Семь раз отмерь
Евгений Брудно
Хочу сразу извиниться перед внимательным читателем за то, что позволяю себе высказываться и на тему измерений. Может сложиться впечатление, что автор – этакий всезнайка: пишет о студиях, о "раскладушках", о ПТС и вот еще и об измерениях. Достал, одним словом!
Автор, на самом деле, не всезнайка и очень далек от мысли поучать кого-либо. Просто многие годы работы на телевидении и некоторые наблюдения за тем, что происходит в его технической оболочке, рождают размышления, которыми и хочется поделиться с коллегами. А уж если коллеги отреагируют, то это будет просто замечательно! Для чего же тогда существует отраслевой журнал?
Совершенно случайно я оказался свидетелем разговора двух молодых людей, работающих в сфере телепроизводства:
- Надо бы настроить камеру, – сказал один,–что-то зеленит.
- Ты что, – ответил второй, – они же настроены на весь срок службы!
И это было сказано с полной уверенностью.
Эта сентенция меня поразила и заставила задуматься над тем, а что же, собственно, происходит в нашей сфере? А происходит, на мой взгляд, деградация технической культуры в среде тех людей, которых мы привыкли называть эксплуатационниками. Как ни странно, этому активно способствуют два обстоятельства: совершенство и надежность оборудования и внедрение цифровых технологий.
Первое достаточно очевидно. Современная аппаратура обладает довольно высокой надежностью и требует минимального вмешательства обслуживающего персонала. А если подобное вмешательство и требуется, то оно происходит чаще всего через меню, что напрочь исключает прямое вмешательство в работу аппарата. Это очень упрощает работу пользователя и культивирует абсолютно потребительский подход. Происходит полное отстранение пользователя как от физических принципов, на которых базируется аппаратура, так и от физических процессов, происходящих в ней.
Цифровая аппаратура усугубляет это обстоятельство. Человек уже имеет дело не с сигналами, прямо отражающими физические процессы, а с некими кодами этих сигналов, т.е. еще дальше отходит от физики.
Я хорошо представляю, что можно возразить по этому поводу и какие доводы привести в пользу описанного выше. Я даже согласен с этими доводами! Исходя из напрашивающейся аналогии, можно сказать: да, есть водители, и есть механики. Вот к этим "механикам" и обращена статья.
Вполне законен вопрос: а какое все это имеет отношение к измерениям в телевидении? Для этого давайте рассмотрим место измерений в телевизионном производстве.
Прежде всего, что такое измерение и для чего это нужно? Измерение есть фиксация параметров некоей сущности – сигнала – и сравнение зафиксированных параметров с заданным эталоном. Дальнейшие действия в случае совпадения или несовпадения зафиксированного параметра с эталоном не относятся к теме данной статьи.
Обратите внимание на то, что было употреблено слово "сущность". Применительно к аналоговой среде это понятие охватывает абсолютно все, что происходит в процессе производства. В аналоговой среде мы всегда имеем дело с сигналом, который однозначно связан с изображением и полностью ему соответствует. Не знаю, можно ли считать иллюстрацией этого положения тот факт, что кадровая осциллограмма некоторых оптических изображений иногда практически полностью повторяет эти изображения. Те, кто много работает с телевизионными осциллограммами, без сомнения, наблюдали подобную "картинку" на экране осциллографа. Или наоборот. Недаром этот сигнал называется "сигналом изображения". Сигнал изображения присутствует в любой точке тракта "от света до света", т.е. он появляется сразу после преобразования светового потока от объекта съемки в камере и непосредственно предшествует возникновению светового потока отображающего устройства (в мониторе).
Что бы ни происходило с сигналом, как бы его не преобразовывали, его параметры всегда отражают параметры изображения и соответствуют им. Единственное исключение – модуляция сигналом изображения различных поднесущих: при кодировании по любой системе цветного телевидения и при видеозаписи.
| Параметры видеосигналов по ГОСТ 7845-92
|
H – номинальная длительность строки,
a – длительность гасящего импульса строк,
b – интервал между началом строки Oн и срезом гасящего импульса строк,
с – интервал между фронтами гасящего и синхронизирующего импульсов строк,
d – длительность синхронизирующего импульса строк,
e – длительность фронта (среза) гасящего импульса строк,
f – длительность фронта (среза) синхронизирующего импульса строк,
i – интервал от фронта синхронизирующего импульса строк (от начала строки Oн) до начала немодулированных цветовых поднесущих (до конца гашения сигнала цветности),
k – интервал между фронтами гасящего импульса полей и первого уравнивающего импульса,
j – длительность гасящего импульса полей,
l – длительность первой последовательности уравнивающих импульсов,
m – длительность последовательности синхронизирующих импульсов полей,
n – длительность второй последовательности уравнивающих импульсов,
p – длительность уравнивающего импульса,
q – длительность синхронизирующего импульса полей,
r – интервал между соседними синхронизирующими импульсами полей,
s – длительность фронта (среза) синхронизирующего импульса полей и уравнивающего импульса.
|
 |
| Гасящий и синхронизирующий импульсы строк
|
 |
 |
| Гасящие, синхронизирующие и уравнивающие импульсы полей
|
Что из этого следует? А вот что. Прохождение сигнала изображения по любым цепям, через любые устройства неизбежно связано с искажением сигнала. По степени и характеру этих искажений легко судить о том, как они проявятся на изображении. Например, "завал" или "задир" АЧХ тракта приведет к снижению или увеличению резкости изображения.
Поскольку любой телевизионный тракт состоит из большого количества отдельных звеньев, каждое из которых вносит свои искажения, в аналоговой среде требуется постоянный контроль параметров сигнала на всех стыках тракта. Это и составляет одну из самых важных обязанностей эксплуатационного персонала. По тому, как организована система измерений, как она реализуется, можно смело судить об уровне телевизионного производства, квалификации персонала и о технологической дисциплине.
При повсеместном внедрении цифровых технологий возникла новая ситуация. Суть ее в следующем. Сигнала изображения, как прямого соответствия изображению, больше нет. Он заменен кодом, ибо цифровой сигнал есть результат кодирования сигнала изображения. То есть кардинально изменился характер сигнала, его физические характеристики: величина, фазочастотные и временные характеристики более не несут информации о характеристиках изображения. Поэтому и искажения цифрового сигнала при прохождении трактов практически не влияют на характеристики изображения. Например: изменение величины импульсов цифрового сигнала не влияет на яркость изображения. Оно или есть, пока величина импульсов выше порога срабатывания ЦАП, или его нет, если эта величина ниже порога.
Ухудшение частотной характеристики тракта вообще не влияет на изображение до тех пор, пока АЧХ не ухудшится настолько, что увеличение в этом случае длительности импульсов приведет к их перекрытию и сбою в работе ЦАП. Т.е. на резкость изображения АЧХ тракта не влияет вообще.
Так вот, возвращаясь к определению измерений, и применительно к цифровой среде надо говорить об измерении параметров процесса. Процесса преобразования аналоговой формы сигнала в цифровую и обратно. Причем, строго говоря, это уже не измерения в общепринятом смысле, а контроль наличия определенных элементов цифрового сигнала, подтверждающих правильность течения процесса. Такими элементами являются всякого рода контрольные суммы, контрольные биты и т.п. В принципе, в цифровой среде возможна и должна быть совершенно иная система контроля, простейшей формой которой может служить (ну не возмущайтесь, пожалуйста!) набор сигнальных лампочек. Горит лампа – есть контрольный бит, погасла – нет его.
Дотошный коллега сейчас же скажет, что и в аналоговой среде были системы допускового контроля, работающие по тому же принципу. Были. И не только в телепроизводстве. Но это – не более, чем частный инструмент, который не подменяет собою измерений.
Что же получается? Вроде, как бы при массовой, как сейчас модно говорить "цифровизации" (какое слово, а!) измерения телевизионных сигналов не нужны из-за отсутствия этих самых сигналов. Нет, это категорически неверно. Просто область, где необходимы традиционные измерения, сужается. Например, сквозные измерения трактов передачи цифровых сигналов становятся бессмысленными. Ведь что такое тракт передачи? Это оконечный импульсный усилитель (цифровой усилитель-распределитель), кабель и приемник, обычно с реклокером. Что в таком тракте влияет на параметры сигнала? Что измерять? Пожалуй, только размах импульса.
Таким образом, мы приходим к следующим умозаключениям. В аналоговых средах существует однозначное соответствие сигнала и конечного продукта – изображения, а также не менее однозначная связь между параметрами цепей, через которые проходит сигнал, и характеристиками самого сигнала. Поэтому есть что измерять, и ясно, где измерять. Как измерять, тоже ясно: читайте бессмертные "Телевизионные измерения" М.И. Кривошеева. Стоящие на аналоговых позициях и намеревающиеся производить продукцию высокого качества, обязаны иметь в составе комплексов достаточное количество измерительной аппаратуры. Экономить на ней нельзя, другое дело – оптимизировать ее использование. Все ключевые рабочие места должны иметь измерительные приборы. Они могут и должны быть разного класса и разного уровня. Например, осциллограф у "камерщика" крайне желательно использовать совместно с устройством (коммутатором), выстраивающим так называемый "парад" сигналов R, G и B любой камеры. Это сильно облегчает работу "камерщика" при сложных световых условиях съемки.
На рабочем месте видеоинженера необходим осциллограф-вектороскоп, позволяющий полностью проконтролировать все параметры композитных сигналов. Нет смысла увлекаться сложными многофункциональными приборами с большими возможностями и развитым меню. Они, во-первых, дороги и, во-вторых, сложны в управлении, что крайне неудобно в условиях эксплуатации. Подобные приборы уместны в руках ремонтников или в лабораториях. Для эксплуатации желательно иметь простые и очевидные в управлении приборы с наглядной индикацией функций и параметров. Эксплуатация – дело быстрое, и часто нет времени "лазить" по меню, добиваясь нужного режима работы прибора.
 |
Сигналы полевой цветовой синхронизации (буква k указывает
красную строку, буква с – синюю строку)
|
Весьма полезными в условиях эксплуатации представляются комбинированные приборы с выводом осциллограмм и параметров сигналов видео и звука на экран монитора. При этом одновременно контролируется и изображение и его осциллограмма. Приборы эти в нашей практике не очень привычны, хотя весьма удобны и сравнительно недороги.
Измерять параметры сигнала необходимо на всех стыках тракта. Что такое "стык" в условиях телепроизводства? Это место перехода ответственности. АСБ формирует сигнал и отдает его в АЦ – стык. АЦ отдает сигнал на передатчик – стык. У всех свои тракты, но принцип один – переход ответственности. Это не перестраховка – это нормальная технология, при которой каждый делает свое дело и отвечает за него. А такие подразделения, как ОТК, как входной контроль – это исключительно сплошные измерения, требующие высококачественных приборов.
Хорошо, а как быть в цифровых средах? Сложный вопрос. В идеале, в полностью цифровой среде сигнал изображения, как уже было сказано, существует в виде кода и практически не подвержен никаким негативным воздействиям. Измерения сводятся к контролю процесса и собственно измерениями не являются. Понятие стыка сохраняется, но измерения опять же заменяются контролем правильности процесса. Причем, если исходить из условий реальной эксплуатации, то к понятию "процесс" относится только перемещение сигнала, а не его формирование. Поясню свою мысль. Цифровой сигнал формируется путем кодирования аналогового. Главным действующим лицом, которое определяет качественные показатели конечного продукта (изображения), является АЦП.
Имея эталонный ЦАП, легко проверить работы любого АЦП, но только по известному, т.е. тестовому сигналу. В условиях реальной работы нет возможности постоянно замешивать в любой аналоговый сигнал, подлежащий "оцифровке", эти тест-сигналы. Т.е. возможность потенциально существует, (вспомните замешивание испытательных строк), но это сейчас не делается. А может быть, это стоило бы делать и иметь постоянный и объективный контроль всех АЦП и ЦАП? Интересно узнать мнение коллег.
Пока же текущего контроля работы АЦП и ЦАП нет. Есть контроль формирования потока, а это не одно и тоже. При проведении регламентных или ремонтных работ – пожалуйста! Подавайте любые тесты и оценивайте работу АЦП и ЦАП. Допускаю, что при современном качестве этих устройств этого вполне достаточно.
В смешанных аналого-цифровых средах необходимо измерять все аналоговые сигналы, памятуя, что потери качества в аналоговой среде цифровыми методами компенсировать или нельзя, или можно, но за отдельные деньги.
Несколько слов о как-то отошедшем в тень таком средстве контроля качества, как тест-таблицы. Без их применения невозможно качественно и детально проверить и настроить такой важнейший инструмент телепроизводства, как камера. Без градационного клина ("серый клин") очень сложно добиться точного цветового баланса во всем диапазоне яркости. Без тест-таблиц невозможно оценить разрешающую способность камеры, правильно оценить и отрегулировать работу апертурного корректора, проверить оптику и т.д. Кроме того, тест-таблицы очень полезны для визуальной оценки работы цифровых устройств. Хотя, надо сказать честно, что интерпретация получаемых результатов не всегда известна и не всегда очевидна, но всегда дает повод для размышлений. И, безусловно, тест-таблицы очень полезны при сравнительных испытаниях цифровых устройств.
Сегодня тест-таблицы разрабатываются и изготавливаются только во ВНИИТРе. Спасибо энтузиастам-вниитровцам за это, ибо тест-таблицы по стоимости – самый дешевый измерительный инструмент, а по количеству полезной информации, получаемой от его использования – один из самых значимых.
Итак, окончательный вывод: хотите иметь продукцию высокого качества – меряйте! У этого призыва есть и психологическая подоплека: процесс и результаты измерений очень благотворно воздействуют на всех участников процесса производства. Согласитесь, что наличие неких объективных данных многое позволяет расставить по своим местам. Например, ответственность.
[дальше]
