Первые шаги цифрового телевидения в СССР
На подступах к проблеме
В 1975 году во ВНИИТ (Всесоюзном НИИ телевидения) была проведена поисковая НИР “Прогноз” по определению дальнейших путей построения оборудования цветного телевидения. В процессе ее выполнения нужно было проанализировать состояние и тенденции развития ТВ–техники в мире и предложить пути ее развития в СССР. В это время в телецентрах страны работали на аппаратуре 2–го поколения (на транзисторах), а в лабораториях НИИ разрабатывали аппаратуру 3–го поколения (на микросхемах) по системе СЕКАМ. Задачей поисковой НИР было определить основные черты ТВ–аппаратуры 4–го поколения.
К этому времени за рубежом появились первые ТВ–устройства, в которых осуществлялось преобразование телевизионных сигналов в цифровую форму и их обработка. Это новшество основывалось на последних достижениях микроэлектроники, благодаря которым было создано устройство памяти на интегральных микросхемах, позволяющее запоминать целый кадр изображения, если сигнал представлен в цифровой форме. Приемлемые размеры этого устройства (менее одного типового шкафа аппаратуры) позволили использовать его для решения двух насущных проблем вещательного ТВ: синхронизации сигналов от разных источников и преобразования их из американского стандарта разложения 525/60 в европейский стандарт 625/50 и обратно. Цифровая обработка оказалась весьма полезной и для многих прикладных применений ТВ, в связи с чем ею заинтересовались в отделах ВНИИТ, занимающихся телевидением не для вещания.
Пионерами цифрового ТВ стали д. ф. — м. н. Илья Иоаннович Цуккерман и к. т. н. Вячеслав Павлович Мандражи. Под их руководством были разработаны первые отечественные цифровые устройства — блоки для кодирования ТВ–изображений и введения их в ЭВМ для анализа, включавшие 6–разрядные аналого–цифровые преобразователи (АЦП). В дальнейшем И. И. Цуккерман и его сотрудники (к. т. н. Борис Моисеевич Кац, Сергей Витальевич Сардыко и др.) разрабатывали алгоритмы и экспериментальные цифровые устройства для сокращения избыточности цифровых сигналов (кодирование источника), для их фильтрации с целью повышения качества и т. п.
В дальнейшем работы в этом направлении позволили, в частности, создать аппаратуру для повышения чувствительности телескопов путем цифровой обработки сигналов и формирования изображений методом счета фотонов. Но, не будучи участником этих работ, я не смогу их описать здесь, как они того заслуживают.
Отчитываясь о результатах НИР “Прогноз” в нашем главке (5–м главном управлении Министерства промышленности средств связи), я обсуждал возможность использования цифровой техники в аппаратуре телецентров 4–го поколения с заместителем главного инженера главка П. К. Кирилловым. Именно он стал первым человеком, который высказал мне свое твердое мнение, что эта аппаратура должна быть цифровой (Павел Константинович Кириллов пришел в главк из Московского научно–исследовательского телевизионного института, где был заместителем директора. Позднее он перешел на работу в промышленный отдел аппарата ЦК КПСС).
Так как я руководил указанной выше темой “Прогноз”, то по ее результатам мне было предложено открыть НИР “Определение путей построения передающего оборудования цветного ТВ 4–го поколения” (шифр — “Рисунок", 1976–1978 годы). Составляя техническое задание на НИР “Рисунок", мы записали в нем требование к цифровому кодированию ТВ–сигналов внутри телецентра. Зная всю последующую историю, сейчас можно сказать, что для 1975 года это было весьма преждевременное решение, так как элементная база того времени, да и весь уровень техники были еще не готовы к такому резкому рывку вперед. Но нами двигало желание держаться на переднем крае мирового технического прогресса, были надежды на более быстрое развитие элементной базы, и чрезвычайно привлекали возможности, которые открывала цифровая техника. Переход на цифровое 4–е поколение — это было согласованное решение как многих (но не всех!) ведущих специалистов, так и всех моих тогдашних начальников (иначе оно и не могло бы быть принято). Среди них были: начальник отдела Яков Абрамович Шапиро, который был руководителем разработки телецентров 1–го, 2–го и 3–го поколений; заместитель главного инженера Виктор Тимофеевич Есин, который курировал во ВНИИТ все вещательное ТВ, и директор института Игорь Александрович Росселевич. Задача стояла действительно грандиозная: в отличие от прикладного ТВ в вещательном речь шла не об отдельных цифровых устройствах или небольших замкнутых системах, а в конечном счете о переводе на цифровую технику таких крупных технических систем, как телецентр.
В этот период была опубликована статья сотрудников ВНИИТ докторов наук И. А. Росселевичаи И. И. Цуккермана, кандидатов наук Е. К. Овчинникова и Б. М. Певзнера, инженеров СВ. Сардыко и В. Е. Тимофеева “Цифровое кодирование телевизионных изображений и перспективы использования его на телецентрах" (“Техника Телевидения". 1976. Вып. 4). Насколько я знаю, это была первая отечественная статья по цифровому ТВ. В ней, в частности, была выбрана точка аналого–цифрового преобразования ТВ–сигналов (выход камерного канала), определена оптимальная структура дальнейшего тракта, указаны принципиальные преимущества цифрового кодирования и конкретные задачи предстоящей разработки.
В ходе трехлетней НИР “Рисунок" нам приходилось заниматься прежде всего разработкой АЦП и цифро–аналоговых преобразователей (ПАП) поскольку серийно выпускаемых устройств с 8–разрядным кодированием и с быстродействием, нужным для вещательного ТВ, еще не существовало. Эта работа была поручена Одесскому филиалу ВНИИТ (разработчики — Вадим Евгеньевич Тимофеев и Сергей Адольфович Горьев). Много сил также было потрачено на разработку цифровых кодов для ТВ–сигналов, поскольку международных норм на цифровое кодирование еще не было. (Известная Рекомендация 601 МККР была принята лишь в 1982 году, а более детальная Рекомендация 656 — в 1986 году.) К окончанию темы “Рисунок" были созданы лабораторные макеты основных устройств цифрового ТВ–тракта, но стало ясно, что выполнять на их основе опытно–конструкторскую разработку для серийного производства аппаратуры телецентров еще не представляется возможным. Комиссия, принимавшая законченную НИР, согласилась с нашим предложением об открытии еще одной НИР. Однако в институте это решение было встречено весьма неодобрительно. Как правило, за НИР должна следовать ОКР (опытно–конструкторская работа) с передачей чертежей в серийное производство, а у нас с учетом поисковой темы “Прогноз” получалась третья НИР подряд! Докладывая на научно–техническом совете ВНИИТ о результатах темы “Рисунок", я говорил о неготовности элементной базы, об отсутствии стандарта на цифровое кодирование, о других трудностях, связанных с новизной цифровой техники, и в итоге все-таки было принято решение о проведении еще одной трехгодичной НИР. Однако директор И. А. Росселевич бросил мне реплику, которую я хорошо помню до сих пор: “Эх, был бы я моложе, заставил бы вас сразу делать ОКР!” Ему было тогда 60.
Рядом с будущим
Фактически в 1979–1881 годах были проведены не одна, а две параллельные НИР — “Офорт" (как продолжение “Рисунка") и “Эстамп” для создания цифровых микшера и блока видеоэффектов на основе кадровой памяти. Руководителем НИР “Эстамп" стал к. т. н. Альберт Константинович Бухаров, а ведущими разработчиками — Игорь Владимирович Нагибин и Вячеслав Васильевич Рыбаков.
В ходе этих двух скоординированных работ был изготовлен действующий макет сквозного цифрового ТВ–тракта от выхода камерного канала до выхода телецентра. В нем были реализованы все необходимые функции для создания цветной телевизионной передачи, включая новые эффекты, осуществимые лишь в цифровом виде. На макете тракта были не только испытаны все блоки в их взаимодействии, но и проведены экспертизы по субъективной оценке качества изображений. Большую работу по сборке и испытаниям этого комплекса провела Татьяна Фирсовна Елинекене.