В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Состояние вопроса
Развитие телевизионной техники направлено на обеспечение высокого качества ТВ-продукции. Параметры систем телевидения оптимизированы под особенности зрительного и слухового восприятия изображения и звука.
Основной продукт, получаемый зрителем по телевизионным каналам, - телевизионная программа (ТВ-программа). Она представляет собой искусственно созданную с помощью технических средств "аудиовизуальную информационную среду", воздействующую в виде совокупности зрительных и слуховых стимулов на органы восприятия зрителя. Следует уточнить, что в понятие "телевизионная программа" в данном случае вкладываются лишь требования по совокупности технических параметров, определяющих свойства "аудиовизуальной информационной среды", без учета смыслового художественного содержания программы и его возможного психофизиологического воздействия на зрителя. Накопившийся фонд действующих в РФ стандартов позволяет на современном этапе транслировать телевизионную программу так называемого "стандартного качества", то есть имеющую ряд гарантированных качественных параметров, соответствующих требованиям действующих стандартов (например ГОСТ, 18471-83 и ГОСТ 19871-83) и отраслевых НД (ОСТ 58-21-00, ОСТ 58-23-01 и др.).
Однако прогресс в развитии и внедрении цифровых технологий на этапах создания телевизионных программ привел к наличию большого числа сложноструктурированных изображений, включающих различные сознательно созданные спецэффекты (так называемые артитехногенные факторы), а также случайных чужеродных фрагментов видеосюжета, вызванных технологическим браком при сложном монтаже. Соответственно этому, появляется новый аспект в вопросах метрологической оценки таких ТВ-изображений и согласования их с физиологией зрительного и слухового восприятия. Последнее особенно актуализируется в связи с общей реформой технического регулирования в Российской Федерации, основу для проведения которой создал вступивший в силу 1 июля 2003 года Федеральный закон "О техническом регулировании". Он усилил требования к продукции, процессам производства, эксплуатации и иным технологическим процессам, сопровождающим изготовление и использование различной продукции с учетом степени риска причинения вреда здоровью граждан и защиты жизни, а также действий, вводящих в заблуждение приобретателей продукции.
Естественно, возникает вопрос о влиянии различных аспектов ТВ-вещания и, в частности, технического качества ТВ-программ на здоровье человека. Разрозненная информация о возможном отрицательном воздействии телевизионных передач на взрослый и особенно детский организм известна по публикациям в Японии, США, Франции и России [1, 2, 3]. Напомним, что 16 декабря 1997 года в Японии 685 человек (в основном дети) срочно были доставлены в больницы для лечения симптомов, похожих на апоплексичекий удар. Подростки смотрели очень популярный анимационный телевизионный мультфильм "Карманные монстры", иногда называемый "Покемоны". Многие пострадавшие отреагировали на изображение в 18 часов 50 минут сразу же после сцены с 4-секундным мельканием изображения, при котором чередовались синий и насыщенный красный цвета на частоте 12 Гц почти на всей поверхности ТВ-экрана. Мелькание изображения на таком большом пространстве вызвало у зрителей значительный дискомфорт, несмотря на кратковременность воздействия. Более позднее изучение этого эпизода в масштабах всей страны позволило собрать ценную информацию из анкет от 9209 школьников от 6 до 18 лет. Оказалось, что 0,75% из 4026 зрителей "Покемона" имели конвульсивные припадки, а если включить сюда разные другие небольшие симптомы - боль в глазах, головную боль, головокружение, тошноту и т.д., - то число пострадавших зрителей увеличивается до 10,4%. Сообщается, что 47% людей, испытавших конвульсивные припадки, ни разу не испытывали ничего подобного до просмотра этого фильма. Очевидно, что воздействие "опасных" ТВ-изображений приобретает более серьезный характер для больших ТВ-экранов.
Таким образом, с учетом известных факторов, собственных исследований, современных тенденций в российской технической политике следует определить более жестко требования к техническим параметрам изображения и звукового сопровождения ТВ-программ.
Принципы выбора и нормирования параметров
Как уже было сказано выше, при просмотре и прослушивании аудиовизуальной продукции на телеэкране, в кинотеатре или на экране дисплея ПК человек взаимодействует с искусственно созданной "аудиовизуальной информационной средой", то есть его зрительные и слуховые анализаторы реагируют на зрительные и слуховые стимулы. Даже достаточно упрощенные модели зрительного анализатора, например принятые в инженерной психологии, определены совокупностью сложных характеристик, нормируемых рядом параметров. Так, в учебнике "Основы инженерной психологии" [4] рассматриваются энергетические, информационные, пространственные, временные характеристики (рис. 1). Как видно из рис. 1, каждая характеристика имеет свои параметры, которые исследователи зрительной системы оценивают по совокупности функционирования глаза и мозга.
Исторически основные параметры систем телевидения и радиовещания выбирались и, насколько это было возможно технически, оптимизировались под параметры зрительного и слухового восприятия человека. Риск опасного негативного воздействия на последнего возникает именно в случае нарушения согласования технических параметров изображения и звукового сопровождения с характеристиками зрительного и слухового восприятия.
ТВ-программа должна иметь изображение и звуковое сопровождение (ИЗС) "допустимого" качества, то есть исключающее риск негативного воздействия на зрителя, и, следовательно, отвечать требованиям безопасности продукции. Термины "риск", "безопасность" взяты из ФЗ "О техническом регулировании" и определены в нем следующим образом:
Подчеркнем отличие гарантированных параметров ИЗС стандартного технического качества, обеспечиваемых в сегодняшних ТВ-программах, от параметров ИЗС допустимого качества.
ИЗС стандартного технического качества в вещательном телевидении - изображение и звуковое сопровождение, подготовленное на технических средствах и посредством технологий, удовлетворяющих требованиям существующих НД.
ИЗС допустимого качества в вещательном телевидении - ИЗС стандартного технического качества с соблюдением требований безопасности продукции, исключающих риск негативного воздействия на человека.
ТВ-программа с ИЗС стандартного качества метрологически обеспечивается при соблюдении требований следующих нормативных документов: ГОСТ 19871-83, ГОСТ 7845-92, ГОСТ 14872-82, ОСТ 58-19-99, ОСТ 58-21-00, ОСТ 58-23-01.
В качестве примера основные параметры и нормы технических средств, обеспечивающие ИЗС стандартного технического качества, приведены в табл. 1 и 2 [5].
Вместе с тем эти требования, относящиеся лишь к техническим характеристикам и составу применяемого оборудования, не отражают всей совокупности факторов, создающих риск негативного воздействия, которые в ряде случаев являются следствием стремления к искусственному обострению восприятия сюжета, в ряде случаев вызваны технологическим браком, не определяемым контрольной параметрикой существующей НД.
Перечень параметров табл. 1 и 2 должен быть дополнен характеристиками в первую очередь связанными с "человеческим фактором" производителя ТВ-программ, с изобразительными приемами и техническим мастерством.
Одним из параметров, требующим нормировки, является фактор мелькания. Под "мельканием" следует понимать интенсивные периодические изменения яркости и цвета значительных участков ТВ-изображения.
Какие же основные причины, порождающие неблагоприятное воздействие мельканий?
По версии книги "Системы тепловидения" [6] мелькание - это сложное явление, индивидуально воспринимаемое наблюдателем. С точки зрения физиологии зрительного восприятия оно относится к сущности механизма обработки информации в мозгу. Пионер телевидения Энгстрем впервые изучал мелькания на экране изображающего устройства, варьируя скважность импульсов, кадровую частоту и освещенность экрана. В результате для сравнительно малых по диагонали экранов (когда восприятие ТВ-изображения происходит в большей степени центральным зрением, чем периферическим, более чувствительным к мельканию) частота кадровой развертки 50 Гц примерно согласована с критической частотой слития мелькания в соответствии с временной характеристикой зрительного анализатора (рис. 1). Но в диапазоне частот мелькания (3-10 Гц) проявляются иные механизмы физиологии восприятия изображения. Оказывается, чувствительность глаза частотно зависима и в зависимости от уровня освещенности сетчатки имеет характерный подъем кривой в область 10±3 Гц, как показано на рис. 2.
По данным физиологов, именно на этот частотный диапазон приходится так называемый основной альфа-ритм энцефалограммы, отражающей главные нейропульсации в нейронах. Присутствие внешнего раздражения в виде мельканий в указанном диапазоне частот приводит к резонансным явлениям в нейронах, что отрицательно сказывается на организме человека. Очевидно, что далеко не всегда "мелькания" вызывают подобную реакцию.
Исследования ученых показали, для того чтобы спровоцировать негативную реакцию человека (светочувствительную эпилепсию, конвульсию и др.), должна сложиться некоторая комбинация параметров ТВ-изображения. Кроме указанной выше частоты мелькания, существенное значение имеет глубина модуляции мелькающего изображения. Степень восприимчивости зрения к мельканиям в зависимости от их амплитуды показана на рис. 3. Из этого рисунка следует, что при глубине модуляции сигнала более 50% от уровня белого реакция зрительного анализатора максимальна. Подробные клинические исследования [7, 8] позволили сделать вывод о воздействии временной модуляции мелькания и пространственной модуляции изображения. Было признано, что нормировать необходимо как глубину модуляции, так и площадь модулируемого изображения.
Исследования по мельканию цвета не дали однозначных результатов в Европе и Японии. Тем не менее были признаны большие эпилептические свойства глубокого красного цвета.
Актуальность контроля мельканий для отечественного ТВ подтверждается исследованиями, проведенными одним из авторов данной статьи С. Р. Немцовой в диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук [9]. На рис. 4 показана яркограмма сюжетов с опасными мельканиями, вызывающими дискомфорт. Сложность задачи состоит в том, что введение в НД даже одной характеристики "мелькания" требует разработки методики оценки усредненной яркости сигнала как минимум следующих параметров:
* разность усредненных по пространству активной части кадра значений сигнала яркости данного и предыдущего кадров;
** покадровое изменение разности между усредненными по пространству активной части кадра значениями амплитуды сигналов синего и красного цвета.
Метками в верхней части графика обозначены части сюжета с опасными мельканиями.
Частота смены сюжета оказывает воздействие аналогично эффекту мелькания. В "Руководстве" Независимой телевизионной комиссии в Великобритании (ITC) для лицензиатов по мелькающим и пространственно-периодическим изображениям на телевидении рекомендована (в последнем издании за февраль 2002 года) частота смены последовательности изображения не более чем один раз за 9 кадров.
Исходя из сегодняшнего представления и исследований параметров, имеющих риск опасного воздействия на зрителя, мы полагаем, что на выходе комплексов формирования ТВ-программ допустимого качества должны быть обоснованы и соблюдены нормы по следующим явлениям:
Здесь (***) - значения параметров подлежат уточнению.
В дальнейшем может выявиться и необходимость расширения предлагаемой номенклатуры (пространственно-периодические изображения, задержка звук/видео и т.д.). Контролирование указанных явлений (запрещение, автоматическая блокировка, ограничение вредных параметров) требует, прежде всего, разработки метрологического подхода к ним. Это включает методики выявления и оценки данных явлений и соответствующую аппаратную базу.
Определенная работа в этом направлении проводится авторами в ходе исследовательских работ.
Список используемой литературы
Алексей Бритиков
Александр Мкртумов
Светлана Немцова
Олег Цветков
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #2, 2004
Посещений: 18536
Статьи по теме
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
