Справочник автора/Аналоговое телевидение

Материал из Посмотре.ли
Перейти к навигации Перейти к поиску

Итак, вы решили стилизовать свой фан-фильм под 80-90-е или выдать видеозапись под найденную плёнку — чего проще, накладываем соответствующий фильтр и видео «косета из ССР каторую я нашол у бабушки в падвали» готово. Но что если хочется немного реализма? Придётся либо найти нужную аппаратуру, которая денег стоит и скорее всего потребует если не ремонта то хотя бы настройки — и окажется, что это совсем не та аппаратура, она не могла использоваться в это время в этом месте. Кроме того, качество картинки после оцифровки с настоящего видеомагнитофона может оказаться слишком низким, а специально создавать глитчи — такие, как эффект пожёванной или заезженной плёнки — на реальном оборудовании не так-то просто. Попробуем немножко разобраться, как работает аналоговое телевидение, в основном с точки зрения того, что и как нужно стилизовать, чтобы это выглядело хотя бы немного достоверно.

Принцип работы[править]

Принцип работы аналогового телевидения отличается как от работы современных плоских панелей, так и от химической фото- и киносъёмки. Если в современной компьютерной графике картинка строится из одинакового размера квадратных пикселей, в химической фотографии — из хаотично расположенного зерна, то в аналоговом телевидении изображение разбивается на строки. Таким образом, если вам скажут, что кадр стандарта NTSC имеет разрешение 640×480 пикселей — это неправда, в кадре действительно 480 строк но говорить о разрешении по горизонтали просто некорректно. Здесь можно говорить лишь о разрешающей способности — о том, какое количество линий уместится без уменьшения контрастности ниже определённого значения — и этот параметр определяется не столько стандартами телевидения, сколько свойствами всего тракта от линзы камеры до экрана телевизора. Процесс разбиения изображения на строки называется развёрткой.

Электронно-лучевая трубка[править]

В первых телевизорах развёртка осуществлялась механически — либо с помощью диска с отверстиями, либо с помощью вращающихся зеркал. Однако такая система была шумной и ненадёжной и где-то к концу 1930-х годов для этой цели стали применяться электронно-лучевые трубки. Вкратце, с помощью системы электродов, называемых электронной пушкой формируется электронный луч, который фокусируется так, чтобы он попадал в маленькую точку на экране или мишени. Так как электроны имеют электрический заряд, они легко отклоняются с помощью электромагнитов — в кинескопах имеются два комплекта отклоняющих катушек, для вертикального и горизонтального отклонения луча. На них постоянно подаётся ток в форме пилы — на вертикальные с частотой кадров, на горизонтальные — в несколько сот раз больше. Таким образом, луч за время одного кадра луч проходит по всей площади экрана или мишени. Кстати, мишенью в камере называется специальная светочувствительная пластинка, которая также как в аналоговой фотографии имеет мелкое зерно. На мишень падает свет, сфокусированный объективом, и с тех зёрен, которые освещены, электроны плавно оседают на специальном аноде. Когда на то или иное зерно попадает электронный луч, он грубо говоря замыкает цепь, порождая электрический ток, зависящий от того, сколько электронов было выбито со времени предыдущего попадания луча. На приёмной же стороне всё ещё проще: луч, сила которого модулируется входным сигналом, попадает на люминесцентный экран, который светится тем ярче, чем больше ток луча.

Артефакты и искажения, связанные с развёрткой и работой ЭЛТ[править]

Так работает чересстрочная развёртка: пока отрисовывался полукадр, машина успела проехать какое-то расстояние
полосы обратного хода

Самое банальное — то, что изображение разбито на строки. Причём почти всегда (по крайней мере в послевоенное время) использовалась так называемая чересстрочная развёртка — когда за время кадра луч обходил экран сверху вниз дважды, во второй раз — с небольшим смещением. Дело в том, что выбранная частота кадров (60 кадров в США, 50 — во всём остальном мире) была избыточной с точки зрения передачи движения, зато такая развёртка позволила увеличить разрешение экрана по вертикали вдвое. Плата за это — при резких движениях можно заметить так называемую «расчёску» когда нечётные строки не поспевают за чётными. Правда на настоящем кинескопе эти полосы можно рассмотреть разве что поставив кадр на паузу — за время, пока луч проходит весь экран, люминофор успевает «остыть» и глаз воспринимает это как следующий кадр.

Электронный луч при развёртке проходил не только по площади экрана, но и захватывал небольшую область за пределами — дело в том, что для нормальной синхронизации необходимо, чтобы по краям кадра всегда были небольшие области, на которых нет изображения. В конце эпохи аналогового телевидения в эти области научились добавлять немного дополнительной информации. Если телевизор имел специальный блок телетекста, можно было смотреть через него название текущей передачи, программу передач на следующую неделю а также кучу всякой полезной и не очень информации, которая загружалась довольно медленно. Если неправильно настроить размер экрана, за пределами собственно картинки можно увидеть мигающие точки и линии — это они и есть.

Из-за несовершенства аналоговых схем изображение на экране могло быть не идеально прямоугольным: оно могло быть искажено в форме подушки либо бочки (даже без учёта того, что экраны аналоговых телевизоров редко когда были плоскими). Изображение по краям экрана могло быть более размытым, чем в центре, или наоборот; чересстрочная развёртка могла работать неправильно, из-за чего слегка подрагивало вверх-вниз. На старых и изношенных телевизорах можно было наблюдать так называемые линии обратного хода — несколько косых светлых линий, пересекающих экран. Для того, чтобы отрегулировать все эти параметры во время перерывов в вещании передавалась настроечная таблица — набор специальных квадратов, кругов и полос. На настроечной таблице все эти искажения хорошо заметны и можно достаточно удобно отрегулировать изображение, чтобы получить более-менее адекватную картинку.

Как уже говорилось выше, важное значение в аналоговом телевидении имеет синхронизация. Она есть двух видов: горизонтальная (строчная) и вертикальная (кадровая). Потеря строчной синхронизации выглядит как искажение картинки, а при потере кадровой картинка начинает бегать по экрану сверху вниз (или снизу вверх). В старых телевизорах, имеющих несовершенную схему захвата синхронизации где-то на задней стороне могла быть ручка, с помощью которой можно было подстроить её вручную — при этом если перекрутить эту ручку нахолодную, после прогрева кадры могли снова побежать. Иногда также помогал удар по корпусу кулаком.

Кроме того, при выключении телевизора, если в нём нет специальной цепи гашения, экран не просто гаснет: он сначала уменьшается до размера маленького квадратика, а у некоторых старых ламповых телевизоров вообще сжимался в точку — и эта точка могла висеть на экране после выключения несколько секунд.

Кстати, в чём принципиальное отличие телевизионной камеры от плёночной кинокамеры? Пять секунд на размышления… четыре… три… ну?.. Главное отличие — что в кинокамере каждый новый кадр воспринимается физически новым светочувствительным элементом — кадром плёнки, в то время как в телевидении каждый кадр снимается с одной и той же светочувствительной мишени. И это бывает заметно, когда в происходит резкая вспышка света, или по кадру движется очень яркий светящийся объект, например лампа — можно заметить «призрак» уже вышедшего из кадра источника света. Разные конструкции передающих трубок этому подвержены в разной степени, но с уверенностью можно сказать, что если подобные эффекты в кадре есть — значит скорее всего передача изначально записывалась на телевизионную камеру. Хорошо этот эффект заметен на позднесоветских записях различных концертов, где разноцветные прожектора часто попадают в кадр.

Мифы об ЭЛТ[править]

  • Кинескоп излучает жуткую радиацию — может быть ранние цветные кинескопы и излучали некоторое количество рентгена, но его побороли добавкой свинца в материал стекла;
  • ЭЛТ-монитор портит глаза — плохо настроенный монитор, да ещё и с низкой частотой развёртки мог приводить к усталости глаз, но вряд ли это было причиной каких-либо заболеваний;
  • Если долго играть в приставочные игры, кинескоп сядет — тут видимо смешано в кучу несколько разных эффектов. Когда говорили «кинескоп сел», имелось ввиду испарение активного слоя катода, из-за чего падала его эффективность, отчего телевизор терял яркость, при попытке выкрутить её побольше износ ещё больше усиливался, плюс могли появиться полосы обратного хода из-за несовершенства аналоговых схем — однако как быстро сядет кинескоп зависело лишь от качества его изготовления и времени наработки. Возможно, имелось ввиду другое явление — выгорание люминофора, однако добиться такого эффекта можно было бы лишь статичной картинкой, что было характерно для аркадных автоматов, но не для приставочных игр. Скорее всего это было просто отговоркой;
  • ЭЛТ-монитор имеет нулевую задержку, идеальный чёрный цвет и высокое качество цветопередачи — не то, чтобы совсем неправда, скорее полуправда или правда «в каком-то смысле». Пиксель не может отобразиться на экране раньше, чем до него дойдёт электронный луч, так что говорить о задержке меньше времени экспонирования кадра не имеет смысла. «Идеальный чёрный цвет» с одной стороны имеет смысл только в темноте при отображении тёмных сцен — а днём наоборот у ЖК экран оказывается гораздо чернее просто из-за принципа работы, да и на старом изношенном мониторе возможно придётся отказаться от «глубокого» чёрного цвета, иначе тёмные оттенки окажутся неразличимыми. Но в за исключением собственно отображения тёмных сцен в темноте, «глубокий чёрный» не имеет значения, гораздо важнее — контраст. Что касается цветопередачи — это как с ламповым звуком, первые ЖК-мониторы имели просто отвратительную цветопередачу и многие по инерции продолжают думать, что это так и осталось;
    • Главный плюс ЭЛТ — в том, что на него можно выводить картинку с разным разрешением экрана (в пределах его возможностей) без мыла и сложных алгоритмов ресемплинга, вносящих задержки. Плюс при игре в динамичные игры картинка будет выглядеть менее смазанной при движении — из-за того, что между кадрами экран успевает заметно погаснуть — но в современных игровых ЖК это решается вставкой чёрного кадра. Ну и некоторые аксессуары вроде светового пистолета на современных мониторах не работают;
    • А вот недостатков у ЭЛТ хоть отбавляй: как и любая аналоговая технология он нуждается в периодических регулировках, иначе изображение будет смазываться, цвета — разъезжаться а прямые линии — искривляться. А ещё и толстое стекло ЭЛТ монитора имеет свойство бликовать, а монитор приемлемой по нынешним временам диагонали занял бы подставленный под него стол целиком. А ещё за счёт электрического заряда на экран кинескопа садилось очень много пыли;
  • В 90-е были популярны так называемые «защитные экраны», представляющие собой кусок тёмного стекла. Единственное их назначение — как раз улучшать тот самый «идеальный» чёрный цвет и хоть как-то избавиться от бликов. Однако производители этого барахла скорее всего и породили миф об ужасной радиации мониторов, от которого это стекло якобы должно было защищать.

А теперь — цвет[править]

Итак, допустим есть работающая система чёрно-белого телевидения, но нужно научить её передавать цветное изображение, и при этом:

  • Не должна ломаться совместимость. Старый телевизор должен продолжать ловить старые передачи.
  • Не должна значительно возрасти полоса пропускания. Если тупо передавать три цветных сигнала плюс старый чёрно-белый, потребуется вчетверо большая ширина полосы, а значит вчетверо большая мощность передатчика.
  • Также не должна излишне усложняться схема телевизора: если говорить о камерах и передатчиках, то ещё можно потерпеть усложнение, но массовый телевизор должен быть по возможности дешевле.

В целом, задача разбивается на три подзадачи:

  • Как сделать цветную камеру?
  • Как сделать цветной кинескоп?
  • Как передавать изображение по каналам связи?

Начнём с третьего пункта

Стандарты передачи цвета[править]

Главный принцип передачи цветного изображения в аналоговом телевидении: большую часть канала отдавать под сигнал яркости, а сигналы, отвечающие за цвет максимально ужать. Отчего резкие переходы по яркости в большинстве система аналогового телевидения видны довольно чётко, однако если изображать полосы разного цвета при одинаковом уровне яркости, чёткость будет заметно меньше — но это не сильно заметно если специально не приглядываться, из-за особенностей строения человеческого глаза. Собственно, в эфир передаются не непосредственно сигналы цветности, а особые, так называемые цветоразностные сигналы. Из яркостного и цветоразностных сигналов потом уже в самом телевизоре восстанавливаются сигналы красного, синего и зелёного.

Характерные для NTSC артефакты: цветовые ореолы и диагональная сетка точек вокруг резких переходов
Для сравнения — как та же картинка отображается при подключении через RGB-вход
Слева — изображение, как оно выводится на RGB-монитор, справа — на NTSC-телевизор. Прочитать текст на цветном фоне буквально невозможно

Первыми были американцы с их системой NTSC. Им удалось уместить цветоразностные сигналы в ту же полосу частот, что и сигнал яркости, однако за счёт этого присутствует артефакт в виде бегущей сетки, который становится заметным при резких переходах цвета. Кроме того, в NTSC при определённых условиях может поплыть цвет картинки, за счёт чего к примеру лица на экране могли иметь зеленоватый или фиолетовый оттенок, а сам телевизор мог иметь ручку регулировки цветового тона.

Германский стандарт PAL во многом был основан на NTSC, но при этом за счёт изменения фазы сигнала от строки к строке и использования линий задержки стало возможно избавиться от искажений цвета: сигнал следующей линии компенсировал сигнал предыдущей. Однако, для корректной работы требовались линии задержки высокой точности, чтобы сигнал после задержки точно попадал в следующую строку.

SECAM же был разработан во Франции примерно в то же время, что и PAL, но независимо и от PAL, и от NTSC. В нём два цветоразностных сигнала передаются поочерёдно, за счёт снижается цветовое разрешение по вертикали, но зато нет ни сеточки, ни искажения цветов, да и телевизор может быть устроен проще. Некоторые ламповые телевизоры даже вообще не имели цепей восстановления сигналов цвета: этим занимался непосредственно кинескоп. Именно благодаря простоте его и выбрали в СССР. Однако простота устройства телевизионных приёмников обернулась сложностью видеомикшеров и прочих устройств обработки сигнала. Чтобы смикшировать два сигнала, нужно было преобразовать композитный сигнал в RGB или хотя бы компонентный, а потом собрать его обратно, тогда как PAL и NTSC можно смешивать прямо в готовом виде.

Следует ещё заметить, что NTSC отличается от PAL и SECAM не только способом передачи цветов, но и стандартом развёртки: первый может отображать 480 (2×240) строк с частотой 60 (точнее, 59,94 — иначе возникают помехи при передаче звука) кадров в секунду, последние два — 576 (2×263) строк и ровно 50 кадров. И хотя стандарт разложения не зависит от стандарта цветности, но большинство NTSC-передатчиков было расположено в США и Японии, где в сети 60 герц. И как правило, блок развёрток в телевизоре находится в другом месте, чем блок цветности. Многостандартные блоки цветности к концу советского периода уже были, но а вот многостандартные блоки развёрток появились уже сильно в 90-е. Так что если видеокассету из Европы можно попытаться посмотреть на советском телевизоре, и в зависимости от наличия в телевизоре нужного декодера картинка может быть цветной или чёрно-белой, если попробовать то же сделать с американской кассетой — телевизор просто не сможет войти в синхронизацию. Ещё один эффект, связанный с разными частотами развёртки: чтобы заснять на камеру ЭЛТ-шный экран компьютера, у него должна быть такая же или кратная частота развёртки. А у ЖК такой проблемы как правило нет. Кроме того, разное разрешение и разная частота развёртки очень сильно влияла на работу консольных игр. Игры, изначально разработанные в Японии и Северной Америке в PAL-овских регионах работали медленнее, и наоборот.

Ещё одна особенность работы NTSC и в меньшей степени PAL — резкие переходы порождают цветную окантовку. С одной стороны, это проблема если вы хотите вывести на экране телевизора 80-колоночный текст. Но с другой стороны, это научились использовать как фичу, позволяя выводить на экран больше цветов, чем предусмотрено схемой компьютера, или даже выводить цветное изображение в чёрно-белом режиме. Такой эффект использовался практически только на NTSC.

Цветной кинескоп[править]

Итак, как передавать цветное изображение в эфир разобрались, но как теперь его воспроизвести на экране? Электронный луч никаким цветом не светится, чтобы получилось изображение нужно, чтобы он попал на люминесцентный экран, но экран сам по себе может светиться только одним цветом, а нужно три. Первое что приходит в голову — взять три маленьких но очень ярких кинескопа разных цветов и проецировать изображение с них на экран — конструкция получается очень громоздкой, сложной в настройке и греющейся как печка, хотя на закате аналогового телевидения какое-то время снова была популярна, так как позволяла делать экран, диагональю в несколько метров. Другой способ — поставить перед кинескопом вращающееся цветное колесо, но это тоже больше подходит для проекторов, где кинескоп или лампа достаточно маленькие. Ставить огромное вращающееся колесо перед экраном кинескопа — так себе идея. Были ещё эксперименты с многослойным люминофором, но для цветного телевидения результат не подходил ни коим образом. Пока наконец в середине 50-х не придумали теневую маску (точнее, придумали её раньше, но только к середине 50-х удалось применить её в телевидении).

Принцип работы очень прост: экран покрывается не сплошным одноцветным люминофором, а точками трёх разных цветов свечения. Однако, как управлять люминофорами разных цветов по-отдельности? Для этого нужно поместить в колбу кинескопа не одну, а три электронных пушки, а на некотором расстоянии от экрана изнутри кинескопа поместить металлическую пластину со множеством отверстий. Лучи от трёх пушек будут сходиться в соответствующих отверстиях и долетая до экрана чуть-чуть расходиться — как раз настолько, чтобы в одну точку на экране мог попасть луч только от одной из трёх пушек, а лучи от остальных пушек перекрываются в этой точке маской. Нанеся в нужных местах люминофор разного цвета можно добиться того, чтобы одна из пушек всегда светила на люминофор только одного цвета.

Да, такая схема достаточно сложна, требует кучи регулировок, чтобы лучи правильно сходились по всей площади экрана. Ранние телевизоры такой схемы были очень чувствительны к магнитным полям, достаточно было переставить телевизор на другое место, чтобы цвета поплыли. И только не думайте подносить к такому телевизору близко магнит — на экране будут цветные разводы, которые уберутся только после многократного включения и выключения — для этой цели в телевизорах есть специальная обмотка, которая при каждом включении пытается размагнитить кинескоп. И напряжение на аноде пришлось поднять впятеро, чтобы подтянуть яркость экрана к самому плохонькому Ч/Б телевизору. Однако такая схема оказалась проще и надёжнее, чем все прочие и потому долгое время была единственной.

Вообще, существовало несколько разновидностей теневой маски. Чаще всего встречалась апертурная и щелевая. В первом случае отверстия в маске круглые, пушки расположены по углам треугольника, как и точки люминофора. Плюсы такой схемы — меньше диаметр колбы кинескопа, пикселитриады расположены на экране более плотно, что давало большую чёткость картинки и меньше муара. Недостатки — более сложная система сведения лучей, требующая отдельной схемы; необходимы более частые регулировки, хотя и более простые; меньше яркость экрана. Другая система — в которой пушки расположены горизонтально в одну линию, а отверстия в маске выполнены в виде вертикальных чёрточек. Такая схема не требует дополнительных катушек сведения — их роль выполняет строчная катушка, однако требуется более точное изготовление как самого кинескопа, так и соответствующих катушек. И как-то повелось, что первую схему чаще можно встретить в компьютерных мониторах, а вторую — в телевизорах.

Кстати, следует ещё раз повторить: на ЭЛТ-кинескопе нет отдельных пикселей, в отличие от ЖК. Как правило, в один пиксель попадает несколько триад, и то не целиком. Дело в том, что луч не знает, в какую точку на экране он попал (кроме некоторых очень редких схем с одной пушкой).

Цветная камера[править]

Итак, кинескоп цветным сделали, остался вопрос — как сделать цветную камеру? К сожалению, для камер обозначенный способ разделения цветов применить гораздо сложнее — просто ввиду малого размера самой трубки. До появления ПЗС- и КМОП-матриц единственным способом получить качественное цветное изображение было снимать на три разных трубки, прикрыв их светофильтрами. Чтобы не терять световой поток на светофильтрах, изобрели цветоделительную призму. Все эти системы были очень громоздкими: либо тебе студийные гаубицы в полтонны весом, либо наплечные базуки тоже немалого размера. Хотя если быть точным, с 70-х всё же производили цветные однотрубочные камеры, но качество изображения они выдавали так себе и годились разве что для домашнего видео.

Передача в эфир и по каналам связи[править]

Телебашни[править]

Телевизионный сигнал передавался обычно в диапазоне метровых (1-10 метров) и позже дециметровых (0,1—1 метр) волн. В отличие от длинных и средних, они распространяются не сильно далеко за пределы прямой видимости. Поэтому, чтобы увеличить площадь покрытия, либо нужно ставить антенны часто-часто (что делают сейчас операторы сотовых сетей, но у них это не баг, а фича), либо поднимать их как можно выше. Поэтому каждый сколько-либо крупный город с появлением телевидения обзавёлся собственной телевышкой. Города побогаче и попонтовее старались сделать из неё архитектурную достопримечательность, города поменьше довольствовались скромными мачтами на растяжках.

От студии к передающему центру[править]

Телевизионная студия редко находится прямо под мачтой передающего центра, даже если оный расположен в центре города. К тому же зрителям хочется смотреть не только местные, но и центральные телеканалы: как-то уж так повелось, что именно там происходит вся движуха. Для того, чтобы передавать сигнал на дальние расстояния, обычно использовался один из трёх способов: радиорелейная линия, кабель или спутниковое вещание.

С точки зрения типичного для ужастиков перехвата телесигнала, наименее нереалистично выглядит перехват одного из центральных каналов где-то в глуши. Если «перехватили» местный телеканал — скорее всего это баловались сами же местные телевизионщики, особенно вероятно такое на постсоветском пространстве в 90-е. А чтобы перехватить все каналы хотя бы даже в одном городе, нужно применять какой-нибудь фантастический флеботинум.

Радиорелейная линия[править]

Принцип стар как мир: строим на определённом расстоянии башни — так, чтобы с вершины одной башни было видно вершину двух других. Увидев сообщение с одной башни передаём его на другую. Что интересно, для радиосвязи поначалу необходимости ни в чём подобном не было: длинные и средние волны без проблем распространяются по целому континенту. Однако телевизионный сигнал даже совсем небольшого разрешения на длинных или средних волнах занял бы весь диапазон. Да и ни о каких местных телеканалах тогда бы не было и речи.

Чтобы в канал попадало как можно меньше помех, и сама линия их не создавала, а заодно чтобы уменьшить расход энергии, стараются делать антенны как можно более узконаправленными, а это сделать тем проще, чем в более высокочастотном диапазоне происходит передача. На наиболее старых радиорелейных передатчиках использовалась перископическая система: собственно антенна располагалась в самом здании и светила она на зеркало на верхушке мачты, которое уже в свою очередь направляло сигнал в нужную сторону. Потом стали появляться рупорные антенны: это такие странной формы «скворечники» (или «ковши»)[1], сигнал к которым подводят по волноводу — металлической трубе, часто ещё и покрытой изнутри серебром. Ну и постепенно перешли к традиционным на сегодня параболическим «тарелкам» и «барабанам». Главный плюс радиорелейной линии — она проще в развёртывании, относительно дёшева и главное мобильна: при переезде студии в другой дом в радиусе видимости той же вышки нужно всего лишь повернуть антенну в нужном направлении[2]. Кроме того, прокладывать кабель в горах сильно сложнее, чем поставить пару-тройку башенок.

«Перехватить» сигнал проще всего[3][4] на такой линии: нужно «всего лишь» заиметь передатчик нужного диапазона, который в эпоху аналогового ТВ продавался далеко не в каждом магазине, антенну и подъёмный кран подходящей высоты, и всё это, понятное дело, совсем незаметно и не вызовет ни у кого ненужных вопросов, да и развернуть передающую антенну вы успеете быстро, до того, как за вами приедут злые дяди. Можно ещё попробовать забраться внутрь, но скорее всего там сигнализация и злые дяди приедут ещё до того, как вы попытаетесь выйти в эфир.

Кабельная линия[править]

Ну тут всё я думаю и так понятно. Кабель обычно прокладывается под землёй (правда, с появлением оптических кабелей их стали вешать на опорах высоковольтных линий). На определённом расстоянии всё равно нужно ставить усилители: это могут быть небольшие бетонные кабинки, либо вкопанные в землю чугунные «бочки» или «грибки». Лезть внутрь не рекомендуется: на кабелях обычно довольно высокое напряжение — для питания этих самых усилителей, которые включаются последовательно — чем длиннее линия и больше усилителей, тем больше напряжение. Плюс кабель может продуваться воздухом под давлением, чтобы внутрь не попадала вода. Сами кабели если проложены просто под землёй (а особенно — под водой), обычно покрыты толстой стальной оболочкой. В городе кабели обычно проложены в специальной канализации, а также в тоннелях метро, если таковое в городе есть. К тому же в одном кабеле как правило больше одной пары, а по какой из них что передаётся не знает никто. Так что пока вы откопаете и отсоедините кабель (в броне, под давлением и под напряжением!), пока попытаетесь найти, где передаётся нужный телеканал, линию скорее всего отключат, а сигнал пустят по резервному каналу. Ну и вполне может быть, что за это время к вам успеют приехать злые дяди — ведь даже в староаналоговые времена приборы, позволяющие определить место обрыва, уже существовали.

Спутники связи[править]

Спутниковая антенна рассматривается ниже. С точки зрения единовременных затрат, запустить спутник — это достаточно дорого, но зато он покрывает обширную область. Поэтому спутниковым телевидением в первую очередь обзавелись богатые и обширные по площади страны. С точки зрения «перехвата» тут вообще всё сложно: чтобы перехватить сигнал, нужно либо захватить передатчик такого же типа и достаточно близкий по расположению на земле[5], либо прилететь на космическом корабле на сам спутник и подключиться к нему (или заменить его на свой).

Приёмные антенны[править]

Для любой антенны, принимающего сигнал с определённого передатчика, а не общий электромагнитный фон вообще, желательно быть направленной: это свойство не только позволяет отфильтровывать помехи, которые приходят со всех сторон, в то время как передача приходит строго с одной, но и как правило повышает так называемый коэффициент усиления — хотя это название и не совсем правильное, потому что сигнал не усиливается, а скорее концентрируется. И в телевизионных диапазонах как раз начинается та длина волны, где заморачиваться улучшением диаграммы направленности уже имеет смысл, и антенна при этом не превратится в монстра размером с подъёмный кран.

Простейший вариант — телескопические «рога», как правило ставящиеся прямо на телевизор сверху. Удовлетворительно работают, если передающая станция близко, а стены в доме из дерева. И то неправильно усевшиеся перед экраном зрители или пробежавшая кошка может повлиять на качество приёма, не говоря уже про включенный в соседней комнате фен. Плюс на разных каналах могут работать по-разному, из-за чего их нужно подстраивать. Кстати, назначение шариков на конце такой антенны — чтобы кто-нибудь случайно не выколол себе глаз.

Для лучшего приёма антенну лучше вынести на улицу, поставив на крышу, чтобы приёму ничего не мешало. Однако в отличие от рогов желательно, чтобы антенна более-менее одинаково принимала сигнал во всех нужных диапазонах без перенастройки. Для метрового диапазона существовало множество различных видов антенн несложных по конструкции и средних по параметрам: веерные, рамочные, «двойной квадрат» и т.д. Направленность и коэффициент усиления у них был так себе, но зато они просты в изготовлении.

Гораздо более качественный приём обеспечивают антенны типа «волновой канал», они же «антенны яги-уда». Представляют собой они ряд изолированных планок, и только к одной из них — второй сзади — подключается кабель. Такая антенна направлена только в одну сторону, что очень полезно: достаточно часто с обратной стороны приходит отражённый от какого-нибудь предмета сигнал, из-за чего изображение на экране двоится. Такая антенна достаточно узкополосная, поэтому их располагают по несколько штук одна над другой. Из-за этой особенности такие антенны чаще всего делали коллективными — то есть одна антенна на весь подъезд.

Внешне похожа на «волновой канал» логопериодическая антенна, но в ней к кабелю снижения подключены все элементы с чередованием. По направленности такая антенна хуже, чем аналогичных габаритов «волновой канал», зато широкополосна — можно использовать одну антенну и на метровый, и на дециметровый диапазон.

Отдельно следует упомянуть (недобрым словом) так называемые активные антенны, самым известным видом которых была так называемая «польская вешалка». Собственно как антенна она была так себе, достоинство её — большой рефлектор, за конструкцию которого её часто называли «задней стенкой холодильника». Однако киллер-фичей её, за которую её сначала полюбили, а потом возненавидели, была маленькая коробочка прямо на антенне — антенный усилитель. Он отлично усиливал полезный сигнал… и заодно любые помехи, причём даже из совсем других диапазонов. Кроме того, эти усилители имели тенденцию перегорать во время грозы, или даже хуже — начать самим излучать в эфир помехи.

Да, ещё про спутниковые антенны: передачи со спутников ведутся в диапазоне нескольких сантиметров, где вполне уже можно пользоваться законами геометрической оптики, и параболический отражатель — наиболее простой и удобный способ получить очень узкую диаграмму направленности. Обратите внимание: как правило в телевещании используются спутники, располагающиеся на геостационарной орбите, чтобы антенну можно было направить в одну точку и забыть. Геостационарная орбита расположена над земным экватором, поэтому спутниковые тарелки всегда расположены с южной стороны (если вы не в Австралии).

Типичные помехи[править]

Те, кто ещё застал аналоговое телевидение, помнит, что при отсутствии сигнала на экране телевизора отображался характерный «снег», а в динамике слышен шум. С чем это связано? Встречаются утверждения, что это якобы телевизор принимает реликтовое излучение Вселенной или ещё или вообще какой-нибудь потусторонний сигнал — но это всё чушь. Дело в том, что уровень сигнала в антенне постоянно меняется: то птичка пролетит, то ветерок дунет и качнёт антенну, то дождик пройдёт — поэтому усилитель сигнала оснащается цепью автоматической регулировки усиления, которая стремится привести сигнал к определённому уровню. Но что будет, если сигнала на входе нет вообще? Тогда коэффициент усиления увеличивается настолько, что усиливает до видимого уровня собственные тепловые шумы, которые есть у чего угодно — даже у обычного куска провода. Но некоторые аналоговые телевизоры имели специальную цепь, которая если уровень входного сигнала упал ниже, чем нужно, выключали звук показывали надпись «нет сигнала» на синем фоне. Кстати, называть этот шум «белым» не совсем корректно: белый — это характеристика его спектра, а не происхождения.

Итак, по мере ослабления сигнала на экране сначала появляются отдельные хаотичные точки, а в динамиках — лёгкое шипение. Чем слабее сигнал, тем больше точек и громче шум. На каком-то моменте может пропасть цвет, но картинка при этом станет несколько чище — это цепи декодера цветности отключились, что нужно для качественного приёма чёрно-белого сигнала. При каком-то уровне начинает сбоить синхронизация — картинка сначала просто искажается, а потом начинает «бежать» по экрану вверх или вниз. Кстати, такого же эффекта можно добиться, если плавно перестраивать частоту.

Но кроме собственного шума могут быть и внешние помехи. Сосед сверлит стену старой советской дрелью? На экране будет стоящая на месте или плавно перемещающаяся горизонтальная полоса и жужжащий звук в динамиках. Если рядом с телевизором звонит допотопный сотовый телефон, от него будут свои полосы и характерный звук «тра-та, тра-та, вж-ж-ж-ж». Если рядом с вами поселился радиолюбитель, а у вас «польская вешалка», скорее всего его разговоры тоже будут вам слышны. Если каким-то образом на близкую частоту пробирается сигнал другого телеканала (например, от плохо развязанных входных цепей другого телевизора, подключенного к той же антенне), картинка с него будет видна поверх просматриваемой, только скорее всего не по центру, а чуть сбоку, а то и вовсе перемещающейся по экрану, при этом когда она будет попадать на картинку текущего телеканала, может нарушаться синхронизация и кадр будет дёргаться. Могут быть специфические помехи, например повторяющаяся картинка если неправильно настроена антенна. И кстати, если на дворе конец 90-х и позднее, появление «цифровых» помех в виде квадратов на экране и щелчков и чириканья в динамике может не быть ошибкой — к тому времени радиорелейные и спутниковые линии перешли на цифровую передачу. Правда, другой вопрос, что должно случиться для появления таких помех: это уже неполадки на станции, а вовсе не плохо настроенная телевизионная антенна.

Видеозапись[править]

Первые телевизионные передачи передавались в эфир без какой-либо архивации. Позже стали сохранять их на обычную киноплёнку, но это было очень неудобно: плёнку нужно было проявлять, а это не только сложный техпроцесс, химикаты, возможность легко запороть запись, а во времена целлулоида — пожароопасность, но самое главное — на всё это требовалось время. Ну и качеству изображения большое количество промежуточных этапов не способствовало.

Проблема, с которой столкнулись при записи видео — частотный диапазон 8 МГц против максимум 20 КГц у звука. Решение в лоб — протягивать плёнку с большой скоростью — сопряжено с огромным расходом этой самой плёнки. Однако помог сам характер видеосигнала — в отличие от звука, который нужно писать непрерывно, каждый кадр видеоизображения самодостаточен, что позволило использовать сначала поперечную, а позже — наклонно-строчную запись. При этом магнитные головки размещаются на барабане, вращающемся поперёк движения плёнки или под углом к ней. Как приятный бонус — такой способ записи позволял достаточно легко реализовать паузу, ускоренное и замедленное воспроизведение и вообще обращаться с видеозаписью почти как с киноплёнкой, разве что без возможности видеть кадр прямо на её поверхности.

Первые видеомагнитофоны были исключительно профессиональным оборудованием. Предполагалось, что домашнее видео будет распространяться на видеодисках, которые будут производиться по технологиям, схожим с грампластинками, и это должно быть дешевле и проще видеомагнитофонов. Однако первый более-менее работающий вид видеодиска, LaserDisc, удалось довести до ума к концу 70-х, да и то система получилась очень дорогой, по сравнению с приблизительно в то же время появившимся VHS, а главное — VHS позволял записывать передачи из эфира, чего видеодиск сделать не мог. Хотя конечно лазерный диск давал более качественную картинку. Кстати, до VHS уже существовали и другие домашние видеомагнитофоны: как катушечные (которые даже имели ограниченное распространение в СССР), так и разные виды кассет, из которых наиболее известен формат Betamax. Есть легенда, что якобы формат Betamax проиграл потому, что компания Sony запрещала записывать порно, однако во-первых — а кто их спрашивал? А во-вторых: скорее погубил их плохой маркетинг, а также более замороченный чем у VHS механизм заправки и конечно общая дороговизна. А качество изображения было приблизительно одинаковым (не путайте Betamax с более поздним полупрофессиональным Betacam).

Некоторые артефакты и помехи[править]

  • На недорогих видиках во время паузы, а во время быстрой перемотки — даже на более дорогих, кроме разве что совсем профессиональных, можно было наблюдать помеху в виде полосы шума, закрывающей часть экрана. Дело в том, что при остановке плёнки или наоборот при движении её с большей скоростью головка часть времени попадает между кадрами. В студийных видеомагнитофонах с поперечно-строчной записью это практически не проявляется, а вот в VHS это очень заметно. Бороться с этим можно разными способами: либо используя дорогой и сложный сервомеханизм, который меняет угол вращения блока головок, либо (для паузы, но не для перемотки) — просто тупо запоминать последний считанный перед остановкой плёнки кадр в специальное ОЗУ — последний способ по понятным причинам получил распространение уже на закате формата.
  • Царапины на плёнке также проявляются в виде полосы шума на экране — в каком месте царапина на плёнке, в том же месте будет и помеха на экране.
  • Искажения горизонтальной синхронизации проявляются так же, как и при приёме обычного телевидения из-за помех и плохого качества сигнала.
  • А вообще, следует заметить, что качество картинки на большинстве бытовых видиков было заметно ниже, чем при приёме на антенну: тут и заметный уровень шумов (не таких, как для эфирного сигнала, а обусловленных именно свойствами плёнки), и более низкое горизонтальное разрешение, и в общем худший динамический диапазон. Могут присутствовать шумы, связанные с осыпанием и истиранием магнитного слоя — они также выглядят по-своему.

Прочие мелочи[править]

Настроечные таблицы[править]

Please stand by

Предназначены для настройки разных параметров телевизора, а также чтобы передавать хоть что-то во время перерыва вещания — чтобы зритель мог настроиться на нужный канал и продолжить просмотр после того, как вещание начнётся. По мере совершенствования телевизоров они всё меньше нуждались в настройке, и потому передаваемые в эфир настроечные таблицы постепенно редуцировались до цветных полос.

Изначально настроечные таблицы генерировались специальными трубками — моноскопами, в которых вместо люминофора располагался специальный электрод с нанесённым специальным составом изображением. С появлением цветного телевидения сначала какое-то время продолжали использовать старые таблицы, а потом стали применять специальные генераторы таблиц — один из плюсов сгенерированной таблицы в том, что специальные диагностические приборы могли выделять отдельные строки и проверять по ним правильность прохождения сигнала по отдельным цепям телевизора.

Основные ошибки с настроечными таблицами:

  • Настроечная таблица продолжает передаваться после большого П. Отчасти может быть верно, если вы находитесь в незатронутом разрушением районе и пытаетесь поймать центральный телеканал. Это означает, что на местном передающем центре есть электричество, всё (или почти всё) оборудование цело и есть кто-то живой, кто собственно пустил её в эфир. И совершенно нереалистично, если с этого момента прошло много лет: мощные передающие лампы — достаточно нежное оборудование, их может убить сбой в системе охлаждения, или даже некоторые повреждения передающей антенны.
  • Телевизионную настроечную таблицу показывают на экране кинотеатра, когда в проектор не заправлена плёнка — во-первых, она всё-таки не предназначена для кинокамеры, хотя фокусировку и размер кадра с её помощью можно настроить — по принципу «лучше, чем ничего» (хотя вопрос, откуда они её взяли?). Кроме того, если перед нами именно кино-, а не диапроектор, да ещё и проецирующий изображение на большой экран кинотеатра, лампа легко прожжёт остановившуюся плёнку, поэтому настройки аппарата делают по специальным тестовым фильмам, а не по одному статичному кадру.

Культурно значимые упоминания:

  • Конечно Fallout, традиционная для американского ТВ таблица с головой индейца стала одним из символов серии.
  • Жизнь на Марсе — главный герой часто по ночам разговаривает с девочкой с настроечной таблицы BBC.

Переключатель каналов[править]

Использовать ли реальную аппаратуру или фильтры в видеоредакторах?[править]

Конечно, проще всего использовать (в том числе бесплатные) фильтры и футажи. Недостатки понятны: эффект не всегда достоверный, зрители могут заметить повторы. Однако вариант «купить на барахолке старый видик и карточку видеозахвата», или даже вывести изображение на аналоговый телевизор и снять на камеру — скорее всего разочарует:

  • Аналоговая аппаратура, особенно старая и изношенная нуждается в обслуживании и регулировке. Сможете ли вы хотя бы перепаять самостоятельно вздувшийся конденсатор? Найти, чем заменить задубевший пассик? Не говоря уже о таких операциях, как настройка сведения лучей и фокусировки в ЭЛТ-телевизоре;
  • Придётся забыть о FullHD и тем более 4K. Конечно, если запись должна быть близкой к аутентичной, ни о каком 4K речи быть не может, но не всем это нужно;
  • Управлять аналоговыми искажениями гораздо сложнее. Если нужно просто наложить эффект, это может быть неважно, но если помехи должны как-то взаимодействовать с тем, что на экране, добиться нужного именно в данный момент эффекта будет непросто.
  • А вот что действительно плохо — это то, что типичные помехи аналогового сигнала плохо совместимы с алгоритмами цифрового сжатия. Тот самый «снег» ненастроенного телевизора при недостаточном битрейте превращается в ни на что не похожий кошмар. Да и АЦП в картах видеозахвата могут быть не самыми лучшими. А от некоторых эффектов, таких как чересстрочная «гребёнка» вообще лучше избавляться, потому что они просто раздражают, а на экране настоящего ЭЛТ-телевизора практически незаметны, в отличие от современных LCD.

Наилучший результат получится, если использовать реальный аналоговый сигнал как черновой вариант, а обрабатывать видео уже вручную, добиваясь схожести в той или иной мере. Но это уже уровень бюджета профессиональной киностудии, в большинстве любительских роликов различных пакетов VHS-фильтров будет достаточно.

Примечания[править]

  1. Например, такие
  2. Точнее есть ещё некоторые нюансы вроде переотражений и прочего, но в крайнем случае можно поставить ещё один передатчик посредине, или поднять антенну повыше.
  3. если исключить вариант, что вы работник телестудии или передающего центра и сами можете пустить что угодно в эфир, после чего вас ждут в лучшем случае увольнение и штраф
  4. Считается, что оба перехвата с Максом Хедрумом производились как раз на радиорелейной линии, передача велась с крыши какого-то из чикагских небоскрёбов, причём в первый раз техники быстро переключились на запасную линию
  5. Как это сделал некий Капитан Полночь в 1986 году