Обобщенная структурная схема телевизионной системы

Телевидение базируется на том, что объект съемки можно разложить на большое количество отдельных точек, каждая из которых будет иметь определенную яркость и цветность. Для того чтобы зритель увидел на экране движущуюся «картинку», необходимо произвести:

1) преобразование света в электрические сигналы,

2) передачу электрических сигналов по каналу связи,

3) преобразование электрических сигналов в оптическое изображение.

 

 

Рассмотрим это на примере телевизионной передачи. В комплекс телевизионного производства входят аппаратно-студийные блоки, внестудийные технические средства, средства записи, монтажа и озвучивания видеозаписей. Видеосюжеты с места события могут транслироваться как в прямом эфире, так и в записи.

Оператор направляет телекамеру на телеведущего, и отраженный свет, пройдя через систему линз (объектив), преобразуется в оптическое изображение, при этом трехмерные объекты становятся двухмерными. Попав на передающую телевизионную трубку, оптическое изображение преобразуется в электрические сигналы. Развертывающее устройство раскладывает сигналы на отдельные импульсы, каждый из которых пропорционален отдельному участку оптического изображения. Таким образом формируется сигнал яркости.

Каждая яркостная точка ТВ-сигнала в передающей телевизионной трубке должна строго соответствовать по своему геометрическому положению светящейся точке на экране телевизора, поэтому электрические сигналы обрабатываются в генераторе синхронизирующих импульсов. Количество строк, на которое разбито изображение, на передающей и приемной стороне одинаково, и длительность импульсов становится синхронной. Сигнал усиливается и поступает в передатчик, где приводится (модулируется) к удобному для передачи виду.

В качестве канала связи могут выступать радиорелейные линии (наземное эфирное телевидение), ретрансляторы на искусственных спутниках Земли (спутниковое телевидение), кабельные линии связи (кабельное телевидение) или интернет (интернет-ТВ). При помощи канала связи сигнал от передатчика достигает приемного устройства.

В телевизионном приемнике электрический сигнал усиливается и при помощи электронно-оптического устройства преобразуется в оптическое изображение. Каждый элемент данного изображения воспроизводится в виде изменения яркости и цветности.

 

Подготовка телевизионной передачи

Основные этапы:

1) идея программы, 2) сбор материала, 3) подготовка сценария, 4) техническая проработка, 5) репетиции, 6) сценарий видеоряда, 7) съемка эпизодов, 8) монтаж, 9) просмотр, 10) формирование из телепередач программы, 11) выпуск передачи в эфир, 12) хранение (архивирование) видеофонограммы.

Техническая часть методов сбора материала аналогична данному этапу в радиовещании, а создание сценария, репетиции и т.д. выходит за рамки курса «Техника и технология СМИ».

Видеозапись

Несколько десятилетий после своего рождения телевидение существовало исключительно в прямом эфире, так как технически записать видеосигнал не удавалось. Правда, в порядке экспериментов телевизионщики специальной синхронной камерой снимали изображение с экрана особо яркого кинескопа. Другого пути не было.

Магнитная звукозапись начала распространяться в конце 30-х гг. прошлого столетия. Казалось бы, какая разница между звуковым и видеорядом, если и тот и другой представлен электрическими сигналами? Почему научились записывать звук и не могли писать изображение? Дело в том, что видеосигнал занимает на магнитной ленте в сотни раз больше места, чем аудиосигнал. Следовательно, на обычную бобину с лентой возможно будет записать лишь несколько секунд видеозаписи, при этом скорость ее движения относительно магнитной головки необходимо будет повысить тоже в несколько сотен раз.

Первой корпорацией, попытавшейся создать видеомагнитофон в 1953 г., была RCA, возглавляемая Д. Сарновым и В. К. Зворыкиным, однако этот опыт американских «отцов ТВ» оказался неудачным..

Успех сопутствовал другой американской фирме, возглавляемой нашим соотечественником Александром Михайловичем Понятовым (1892-1980), — АМРЕХ, по инициалам имени, отчества и фамилии. До революции Александр Михайлович служил поручиком в царской армии. Эмигрировав в США, Понятов открывает собственное дело... в гараже. Фирма под названием АМРЕХ была зарегистрирована им в 1944 г. К этому времени А. М. Понятов уже был заметной фигурой в области радиоэлектроники. Среди трофеев фашистской Германии американцами был вывезен магнитофон, который был тщательно изучен специалистами фирмы. Правда, первые разработки находились исключительно в области звукозаписи.

В результате долгих поисков инженер компании Чарльз Гинзбург (1921-1992) предложил использовать не продольную, а поперечно-строчную запись, что позволило бы существенно повысить плотность фиксируемого сигнала. 14 марта 1956 г. в Чикаго был продемонстрирован видеомагнитофон VRX-1000, а спустя полгода магнитная видеозапись была впервые использована в эфире компанией CBS. Примечательно, что долгое время видеозапись называлась ампексованием. По заказу фирмы была изготовлена лента шириной 50,8 мм, на которую велась наклонно-строчная запись вращающимися магнитными головками. С 1958 г, NASA стала использовать видеомагнитофоны компании АМРЕХ для космических полетов.

Поставки видеомагнитофонов в нашу страну были запрещены правительством США из-за возможности использования в военных целях. В Советском Союзе в институте звукозаписи (ВНАИЗ) в 1956 г. проводилась экспериментальная запись видеосигнала, правда, выбранный путь продольной записи сигнала на параллельных дорожках закончился неудачей. В 1958 г. на выставке в Сокольниках Н. С. Хрущеву американской стороной была вручена видеокассета с записью его встречи с послом США. Запись направили во ВНАИЗ, но воспроизвести не смогли, за чем последовало решение ЦК, КПСС, и научные работы в области видеозаписи пошли ускоренными темпами в Москве и Ленинграде.

20 февраля 1960 г. на ул. Качалова, 24 (ВНАИЗ) на видеомагнитофон «Кадр-1» был записан эстрадный концерт, который вела Светлана Жильцова. Работы по созданию видеозаписи потребовали разработать специальный твердый металлический сплав — сендаст — для сердечников магнитных головок, но даже после этого головки могли работать не более 100 часов. Следующей проблемой оказалось то, что качественно видеосигнал воспроизводится только на том магнитофоне, на котором была сделана запись. Поэтому в первое время магнитные головки хранили вместе с лентой. На решение этой проблемы ушло еще десять лет.

Форматы видеозаписи

Аналоговые форматы

Основной недостаток аналоговых технологий заключается в суммировании структурных и контактных шумов при прохождении телевизионного сигнала по тракту и при перезаписи во время линейного монтажа. В настоящее время в большинстве российских ТВ центров применяются аналого-цифровые технологии, то есть в единый комплекс объединяется аналоговое и цифровое оборудование. При постепенном переходе с аналоговых технологий на цифровые первое, что необходимо сделать для повышения качества оригиналов видеозаписей, это перейти к цифровой записи изображения во время съемки.

В бытовой записи самым распространенным форматом является VHS (Video Home System), разработанный фирмой JVS. Вид записи — аналоговый, ширина ленты — 12,65 мм, продолжительность записи до 5 часов. Наклонно-строчная запись осуществляется четырьмя видеоголовками. Разрешающая способность — 240 линий по горизонтали (240 твл при цветной записи). Полоса частот канала изображения — 3 МГц. Для профессиональной тележурналистики формат непригоден. В улучшенной версии формата SVHS (Super Video Home System) существенно снижены помехи благодаря раздельной обработке сигналов яркости и цветности. Длительность воспроизведения и скорость движения ленты аналогичны формату VHS, однако полоса частот канала изображения повышена до 5 МГц, а разрешающая способность по горизонтали составляет 400 линий (400 твл). Вид записи — аналоговый, формат распространен в местных телекомпаниях.

В 1984 г. японская фирма Sony выпустила на рынок новый полупрофессиональный формат Video-8. Видеокамеры с этим форматом отличались небольшими габаритами и были очень удобны для оперативной журналистики. Запись данного формата происходит на 8-мм ленту. Однако разрешающая способность у Video-8 была всего 240 твл. Этот недостаток удалось устранить в следующей разработке Ш-8, где разрешение по горизонтали достигло 424 твл.

Профессиональным форматом видеозаписи, совершившим революцию в тележурналистике, был Betacam, фирмы SONY, скорость движения ленты в камере составляла 101,5 мм/сек, вид записи — аналоговый, запись сигналов цветности и яркости производится двумя отдельными магнитными головками, при этом на ленте продольно записывается звук. Формат позволяет вести запись с профессиональным качеством (500 твл). Еще одно удобство Betacam временной код и корректор временных искажений.

В формате Betacam SP применяется улучшенная металлопорошковая лента, звук записывается не продольно, а наклонно-строчно, параллельно с сигналом яркости. Диапазон яркости существенно расширен. Вид записи — аналоговый, качество видеозаписи высокое (550 твл). В настоящее время это самый распространенный формат в России.

Цифровые форматы

Цифровые технологии позволяют получать максимально высокое качество ТВ-сигнала, автоматизировать выпуск передач в эфир, транслировать по одному каналу несколько программ. Основное преимущество цифровой записи перед аналоговой заключается в том, что при перезаписи (во время монтажа) не накапливаются искажения. Разумеется, структурные и контактные шумы с магнитной ленты убрать невозможно, но поврежденную информацию можно сгруппировать и записать небольшими фрагментами, для этого применяется система коррекции ошибок.

В настоящее время на Betacam-форматах хранится огромное количество аналоговых видеоматериалов, поэтому дальнейшее развитие аппаратуры учитывает возможность воспроизведения архивных записей. Видеозапись в цифровом формате обладает «избыточностью» ТВ-сигнала, поэтому в 1993 г. в видеосистеме Digital Betacam впервые была применена компрессия. При этом на цифровом видеомагнитофоне для данного формата можно воспроизводить аналоговые записи. Digital Betacam использует полудюймовую видеоленту (как Betacam и Betacam SP), но производит запись в цифровом формате. Цифровой поток — 125,58 Мбит/ сек. Скорость движения ленты удалось снизить до 96,7 мм/сек, время записи увеличить до 124 мин.

Betacam SX позволяет писать компонентный цифровой сигнал. Оптимальное соотношение обработки сигналов яркости и цветности позволило улучшить цветовую информацию. Благодаря усовершенствованному алгоритму сжатия 10:1 (MPEG-2), время записи увеличилось до 184 мин.

Оборудование данного формата позволяет добиться высокого качества изображения, ускорить монтаж и, что немаловажно, применять кассеты формата классического Betacam. Учитывая, что в многочисленных студиях нашей страны имеется большое количество аналогового оборудования, данный формат позволяет завершить постепенный переход на цифровую технику.

В начале 90-х гг. появился первый формат профессиональной и полупрофессиональной цифровой записи D-1, в котором сигналы цвета и яркости записываются на ленту. Специалисты заметили удобство формата для монтажа и видеоэффектов. В дальнейших разработках формата (D2-D5) разработчики улучшили качество магнитной ленты, увеличили время записи до 245 мин и снизили стоимость аппаратуры.

Среди множества присутствующих на телерынке форматов следует упомянуть D6, созданный совместными усилиями Toshiba и BTS. Формат предназначен для телевидения высокой четкости, имеет широкую пропускную способность (более гигабайта в секунду) со встроенной системой коррекции ошибок. D6 рассчитан как на американский рынок — 1250 строк, 50 полей, так и на европейский — 1125 строк, 60 полей. Хотя, по мнению специалистов, формат неперспективен.

Довольно распространенным форматом фирмы Sony является DVCAM. Цифровой компонентный сигнал пишется на ленту шириной 6,25 мм, скорость цифрового потока 25 Мбит/сек. (то есть в пять раз меньше, чем у Digital Betacam). Впервые в ленточную кассету встроены микросхемы с метаданными (временной код, номера сцен, монтажные метки и т.д.) Благодаря служебным данным возможно оптимизировать операцию монтажа. Формат DVCAM сегодня является общим стандартом профессионального цифрового видеопроизводства.

Итак, пионером в области магнитной записи видеосигнала на магнитную ленту была фирма АМРЕХ. Руководитель фирмы А. М. Понятов, разумеется, осознавал проблемы ленточного носителя информации, и фирма приступила к разработке видеозаписи на алюминиевый диск покрытый магнитным слоем, хотя удалось записать всего 36 секунд движущегося изображения, но начало было положено. Для поиска необходимого фрагмента не надо было перематывать бобины с лентой, диск позволял немедленно проиграть нужное место, при перезаписи отсутствовали структурные и контактные шумы. Слабым местом диска долгое время оставался недостаточный объем хранения видеозаписи, и эту проблему компании преодолеть не удалось.

Справедливости ради следует отметить, что лента до сих пор остается самым дешевым носителем аналоговой и цифровой информации. Как уже отмечалось, именно на ленточных носителях хранятся основные архивы с видеоинформацией, но качество записи/воспроизведения у цифровых дисков выше. Дело в том, что информация на них хранится в виде логического нуля (отсутствие сигнала) или логической единицы (наличие сигнала), поэтому копировать информацию можно без большой потери качества.

Дальнейшие разработки записи видеосигнала сместились в область дисковых видеомагнитофонов и видеосерверов. Современный видеосервер на базе компьютера — это многоканальное устройство, позволяющее вести запись видеосигнала на стандартные жесткие диски. В отличие от видеомагнитофона, он позволяет одновременно записывать и воспроизводить запись по разным каналам. Потеря информации защищена технологией RAID, распространенные форматы компрессии — MPEG второго или третьего уровней (для спутникового вещания используется MPEG-2). Для доступа к большим массивам архивных данных на магнитной ленте видеосервер может быть доукомплектован стримером.

В 1995 г. на выставке в Лас-Вегасе был представлен цифровой камкодер CamCutter (фирма Avid), в котором запись велась не на традиционную магнитную ленту, а на встроенный жесткий диск. Качество записи было сравнимо с Betacam SP, продолжительность — 15 мин., но с этого момента стало ясно, что в журналистских видеокамерах лента может уступить место новым технологиям. Потом последовали разработки видеокамер с записью на DVD. 19 февраля 2002 г. девять крупнейших компаний, среди которых Sony, Samsung, Hitachi, Sharp и др., представили новый стандарт — Blu-Ray Disc (синий лазерный луч), существенно превосходящий DVD по объему информации (до 27 Гб), на него можно писать видео в течение 2 часов с профессиональным разрешением и 13 часов с бытовым качеством. Но сегодня практика тележурналистики показывает, что «безленточная» эра еще не наступила, DVD-устройства до сих пор не так удобны для внестудийной съемки: малейшая царапина — и записанную информацию невозможно воспроизвести, в то время как магнитная лента действительно позволяет работать в полевых условиях. Но все это дело времени. Не так давно профессиональные фотожурналисты смотрели свысока на цифровые «мыльницы», а сегодня фотопленка почти полностью вытеснена из СМИ. Правда, объемы электронной памяти для видеоинформации необходимы на порядок выше.

 

Видеомагнитофоны

Видеомагнитофоны можно условно разделить по форматам видеозаписи, видам использования и стандартам вещания.

Студийные

Магнитофоны этой категории очень надежны и способны вести видеозапись с оптимальным качеством. Они используются в технических и эфирных аппаратных, в ПТС, в системах архивирования — словом, на самых важных этапах записи/воспроизведения. Самый универсальный тип устройств в телецентре, имеющий наилучшие характеристики в серии своего формата.

Студийные аппараты, как правило, имеют специальные устройства для монтажа с покадровой точностью, регулировку параметра временных искажений, счетчик синхроимпульсов. Высокое качество записи данных видеомагнитофонов обусловлено очень стабильной конструкцией лентопротяжного механизма, сочетанием электроники и точной механики.

Монтажные

Устройства для применения линейного или нелинейного монтажа. Это, можно сказать, упрощенная версия студийного магнитофона. Монтажным устройствам не нужен очень дорогой стабильный лентопротяжный механизм, так как с них не будет осуществляться вещание, но, с другой стороны, он должен быть приспособлен для частых перемоток и многократных поисков фрагментов видеосюжетов. Они, как правило, оснащены пультом дистанционного управления, корректором временных искажений, возможностью выполнения видеомонтажа с покадровой точностью. Области использования: монтажные и эфирные аппаратные, ПТС.

Компактные и портативные

Компактные видеомагнитофоны имеют малый вес и размеры, предназначены для внестудийной работы, в частности в ПТС, применяются для контрольного просмотра телесюжетов, а иногда для резервной записи. Теоретически на них можно осуществлять монтажные работы, но это приведет к их преждевременному износу. Устройства этого типа могут работать как от стационарной электрической сети, так и от аккумуляторов.

Портативные устройства имеют еще меньшие размеры и вес и могут входить в состав телевизионного журналистского комплекта (ТЖК). Запись может производиться как на магнитную ленту, так и на жесткий диск (для цифровых устройств). Они не предназначены для полноценных монтажных работ, но вполне пригодны для предварительного монтажа в период съемки.

Устройства этого типа через специальный адаптер жестко крепятся к видеокамере, образуя единый блок. В настоящее время в составе ТЖК чаще всего используются именно накамерные видеомагнитофоны. Для работы используются аккумуляторы различной емкости, обеспечивающие электрическим питанием видеомагнитофон, видеокамеру и осветительный прибор. «Накамерник» имеет входы для выносных микрофонов, значение временного кода, возможность осуществить просмотр отснятого материала.