В рубрику "Машина времени" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Борис Певзнер
Бывший начальник лаборатории ВНИИТ,
к.т.н., Пенсильвания. США
В 1975 году во ВНИИТ (Всесоюзном НИИ телевидения) была проведена поисковая НИР “Прогноз” по определению дальнейших путей построения оборудования цветного телевидения. В процессе ее выполнения нужно было проанализировать состояние и тенденции развития ТВ-техники в мире и предложить пути ее развития в СССР. В это время в телецентрах страны работали на аппаратуре 2-го поколения (на транзисторах), а в лабораториях НИИ разрабатывали аппаратуру 3-го поколения (на микросхемах) по системе СЕКАМ. Задачей поисковой НИР было определить основные черты ТВ-аппаратуры 4-го поколения.
К этому времени за рубежом появились первые ТВ-устройства, в которых осуществлялось преобразование телевизионных сигналов в цифровую форму и их обработка. Это новшество основывалось на последних достижениях микроэлектроники, благодаря которым было создано устройство памяти на интегральных микросхемах, позволяющее запоминать целый кадр изображения, если сигнал представлен в цифровой форме. Приемлемые размеры этого устройства (менее одного типового шкафа аппаратуры) позволили использовать его для решения двух насущных проблем вещательного ТВ: синхронизации сигналов от разных источников и преобразования их из американского стандарта разложения 525/60 в европейский стандарт 625/50 и обратно. Цифровая обработка оказалась весьма полезной и для многих прикладных применений ТВ, в связи с чем ею заинтересовались в отделах ВНИИТ, занимающихся телевидением не для вещания.
Пионерами цифрового ТВ стали д.ф.-м.н. Илья Иоаннович Цуккерман и к.т.н. Вячеслав Павлович Мандражи. Под их руководством были разработаны первые отечественные цифровые устройства - блоки для кодирования ТВ-изображений и введения их в ЭВМ для анализа, включавшие 6-разрядные аналого-цифровые преобразователи (АЦП). В дальнейшем И.И. Цуккерман и его сотрудники (к.т.н. Борис Моисеевич Кац, Сергей Витальевич Сардыко и др.) разрабатывали алгоритмы и экспериментальные цифровые устройства для сокращения избыточности цифровых сигналов (кодирование источника), для их фильтрации с целью повышения качества и т.п.
В дальнейшем работы в этом направлении позволили, в частности, создать аппаратуру для повышения чувствительности телескопов путем цифровой обработки сигналов и формирования изображений методом счета фотонов. Но, не будучи участником этих работ, я не смогу их описать здесь, как они того заслуживают.
Отчитываясь о результатах НИР “Прогноз” в нашем главке (5-м главном управлении Министерства промышленности средств связи), я обсуждал возможность использования цифровой техники в аппаратуре телецентров 4-го поколения с заместителем главного инженера главка П.К. Кирилловым. Именно он стал первым человеком, который высказал мне свое твердое мнение, что эта аппаратура должна быть цифровой (Павел Константинович Кириллов пришел в главк из Московского научно-исследовательского телевизионного института, где был заместителем директора. Позднее он перешел на работу в промышленный отдел аппарата ЦК КПСС).
Так как я руководил указанной выше темой “Прогноз”, то по ее результатам мне было предложено открыть НИР “Определение путей построения передающего оборудования цветного ТВ 4-го поколения” (шифр - “Рисунок", 1976-1978 годы). Составляя техническое задание на НИР “Рисунок", мы записали в нем требование к цифровому кодированию ТВ-сигналов внутри телецентра. Зная всю последующую историю, сейчас можно сказать, что для 1975 года это было весьма преждевременное решение, так как элементная база того времени, да и весь уровень техники были еще не готовы к такому резкому рывку вперед. Но нами двигало желание держаться на переднем крае мирового технического прогресса, были надежды на более быстрое развитие элементной базы, и чрезвычайно привлекали возможности, которые открывала цифровая техника. Переход на цифровое 4-е поколение - это было согласованное решение как многих (но не всех!) ведущих специалистов, так и всех моих тогдашних начальников (иначе оно и не могло бы быть принято). Среди них были: начальник отдела Яков Абрамович Шапиро, который был руководителем разработки телецентров 1-го, 2-го и 3-го поколений; заместитель главного инженера Виктор Тимофеевич Есин, который курировал во ВНИИТ все вещательное ТВ, и директор института Игорь Александрович Росселевич. Задача стояла действительно грандиозная: в отличие от прикладного ТВ в вещательном речь шла не об отдельных цифровых устройствах или небольших замкнутых системах, а в конечном счете о переводе на цифровую технику таких крупных технических систем, как телецентр.
В этот период была опубликована статья сотрудников ВНИИТ докторов наук И.А. Росселевичаи И.И. Цуккермана, кандидатов наук Е.К. Овчинникова и Б.М. Певзнера, инженеров СВ. Сардыко и В.Е. Тимофеева “Цифровое кодирование телевизионных изображений и перспективы использования его на телецентрах" (“Техника Телевидения". 1976. Вып. 4). Насколько я знаю, это была первая отечественная статья по цифровому ТВ. В ней, в частности, была выбрана точка аналого-цифрового преобразования ТВ-сигналов (выход камерного канала), определена оптимальная структура дальнейшего тракта, указаны принципиальные преимущества цифрового кодирования и конкретные задачи предстоящей разработки.
В ходе трехлетней НИР “Рисунок" нам приходилось заниматься прежде всего разработкой АЦП и цифро-аналоговых преобразователей (ПАП) поскольку серийно выпускаемых устройств с 8-разрядным кодированием и с быстродействием, нужным для вещательного ТВ, еще не существовало. Эта работа была поручена Одесскому филиалу ВНИИТ (разработчики - Вадим Евгеньевич Тимофеев и Сергей Адольфович Горьев). Много сил также было потрачено на разработку цифровых кодов для ТВ-сигналов, поскольку международных норм на цифровое кодирование еще не было. (Известная Рекомендация 601 МККР была принята лишь в 1982 году, а более детальная Рекомендация 656 - в 1986 году.) К окончанию темы “Рисунок" были созданы лабораторные макеты основных устройств цифрового ТВ-тракта, но стало ясно, что выполнять на их основе опытно-конструкторскую разработку для серийного производства аппаратуры телецентров еще не представляется возможным. Комиссия, принимавшая законченную НИР, согласилась с нашим предложением об открытии еще одной НИР. Однако в институте это решение было встречено весьма неодобрительно. Как правило, за НИР должна следовать ОКР (опытно-конструкторская работа) с передачей чертежей в серийное производство, а у нас с учетом поисковой темы “Прогноз” получалась третья НИР подряд! Докладывая на научно-техническом совете ВНИИТ о результатах темы “Рисунок", я говорил о неготовности элементной базы, об отсутствии стандарта на цифровое кодирование, о других трудностях, связанных с новизной цифровой техники, и в итоге все-таки было принято решение о проведении еще одной трехгодичной НИР. Однако директор И.А. Росселевич бросил мне реплику, которую я хорошо помню до сих пор: “Эх, был бы я моложе, заставил бы вас сразу делать ОКР!” Ему было тогда 60.
Фактически в 1979-1881 годах были проведены не одна, а две параллельные НИР - “Офорт" (как продолжение “Рисунка") и “Эстамп” для создания цифровых микшера и блока видеоэффектов на основе кадровой памяти. Руководителем НИР “Эстамп" стал к.т.н. Альберт Константинович Бухаров, а ведущими разработчиками - Игорь Владимирович Нагибин и Вячеслав Васильевич Рыбаков.
В ходе этих двух скоординированных работ был изготовлен действующий макет сквозного цифрового ТВ-тракта от выхода камерного канала до выхода телецентра. В нем были реализованы все необходимые функции для создания цветной телевизионной передачи, включая новые эффекты, осуществимые лишь в цифровом виде. На макете тракта были не только испытаны все блоки в их взаимодействии, но и проведены экспертизы по субъективной оценке качества изображений. Большую работу по сборке и испытаниям этого комплекса провела Татьяна Фирсовна Елинекене.
На основании этих работ было решено, наконец, организовать ОКР по разработке телецентра 4-го поколения. Главным конструктором новой темы, которой дали шифр “Студия”, директор назначил заместителя главного инженера В.Т. Есина, а я стал его первым заместителем. Это была большая пятилетняя работа, занимавшая по объему второе место среди всех работ института. Кроме ВНИИТ, в ней участвовали ВНИИРПА, разрабатывавший всю аппаратуру звукового сопровождения 4-го поколения (руководил этой работой к.т.и. Виктор Семенович Неманов), Кировоградский и Александровский радиозаводы, а также несколько учебных институтов. Изготовление звукового оборудования ВНИИРПА заказал в Венгрии и Чехословакии, это оборудование было в основном аналоговым (с цифровой системой управления), и в данной статье о нем не говорится.
Уже самый первый этап работы - составление технического задания и согласование его с заказчиком - оказался сложным и длительным процессом. Наш постоянный заказчик - Гостелерадио СССР, которого представляли главное производственно-техническое управление (ГПТУ, гл. инженер В.М. Палицкий) и ведущие специалисты Московского телецентра (ТТЦ) -требовал воплотить все известные в мире достижения техники и технологии ТВ-вещания, а также обеспечить максимальные удобства эксплуатации. Требования в общем-то вполне законные, но их выполнение приводило к сильному увеличению объема и стоимости оборудования и его энергопотребления.
По теме “Студия” были разработаны аппаратно-студийный блок (зам. гл. конструктора по АСБ Татьяна Моисеевна Ляхова), цифровой сектор центральной аппаратной телецентра (зам. гл. конструктора по АЦ Семен Абрамович Шерман), а также цифровые соединительные линии между аппаратными. АСБ является основной аппаратной телецентра, в нем формируются телепередачи. Его цифровая система телеуправления, допускающая подключение управляющей ЭВМ, позволяла легко скомпоновать на его базе аппаратно-программный блок (АПБ) для монтажа и автоматического выпуска в эфир текущей телепрограммы. Таким образом, в ОКР “Студия” были созданы почти все составные части будущего телецентра.
В рамках отдельной ОКР “ТКА-4” была поставлена задача разработки телекинопроекционной аппаратной 4-го поколения (ведущий разработчик телекинопроектора Владимир Николаевич Ролдугин, ныне генеральный директор фирмы “ПРОФИТТ"). Цифровая техника с ее памятью на кадр позволила изящно решить сложную проблему передачи кинофильмов по ТВ с чересстрочным разложением. Раньше для этой цели создавались сложные оптико-механические кинопроекторы, позволявшие каждый кадр кинопленки считывать два раза -нечетными и четными строками. В новой ТКА использовался простой аппарат с непрерывной протяжкой кинопленки и однострочным ПЗС для каждого цвета и полученные три видеосигнала после АЦП записывались в кадровую память. Из памяти они считывались двумя полукадровыми циклами, образуя чересстрочное разложение. Цифровая техника позволила также обрабатывать сигналы для устранения дефектов кинопленки, подавления шумов и т.п.
Как уже говорилось, важной проблемой было определение параметров цифрового кодирования ТВ-сигналов. Поиски оптимального цифрового кода продолжались 10 лет. В упомянутой выше статье 1976 года предлагалось 8-разрядное кодирование для сигнала яркости и 7-разрядное - для сигналов цветности. Также была выбрана частота дискретизации сигнала яркости 12,5 МГц, а сигналов цветности - 3,125 МГц (два сигнала цветности передавались поочередно, через строку, как в системе СЕКАМ, так что на 4 элемента яркости передавался 1 элемент цветности). Тактовая частота кода получалась равной 15,625 МГц, а поток информации видеосигнала - 125 Мбит/с.
Со временем предложения в отношении размеров потока информации становились все смелее. В статье Б.М. Певзнераи И.И. Цуккермана “ О нормах на цифровое кодирование сигналов для ТВ-центров 4-го поколения" (“Техника кино и телевидения". 1977. № 9) предлагалось передавать в каждой строке уже оба сигнала цветности с 8-разрядным кодированием. Это приводило к тактовой частоте 18,75 МГц и цифровому потоку 150 Мбит/с. Такой код и был реализован в лабораторных макетах по темам “Офорт" и “Эстамп". Но в 1981 году стало понятно, что МККР примет более высокие частоты дискретизации - 13,5 МГц для сигнала яркости и 6,75 МГц для сигналов цветности, что давало тактовую частоту 27 МГц и цифровой поток 216 Мбит/с.
Параметры синхронизации цифрового кода были выработаны МККР значительно позже. Но советские специалисты принимали активное участие в работах МККР, отслеживали все поступающие вклады, и мы рискнули разработать аппаратуру заказа “Студия” в 1982-1984 годах уже в соответствии с готовившимися нормами, которые официально были приняты МККР лишь в 1982 и 1986 годах.
Продолжение следует
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #4, 2010
Посещений: 17151
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Машина времени" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
