлагали своим клиентам ту или иную форму цифрового кабельного телевидения.
Цифровая кабельная технология позволила провайдерам кабельного телевидения сжимать видеоканалы, чтобы они занимали меньшую полосу пропускания , и предлагать возможности двусторонней связи . Это позволило провайдерам предлагать больше каналов, услуги видео по запросу , не требующие отдельной телефонной линии , телефонные услуги, услуги высокоскоростного Интернета и услуги интерактивного телевидения. Цифровой кабель реализует коррекцию ошибок для обеспечения целостности принимаемого сигнала и использует безопасную систему цифрового распределения (т. е. безопасный зашифрованный сигнал для предотвращения подслушивания и кражи услуг).
Большинство провайдеров цифрового кабельного телевидения используют QAM для видеоуслуг и стандарты DOCSIS для услуг передачи данных. Некоторые провайдеры также начали внедрять видеоуслуги с использованием IPTV или коммутируемого видео .
Цифровая кабельная технология может позволить многим телеканалам занять частотное пространство, которое обычно занимает один аналоговый канал кабельного телевидения. Количество каналов, размещенных на одной аналоговой частоте, зависит от используемого сжатия. Многие провайдеры кабельного телевидения могут разместить около 10 цифровых каналов SD или 2 цифровых канала HD на одной частоте аналогового канала. Некоторые провайдеры способны сжать больше каналов на одну частоту с более высоким сжатием, но часто это может привести к ухудшению качества видео на канале. [3]
Добавление этой возможности усложняет понятие «канала» в цифровом кабельном телевидении (а также в эфирном цифровом вещании ATSC ). Формальные названия двух чисел, которые теперь идентифицируют канал, — это физический канал и подканал.
Физический канал — это число, соответствующее определенному диапазону частот 6 МГц. См.: Частоты кабельного телевидения Северной Америки .
Подканал представляет собой логический канал данных внутри физического канала. Технически в физическом канале может быть до 1024 подканалов, хотя на практике используются лишь некоторые из них (поскольку полоса пропускания должна быть разделена между всеми подканалами).
Поставщики пытаются облегчить задачу потребителям двумя способами. Первый, реализованный через PSIP , заключается в том, что информация о программах и каналах транслируется вместе с видео, позволяя декодеру потребителя (приставке или дисплею) автоматически идентифицировать множество каналов и подканалов.
Во втором (также реализуемом посредством PSIP) многие кабельные компании, стремясь полностью скрыть подканалы, сопоставляют номера виртуальных каналов с базовыми физическими и подканалами. Например, кабельная компания может назвать канал 5-1 «каналом 732», а канал 5-2 «каналом 733». Это также позволяет кабельной компании менять частоту канала, не меняя того, что клиент видит в качестве номера канала. В таких схемах номера физических/подканалов называются «каналом QAM», а обозначение альтернативного канала называется «сопоставленным каналом», «виртуальным каналом» или просто «каналом».
Теоретически телеприставка может декодировать информацию PSIP из каждого принимаемого ею канала и использовать эту информацию для построения сопоставления между каналом QAM и виртуальным каналом. Однако кабельные компании не всегда надежно передают информацию PSIP. Альтернативно, карты CableCard получают сопоставление каналов и могут передавать его на телеприставку.
Стандарт передачи сигнала по системам цифрового кабельного телевидения в США теперь зафиксирован как 64-QAM , так и 256-QAM ( квадратурная амплитудная модуляция ), что указано в SCTE 07 и является частью стандарта DVB (но не ATSC). ). Этот метод передает 38,47 Мбит/с с использованием 256-QAM на канале 6 МГц , который может передавать почти два полных транспортных потока ATSC 19,39 Мбит/с. Каждый канал 6 МГц обычно используется для передачи 7–12 цифровых каналов SDTV (256-QAM, потоки MPEG2 MP/ML со скоростью 3–5 Мбит/с). На многих устройствах с тюнерами QAM (особенно на устройствах DVR ) доступны версии местных каналов высокой четкости, а также некоторые кабельные каналы.
Цифровой кабель позволяет транслировать EDTV (480p), а также HDTV (720p, 1080i и 1080p). Напротив, аналоговый кабель передает программы исключительно в формате 480i (самое низкое разрешение телевидения, используемое сегодня). [4]
Стандарты Комитета по передовым телевизионным системам включают положение о передаче 16-VSB по кабелю со скоростью 38,4 Мбит/с, но это кодирование еще не получило широкого признания. Некоторые системы SMATV могут передавать сигналы 8-VSB и QAM, в основном в многоквартирных домах и аналогичных объектах, которые используют комбинацию наземных антенн и источников кабельного распределения (таких как HITS или « Головная станция в небе », подразделение Comcast , которое доставляет цифровые каналы). через спутник к небольшим кабельным системам).
Цифровые кабельные каналы обычно распределяются выше 552 МГц, верхней частоты кабельного канала 78. (Кабельные каналы выше канала 13 находятся на более низких частотах, чем каналы вещания УВЧ с тем же номером, как это видно на частотах кабельного телевидения Северной Америки .) Между 552 и 750 МГц, есть место для 33 каналов по 6 МГц (231–396 каналов SDTV); при переходе на частоту 864 МГц остается место для 52 каналов по 6 МГц (364–624 канала SDTV).
В США цифровые кабельные системы с активированной пропускной способностью канала 750 МГц или выше должны соответствовать набору стандартов SCTE и CEA и предоставлять карты CableCARD клиентам, которые их запрашивают.