В последние два десятилетия телевидение, в том числе и спутниковое, активно ориентируется на цифровые способы передачи, поскольку они дают более высокое качество изображения и одновременно обеспечивают экономический эффект для пользователей, а также дополнительные прибыли для операторов спутниковых и кабельных вещательных сетей.
Длительное время основным препятствием для внедрения цифровой передачи являлась сложность аналого-цифровою преобразования. Аналоговый ТВ сигнал занимает полосу частот около 6 МГц, что в соответствии с теоремой Котельникова требует частоты дискретизации не менее 12 МГц. Один кадр цветного телевизионного изображения содержит более 150000 элементов (пикселей — pixels). При частоте следования кадров 25-30 Гц и использовании традиционного подхода к преобразованию в цифровую форму телевизионный сигнал требует передачи со скоростью более 200 Мбит/с. Очевидны проблемы, возникающие при передаче и хранении столь высокоскоростных потоков. Например, если стандартные дискеты имеют емкость 1,44 Мбайт (11,5 Мбит), то для хранения обычного кинофильма продолжительностью 100 минут потребовалось бы более 100000 дискет. Скорость обмена между жестким диском и процессором бытового компьютера составляет величину порядка 2 Мбайт/с (16 Мбит/с), а скорость считывания с компакт диска (CD) равна примерно 1,5 Мбит/с, что значительно ниже требуемой скорости обмена. Полоса пропускания стандартных спутниковых приемопередатчиков /Cu-диапазона обычно не превышает 72 МГц и не позволяет обеспечить ретрансляцию широкополосного цифрового ТВ сигнала.
С другой стороны, известно, что телевизионный сигнал в значительной мере избыточен в том смысле, что скорость передачи (полоса частот) цифрового ТВ-потока может быть существенно сокращена без заметного снижения качества передаваемого изображения. Используя алгоритмы уменьшения избыточности (сжатия) телевизионного сигнала, можно снизить требуемую скорость передачи до приемлемого уровня. Известно много способов сжатия телевизионного сигнала. Для обеспечения совместимости телевизионной аппаратуры и каналов передачи в 1988 голу в рамках совместной деятельности Международном организации по стандартизации ISO (International Standards Organization) и Международной электрической комиссии IEC (International Elcctrotechnical Commission) был сформирован подкомитет, подучивший название MPEG (Motion Picture Experts Group). Результатом деятельности этой группы явилась разработка в середине 90-х годов семейства стандартов сжатия и передачи телевизионного сигнала, получивших одноименное название MPEG. Основными целями разработки и внедрения стандартов были:
• снижение скорости цифрового потока до технически и экономически приемлемого значения при сохранении высокого качества передаваемого изображения;
• устранение разрыва между европейской (625 строк, частота кадров 25 Гц) и американской (525 строк, частота кадров 30 Гц) телевизионными системами;
• преодоление рассогласования между принципами формирования телевизионного (чересстрочная развертка) и компьютерного (прогрессивная развертка) изображений;
• согласование разных методов кодирования цвета и геометрических форм элементов изображения, используемых в различных аналоговых телевизионных системах.
Сжатие телевизионного сигнала обеспечивает:
• значительное сокращение требуемой скорости передачи (полосы частот);
• более высокое качество передачи изображения, проявляющееся в резком снижении многоконтурности, шумов в виде «снега» и прочих искажений, присущих аналоговым способам передачи;
• большую устойчивость по отношению к шумам и помехам;
• возможность использования менее мощных передатчиков;
• возможность использования более простых и дешевых приемных устройств;
• быструю окупаемость инвестиций в производство аппаратуры, благодаря снижению стоимости космического сегмента сети;
• увеличение числа транслируемых телевизионных каналов при неизменной пропускной способности ретранслятора.