часть 1часть 2часть 3

Оглавление

Вступление

Написать эту статью (или скорее manual) меня заставило поразительно большое количество телевизионных "деятелей", которые годами работают неправильно и даже не подозревают об этом. Хуже того - сеют безграмотность в своей среде. Я устал постоянно встречать в реале и в онлайне вопросы про телевизионные поля и грустно созерцать практически полное равнодушие окружающих к ним. В этой статье будет описано про эти загадочные "сельхозугодия", что на них сеять и как с ними работать.

Статью начал в 2001 году, но дописать её смог только сейчас (2004 г.) Спросите почему так долго? Да всё как обычно: работа, лень, пиво.... Но за это время было изучено множество советов умных людей, выслушано много глупостей от глупых и набито много шишек собственным лбом. Но, в конце концов я не удержался и попробовал сложить всю эту головоломку в нечто удобоваримое даже для новичка.

Изначальна внесу одну ясность: я – противник полей. Да, мне они не нравятся. Да, они зачастую сильно усложняют техпроцесс и я жду не дождусь, когда всё телевещание перейдёт с аналога на цифру и о полях забудут как о ненужном наследии аналогового вещания. Но сейчас я работаю с полями, потому что есть такие понятия - "Правила" или "Стандарт".

Вариант изложения будет достаточно задорный, потому как для меня нет ничего хуже, чем излагать (или изучать) подобную неинтересную муть такими же неинтересным официальным языком.

Важные моменты будут выделены вот так

Кому адресована статья...

	начинающим (чайникам);
	способным и заинтересованным в обучении;
	тем, кто готов принять стандарт, пусть даже при лютой ненависти к нему;
	тем кто слышал про поля и хочет с ними работать, но боится сложностей (нечего улыбаться, я лично знаю таких);
	тем, кто несмотря на свой внушительный срок работы на телевидении, не боится признать себя профаном. (Если вам незнакомо это слово, тогда вам должен быть знаком его современный аналог – «ламер»).

...и кому не адресована

	тем, кто не хочет учиться;
	пупам Земли, уверенных в своей исключительности и постоянной правоте, а так же в том, что окружают их исключительно одни тормоза безграмотные.

Терминология

Монитор, телевизор, кинескоп - в данной статье речь идёт об устройствах с электроно-лучевой трубкой в качестве прибора отображения информации. Я не рассматриваю здесь плазменные и жидкокристаллические панели, потому как описанных в статье проблем они лишены.

Телевизионное поле - оно же "field" или "полукадр"; половина телевизионного кадра; набор чётных или нечётных строк.

Полукадр - тоже самое, что и "телевизионное поле", но уже чисто наш русский термин. Сейчас почти нигде не применяется (разве что на древних ГТРК с таким же древним техперсоналом), потому как всё оборудование буржуйское и литература написана на буржуйском.

Расчёска, гребёнка - негласно общепринятые названия проявления полей при просмотре на экране комьютреного монитора или при проблемах.

Доминантное поле, названия полей - означает с какой именно строки начинает строиться каждый кадр изображения. Вот тут учёные мужи постарались от души и внесли максимум неясности в терминологию. Одна радость - поля в итоге могут быть всего двух видов и т.о. этим балбесам не удалось вывихнуть нам мозг окончательно:

	первое (верхнее, first, upper, odd, top)
	второе (нижнее, second, lower, even, bottom)

ВАЖНО!
Существуют программы в которых некорректно указаны названия полей: например старые версии RealVIZ Retimer, Boujou. Но всех умудрился переплюнуть 3D Studio Max: начиная с самой первой версии (1998 г.) и до сих пор (2004 г.) значания полей в Render Settings перепутаны! Обсуждение здесь

Для простоты восприятия и изложения, мы с вами поступим по здравому. Чтобы не путаться в каламбурах типа "первое второе поле", рассказывать я буду про первое поле.

ВЫВИХ МОЗГА:
Есть ещё одна несуразица, объяснение которой я никак не могу найти уже лет 10 как. При всей своей очевидной правильности использования в качестве доминантного именно первого поля (ведь на то оно и названо "первым"), доминантным полем в видеоматериале бывает и... второе. Откуда растут уши я не знаю, но всё это зачастую вызывает у пользователей недетский геморрой. Особенно сейчас, с активным внедрением стандарта DV и плат на его основе, работающих со вторым полем. Ещё непонятнее становится после осознания того, что такие видеоплаты всё равно конвертируют на своём видеовыходе сигнал в первое поле, потому как наши (включая самые древние ламповые) телевизоры работают именно с первым полем. Вот где здесь логика я объяснить затрудняюсь, но как-то много лет назад мне попадалась статья про историю формата DV. Руку к его разработке приложил всеми "любимый" Билл Гейтс со своей компанией, пытаясь сделать его основным форматом видео для Windows. А компания его - американская. А в Америке телестандарт - NTSC. А у него первое поле - это как раз второе (простите за каламбур). Не знаю правда это или вымысел, но такое объяснение вполне может описать получившуюся несуразицу.

Глупости очевидные и не совсем...

Долго думал публиковать этот абзац или нет. В итоге решил пусть будет. Считаю важным обучить не только тому как надо делать, но и тому, как делать не стоит.

Нередко можно услышать термин "полуполя". На самом же деле, термин этот абсурден и на русский его можно перевести как "полу-полукадр" (четвертинка кадра что ли?).
Зазубрите: одно поле равно одному полукадру.

Так же меня веселят диалоги наподобие:

- Я принёс вам ролик на CD.
- Отлично, та-а-аак... а какое поле доминирующее в этом ролике?
- Оба!
- ????!!
- Ну чтобы подошло под все платы, я сделал Full frame! Т.е. в одном ролике у меня оба поля первые. Выбирайте сами.

или

- Дима, давай нам ролик без полей!
- Почему? Вы так не уважаете телезрителей?
- Уважаем, но мы проводили тесты, пересмотрели кучу роликов и пришли к выводу, что разницы в изображении нет.

Как показывает опыт спорить тут безполезно. Это тоже самое, что убеждать заскороузлого тазовода в глупости покупки очередного неудобного и опасного для жизни ведра. Это клиника.

Основы формирования телевизионного изображения на телеэкране

Изображение на экране CRT-кинескопа образуется из горизонтальных строк. Строки эти чертятся электронной пушкой испускающей поток электронов, которые бомбардируют покрытый изнутри люминофором экран кинескопа и заставляют некоторое время светиться нужные участки нужным цветом и нужной яркостью. Т.е. это не проецирование за раз единой собранной картинки как в диафильме или кинофильме, а очень быстрое рисование тонким лучём сотен линий в определённом порядке и направлении (сверху вниз).

Для того, чтобы человеческий глаз мог видеть цельное изображение на экране покрытого люминофором кинескопа, частота смены этих картинок должна быть не менее 50 раз в секунду (50 Гц). Уменьшение этой частоты до привычных всем киношных 24 к.с. приводило к сильному мерцанию изображения. Это связано с так называемым временем послесвечения люминофора, которым изнутри покрыт экран кинескопа и благодаря свечению которого мы и можем видеть изображение.

Визуально это будет выглядеть как постоянно пульсирующее изменение яркости изображения - очень похоже ведёт себя зажигающаяся люминисцентная лампа дневного света. Надеюсь ясно, какой дискомфорт при этом будет испытывать телезритель. Итак, подавать сигнал на экран телевизора вроде бы надо с частотой 50 раз в секунду, но на самом деле на экран наших с вами телевизоров подается только 25 и никаких особо заметных мельканий яркости мы не видим. Как же так?! Для этого надо понять принцип экранной развёртки.

Примечание: все приведённые тут и далее цифры справедливы для стандартов PAL и SECAM.

Работа экранной развёртки

Существует всего 2 вида телевизионных развёрток (способов прорисовывания электронным лучом телевизионного растра изображения):

Построчная (прогрессивная) - строки изображения прорисовываются по очереди (1,2,3,4,5....625). Применяется в спецтехнике и компьютерных мониторах (например, системный блок компьютера -> монитор). Каждый кадр изображения прорисовывается за один проход (без полукадров). Плюс такой развертки - в простоте организации и обработки сигнала, а минус - сильное мерцание яркости при частотах менее 60 Гц. Наверное многие замечали, как быстро устают глаза при работе за компьютерным монитором с частотой обновления экрана 60 или даже 75 Гц. Всё правильно: пока луч пройдёт от верха экрана к низу, верх успеет заметно потерять заряд энергии и станет гаснуть... а вся картинка в целом начнёт мерцать. Именно по этой причине в компьютерных CRT-мониторах используются высокие значения кадровой развёртки (от 85 до 150 Гц).

Чересстрочная – здесь луч кинескопа сначала прорисовывает на экране все нечётные строки. Далее следует т.н. "обратный ход" - луч позвращается наверх к строке 2 и так же последовательно продолжает чертить все чётные строки между уже нарисованными (ещё светящимися от бомбардировки электронами) нечётными строками и заканчивает свой ход в правом нижнем углу кинескопа в строке 624. При наложении этих двух полукадров друг на друга и получается полный кадр. Т.о. экран за один кадр засвечивается дважды и это значительно сглаживает мерцание картинки в целом. Другими словами, при чересстрочной развёртке можно понизить частоту кадров в 2 раза без особого ущерба для комфорта восприятия. Хитро придумано, верно?

Ннуу...? Вы ничего пока не улавливаете? Это те самые 2 прохода луча, из которых состоит цельный кадр и которые называют "полукадрами" или "полями". Для особо одарённых перефразирую: первый полукадр (первое поле) – это строки 1,3,5,7....625, второй полукадр (второе поле) – строки 2,4,6,8….624.

Термины "первое" или "второе" указывают на доминантное в видеосигнале поле, т.е. с какого поля начинается формироваться полный кадр. Если говорят что "ролик принесли с первым полем", это значит что каждый кадр в материале начинаются с первого поля (с нечетной строки).

Понятно, что чересстрочная развёртка – must die! Она сложнее и труднее в обработке, она доставляет немало хлопот при конвертировании с одного поля в другое и т.д. Но тем не менее, именно с ней работают все телевизоры в мире (во всяком случае при трансляции эфирных телепрограмм). У здравомыслящего человека естественно напрашивается вопрос - раз всё так плохо, почему всё так и остаётся? Ответ ищите ниже.

История появления полей

Всё началось в середине 20 века, когда зарождалось телевидение и начался передел частот эфирного радиодиапазона. Диапазон это далеко не резиновый, существуют жёсткие рамки широты (количества каналов) его использования для разных служб (милиция, любительская радиосвязь, радио, авиация, такси, телевидение и т.д.), да плюс ещё и ограничения по элементной базе в то время, с невозможностью создания сверхвысокочастотных приёмников и передатчиков. В общем, даже тогда конструкторы понимали, что отведенного под телевидение диапазона частот явно будет мало уже в ближайшем будущем.

Сколько было выделено конкретно места под весь метровый ТВ-диапазон я не знаю, но в курсе что один телевизионный канал по расчётам должен был занимать полосу частот порядка 12 МГц. Обрабатывать и передавать такой широкополосный сигнал было сложно и требовало больших затрат. К тому же, сокращается количество телеканалов, которые можно втиснуть в отведённый для ТВ-вещания диапазон эфирных частот. А ведь лепить каналы вплотную друг к другу нельзя, так как появляются взаимные наводки и паразитные гармоники (различные двоения/взаимное проникновение каналов).

Инженеры дружно ломали головы - ведь при таком раскладе в будущем нам с вами светило смотреть только 4-5 каналов, вместо пары десятков. И выход был один – уменьшать занимаемый каждым отдельным телеканалом диапазон частот (тот самый, который 12 МГц). Уменьшением частоты кадров в 2 раза (с 50-ти до 25-ти) и введением полукадров, его в итоге сузили до 6 МГц. И это было элегантным и красивым решением.

Сейчас к счастью, эти проблемы уже похоже уходят и недалёк тот день, когда телевещание перейдёт с аналогового сигнала на цифровой. Тогда в тот же самый отведённый диапазон частот можно будет впихнуть тысячи телеканалов, да ещё и с HD-разрешением, преобразовав их в цифровой вид... и забыть о полях, как о страшном сне. Не знаю когда это случится в "великой и могучей", но по всему миру уже транслируется намало телеканалов в цифре.

Ну а пока всё остаётся по старому, нам надо уяснить для себя пару выводов:

Вывод1: Главное преимущество чересстрочной развёртки перед построчной состоит в том, что при одинаковой частоте смены изображений (25 полукадров х 2 прохода = требуемые 50Гц в секунду) и одинаковом числе строк (625 на один полный кадр), в 2 раза снижена частота повторения полных кадров и так же в 2 раза уменьшена полоса занимаемых в ТВ-сигналом эфирных частот.

Вывод2: Для качественного и комфортного восприятия телезрителями ТВ-картинки, подаваемый на выход телевизионного передатчика видеосигнал должен содержать информацию не только о количестве и частоте кадров, но и о полукадрах! Этого можно добиться только в том случае, если вся компьютерная графика и весь видеоматериал подаваемый в эфир будет так же содержать эту информацию про полукадры. Работая без полей, ламер-дизайнер невольно показывает зрителю частоту кадров в 2 раза меньшую, чем есть возможность показать на самом деле. Правда глупо?

Справедливости ради замечу, что это правило в основном относится к быстродвижущимся элементам и к камерным панорамам. На статичных планах отсутствие полей вовсе не будет заметно, но кто же крутит на телевидении статичные кадры?. Кстати всё ЦТ работает с полями, так что равняйтесь на профессионалов.

часть 1часть 2часть 3