Развитие и состояние систем телевидения в мире

В настоящее время в различных странах мира и международных организациях ведут интенсивные исследования, связанные с выбором и внедрением нового цифрового стандарта телевизионного вещания, а также способов передачи телевизионных сигналов с использованием новейших достижений радиоэлектроники

Начало развития телевидения обыч­но относят к 1875—1877 гг., когда были сформулированы основные принципы получения и передачи сигналов изобра­жения движущихся объектов. Это — раз­бивка его на отдельные элементы и по­очередно-последовательная их переда­ча и воспроизведение. Они сохранились до наших дней. Сам термин «телевиде­ние» впервые был использован русским инженером-электриком К. Д. Перским в 1900 г . в докладе «Электрическое теле­видение» на Международном конгрессе в Париже

Неизменной сохраняется и структура тракта передачи: преобразователь опти­ческих изображений в электрические сигналы, каналы передачи сигналов изо­бражения и звукового сопровождения, устройства их приема и воспроизведе­ние изображения и звука у потребителя. Параметры сигналов и звеньев тракта, а также используемые технические ре­шения непрерывно совершенствовались. Очень кратко напомним о них

Основной параметр, определяющий качество получаемого телевизионного изображения — число элементов (пиксе­лей), на которое оно разбивается. По­скольку элементы передаются последо­вательно, они образуют строки разложе­ния

На первом этапе все технические ре­шения в мире основывались на оптико-механических способах малострочного разложения и обратного синтеза изобра­жения. Среди них, конечно, особое место занимает предложенный немецким сту­дентом Паулем Нипковым (1883) способ преобразования вращающимся непро­зрачным диском с отверстиями по спирали («диск Нипкова»). Он оказался наиболее удачным и находил широкое применение

Первые массовые демонстра­ции телевизионных передач в Англии, США, СССР относятся к 1925— 1926 гг., а начало регуляр­ного вещания — к 1928—1931 гг, Большинство стран использовали тогда стандарт разложения на 30 строк при 12,5 кадра в секунду

Основной недостаток оптико-механических систем — их низ­кая светочувствительность, по­скольку уровень сигнала в них определялся яркостью элемента изображения в момент передачи и, естественно, временем его считывания. Если говорить о до­стоинстве таких малострочных систем, то следует отметить уз­кую полосу частот сигнала, что позволяло передавать его обычными радиопере­датчиками ДВ, СВ и KB диапазонов на большие расстояния

Указанный недостаток отсутствует у электронных систем. В них свет воздействует на фотоэлемент непрерывно, обеспечивая накопление заряда, кото­рый считывается один раз в течение кад­ра, Этот принцип был реализован в 1933—1934 гг. в США и СССР на переда­ющей трубке «иконоскоп». Ее авторами принято считать В. К. Зворыкина — вы­ходца из России, работавшего в США, и советского ученого С. И. Катаева

Вещание по электронной системе на­чалось в 1936 г . в США (стандарт разло­жения 343 строки, автор — Зворыкин В. К.) и Англии (405 строк, автор — также выходец из России И. Шоэнберг), а в 1938 г — в СССР (240 и 343 строки), во Франции (455 и 441 строка), в Герма­нии и Италии (441 строка)

Начавшаяся вторая мировая война приостановила дальнейшее развитие те­левизионного вещания в Европе. Правда, в США оно продолжалось, и в 1943 г там был внедрен новый стандарт — 525 строк, который используется и в настоя­щее время

Первым в Европе после войны возоб­новил работу Московский телецентр (5 мая 1945 г .). Вскоре начали свое вещание телецентры и в других странах. Однако единого стандарта, как по параметрам разложения, так и по радиочастотным ха­рактеристикам, не было

В то время в СССР проводились рабо­ты (начавшиеся еще во время войны) по созданию нового стандарта на 625 строк,

Они были успешно завершены, и уже в 1948 л Московский телецентр первым в мире перешел на этот стандарт. В том же году во Франции началось телевизи­онное вещание по стандарту 819 строк

Отсутствие единого стандарта в мире, особенно по радиочастоте, приводило к взаимным помехам в пограничных зо­нах - Эта проблема серьезно обсуждалась на международных конференциях в рам­ках Международного Союза Электросвя­зи (МСЭ). В результате были рекомендо­ваны разработанный в СССР стандарт на 625 строк и действующий в США и ряде стран Америки и Японии стандарт на 525 строк. В Англии и Франции перешли на стандарт 625 строк. Однако в связи с тем, что у населения оставалось много старых телевизоров, их телецентры еще в тече­ние 30 лет (вплоть до 1987 г .) дублирова­ли передачи одной государственной про­граммы со стандартами 405 и 819 строк соответственно

Поскольку ранее развитие телевизи­онного вещания в ряде стран велось, как уже отмечалось, без единого мирового плана по стандартам разложения и ра­диочастотным параметрам, в согласованных МСЭ планах имеются некоторые различия в параметрах для отдельных ре­гионов (ширина остатка подавленной бо­ковой полосы, разнос между несущими изображениями и звука, способы их мо­дуляции и др.). В дециметровом диапа­зоне, который ранее практически не ис­пользовался, таких различий меньше, С учетом этого до принятия единого пла­на было зафиксировано 14 разновиднос­тей систем (стандартов). Они и их пара­метры указаны в табл. 1. В настоящее время их число сократилось до девяти (системы А, С, Е, F , K 1 сейчас перестали применять). Использование их по регио­нам Земли иллюстрирует табл. 2

Конечно, большинство различий ока­залось в европейских странах, ранее дру­гих начавших телевизионное вещание и использовавших индивидуальные стан­дарты. Системы В и G первоначально бы­ли использованы многими западноевро­пейскими странами, а стандарты D и К — восточноевропейскими (В и D — для мет­рового диапазона, G и К — для децимет­рового). С целью уменьшения взаимных помех и облегчения общего планирования для систем G и К были приняты оди­наковая ширина радиоканала (хотя это неэкономично для системы G) и одинако­вые значения несущих канала изображе­ния

Стандарт I используют Англия, Ирлан­дия, Гонконг и др. Систему L , в которой сохранены позитивная модуляция несу­щей сигнала изображения и амплитудная модуляция несущей звукового сопровож­дения, оставили Франция, Монако и Люк­сембург. Система М, принятая, в США, применяется многими странами Амери­ки, Японией и др. Однако Аргентина, Бо­ливия, Парагвай и Уругвай используют разложение на 625 строк. Поскольку к моменту принятия ими такого стандар­та в Америке действовал единый частот­ный план для стандарта 525 строк, эти страны используют его радиопараметры, что обобщено в системе N. Подобные различия имеются и у ряда других стран

В итоге стандарт 525 строк использу­ют в 55 странах с населением 1 млрд жи­телей, а стандарт 625 строк — в 152 стра­нах с населением 4,2 млрд. жителей

Примечательна история цветного те­левидения. Его развитие шло параллель­но со становлением черно-белого. Пред­лагались различные технические реше­ния разделения светового потока изоб­ражения на три цветовых составляющих, формирование трех соответствующих сигналов и передача их по каналу до пользователя и их сложение в приемном устройстве для получения цветного изоб­ражения

Вначале это были оптико-механичес­кие системы, например, с вращающи­мися дисками из цветофильтров, затем — электронные. Проводились много­численные испытания, опытное веща­ние, В конце концов, в 1953 г . США при­няли и начали внедрять трехкомпонентную   электронную совместимую сис­тему NTSC (назва­ние представляет собой аббревиатуру наименования наци­онального комитета США по телевизион­ным системам). Она обеспечивает высо­кое качество цвет­ного изображения и хорошую совмес­тимость с черно-бе­лым телевидением

Учитывая, что работы велись в условиях, когда в Европе отсутствовало цветное телевизионное вещание, ставилась зада­ча выбора единого стан­дарта для всех европей­ских стран. Однако в основном по поли­тическим соображениям, достичь един­ства не удал ос J . Были выбраны две сис­темы: SECAM (Франция — СССР) и PAL (ФРГ). Наименования систем представ­ляют собой аббревиатуры от слов «поочередность цветов с запоминанием» и «строка с переменной фазой» соответ­ственно. Их сигналы малочувствительны к искажениям действующих трактов пе­редачи. Это, начиная с 1967 г , обеспечи­ло быстрое внедрение цветного телеви­дения в Европе по мере создания студий­ных комплексов и выпуска приемников

Итак, в мире используют три системы цветного телевидения. Однако в Брази­лии, например, наряду со стандартом М (525 строк) применяют видоизмененную систему PAL , отличающуюся от европей­ской значением цветовой поднесущей. В Люксембурге и Монако телецентры ра­ботают по стандартам SECAM и PAL . во Вьетнаме — по системам NTSC и SECAM. В Бельгии, Голландии и других западноевропейских странах принята си­стема PAL , но на территориях, где дисло­цируются войска США, используется и система NTSC - M

Применение стандартов разложения и систем цветного телевидения в регио­нах Земли показано в табл. 3. Следует иметь в виду, что в Китае и Индии, ис­пользующих систему PAL , проживает около 40 % всего населения планеты. По­этому можно считать, что все три систе­мы цветного телевидения примерно рав­нозначно применяются всеми странами мира

Хотя в новых телевизорах качество изображения сейчас оценивается весьма высоко, спрос на них (основного источ­ника доходов производителей телевизи­онного оборудования), случалось, не рос, а в отдельные периоды даже снижался. Надежды, что это положение изменится в связи с ростом числа принимаемых программ при внедрении кабельных и спутниковых распределительных сетей, к сожалению, не оправдались. Отчасти это объясняется увеличением платы за многопрограммность

В свое время преобладало мнение, кстати, сохранившееся до наших дней, что привлечь телезрителей может только наибольшее подобие изображения пере­даваемым объектам съемки, повышение физиологического и эмоционального его воздействия. Одним из таких направле­ний, пока нереализованных, можно счи­тать объемность (стереоскопичность). Наиболее удачной для ее реализации оказалась идея использования извест­ных особенностей зрительного восприя­тия изображения. Основное его содер­жание воспринимается в пределах теле­сного угла 15х10° («изображение наблю­дения»). Ему соответствует формат экра­на 4:3, применяемый в телевидении, ки­но, живописи. Реальное же поле зрения существенно больше — 200х125°. При­чем при наблюдении основного события в пределах узкого угла наличие изобра­жения в большем угле создает впечатле­ние стереоскопичности. Практически оно сохраняется при уменьшении его до зна­чения 30х20°

Другой особенностью восприятия изображения считается необходимое расстояние до экрана, которое должно быть не менее двух метров. При меньших расстояниях могут возникать головные боли, особенно от движущихся объектов

Учитывая сказанное, минимальный размер телевизионного изображения должен быть 1х0,7 м. В результате в но­вых стандартах предусматривается уве­личение числа строк разложения при­мерно вдвое (при формате изображения 16:9). Они получили название телевиде­ния высокой четкости (ТВЧ или ТВВЧ). При этом в странах, где используется ча­стота сети 50 Гц (Европа и др.), уже реко­мендовано разложение на 1250 строк и 50 полей, а в странах, где частота сети равна 60 Гц (Америка, Япония и др.), — 1125 строк и 60 полей,

Разработка, испытание и частичное использование таких систем вещания, способов передачи и распределения их сигналов ведутся очень интенсивно. При­чем в последнее время заметно стремле­ние перейти на цифровые сигналы, поз­воляющие передавать в одном стандарт­ном канале сигналы нескольких телеви­зионных программ и другой различной информации. Это будет способствовать также внедрению интерактивных систем, обеспечивающих потребителю получе­ние по запросу интересующих его про­грамм и другой информации

Об интенсивности работ в этом на­правлении свидетельствует то, что в от­дельные периоды последних лет в меж­дународных организациях изучалось до 40 предлагаемых новых стандартов теле­видения: варианты систем телевидения повышенного качества, MAC , PAL-плюс и др. Следует сказать, что до начала их практического использования осталось совсем немного времени. Однако поиски новых идей, конечно, продолжаются