В.1. История развития телевидения

Первые разработки систем записи видеоинформации на видеодиски появились в начале 70-х годов. Прежде появились системы, использующие механическую запись, затем емкостную и, наконец, оптическую. Устройства для записи и воспроизведения изображений, видеофильмов и ТВ программ на видеодиски свободны от недостатков, присущих системам записи на магнитную ленту. Достаточно высокая плотность записи, произвольный и быстрый доступ к любому фрагменту записи, возможность практически неограниченного числа воспроизведений без потери информации являются несомненным преимуществом таких систем, благодаря чему они, наряду с кассетными цифровыми видеомагнитофонами становятся все более популярными. Другим важным преимуществом видеодисков является низкая стоимость носителя записи. Ресурс работы в оптических видеопроигрывателях (не менее 5000 ч) при бесконтактном считывании информации ограничен в основном ресурсом считывающей (записывающей) лазерной оптической головки. Быстрый доступ к любому участку записанной на диске информации позволяет увеличить быстродействие систем поиска информации. Возможность воспроизведения относи­тельно простыми средствами ускоренного, замедленного и неподвижного изображений – еще одно достоинство дисковых систем.

Звуковые компакт-диски появились в 1982 г., а в 1997 г. – диски DVD (Digital Versatible Disk). Им предшествовали аналоговые лазерные видеодиски (Laser Vision Discs), очень близкие к цифровым дискам CD и DVD по технологии изготовления, устройству и принципу действия. Однако они не удовлетворяли требованиям к качеству воспроизводимого изображения и плотности записи. С появлением в компьютерной технике дисков CD-ROM возникла необходимость унификации как параметров записи, так и размеров дисков. Развитие оптической записи пошло по пути совершенствования как механизма оптической записи, так и метода записи. Использовались более современные материалы для дисков и лазеры для видеопроигрывателей, совершенствовались методы цифровой записи.

Независимо от записываемого сигнала, аналогового или цифрового, процесс оптической записи имеет дискретный характер. На рабочем слое диска записываются два уровня, соответствующие двум возможным состояниям активного слоя.

Цифровой многопрофильный диск DVD представляет собой класс новых оптических дисковых устройств, применяемых в видео-, аудио-, мультимедиа- и компьютерных системах. Возможность широкого применения системы DVD обеспечивается ее физическими параметрами, а также ее информационной емкостью. Именно в DVD технологиях наиболее полно воплотились основные преимущества дисковых систем – высокая информационная плотность записи, быстрая произвольная выборка необходимого фрагмента программы. высокое качество изображения и звука, простота обращения и возможность массового тиражирования без потери качества. В настоящее время видеодисковые системы широко применяются в информационных, интерактивных учебных центрах, в видеопроизводстве и ТВ-вещании, в быту. DVD позволяют воспроизводить изображения, снятые с различных ракурсов (если они записаны на диске), выбирать различные сюжетные версии видеофильмов, в зависимости от действий пользователя (варианты интерактивного просмотра программ), вводить многоязычное звуковое сопровождение или субтитры, в любой момент ускорять или «замораживать» изображения без потери качества. Все эти операции могут осуществляться с помощью органов дистанционного управления видеопроигрывателем. Цифровой стереозвук или многоканальное звуковое сопровождение – «звук вокруг» – повышают эффект присутствия.

Длительность записи цифрового ТВ сигнала вещательного качества на диске DVD информационной емкостью 4,7 Гбайт без применения разработанных в настоящее время методов компрессии (в виде линейного ИКМ сигнала при 8-битовом квантовании и скорости цифрового потока 216 Мбит/с) составит всего t = (4700 · 8)/216 = 174 с мин (только сигнала изображения). Следовательно, записать цифровую видеоинформацию без использования современных методов компрессии сигнала практически нереально. В системе DVD применяется способ компрессии по стандарту MPEG-2. Используя стандарт MPEG-2, удается записать на диск DVD телевизионную программу длительностью 120 мин и более (односторонний диск с одним рабочим слоем). Для повышения плотности записи, сохраняя высокое качество изображения, сигнал предварительно обрабатывается и компрессируется. Применение компрессии сигналов по способу MPEG-2, повышение качества коррекции ошибок по сравнению с обычным компакт-диском (CD) обеспечивают высокое качество изображения и звука и позволяют записывать на диске полнометражный художественный фильм с высоким качеством изображения, многоканальным звуком и дополнительной информацией. Широкая область возможных применений DVD дисков дает основание называть их многопрофильными. Это и высококачественная запись кинофильмов со стереофоническим или «сэроунд»-звуком, запись только звука – больших концертов с высокими характеристиками звукопередачи, компьютерные программы и другие комбинации изображений звуков и текстов. Диски с записью видеофильмов называют DVD-Video, с записью только аудиопрограмм – DVD-Audio, компьютерных программ – DVD-ROM.

Внешне диски DVD и CD очень похожи: имеют одинаковые размеры (диаметр 120 мм, толщину 1,2 мм и диаметр посадочного отверстия 15 мм) и отличаются только меньшим шагом витков дорожки записи и меньшими размерами питов (pit – углубление, впадина, ямка) у DVD. Информационная емкость диска DVD значительно больше, чем у дисков CD, и составляет у однослойных, односторонних дисков 4,7 Гбайт или примерно 37,6 Гбит. Дорожка записи располагается на диске DVD с шагом а = 0,74 мкм. Приблизительно полную длину дорожки записи можно определить из следующих соображений. Если R и r – радиусы внешней и внутренней границ записи на диске, то при R = 58 мм и = 23 мм получим: ; ; число дорожек . Полная длина дорожек записи (364,24 · 47297 + 144,44 · ·47297)/2 = (17227,459 + 6810,768)/2 = 24038,227/2 = 12019 м или 12 км. Отсю­да определяется минимальная протяженность элементарной ячейки (минимальная длина пита): 12 · 10⁹/37,6 ·10⁹ = 0,32 мкм/бит.

Практически реализуемая минимальная длина питов в дисках DVD составляет значение порядка 0,4 мкм. (В дисках CD шаг записи а = 1,6 мкм, а минимальная длина пита 0,83 мкм). Питы могут располагаться вдоль концентрических круговых дорожек или вдоль одной спиральной дорожки диска. Информация воспроизводится в первом случае с постоянной угловой скоростью, во втором – с постоянной линейной скоростью. Для записи ТВ сигналов первый случай более предпочтителен, так как на одной окружности размещается один кадр. При этом достигается соответствие номера кадра и номера дорожки, легко и быстро осуществляется поиск необходимого фрагмента, возможны разные режимы работы, такие как стоп-кадр и др. Однако при записи-воспроизведении с постоянной угловой скоростью практически вдвое уменьшается объем записанной информации. Это объясняется тем, что при постоянной угловой скорости с увеличением радиуса дорожки размеры пита пропорционально возрастают, следовательно, падает плотность записи. Поэтому, если существен объем информации, используют режим с постоянной линейной скоростью. Очевидно, что в этом случае размеры питов сохраняются одинаковыми на всех участках записи, поэтому максимальной остается плотность записи. Но в этом случае телевизионный кадр занимает полную окружность только на самой близкой к центру диска дорожке, на всех остальных дорожках – только часть окружности. Угловая скорость в этом случае не постоянна, а падает с увеличением радиуса круговой дорожки. Следовательно это усложняет конструкцию приводов, затрудняет поиск требуемых фрагментов, а воспроизведение стоп-кадра возможно только через кадровый накопитель.

Аббревиатура ROM обозначает Read Only Memory (записанную на диске информацию можно только считывать – нельзя стирать и вновь записывать). Практически большинство дисков DVD имеют запись, сделанную изготовителем, и ее можно только воспроизводить. Кроме не перезаписываемых дисков получают распространение диски DVD-R (Recordable – записываемый). На этих дисках пользователь может записать информацию только один раз и многократно воспроизводить. Диски DVD-RW (Rewritable) или DVD-RAM (Random Access Memory) предназначены для многократной записи, воспроизведения и стирания информации непосредственно пользователем. Перед записью информации (видео-, аудио-, текстов и др.) на диски DVD сигналы специально обрабатывают: преобразуют в цифровую форму, подвергают компрессии и т.п. Каждый из записываемых сигналов обрабатывается отдельно и записывается на отдельных магнитных носителях. После компрессии все сигналы сводятся на один магнитный носитель, образуя дорожку с одной последовательностью цифровых импульсов. На этой дорожке попеременно записываются все сигналы, сгруппированные в блоки. Каждый блок содержит весь набор сигналов (видео, аудио и др.), передаваемый в короткий промежуток времени.

При воспроизведении необходимо предусмотреть возможность выделения из передаваемых блоков данных каждого сигнала, состыковать эти сигналы и распределить по своим каналам, обеспечивая синхронизацию изображения и звука. Такую операцию возможно производить без ухудшения качества воспроизведения благодаря высокой скорости передачи сигналов (до 9,8 Мбит/с). Для согласования этих потоков при записи сигналы в каждом блоке разделены импульсами управления и программирования. С обработанного и подготовленного магнитного носителя осуществляется перезапись сигналов на оригинал диска. Поток данных поступает на аппарат оптической записи оригинала. Подложкой оригинала является тщательно отполированный стеклянный диск с очень тонким слоем фоторезиста в виде жидкой затвердевающей композиции, толщина которого составляет 0,12 мкм, что соответствует глубине питов (рис. 18.21). Сигнал модулирует излучение ультрафиолетового газового лазера с диаметром пятна менее 0,4 мкм. Газовые лазеры, крупногабаритные и дорогостоящие, обеспечивают фокальное пятно малого диаметра. Остросфокусированный луч когерентного монохроматического света лазера позволяет получить на поверхности диска метки микронного размера. Применяются электрооптические модуляторы света. Принцип действия таких модуляторов основан на повороте плоскости поляризации света при изменении величины напряжения приложенного сигнала. Если на электроды подан сигнал, то возникающая напряженность электрического поля вызывает поворот плоскости поляризации света, обеспечивая его прохождение. При отсутствии сигнала плоскость поляризации не меняется и свет не проходит. В результате модуляции света и при вращении диска на фоторезисте возникают засвеченные и незасвеченные участки, соответствующие питам и промежуткам между ними.

После окончания записи диск промывается в жидкости, растворяющей засвеченные и не растворяющий незасвеченные участки фоторезиста. В результате этого на диске возникают дорожки записи. Слой фоторезиста покрывают тонкой пленкой серебра. Затем этот диск проходит этапы технологического процесса, в результате которого изготавливаются матрицы для прессования дисков.

Вначале получают заготовку диска, которая представляет собой подложку из поликарбоната (термопластик с оптимальным для дисков DVD сочетанием физико-механических и оптических свойств) толщиной 0,6 мм с отпечатанными питами. Методом напыления в вакууме заготовки покрывают слоем алюминия толщиной в несколько долей микрометра (отражательный слой), поверх наносят непрозрачный защитный (холостой) слой также из пластмассы толщиной 0,6 мм (рис. 18.21). В результате такой технологии изготовления рабочий слой оказывается защищенным с одной стороны прозрачной пленкой, а с другой – защитным слоем.

В системах DVD для воспроизведения в видеопроигрывателях используют полупроводниковые лазеры (лазерные диоды), которые являются приборами массового применения, обладают малыми размерами, низкой стоимостью и длительным сроком службы. Такие лазеры используют в аппаратуре с однократной и многократной записью.

Таблица 18.2

Записываемые видеодиски подобны DVD только внешне. Они имеют другое строение и другую форму сигналограммы. Оптическая запись на этих дисках происходит непосредственно под воздействием лазерного луча и не требует обработки. Запись лазерным лучом происходит на том же носителе, с которого потом воспроизводится. При изготовлении DVD-R и DVD-RW на поверхности диска-заготовки из поликарбоната формируются непрерывные круговые канавки с выступами между ними. Выступы покрываются отражательным слоем, а в канавках находится рабочий слой. Выступы и канавки используются в системах автотрекинга и автофокусировки и служат для позиционирования лазерного луча. Основные характеристики дисков DVD-ROM, DVD-R и DVD-RW приведены в табл. 18.2.

Диски для однократной записи DVD-R представляют собой основу из прозрачного материала, на поверхность которого нанесен рабочий слой и защитное покрытие. Запись основана на изменении фазового состояния рабочего слоя носителя. Сигнал регистрируется на очень тонком рабочем слое носителя остросфокусированным лучом лазера. Под воздействием тепла от лазерного излучения состояние пленки переходит из кристаллической фазы в аморфную, в результате чего меняется коэффициент отражения света пленкой. Образующиеся при этом питы представляют собой чередование кристаллических и аморфных участков пленки, которые отличаются отражательной способностью. Такой принцип записи-воспроизведения принят как в дисках DVD-R, так и DVD-RW, с тем отличием, что в дисках DVD-R рабочий слой изготовлен из органического материала, допускающего только однократную запись, т.е. однократное изменение фазового состояния слоя.

Существуют и другие технологии записи-воспроизведения на дисках DVD-RW, при которых требуются особые приемы обработки рабочей поверхности диска. Один из них – использование эффекта Фарадея при считывании информации с дисков. Этот эффект состоит в том, что свет, отраженный от поверхности намагниченных участков рабочего слоя диска, меняет плоскость поляризации. Принцип записи информации на такой диск основан на том, что некоторые материалы намагничиваются при малой напряженности внешнего магнитного поля, если они предварительно были нагреты до температуры, равной или большей точки Кюри. В качестве носителя информации используют материалы, обладающие магнитооптической памятью. Запись производится одновременно воздействием на рабочий слой магнитным полем и лазерным лучом. Постоянное магнитное поле создается специальными катушками в точке фокусировки оптической системы на рабочей поверхности диска.

Рис. 18.23. Оптическое устройство системы с многократной перезаписью изображения

Для осуществления записи импульсами возбуждается лазерный диод (ЛД) (рис. 18.23), и световой поток фокусируется оптической системой в пятно диаметром 1...2 мкм на рабочей поверхности диска (Д). Свойства рабочего слоя таковы, что зона нагрева ограничивается размерами сфокусированного пятна Ф. При этом происходит локальное повышение температуры материала примерно до 200 °С в месте контакта со световым потоком, и он намагничивается. Длительность импульсов, поступающих от блока управления (БУ), определяется параметрами сигнала записи. Стирание записанной на диске информации осуществляется с БУ изменением на обратное направления магнитного поля с помощью катушки (К) и диода ЛД, нагревающего слой диска. При считывании сигнала на поверхность диска направляется с помощью поляризатора света (П) плоскополяризованный луч лазера, который, отражаясь от поверхности диска, попадает в анализатор А, оптически связанный с фотоприемником (ФП). Вследствие того, что диск намагничен по закону изменения сигнала изображения, происходит поворот плоскости поляризации отраженной световой волны. В результате этого на выходе анализатора происходят колебания энергии светового потока. Фотоприемник регистрирует изменение светового потока, пропорциональное изменению значения записанного на диске сигнала.

Информационная емкость дисков DVD-R и DVD-RW в полтора-два раза ниже емкости дисков DVD-ROM, а стоимость значительно больше, поэтому эти диски пока не находят широкого применения.

Для повышения информационной емкости DVD разработаны диски с двумя рабочими слоями на одной стороне (рис. 18.24). Первый слой 1 – полупрозрачный, изготовлен из напыленного золота, второй слой 2 – полностью отражающий, изготовлен из алюминия.

Рис. 18.24. Принцип устройства диска с двумя рабочими слоями на одной стороне :

1 – первый рабочий слой (полупрозрачный): 2 – второй рабочий слой (отражающий): 3 – разделительный слой

Рис. 18.25. Оптическая система лазерной головки:

1 – лазерный диод; 2 – поляризационный расщепитель; 3 – коллиматорная линза;

4 – четвертьволновая пластинка; 5 – объектив; 6 – диск; 7 – светоприемник.

Такое устройство увеличивает информационную емкость двухслойного диска, но его суммарная емкость оказывается меньше удвоенной емкости однослойного диска (из-за накопления ряда погрешностей при изготовлении) и составляет 8,5 Гбайт. Такая конструкция диска удобна, так как при длительных записях диск не требуется менять. Видеоплейер может иметь одну лазерную головку с регулируемой глубиной фокусировки. Другой тип диска – двусторонний с рабочими слоями по одному на каждой стороне. Такой диск представляет собой два односторонних диска, склеенных тыльными сторонами. Его суммарная информационная емкость равна удвоенной емкости одностороннего диска (9,4 Гбайт). Чтобы не переворачивать диск, требуются две лазерные головки (снизу и сверху). Двусторонний диск с двумя рабочими слоями на каждой стороне представляет собой два односторонних диска с двумя рабочими слоями, склеенных тыльными сторонами. Информационная емкость такого диска 17,0 Гбайт.

Основой видеопроигрывателя является лазерная головка с оптической системой, преобразующей информацию, заключенную в питах, в видеосигнал. Конструктивно особенности лазерной головки зависят от ее назначения, применяемого носителя, а также от принятого способа управления (автотрекинг, автофокусировка).

При воспроизведении луч лазерного диода 1 (рис. 18.25) проходит через поляризационный расщепитель 2, линзу коллиматора 3, четвертьволновую пластинку 4 и фокусируется объективом 5 на отражающем слое диска 6. Отраженный свет, промоделированный питами на диске, через объектив, четвертьволновую пластинку, коллимируюшую линзу и призму поляризационного расщепителя попадает на светоприемник 7. Линза коллиматора расширяет пучок лучей для полного использования апертуры входного зрачка фокусирующей линзы. Поляризационный расщепитель пропускает линейно поляризованный свет лазера к диску и не пропускает идущий обратно отраженный луч к лазеру, так как плоскость поляризации его перпендикулярна прямому лучу. Перпендикулярность плоскостей поляризации прямого и отраженного света достигается четвертьволновой пластинкой. В результате почти весь отраженный диском свет от расщепителя попадает в светоприёмник.

Лазерная головка выполняет также функции автотрекинга и автофокусировки. При отсутствии системы автотрекинга незначительный эксцентриситет диска или его привода приводит к радиальному биению диска и к сбою процесса записи и воспроизведения. Существуют несколько способов автотрекинга, так же как и в системах магнитной записи, но в отличие от них при оптической записи и воспроизведении необходимо не только точно вести фокальное пятно по дорожке, но и точно поддерживать расстояние между ним и фокусирующей линзой, т.е. обеспечивать оптимальный диаметр луча на диске, что осуществляется системой автофокусировки. Если отсутствуют условия динамической фокусировки, неизбежные осевые биения диска могут привести к значительным расфокусировкам лазерного луча, что, естественно, ухудшит качество изображения.

Системы автотрекинга и автофокусировки представляют собой устройства автоматического регулирования, основными узлами которых являются механизм выработки сигнала ошибки и исполнительный механизм. Принцип работы механизма выработки сигнала ошибки заключается в получении разностного сигнала, который равен нулю при правильном расположении лазерного пятна на дорожке (автотрекинг) и при оптимальной его фокусировке (автофокусировка). При отклонении луча от оптимальных значений параметров устройство вырабатывает разностный сигнал, который является дву-полярным. В зависимости от величины и полярности сигнала ошибки исполнительный механизм корректирует положение лазерной головки, смещая ее вправо или влево в радиальном направлении в системе автотрекинга и вверх и вниз относительно поверхности диска в системе автофокусировки. Исходя из этих условий, фотоприемник в данном случае должен выполнять следующие функции: детектирование видеосигнала, выделение информации для работы автотрекинга и автофокусировки. Следовательно, фотоприемники должны быть многосекционными, обеспечивающими получение пазностного сигнала при отклонении оптической системы лазерной головки от центра дорожки записи и оптимального расстояния до диска.

Так как лазерная головка имеет определенную массу, быстрое и точное управление ее перемещением вследствие инерционности системы затруднено. В видеопроигрывателях используют пьезоэлектрическую систему вместе с компенсирующим поворотным зеркалом (автотрекинг) и электродинамический механизм перемещения линзы (автофокусировка).

Рис. 18.26. Передача видеоинформации методом ЧМ (а) и ИКМ (б)

Специальные эффекты: ускоренное, замедленное воспроизведение изображения, стоп-кадр – достигается качающимся зеркалом, с помощью которого читающий луч может перебрасываться с одной дорожки на другую.

Для записи на магнитный или оптический носитель видеосигнал необходимо преобразовать в ЧМ или ИКМ сигнал. Основное отличие цифрового сигнала от аналогового состоит в образовании последовательности дискретных импульсов, форма которых не зависит от амплитуды сигнала изображения и определяется только временной или пространственной (на носителе) комбинацией импульсов.

При ЧМ информация передается распределением нулевых пересечений. Так как расстояние между точками нулевых пересечений изменяется плавно, частотный модулятор является аналоговым преобразователем (рис. 18.26,а). При цифровой записи информация также передается нулевыми пересечениями, но расстояние между ними изменяется только дискретно, кратно числу полных периодов бита (рис. 18.26,б). Таким образом реализуется цифровое представление информации.

Информация на первых лазерных видеодисках, разработанных еще в 70-е годы, так же как в DVD, представляла собой последовательность питов, но длина и расстояние между ними определялись нулевыми пересечениями ЧМ сигнала, т.е. это были аналоговые видеодиски. Такую запись можно рассматривать и как широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) – аналоговый способ модуляции.

Таким образом, в современных видеодисках, в том числе и DVD, видео-, аудио- и другие сигналы записываются в цифровой форме. Воспроизводятся, обрабатываются и разделяются в плеере на составляющие видео-, звуковые и другие сигналы также в цифровой форме. Однако видеосигнал подается на телевизор преобразованным в аналоговую форму. Плеер должен сформировать сигналы изображения в виде аналоговых композитных и (или) компонентных сигналов. Многие DVD-плейеры могут записывать и воспроизводить аудиосигналы двух форматов – многоканального «сэрроунд-звука»: Долби АС-3 и "MPEG-2-Audio.

Значение рынка дисков DVD возрастает, так как они широко применяются в различных сферах деятельности, отсюда большая заинтересованность в их производстве. Это обстоятельство стимулирует разработку высокоразрешающих дисков и, следовательно, аппаратов для их применения, как производителей технических средств, так и потребителей. Появились новые разработки дисков, получивших название HD-DVD (High Density – высокая плотность). Новые диски обеспечивают информационную емкость 15 Гбайт на сторону (это 133 мин программы ТВЧ). Если у DVD (красный лазер) минимальная длина питов 0,40 мкм, а шаг дорожек 0,74 мкм, то для DVD (голубой лазер) 0,26 мкм – минимальная длина питов, а шаг дорожек 0,44 мкм. Лучшие результаты получены после разработки новых полупроводниковых лазеров более коротковолнового спектра (ультрафиолетовый, с длиной волны 351 нм) и новых способов нанесения на диск фотослоя толщиной 90 нм, что обеспечивает получение еще более мелкой и резко очерченной структуры питов (без размытости границ). В этих экспериментальных устройствах поток данных в видеоплейере преобразуется четырьмя декодерами MPEG-2 и подается на формирователь сигналов ТВЧ, где частичные изображения составляются вместе и поступают на монитор.

Диаметр диска HD-DVD аналогичен диаметру диска DVD – 12 см. Внутренний радиус зоны записи, как и для DVD, составляет 24 мм, а внешний – 58 мм. Нормализованная скорость воспроизведения увеличена с 3,49 до 4,72 м/с, канальная скорость передачи данных при нормализованной скорости воспроизведения составляет от 26,16 до 54,41 Мбит/с. Полезная скорость передачи данных при нормализованной скорости воспроизведения увеличена с 10,08 до 23,04 Мбит/с. Для записи звука предлагается применение линейной ИКМ, а также Долби АС-3, MPEG-1 и MPEG-2.

Разработки по созданию дисков с повышенной плотностью записи интенсивно ведутся фирмами Pioneer, Sony и др. При использовании магнитооптических материалов или материалов, изменяющих свое фазовое состояние под воздействием лазерного луча (Phase-Change), в настоящее время получены диски с однократной (реверсивные) и с многократной записью для широкого потребительского рынка (DVD-RW диски), которые позволили создать DVD-камкордеры, записывающие и монтажные станции.

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются форматы бытовой видеозаписи от форматов профессиональной магнитной записи?

2. Недостатки аналоговой магнитной записи.

3. Преимущества цифровой магнитной видеозаписи перед аналоговой.

4. Четкость изображения, достигается при магнитной видеозаписи в бытовых и профессиональных ВМ.

5. Объяснить механизм ускоренного и замедленного воспроизведения в бытовых видеомагнитофонах. Какие при этом возникают искажения?

6. Работа ВМ в режиме записи по высокой и низкой частоте.

7. Работа ВМ в режиме воспроизведения по высокой и низкой частоте.

8. Конструктивные особенности ВМ в формате VHS-C.

9. Видеомагнитофоны с композитной и компонентной записью видеосигналов.

10. Устройство магнитной видеоленты.

11. Принцип цифровой видеозаписи.

12. Преимущества цифровой видеозаписи на диски (DVD-Video).

В.1. История развития телевидения

Мечта человека о возможности видеть на любые расстояния, отражена в легендах и сказках многих народов. Осуществить эту мечту удалось в наш век, когда общее развитие науки и техники подготовило основу для передачи изображения на любое расстояние. Первые передачи телевизионных изображений по радио в СССР произведены 29 апреля и 2 мая 1931 г. Они были осуществлены с разложением изображения на 30 строк. За несколько дней до передачи радиостанция Всесоюзного электротехнического института "ВЭИ" сообщила следующее: 29 апреля впервые в СССР будет произведена передача телевидения (дальновидения) по радио. Через коротковолновый передатчик РВЭИ-1 Всесоюзного электротехнического института (Москва) на волне 56,6 метра будут передаваться изображения живого лица и фотографии.

Телевидение проводилось тогда по механической системе, т. е. развертка изображения на элементы (1200 элементов при 12,5 кадра в секунду) проводилась с помощью вращающегося диска. По простоте устройства телевизор с диском Нипкова был доступен многим радиолюбителям. Прием телевизионных передач осуществлялся во многих отдаленных пунктах нашей страны. Однако механическое телевидение не обеспечивало удовлетворительного качества передачи изображения. Различные усовершенствования механической системы телевидения привели к созданию сложных конструкций с применением вращающегося зеркального винта и др.

На смену механическим системам пришли электронно лучевые системы телевидения, сделавшие возможным его подлинный расцвет. Первое предложение по электронному телевидению было сделано русским ученым Б. Л. Розингом, который 25 июля 1907 г. получил «Привилегию за № 18076» на приемную трубку для «электрической телескопии». Трубки, предназначенные для приема изображений, получили в дальнейшем название кинескопов. Создание электронно-лучевого телевидения стало возможным после разработки конструкции передающей электронно-лучевой трубки. В начале ЗО-х годов передающая телевизионная электронно-лучевая трубка с накоплением заряда была предложена в СССР С. И. Катаевым. Использование трубки с накоплением заряда открыло богатые перспективы для развития электронного телевидения. В 1936 г. П. В. Тимофееву и П. В. Шмакову было выдано авторское свидетельство на электронно-лучевую трубку с переносом изображения. Эта трубка была следующим важным шагом в развитии электронного телевидения.

Исследования в области передающих и приемных электронно-лучевых трубок, схем развертывающих устройств, широкополосных усилителей, телевизионных передатчиков и приемников, достижения в области радиоэлектроники подготовили переход к электронным системам телевидения, позволившим по лучить высокое качество изображения. В 1938 г. в СССР были пущены в эксплуатацию первые опытные телевизионные центры в Москве и Ленинграде. Разложение передаваемого изображения в Москве было 343 строки, а в Ленинграде - 240 строк при 25 кадрах в секунду. 25 июля 1940 г. был утвержден стандарт разложения на 441 строку.

Первые успехи телевизионного вещания дали возможность приступить к разработке промышленных образцов телевизионных приемников. В 1938 г. начался серийный выпуск консольных приемников на 343 строки типа ТК-1 с размером экрана 14Х18 см. И хотя в период Великой Отечественной войны телевизионное вещание было прекращено, но научно-исследовательские работы в области создания более совершенной телевизионной аппаратуры не прекращалась. Большой вклад, в развитие телевидения внесли советские ученые и изобретатели С. И. Катаев, П. В. Шмаков, П. В. Тимофеев, Г. В. Брауде, Л. А. Кубецкий А. А. Чернышев и др. Во второй половине 40-х годов разложение изображения передаваемого Московским и Ленинградским центрами было увеличено до 625 строк, что существенно повысило качество телевизионных передач.

Бурный рост передающей и приемной телевизионной сети начался в середине 50-х годов. Если в 1953 г. работали только три телевизионных центра, то в 1960 уже действовали 100 мощных телевизионных станций и 170 ретрансляционных станций малой мощности, а к концу 1970 г. до 300 мощных и около 1000. телевизионных станций малой мощности. Накануне 50-летня Великой Октябрьской социалистической революции, 4 ноября 1967 г. вступила в строй Общесоюзная радиотелевизионная передающая станция министерства связи СССР, которая постановлением Совета Министров СССР названа имени «50-летия Октября».

Основным сооружением Общесоюзной радио телевизионной передающей станции в Останкино является свободно стоящая башня, имеющая общую высоту 540 метров. Она превышает высоту знаменитой Эйфелевой башни в Париже на 240 метров. Конструктивно она состоит из фундамента, железобетонной части высотой 385 метров и стальной трубчатой опоры для антенны высотой 155 метров.

Ввод в действие телевизионной башни в Останкино обеспечил: увеличение одновременно действующих телевизионных программ до четырех; увеличение радиуса уверенного приема всех телевизионных программ от 50 до 120 км и обеспечивает уверенный прием всех программ на территории с населением более 13 млн. человек; значительное улучшение качества приема изображения; резкое увеличение напряженности электромагнитного поля телевизионного сигнала, что позволило устранить влияние различного рода помех при приеме телевизионных программ; дальнейшее развитие междугородного и международного обменов телевизионными программами по радиорелейным, кабельным магистралям и каналам космической связи; значительное увеличение объема внестудийных передач путем одновременного приема сигнала от десяти передвижных телевизионных станций и стационарных трансляционных пунктов: обеспечение передачи радиовещательных программ через УКВ радиостанций для населения и на радиотрансляционные узлы Московской области, а так же автоматическое включение и выключение радиоузлов путем подачи в эфир кодированных сигналов.

Общесоюзная радиотелевизионная передающая станция в Останкино располагает мощным современным техническим оборудованием, позволяющим транслировать телевизионные передачи в черно-белом и цветном изображении в эфир и по кабельной, радиорелейной и космической сетям СССР. Одновременно с началом работы Общесоюзной радиотелевизионной передающей станции в Москве в Останкине начал работать Общесоюзный телевизионный центр, оснащенный совершенным телевизионным оборудованием. Общая площадь помещения телевизионного центра составляет 155 тыс. кв. м. Он имеет в своем составе 21 студию: две студии площадью по 1 тыс. кв. м, семь студий по 700 кв. м, пять студий по 150 кв.м. и др. Все телевизионное оборудование рассчитано на создание передач, идущих как непосредственно на передатчики, так и для записи на магнитную ленту.

Телевизионный центр в Останкино насыщен комплексом совершенной аппаратуры, позволяющей художественно оформлять передачи любых программ. Технический комплекс обеспечивает видеозапись цветных и черно-белых программ, производство телевизионных художественных фильмов и выпуск хроникально-документальных программ на кинопленке и в видео записи. Телецентр оснащен техническими средствами записи монтажа, озвучивания и тиражирования видеофильмов. Ведется строительство новых высотных телевизионных башен в Вильнюсе и Таллине. Каждая из этих башен имеет свою оригинальную архитектуру.

Еще в 1925 г. наш соотечественник И. А. Адамян предложил систему цветного телевидения с последовательной передачей трех цветов: красного, синего и зелёного. В 1954 г. Московским телевизионным центром на Шаболовке были осуществлены первые опытные передачи с поочередной передачей цветных составляющих. Турникетная антенна, предназначенная для передачи сигналов цветного изображения и звукового сопровождения, была установлена на металлической башне, сооруженной рядом с Шуховской башней.

Прием цветного телевидения производился на телевизоры «Радуга» с вращающимся светофильтром. Однако такая система требовала значительного расширения спектра видеочастот и была не совместима с существовавшей системой черно-белого телевидения. В 1956 г. в лаборатории Ленинградского электротехнического института связи им. М. А. Бонч-Бруевича разработали и изготовили под руководством П. В. Шмакова установку цветного телевидения с одновременной передачей цветов. В январе 1960 г. состоялась первая передача цветного телевидения в Ленинграде с опытной станции Ленинградского электротехнического института связи. В это же время для приема передач цветного телевидения были изготовлены опытные телевизоры.

В течение ряда лет в Советском Союзе и в других странах проводились испытания различных систем цветного телевидения. В марте 1965 г. было подписано соглашение между СССР и Францией о сотрудничестве в области цветного телевидения на основе системы СЕКАМ. 26 июня 1966 г. было принято решение избрать для внедрения в Советском Союзе совместную советско-французскую систему цветного телевидения СЕКАМ-111. Первые передачи по совместной советско-французской системе начались в Москве с 1 октября 1967 г., к этому же времени был приурочен выпуск первой партии цветных телевизоров.

В день 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (7 ноября 1967 г.) состоялась первая цветная телевизионная передача с Красной площади парада и демонстрации трудящихся. Внедрение цветного телевидения открыло широкую возможность для повышения качества передач и позволило значительно повысить эмоциональность восприятия телевизионных передач и увидеть изображения в естественных красках.