Системе телевидения на 625 строк – полвека

С. В. Новаковский

Система электронного телевидения с разверткой на 625 строк была впервые в мире предложена в нашей стране сотрудниками Московского телевизионного центра (МТЦ) 50 лет тому назад – в 1944 г. Ее параметры были определены междуведомственной нормалью в том же 1944 г. В соответствии с ней в 1945–1948 гг. промышленностью был разработан комплекс оборудования для реконструкции МТЦ. Первая передача программы с помощью этого оборудования состоялась 7 ноября 1948 г. Число строк 625 было предложено автором статьи, в ту пору главным инженером МТЦ, совместно с профессором С. И. Катаевым, заведующим кафедрой телевидения МЭИС.

Новый стандарт был внедрен взамен стандарта ОСТ-60-40 на 441 строку. Тогда были известны [1, 2, 3] следующие стандарты телевидения: 525 строк (США, с мая 1941 г.), 455 строк и 441 строка (Франция, 1938 – 1956 гг.), 441 строка (Германия, с 1938 г.), 405 строк (Англия, с 1937 г.), 343 строки и 441 строка (СССР, 1938-1941 гг.).

Число строк 625 в новой системе телевидения оптимально. Она представляет собой число 54. Это позволяло получить частоту полей 50 Гц при чересстрочной развертке из двойной частоты строк (31250 Гц) с помощью четырех аналогичных бинарных делителей частоты (с обратными связями), каждый из которых делит частоту на 5 раз, что упрощает получение синхроимпульсов в синхрогенераторе на телецентре и повышает стабильность его работы в автономном режиме. Таким образом, выбор стандарта 625 строк в СССР был разумным компромиссом между необходимой четкостью изображения, шириной радиоканала для одной программы телевидения и стоимостью телевизора.

До войны на МТЦ проводились регулярные передачи по системе электронного телевидения на 343 строки [4, 5]. МТЦ первым в Европе после окончания войны 7 мая 1945 г. возобновил передачи и регулярно вел их до перехода на 625 строк в 1948 г.

Система телевидения на 625 строк являлась системой высокой четкости, в последующие годы она была принята, по примеру СССР, всеми странами Европы, Африки, Австралией, большинством стран Азии и в настоящее время действует на территории с населением свыше 4 млрд. человек.

Междуведомственная нормаль 1944 г. была разработана комиссией из советских специалистов (С. И. Катаев, С. В. Новаковский, Ю. И. Казначеев, И. С. Джигит, А. Я. Брейтбарт, В. Н. Горшунов, П. В. Шмаков А. А. Расплетин, А. И. Сальман, А. А. Селезнев) под председательством начальника отдела Всесоюзного радиокомитета (ВРК) Ф. И. Большакова. В этой нормали учтен прогресс в области радиоэлектроники, радиолокации, импульсной техники, в освоении ультракоротких волн (УКВ); были созданы широкополосные усилители, мощные радиопередатчики, высокочувствительные приемники, дисплеи и др. Учитывался также опыт США в эксплуатации системы телевидения на 525 строк.

Нормаль 1944 г. зафиксировала следующие основные параметры системы: число строк в кадре z = 625; развертка чересстрочная 2:1; формат кадра 4:3; частота кадров f_к = 25 Гц; частота полей f_п = 50 Гц; частота строк f_z = zf_k = 625*25 = 15625 Гц; длительность строки H = 1/f_z = 1/15625 = 64*10^-6 с = 64 мкс; длительность кадрового гасящего импульса (КГИ) (0,07...0,08)V, где V -длительность поля развертки (К = 1/f_п = 1/50 = 0, 020 с = 20 мс), т. е. длительность КГИ равна 1,4...1,6 мс, что соответствует числу строк 22–25. Уровень черного в видеосигнале принят совпадающим с уровнем гасящих импульсов. Во время КГИ в видеосигнале передаются по шесть передних и задних уравнивающих импульсов (ПУИ и ЗУИ), шесть кадровых синхроимпульсов (КСИ). Ширина спектра видеосигнала fмакс = 6,0 Мгц; ширина радиоканала для одной телевизионной (ТВ) программы 8 Мгц; разность (разнос) несущих частот радиопередатчиков сигналов изображения и звукового сопровождения 6,5 Мгц; модуляция радиопередатчика сигналов изображения – амплитудная, модуляция передатчика звука – частотная (с предыскажениями при помощи цепи с постоянной времени 50 мкс), с максимальной девиацией частоты ± 50 кГц.

Огибающая модулированного сигнала изображения имеет негативную модуляцию (уровень черного выше уровня белого) и содержит постоянную составляющую видеосигнала (уровень вершин синхроимпульсов постоянен независимо от содержания изображения); размах синхроимпульсов в этой огибающей (от их вершины до уровня гасящих импульсов) равен 25±5%; минимальный уровень белого в огибающей 10% (за 100% принят размах радиосигнала от нуля до вершин синхроимпульсов).

Частота несущей передатчика изображения ниже частоты несущей передатчика звука; нижняя боковая полоса передатчика изображения частично подавлена (ширина передаваемой части этой боковой полосы – 1,25 МГц, ширина передаваемой верхней боковой полосы – 6,0 МГц). Ширина боковых полос радиопередатчика звука ±125 кГц (ширина звукового радиоканала – 250 кГц). Мощность передатчика звука равна 0, 5 от пиковой мощности передатчика изображения. Поляризация излучаемых радиоволн – горизонтальная.

При выборе этих параметров рассматривается вопрос [1] о принятии числа строк около 800...1200, но эти числа не были приняты, так как требовались большие затраты на создание широкополосной сети для доставки программ в телевизоры (радиопередатчики, междугородные линии связи), освоение новых диапазонов волн; возникли технологические и экономические трудности с обеспечением населения телевизорами, затруднялся рост числа программ.

Был подготовлен проект постановления Правительства о реконструкции МТЦ с целью перевода его на 625 строк, о строительстве телецентров на 625 строк в Ленинграде и Киеве, создании в Ленинграде Всесоюзного НИИ телевизионной техники (ВНИИТТ, переименованный в 1961 г. во ВНИИТ). Проект был утвержден 15 марта 1946 г.

В 1946 г. в подмосковном поселке Фрязино было создано Специальное конструкторское бюро (СКВ) [6] для разработки аппаратно-студийного оборудования на 625 строк (ведущие разработчики в СКВ А. А. Федоров, Я. А. Шапиро, Е. И. Фарбер, И. Я. Бутлицкий, Е. А. Гарнов, А. Г. Козлова и немецкие специалисты И. Понтер, В. Гофман, В. Яндт, Г. Зигель, З. Чау, Ф. Леглер, А. Матцке). Эту аппаратуру изготовили и установили на МТЦ как временную летом 1948 г. 3 сентября 1948 г. была проведена экспериментальная передача. В дальнейшем это СКБ перешло во ВНИИТ, и его специалисты активно работали над созданием аппаратуры на 625 строк для телецентров страны.

Уточнения технического задания на реконструкцию, разработанного Л. Н. Шверник, Ф. Н. Большаковым, В. Б. Ренардом и др., производили специалисты МТЦ М. И. Кривошеее, Б. С. Нырнов, В. А. Евдокимов и др., давшие ряд важных предложений по составу, параметрам и конструкции оборудования.

Типовой комплекс студийной аппаратуры для регулярной эксплуатации на телецентрах был разработан во ВНИИТ под руководством В. Л. Крейцера (М. М. Зимнев, И. Л. Валик, А. А. Алексеев, М. Э. Госс, А. В. Воронов, Н. Г. Галахова, В. И. Мигачев, П. Е. Кодесс и др.). Радиопередатчики и передающая антенна создавались под руководством А. И. Лебедева-Карманова и Б. В. Брауде (КБ мощного радиостроения). Телевизоры на 625 строк изготовляли на заводе им. Козицкого (разработчики Д. С. Хейфец, В. А. Клибсон, Р. Г. Британишский), на Московском радиозаводе (Е. Н. Геништа, И. Я. Сытин), кинескопы – в НИИ электронных приборов во Фрязино, звуковой тракт – в ленинградском Институте радиоприема и акустики (ИРПА, Н. С. Куприянов). На этом оборудовании 7 ноября 1948 г. в Москве и было открыто ТВ вещание на 625 строк.

Постановлением Правительства группе специалистов (В. Л. Крейцер, А. В. Воронов, В. И. Мигачев, П. Е. Кодесс, С. В. Новаковский, А. И. Лебедев-Карманов, Б. В. Брауде, Г. П. Казанский, Н. С. Куприянов) была присуждена Государственная премия первой степени "за разработку новой высококачественной системы телевидения высокой четкости на 625 строк".

Прием передач в Москве первое время производился на переведенные сотрудниками лаборатории МТЦ, при помощи специалистов заводов, на 625 строк телевизоры ТК-1, 17ТН-3 и на новые телевизоры Т-1, Т-2, Т-3 – "Москвич" и "Ленинград", в 1949 г. Александровский радиозавод начал крупносерийный выпуск телевизоров КВН-49 (разработчики В. К. Кенигсон, Н. М. Варшавский, И. А. Николаевский – ВНИИТ).

Летом 1948 г. на МТЦ были начаты [7] экспериментальные внестудийные передачи телевидения на 625 строк со стадиона "Динамо" при помощи передвижной телевизионной станции (ПТС-МТЦ), становленной в одном автобусе, созданной специалистами МТЦ (Л. И. Минц-Бухман, Д. Ф. Булле, A. M. Варбанский, B. C. Красулин, Е. Л. Шор, Л. С. Львов, Ю. Б. Груздев, B. C. Ястребов, И. Ф. Григорьев, К. И. Азаркевич, И. П. Назаренко, Л. С. Лейтес, А. Г. Аронов, И. С. Страхов), под руководством главного инженера МТЦ. Использовались две передающие камеры фирмы RCA (США), работавшие на суперортиконах (лабораторные макеты суперортиконов были созданы Б. В. Круссером и Н. М. Дубининой в 1948 г.).

Передача сигналов от ПТС на МТЦ производилась с помощью портативной радиорелейной линии на клистронах на волне 3 см (РРЛ разработана и изготовлена в лаборатории МТЦ). Так у нас в стране впервые осваивались для передачи телевидения диапазон сантиметровых волн и применение суперортикона при низкой освещенности места действия. Первая официальная внестудийная передача для телезрителей Москвы состоялась 2 мая 1949 г. (передача футбола со стадиона "Динамо"). ПТС-МТЦ стала прототипом последующих ПТС промышленного выпуска.

После реконструкции МТЦ телецентры по системе на 625 строк были построены во многих городах (Ленинград, Киев, Свердловск, Рига и др.). В 1948 -1956 гг. был создан большой парк телевизоров, их производство стало высокорентабельным, качество изображения вполне удовлетворяло зрителей. Телевидение превращалось в мощное средство массовой информации.

Возникла необходимость создания в Москве, наряду с программами для москвичей, центральных ТВ программ для передачи их по линиям связи в виде записей на магнитной и киноленте на все местные телецентры. Значит, в короткие сроки надо было создать сеть широкополосных линий связи. В мае 1953 г. в Правительство пошло предложение о строительстве в Москве многопрограммного телецентра по системе на 625 строк, с антенной башней высотой 500 м, для значительного увеличения зоны действия телецентра.

Предложение было поддержано заместителем министра связи СССР З. В. Топурия, а затем министром Н. Д. Псурцевым. Такой телецентр построен, как известно, в Останкино (главный конструктор студийного оборудования – директор ВНИИТ И. А. Росселевич, главный конструктор Останкинской башни – Н. В. Никитин, главный конструктор радиостанции – А. И. Лебедев-Карманов). Первая очередь Телевизионного технического центра (ТТЦ) в Останкино была введена в эксплуатацию 4 ноября 1967 г., вторая очередь – в 1969 г., третья – 26 апреля 1970 г. Телевизионная радиостанция в Останкино (ОРПС) введена в строй 24 октября 1967 г. Строительством ТТЦ руководили Л. С. Максаков и A. M. Мельберг, директор ТТЦ – В. Ф. Железова, главный инженер ТТЦ – В. Г. Маковеев. Строительством ОРПС и антенной башни руководили заместитель министра связи СССР И. С. Равич, директор ОРПС Ф. И. Большаков, Н. В. Никитин.

С целью передачи телевидения из Москвы в отдаленные и труднодоступные районы страны группа специалистов обратилась к Н. С. Хрущеву с письмом от 14 ноября 1957 г. – через 40 дней после запуска в СССР первого в мире спутника с массой в полтонны, с легендарной Лайкой на борту; при такой массе спутник уже мог быть активным ретранслятором. В письме содержалось предложение о широком развертывании работ по организации передач телевидения по системе на 625 строк на большие расстояния с помощью искусственных спутников Земли (ИСЗ), включая геостационарные (синхронные) ИСЗ.

Отметим, что в США ИСЗ для целей связи "Эхо-1" (пассивный ретранслятор) был запущен на орбиту только в 1960 г., а ИСЗ в виде активного ретранслятора Telstar – 11 июля 1962 г., первый геостационарный ИСЗ Syncom-1 – 6 ноября 1963 г., геостационарный спутник связи Early Bird на 240 телефонных каналов [2, 8] – в июне 1965 г.

В СССР ИСЗ "Молния-1" был запущен 23 апреля 1965 г., а первый советский геостационарный ИСЗ "Радуга" – 22 декабря 1975 г. [2, 8].

Идея передачи сигналов связи и телевидения через ИСЗ не была новой. Так, инженер английского почтового ведомства, впоследствии знаменитый писатель Артур Кларк высказал подобную идею в 1945 г., его статья содержала расчеты и схему охвата всего земного шара тремя ИСЗ [9, 10]. В СССР аналогичная идея была высказана профессором П. В. Шмаковым в ноябре 1950 г. [11, с. 322].

При поддержке Н. Д. Псурцева и З. В. Топурия предложение, изложенное в письме от 14 ноября 1957 г., было принято Правительством. Космические линии связи для передачи телевидения построены, успешно действуют и развиваются.

Система на 625 строк вполне себя оправдала и в области приема через космос, включая непосредственный прием на домашние антенны (система НТВ).

Советская система телевидения на 625 строк, начиная с 1945 г., привлекала внимание специалистов других стран. Например, в сентябре 1948 г. на совещании в Гамбурге (ФРГ) она была принята для телевещания и 25 декабря 1952 г. начато вещание по этой системе; в ГДР оно началось в 1950 г.

Опыт внедрения системы на 625 строк показал, что необходимо от нормали 1944 г. перейти к Государственному стандарту. Проект стандарта был подготовлен в НИИ радио (при участии ведущих ТВ специалистов страны) и был утвержден 31 декабря 1955 г. как ГОСТ 7845-55. Этот стандарт [12, 13] сохранил все основные параметры системы, принятые в нормали 1944 г., и содержал ряд уточнений (допуск на нестабильность частоты ±0,05%, ПУИ, КСИ, ЗУИ уменьшены до 5, спектр сигналов звукового сопровождения установлен 30...15 000 Гц, мощность радиопередатчика звука уменьшена до 0,25...0,5 от мощности передатчика изображения, нестабильность уровня черного ±2,5%).

На базе ГОСТ 7845-55 Международная организация радиовещания (ОИР) в марте 1957 г. приняла стандарт ОИР [14]. В нем указана величина (g = 0,5) передаваемого сигнала, входящая в выражение Е = СL^g, где Е – напряжение видеосигнала, L – яркость передаваемой сцены, С – константа (при g=0,5 имеем Е = С√L). В феврале 1959 г. На заседании ОИР в Праге были приняты некоторые уточнения стандарта. Его приняли Албания, Болгария, Венгрия, Вьетнам, Китай, СССР, КНДР, Монголия, Польша, Румыния, Чехословакия, общая численность населения которых составляла более 1 млрд. человек.

В 1952 г. МККР принял так называемые Нормы доктора В. Гербера (Швейцария) на систему телевидения 625 строк; их базой стала система, принятая в СССР.

Отличие Норм состояло в том, что разнос между несущими частотами передатчиков изображения и звукового сопровождения уменьшен до 5,5 МГц, ширина радиоканала уменьшена до 7 МГц. Таким образом, эти Нормы – ухудшенный вариант системы на 625 строк, в сравнении с советской нормалью 1944 г.; Нормы сделали невозможным прием ТВ передач по эфиру из соседних стран.

Нормы Гербера были приняты в ФРГ, Италии, Швейцарии, ГДР, Бельгии, Голландии, Испании, Швеции, Дании, Норвегии, Финляндии, Австрии, Австралии и в других странах. В Англии в 1946 г. было восстановлено ТВ вещание на 405 строк. Во Франции в 1949 г. введена система на 819 строк с шириной спектра видеосигнала 10,4 МГц (в дальнейшем при переходе на цветное телевидение Англия и Франция приняли Нормы Гербера на 625 строк).

В 1972 г. в СССР был принят новый стандарт на черно-белое телевидение – ГОСТ 7845-72 взамен ГОСТ 7845-55. В новом стандарте даны более жесткие допуски на нестабильность частоты и длительность строки: введен зазор между уровнями черного и гасящих импульсов; ограничена величина выброса на импульсах; введена "гамма" (как в стандарте ОИР); определены значения в телевизорах стандартных промежуточных частот сигнала изображения (38,0 МГц) и звукового сопровождения (31,5 МГц); предусмотрено применение метода простого смещения несущих частот (СНЧ) радиопередатчиков; определены 12 радиоканалов метровых волн и каналы ДЦВ №№ 21-81 в диапазоне 470...958 МГц, защитные отношения в зоне обслуживания.

В 1946–1967 гг. в ряде стран, включая СССР, проводились в широких масштабах работы по исследованию и выбору систем цветного телевидения. В США в конце 1953 г. была выбрана стандартная совместимая система цветного телевидения на 525 строк NTSC (National Television System Committee). В ряде стран Европы в 1967 г. приняли систему PAL (Phase Alternation Line) -перемена фазы по строкам. Во Франции была разработана система SECAM (Se-quentiel Conleur'a memoire – последовательность цветов при помощи памяти). В СССР проводились исследования различных вариантов систем цветного телевидения. 22 марта 1965 г. советское и французское Правительства заключили соглашение о сотрудничестве в области цветного телевидения на основе системы СЕКАМ и ее стандарта. Была создана Межправительственная советско-французская комиссия и группа специалистов для доработки этой системы, которая разработала Нормаль на усовершенствованную советско-французскую систему СЕКАМ на 625 строк.

7 ноября 1967 г. в Москве на Шаболовском телецентре было открыто регулярное цветное ТВ вещание на 625 строк по системе SECAM, а 18 января 1974 г. утвержден ГОСТ 19432-74 на эту систему. Был введен более жесткий допуск на нестабильность частоты строк (±0,016 Гц), на длительность двух соседних строк (это необходимо для преобразования сигнала системы PAL в сигнал системы СЕКАМ, и наоборот); определены параметры сигналов цветности; сделаны другие уточнения.

В марте 1979 г. взамен ГОСТ 7845-72 и ГОСТ 19432-74 был введен единый ГОСТ 7845-79 на систему вещательного телевидения, в который также внесены некоторые уточнения.

В 1992 г. взамен ГОСТ 7845-79 введен ГОСТ 7845-92, имеющий следующие отличия: добавлены измерительные строки 318 и 319; защитный интервал увеличен до 7%; уточнен допуск на длительность строки № 6 (выделенной для передачи сигналов частоты и времени); исключена норма на скорость изменения частоты строк (8 Гц/с); уточнен допуск на отклонение частоты f₀ от номинала; приведена формула для простого и точного СНЧ; введен пункт о строчной цветовой синхронизации; добавлены приложения (перечень средств измерений, параметры систем PAL и NTSC); исключены: приложение 1 (параметры сигналов испытательных строк и сигналов опознавания места ввода сигналов испытательных строк), пять чертежей.

В ряде стран, в частности в России, проводятся исследования новых систем телевидения с повышенным качеством изображения и новыми функциями. Это системы HDTV, ТНСК, ТВЧ с удвоенным или утроенным числом строк, предназначены они для телевизоров с большими размерами экрана (включая домашние), форматом кадра 16:9 и должны иметь высокую помехоустойчивость, чтобы обеспечивать увеличение числа передаваемых программ (в том числе по сетям кабельного телевидения). Новые телевизоры должны быть пригодны для приема сигналов справочного телевидения по системам "Телетекст" и "Видеотекс", для НТВ (непосредственный прием сигналов от ИСЗ на домашние антенны с соответствующим преобразованием сигналов), для приема сигналов по системе на 625 строк.

Новые системы предназначены для взаимодействия с широкополосной цифровой сетью с интеграцией служб (B-ISDN). Телевизоры старой системы должны принимать программы новой системы (в старом стандарте), а существующие линии связи – быть пригодными для передачи сигналов новой системы.

Крайне желательно, чтобы новая система HDTV, была единой для всех стран мира. Это будет система телевидения начала XXI века. Стандарт же на нее должен быть разработан еще в нынешнем столетии.

Литература

1. Новаковский С. В. Развитие телевидения / В сб. "50 лет радио". – М.: Связьиздат, 1945, с. 281 – 306.
2. Bruch W. Die Fernseh Story. – Stuttgart, Telekosmos-Verlag, 1969, 240 s.
3. 50 ans de Tele'vision // Revue de 1'UER, technique, 1986, № 220.
4. Новаковский С. В. Московский телецентр на Шаболовке и развитие электронного телевидения в СССР / /Техника кино и телевидения. – 1991. – № 10. – с. 12-19.
5. Лейтес Л. С. Светлой памяти ветеранов телевидения // Техника кино и телевидения. – 1991. – с. 51 -64.
6. Чирков Л. Е. Телевидение и только телевидение // Техника кино и телевидения. – 1991. -№ 10. – с. 3 – 11; № 11. – с. 3 – 13.
7. Лейтес Л. С. Очерки истории становления и развития технических средств отечественного внестудийного ТВ вещания // Техника кино и телевидения. Ч. 1 – 1992. – № 12. – с. 58 -67. Ч. 2. – 1993. – № 2. – с. 62 – 70.
8. Урвалов В. А. Очерки истории телевидения. М.: Наука, 1990, 215 с.
9. Clarlte Arthur С. Extra-Terrestial Relays. Can Rocket Stations Give World-Wide Radio Coverage? // Wireless World. – 1945. – October. – P. 305 – 308.
10. Clarke Arthur C. Voices from the Sky. Harper and Row Publishers, Inc., London, 1945.
11. Телевидение / Под ред. В. Е. Джаконии. – М.: Радио и связь, 1986, 456 с.
12. Новаковский С. В., Ермаков Д. И. Телевизионный стандарт СССР ГОСТ 7845-55 // Электросвязь. – 1957. – с. 24 – 34.
13. Новаковский С. В. Стандарты СССР и ОИРТ на систему монохромного (черно-белого) телевидения. Дополнение к книге "Справочник по телевизионной технике" / Пер. с англ., под ред. С.И. Катаева. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. Т. 1, с. 96 – 113.
14. Новаковский С. В. Телевизионный стандарт ОИРТ // Радиотехника. – 1957. – № 10. – с. 94-100.

Статья опубликована в журнале "Электросвязь" №7, 1994 г., стр. 44.
Перепечатывается с разрешения редакции.