Телевизионные тестовые сигналы и карты

Введение

Тест-сигнал в телевизионном вещании

Тест-карта, также известная как тест-паттерн или сигнал начала/окончания вещания, представляет собой телевизионный тест-сигнал, обычно транслируемый, когда передатчик активен, но программное вещание не осуществляется (часто при включении и выключении передатчика). Используемые с первых же телевизионных трансляций, тест-карты изначально представляли собой физические карточки, на которые направлялась телевизионная камера, что позволяло выполнять простую настройку качества изображения. Такие карты до сих пор часто используются для калибровки, выравнивания и согласования камер и видеокамер. С 1950-х годов изображения тест-карт стали встраивать в моноскопические трубки, что позволило освободить телевизионные камеры, которые в противном случае пришлось бы вращать для непрерывной трансляции физических тест-карт в периоды простоя. Электронные тест-паттерны, используемые для калибровки или диагностики неисправностей в тракте передачи сигнала, были внедрены в конце 1960-х годов и получили широкое распространение в 1970-х и 80-х годах. Они генерируются генераторами тестовых сигналов, которые не зависят от правильной конфигурации (и наличия) камеры и могут также тестировать дополнительные параметры, такие как корректная цветовая декодировка, синхронизация, частота кадров и частотная характеристика. Предназначались для потенциальных зрителей и энтузиастов, занимающихся приемом удаленных сигналов (DX), чтобы протестировать новую сеть передатчиков VHF Band III, разработанную при содействии Главного почтового ведомства (GPO), государственного агентства связи Великобритании. Эти тест-карты, некоторые из которых имели позывной G9AED, присвоенный GPO для этих передач, содержали волнистую линию в круге в центре изображения, а также экранную шкалу расстояний в милях, которая использовалась для определения расстояния между приемником, (временным) передатчиком и ландшафтным объектом, вызывающим эффект "призрака". Эти тест-карты в основном транслировались с временных мобильных передатчиков, установленных на прицепах, расположенных в предполагаемых местах будущих основных передатчиков ITA, таких как Кройдон, Личфилд, Эмли-Мур и Уинтер-Хилл. Почти через десять лет BBC начала использовать модифицированную монохромную тест-карту SMPTE, излучаемую с передатчика Crystal Palace, для тестирования своей новой сети UHF, которая в конечном итоге была запущена как BBC Two в 1964 году. Тест-карты также используются в более широком контексте видеодисплеев для концертов и живых мероприятий. Существует множество различных тест-паттернов, каждый из которых предназначен для проверки конкретного технического параметра: градиентные монохромные полосы для проверки яркости и цвета; шахматный узор для проверки соотношения сторон, выравнивания, фокусировки и сходимости; и граница из одного пикселя для проверки перепросмотра и размеров изображения.

A test card, also known as a test pattern or start up/closedown test, is a television test signal, typically broadcast at times when the transmitter is active but no program is being broadcast (often at sign on and sign off). Used since the earliest TV broadcasts, test cards were originally physical cards at which a television camera was pointed, allowing for simple adjustments of picture quality. Such cards are still often used for calibration, alignment, and matching of cameras and camcorders. From the 1950s, test card images were built into monoscope tubes which freed up the use of TV cameras which would otherwise have to be rotated to continuously broadcast physical test cards during downtime hours. Electronically generated test patterns, used for calibrating or troubleshooting the downstream signal path, were introduced in the late 1960s, and became commonly used from the 1970s and 80s. These are generated by test signal generators, which do not depend on the correct configuration (and presence) of a camera, and can also test for additional parameters such as correct color decoding, sync, frames per second, and frequency response. intended for potential viewers and DX enthusiasts to test the ITA's new Band III VHF transmitter network that was designed with the assistance of the General Post Office (GPO), then the UK's government run PTT agency. These test cards, some featuring the G9AED call sign assigned by the GPO for said transmissions, featured a squiggly line in a circle in the middle of the test card with an on screen line gauge indicated in miles which was used as a guide to reveal the distance between the receiver, the (temporary) transmitter and a replicating landscape feature causing ghosting. Said test cards were mainly transmitted from temporary mobile transmitters attached to caravan trailers based at the predicted locations of the ITA's eventual main transmitters, such as Croydon, Lichfield, Emley Moor and Winter Hill. Almost a decade later, the BBC started using a modified SMPTE monochrome test card radiating from the Crystal Palace transmitter to test its new UHF network which it eventually launched as BBC Two in 1964. Test cards are also used in the broader context of video displays for concerts and live events. There are a variety of different test patterns, each testing a specific technical parameter: gradient monotone bars for testing brightness and color; a crosshatch pattern for aspect ratio, alignment, focus, and convergence; and a single pixel border for over scanning and dimensions.

История

Тест-карты столь же стары, как и телевизионные трансляции, с документальным использованием BBC в Великобритании в своих первых 30-линейных механических передачах Baird с 1934 года и позже в виде упрощенных "настройных сигналов", показанных перед запуском, а также в оккупированной Франции во время Второй мировой войны. Они развивались, чтобы включать шкалы для тестирования разрешения, сетки для помощи в настройке геометрии изображения и шкалы серого для настройки яркости и контрастности. Например, все эти элементы можно увидеть в тестовой карте 819 строк Radiodiffusion Télévision Française, представленной в 1953 году. Тест-карты могут быть связаны с производителем оборудования (например, Philips PM5544, Telefunken FuBK и т. д.), телеканалом (например, тест-карта BBC) или организацией (например, цветовые полосы SMPTE, цветовые полосы EBU). В развитых странах, таких как Австралия, Канада, Соединенное Королевство и Соединенные Штаты, финансовые требования коммерческого телевещания означают, что эфирное время теперь обычно заполнено программами и рекламой (такими как инфореклама) 24 часа в сутки, и некоммерческие вещатели должны соответствовать этому. Поздняя конструкция тестовой карты, представленная в 2005 году и полностью адаптированная для HD, SD, 16:9 и 4:3 вещания, определена в ITU R Rec. BT.1729. Она предлагает спецификацию маркировки для тестирования преобразований формата, цветовой субдискретизации и т.д. Ранее обычное явление, тест-карты теперь редко можно увидеть за пределами телевизионных студий, постпродакшена и дистрибуционных центров. В частности, они больше не предназначены для помощи зрителям в калибровке телевизоров. Несколько факторов привели к их исчезновению для этой цели: современные микроконтроллерные аналоговые телевизоры редко нуждаются в настройке, поэтому тест-карты гораздо менее важны, чем раньше. Точно так же современные камеры и видеокамеры редко нуждаются в настройке для технической точности, хотя они часто настраиваются для компенсации уровней освещенности сцены и различных художественных эффектов. Использование стандартов цифрового интерфейса, таких как CCIR 601 и SMPTE 292M, которые работают без нелинейностей и других проблем, присущих аналоговому вещанию, не вызывает сдвигов цвета или изменений яркости; таким образом, необходимость обнаруживать и компенсировать их с помощью этого эталонного сигнала практически устранена. (Сравните с устареванием стробоскопов, используемых для регулировки скорости проигрывателей.) С другой стороны, цифровые генераторы тестовых сигналов включают в себя тестовые сигналы, предназначенные для стресс-тестирования цифрового интерфейса, и многие сложные генераторы позволяют вставлять джиттер, битовые ошибки и другие патологические условия, которые могут привести к сбою цифрового интерфейса. Аналогичным образом, использование стандартов цифрового вещания, таких как DVB и ATSC, устраняет проблемы, вызванные модуляцией и демодуляцией аналоговых сигналов. Тест-карты, включающие большие круги, использовались для подтверждения линейности систем развертки телевизора. Поскольку твердотельные компоненты заменили вакуумные лампы в схемах развертки приемника, регулировки линейности требовались реже (например, немногие новые телевизоры имеют регулируемые пользователем элементы управления "VERT SIZE" и "VERT LIN"). В ЖК-дисплеях и других дисплеях без развертки линейность является функцией качества изготовления панели дисплея; для работы дисплея допуски уже будут намного жестче, чем человеческое восприятие. Для специально разработанных видеоинсталляций, таких как светодиодные дисплеи в зданиях или на живых мероприятиях, некоторые тестовые изображения создаются специально для конкретных размеров и формы установки. Эти тестовые изображения также могут быть возможностью для техников спрятать шутки для команды, которая увидит их при установке оборудования для шоу. Тест-шаблоны для копировальных аппаратов - это физические листы, которые копируются, и разница в полученной копии выявляет любые отклонения или дефекты в способности машины копировать. Существуют также наборы тестовых шаблонов и программное обеспечение, разработанные специально для многих бытовых электронных устройств. B&K Television Analyst был разработан в 1960-х годах для тестирования монохромных телевизоров в стандарте NTSC и позже был модифицирован для европейских и австралийских стандартов PAL. Среди прочего, он состоял из сканера с летящим пятном, на котором отображался тестовый шаблон, напечатанный на ацетатной пленке. Когда мониторы ЭЛТ все еще широко использовались на персональных компьютерах, создавались специальные тестовые шаблоны для правильной калибровки таких мониторов в случаях, когда мультимедийные изображения не могли быть отображены должным образом. Некоторые диски для очистки линз VCD и DVD, такие как комплекты для очистки линз Kyowa Sonic 1997–2001 годов, также включали в себя тестовые шаблоны. Более свежие примеры включают THX Optimizer, к которому можно получить доступ в меню настройки практически на каждом DVD, сертифицированном THX, а также серии "HDR sRGB Graphics Test (400 nits)" и "Test Patterns", доступные на Netflix, предназначенные для тестирования пропускной способности потокового видео на устройствах с доступом в Интернет, особенно на широкоэкранных смарт-HDR-телевизорах, 4K и 8K дисплеях, а также для синхронизации аудио- и видеопотоков, на которые могут влиять, среди прочего, задержка Bluetooth и Интернета. Тест-шаблоны также используются для калибровки камер видеонаблюдения и мониторов, а также дисплеев и оборудования для медицинской визуализации и телемедицины, таких как спецификация тестового шаблона медицинской диагностической визуализации SMPTE RP 133 для медицинских и хирургических дисплеев, созданная примерно в 1983–86 годах, а также более поздняя производная под названием TG18 QC test pattern, созданная AAPM в 2001 году. Существуют также тестовые шаблоны для калибровки рентгеновских аппаратов, в частности, производимые Leeds Test Objects в Англии.

Test cards are as old as TV broadcasts, with documented use by the BBC in the United Kingdom in its early 30 line mechanical Baird transmissions from 1934 and later on as simplified "tuning signals" shown before startup as well as in Occupied France during World War II. They evolved to include gratings for resolution testing, grids to assist with picture geometry adjustments, and grayscale for brightness and contrast adjustments. For example, all these elements can be seen in a Radiodiffusion Télévision Française 819 line test card introduced in 1953. Philips PM5544, Telefunken FuBK, etc. ), TV station (ex: BBC test card) or organization (ex: SMPTE color bars, EBU colour bars). In developed countries such as Australia, Canada, the United Kingdom, and the United States, the financial imperatives of commercial television broadcasting mean that air time is now typically filled with programmes and commercials (such as infomercials) 24 hours a day, and non commercial broadcasters have to match this. A late test card design, introduced in 2005 and fully adapted for HD, SD, 16:9 and 4:3 broadcasts, is defined on ITU R Rec. BT.1729. It offers markings specificity design to test format conversions, chroma sampling, etc. Formerly a common sight, test cards are now only rarely seen outside of television studios, post production, and distribution facilities. In particular, they are no longer intended to assist viewers in calibration of television sets. Several factors have led to their demise for this purpose:
Modern microcontroller controlled analogue televisions rarely if ever need adjustment, so test cards are much less important than previously. Likewise, modern cameras and camcorders seldom need adjustment for technical accuracy, though they are often adjusted to compensate for scene light levels, and for various artistic effects. Use of digital interconnect standards, such as CCIR 601 and SMPTE 292M, which operate without the non linearities and other issues inherent to analog broadcasting, do not introduce color shifts or brightness changes; thus the requirement to detect and compensate for them using this reference signal has been virtually eliminated. (Compare with the obsolescence of stroboscopes as used to adjust the speed of record players.) On the other hand, digital test signal generators do include test signals which are intended to stress the digital interface, and many sophisticated generators allow the insertion of jitter, bit errors, and other pathological conditions that can cause a digital interface to fail. Likewise, use of digital broadcasting standards, such as DVB and ATSC, eliminates the issues introduced by modulation and demodulation of analog signals. Test cards including large circles were used to confirm the linearity of the set's deflection systems. As solid state components replaced vacuum tubes in receiver deflection circuits, linearity adjustments were less frequently required (few newer sets have user adjustable "VERT SIZE" and "VERT LIN" controls, for example). In LCD and other deflectionless displays, the linearity is a function of the display panel's manufacturing quality; for the display to work, the tolerances will already be far tighter than human perception. For custom designed video installations, such as LED displays in buildings or at live events, some test images are custom made to fit the specific size and shape of the setup in question. These custom test images can also be an opportunity for the technicians to hide inside jokes for the crew to see while installing equipment for a show. Photocopier test patterns are physical sheets that are photocopied, with the difference in the resulting photocopy revealing any tell tale deviations or defects in the machine's ability to copy. There are also test patterns kits and software developed specifically for many consumer electronics. The B&K Television Analyst was developed in the 1960s for testing monochrome TV sets in the NTSC standard and was later modified for European and Australian PAL standards. Among other uses, it consisted of a flying spot scanner on which a test pattern printed on a cellulose acetate slide was shown. When CRT monitors were still commonly used on personal computers, specific test patterns were created for proper calibration of such monitors in the cases whereby multimedia images could not be shown properly on said monitors. Some VCD and DVD lens cleaner discs, such as the Kyowa Sonic lens cleaning kits from 1997–2001, also included test patterns as well. More recent examples include the THX Optimizer which can be accessed in the setup menu in almost every THX certified DVD, as well as well as the "HDR sRGB Graphics Test (400 nits)" and "Test Patterns" series available on Netflix meant to test out streaming bandwidth on Internet enabled devices, especially on widescreen smart HDR TVs, 4K and 8K displays and also used to sync audio and video feeds, which can be affected, among other factors, by Bluetooth and Internet latency. Test patterns are also used to calibrate CCTV cameras and monitors, as well as medical imaging displays and equipment for telemedicine and diagnostic purposes, such as the SMPTE RP 133 medical diagnostic imaging test pattern specification for medical and surgical displays, created around 1983–86; as well as a later derivative called the TG18 QC test pattern created by the AAPM in 2001. Test patterns to calibrate X ray machines, in particular those manufactured by Leeds Test Objects in England, also exist as well.

В нумизматике

Телевидение оказало столь значительное влияние на современную жизнь, что стало основным мотивом для многих коллекционных монет и медалей. Одним из последних примеров является памятная монета "50 лет телевидения", выпущенная 9 марта 2005 года в Австрии. На лицевой стороне монеты изображена центральная часть тестовой таблицы Telefunken T05, а на оборотной – несколько ключевых событий в истории телевидения.

В популярной культуре

Модель Philips широко признана одним из знаковых символов поп-культуры 1980-х и 1990-х годов. Многочисленные сувениры и коллекционные предметы были выполнены по мотивам знаменитой тестовой картинки, включая настенные часы, простыни, наручные часы и одежду. Тестовая картинка BBC Test Card F появляется на протяжении всего детективного научно-фантастического сериала "Жизнь на Марсе", вышедшего в 2006-2007 годах.