Контроль и измерения ТВЧ

Дэвид Кирк

Если вы настолько стары, что были свидетелями первых демонстраций ТВЧ с разложением на 1125 строк, проводившихся в середине 1980-х годов, то без труда вспомните, каким чистым и четким было изображение до того момента, пока не подавалось в систему компрессии MUSE (multiple sub-nyquist sampling encoding — кодирование с многократной субдискретизацией), разработанную японской компанией NHK. MUSE понижала скорость потока, чтобы сделать возможным его вещание через спутник, и формировала основу первой в мире услуги вещания ТВЧ в Японии задолго до того, как плазменные и ЖК-панели стали доступными для широких масс.

Проблема системы MUSE состояла в следующем: все, что в рамках отображаемой картинки имело смелость двигаться, становилось размытым. Оборудование для съемки и обработки видео высокого разрешения с тех пор стало куда более мощным и к тому же значительно подешевело, дойдя до того уровня, что стало сравнимым по цене с техникой стандартного разрешения. Сигналы с разложением на 1080 строк, формируемые ТВЧ-видеокамерами, ненамного хуже по качеству изображения цифрового кинематографа, но для вещания они компрессируются с 1,5 Гбит/с до примерно 20 Мбит/с. В действительности в эфир передается всего около 1,4% первоначально полученных данных.

Тот факт, что цифровое ТВЧ-вещание обеспечивает хорошее, а порой и превосходное качество изображения, является подтверждением усилий разработчиков, воплотившихся в различных системах уменьшения объема данных, используемых ныне. Но всмотритесь повнимательнее в передаваемое изображение, особенно наполненное движением, и вскоре вы обнаружите, что каждая сцена, если она не является абсолютно статичной, содержит разнообразные дефекты, причем их набор в каждом последующем кадре отличен от предыдущего. Уменьшение объема данных само по себе не является однозначно нежелательным. В случае со звуком, записанным на MiniDisc или в формате MP3, убираются те детали, о которых вы, возможно, даже понятия иметь не будете, если только не слышали оригинал. Факт уменьшения объема ТВ-данных (неважно, стандартного или высокого разрешения) выявить гораздо проще, поскольку это приводит к псевдослучайной «пляске» пикселов, которая может стать видимой даже при нормальной дистанции просмотра. В отличие от MUSE, артефакты цифрового сжатия HD часто видны даже на практически неподвижных объектах.

Высокая компрессия данных может вызвать проблемы, если требования к качеству становятся настолько большими, что перевешивают необходимость трансляции большого числа каналов.

В настоящее время ТВЧ-вещатели работают в таких жестких условиях, которых не было за всю историю наземного аналогового телевидения. Мониторинг качества сигнала становится, соответственно, важным как никогда.

Анализ ТВЧ-сигнала

Прибор LV5800

Лишь немногочисленные продюсеры и вещатели имеют шикарную возможность единовременного перехода от стандартного телевидения к ТВЧ, поэтому практически все контрольно-измерительное оборудование для HD разработано так, чтобы измерять и параметры SD-сигнала. Примером может служить недавно появившийся комплект автоматических измерений параметров видео VM6000 фирмы Tektronix, который можно использовать для анализа аналоговых сигналов SD (480i, 480p, 576i и 576p) и HD (720p, 1080i и 1080p), полученных после декодирования цифрового потока, с возможностью задания пользователем пороговых значений измерения. Дополнительная версия SD/HD позволяет выполнять синхронные измерения H/V и оценку искажений. Утилита пользовательской настройки сигнала позволяет применять стандартные процедуры измерений к сигналам нестандартных форматов, а включенные в комплект (опция) тестовые сигналы H.264 делают возможным тестирование оборудования MPEG-4 и PC-TV. В VM6000 использован осциллограф Tektronix DPO7000 с 12,1" сенсорным дисплеем. В дополнение к измерению видеосигналов, прибор поддерживает программные опции для большинства функций осциллографа по измерению синхронизации, мощности, параметров последовательных данных, а также позволяет проводить тесты на соответствие для интерфейсов Ethernet и USB 2.0.

Новый прибор LV5800 фирмы Leader Electronics представляет собой модульную многопараметрическую платформу, позволяющую вещательным и производящим компаниям формировать анализаторы сигналов SDI/HD-SDI, расширяя их на модульной основе по мере появления новых стандартов или расширения эксплуатационных потребностей. LV5800 сохранил пользовательский интерфейс, характерный для приборов LV5700 и LV5750.

Сдвоенные входы с автоопределением стандарта сигнала делают LV5800 совместимым со всеми стандартами HD-SDI и SD-SDI, включая 1080p/50 по Dual Link, обеспечивающий передачу данных 1080p в виде двух параллельных потоков 1,5 Гбит/с. Четыре источника SDI или HD-SDI можно просматривать одновременно, что позволяет быстро сравнить сигналы с входящих линий и упрощает задачу идентификации бракованного сигнала или канала. Съемная передняя панель, оснащенная ЖК-дисплеем разрешением 1024і768, может быть закреплена даже в условиях жесточайшего дефицита пространства (например, на стене ПТС или прямо на камере), что невозможно для приборов с традиционной конструкцией (с несъемным монитором или на основе ЭЛТ). Окна и информация, отображаемые на дисплее, можно вывести и на любой совместимый XGA-монитор. Цифровой звук отображается в виде многоканальных — 3:1, 3:2 и 3:2:2 — осциллограмм, множественных фигур Лиссажу или как 8-канальный полосковый индикатор уровня. В последнем случае можно выбрать динамический диапазон, а также отображение пиковых или средних значений.

OmniTek TQ

ТВЧ-сигналы проходят значительно более интенсивную обработку, чем звуковые, что часто приводит к большим потерям синхронизации передаваемых звука и изображения. Эта проблема усугубляется еще и задержкой, имеющей место в ЖК- и плазменных мониторах. Прибор TQ фирмы OmniTek обеспечивает отображение осциллограммы и векторной диаграммы в высоком разрешении в сочетании с возможностями мониторинга звука (включая Dolby) и телетекста, декодированием служебных данных, ведением журнала ошибок, измерением времени рассинхронизации видео и звука, а также выявлением макроблоков.

Фирма Rohde & Schwarz недавно создала аппаратный декодер для серии цифровых видеоанализаторов DVM, разработанных с целью проведения тестирования видеосигналов стандартов MPEG-2 и H.264 в форматах SD и HD. Декодер извлекает сигналы видео и звука, содержащиеся в транспортном потоке, позволяя пользователям идентифицировать программы и немедленно оценить их качество изображения. Функция анализа содержимого буфера (выполняется в режиме реального времени) проверяет, соответствует ли транспортный поток, мультиплекс или элементарный поток стандарту кодирования. Серия приборов DVM предназначена для операторов спутниковых, кабельных и наземных телевизионных сетей, вещательных центров, системных интеграторов и служб мониторинга. Наиболее мощный из серии прибор DVM400 ориентирован на разработчиков оборудования и приложений.

Автоматическое оповещение

Прямое спутниковое вещания продолжает набирать обороты, чем обусловлен стремительный рост числа транслируемых каналов, а следовательно, расширяется сфера деятельности вещательных компаний и формируется рынок для тематических каналов, как стандартного, так и высокого разрешения. Все больше вещателей делегируют функцию доставки контента аудитории сторонним компаниям — передающим центрам, которые берут на себя основную ответственность по мониторингу огромного количества каналов. Полиэкранный контроллер MagicWall 5000 фирмы Dayang позволяет одновременно просматривать до 20 видеоканалов стандартного или высокого разрешения на большом или малом экране, благодаря чему является неплохой альтернативой традиционной мониторной стене. В контроллер интегрирована система автоматического оповещения, постоянно следящая за синхросмесью видеосигнала. Также она выдает сигнал тревоги в случае появления стоп-кадров, потери видео и/или звука, исчезновения логотипа. Операторы эфира или технические работники могут выбрать текстовый или звуковой режим предупреждений, создать собственные расписания обслуживания и задать ведение журнала событий.

Настройка ТВЧ-дисплеев

Генератор тестовых таблиц B&K Precision 1253

Компактный генератор тестовых ТВЧ-таблиц фирмы B&K Precision (модель 1253) разработан для тестирования наиболее распространенных устройств отображения ТВЧ, включая плазменные панели, ЖК- и ЭЛТ-мониторы, DLP-проекторы и светодиодные OLED-панели. Прибор 1253 формирует на компонентном (Y/Pb/Pr) ТВЧ-выходе 14 таблиц для 12 чаще всего используемых форматов видео. Устройство способно отображать разнообразные сигналы, включая 1080/30i, 720/60p, 480/60p, NTSC, PAL и SECAM. Уникальной, по утверждению создателей 1253, является таблица Overscan DVD Aspect Ratio. Таким образом, ассортимент тестовых таблиц покрывает все варианты формата кадров, наиболее часто используемые при записи кинофильмов на DVD.

Дистанционная техническая поддержка

Развивающееся ТВЧ-вещание доказало, что им могут заниматься и компании, специализирующиеся на внестудийной работе. Это выразилось в построении передвижных телевизионных студий, оснащенных всем необходимым для передачи или записи разного рода событий с использованием большого числа камер формата 1080. Для новостного и мобильного производства выпускаются недорогие компактные ТВЧ-видеокамеры, что позволяет по спутниковому каналу отправлять HD-контент в штаб-квартиру, находящуюся даже в другом полушарии.

Программное приложение для дистанционного анализа сигнала Leader FS3019 позволяет проверить эффективность работы оборудования HD-SDI и SD-SDI. Для этого достаточно стандартного подключения к Интернету, стоимость которого ничтожна, причем расстояние не имеет значения. Приложение может работать на платформе Microsoft Windows 2000 Professional или XP и пригодно для мониторинга и управления приборами числом до 50, включая многостандартные SDI-мониторы LV5700A, LV5750 и LV7700, а также линейные SDI-анализаторы LT292. Благодаря этому появляется возможность осуществлять непрерывный локальный или дистанционный мониторинг студийных комплексов с выводом информации на один экран. Вещательная ПТС формата ТВЧ, малая передвижка или мобильный переносной комплект оборудования можно проверить вне зависимости от их расположения. Аналогично, обслуживающий персонал вещательного центра может наблюдать практически за всем оборудованием в масштабе национальной или международной сети. Используя FS3019, можно задать формирование звуковых сообщений на основе любых файлов формата AVI, назначая каждому параметру, выходящему за заданные границы, свой звуковой сигнал. Ошибки данных детектируются тестовыми модулями и выводятся на экран компьютера, а также заносятся в журнал.

Монтаж материала высокого разрешения на компьютере еще несколько лет назад воспринимался как абсурдная идея, но сегодня это привычное дело. Использование вещательной техники на базе PC и соответствующего ПО становится все шире в каждом секторе HD- и SD-производства, от внестудийной работы до управления медиаактивами, вещания и последующего архивирования. Многие опытные специалисты, работавшие ранее с аналоговыми и цифровыми вещательными системами, ушли на пенсию, а на смену им пришли IT-люди, зачастую менее многочисленные, а потому принявшие на себя больший груз ответственности.

Обслуживание вещательных систем ТВЧ в будущем, возможно, будет во многом базироваться на дистанционной поддержке через Интернет. Расположенная в Кенте (Англия) фирма The Computer Surgery (название фирмы переводится как «компьютерная хирургия») разработала программный инструмент, названный iOTA (Internet-Operator Technical Assistant — Технический помощник — интернет-оператор). С появлением iOTA формируется основа для недорогой услуги технической поддержки, выходящей далеко за рамки традиционного обслуживания по телефону. Будучи установленным на компьютере, приложение позволяет в режиме online выполнять его проверку и, при необходимости, переконфигурацию. Разумеется, все эти работы в дистанционном режиме выполняет инженер Computer Surgery. Услуга недорога, потому является доступной альтернативой стандартной технической консультации по телефону. Во всяком случае, это более интересный вариант по сравнению с ожиданием ответа на линии технической поддержки некоторых поставщиков ПО, чьи имена я не буду назвать.