Na pożółkłej okładce widnieje prosty tytuł: Wyniki badań systemów telewizji kolorowej. Niżej: Instytut Łączności, Warszawa-Miedzeszyn, 1964. Wewnątrz kolejne znaki epoki: „Wyłącznie do użytku służbowego”, „Wydano na prawach rękopisu” i numer pracy 846/1371/241.
Dokument ma jednak znaczenie znacznie większe niż skromna forma powielonego maszynopisu. To zapis chwili, w której kolorowa telewizja nie była jeszcze w Europie codziennością, lecz wielkim projektem technologicznym, gospodarczym i organizacyjnym. Należało wybrać rozwiązanie, które nie tylko zapewni piękny obraz w laboratorium, ale poradzi sobie w prawdziwej sieci nadawczej - z jej ograniczeniami, zakłóceniami i urządzeniami projektowanymi wcześniej dla telewizji czarno-białej.
Europa szuka wspólnego języka koloru
W Stanach Zjednoczonych system NTSC wszedł do eksploatacji już w 1954 roku, później zastosowała go również Japonia. Europa wciąż jednak szukała własnego rozwiązania. NTSC był technicznie złożony, wrażliwy na niektóre zniekształcenia sygnału, a pierwsze kolorowe odbiorniki pozostawały drogie w zakupie i utrzymaniu. Jednocześnie przygotowanie programu kolorowego wymagało znacznie większych nakładów niż produkcja programu czarno-białego.
Stawką było coś jeszcze: wspólny standard. Europejskie kraje chciały uniknąć sytuacji, w której program nadany po jednej stronie granicy stawałby się bezużyteczny po drugiej. W połowie lat 60. do amerykańskiego NTSC dołączyli więc dwaj europejscy konkurenci - francuski SECAM i opracowany w Republice Federalnej Niemiec PAL.
Badania prowadzono w bardzo krótkim czasie i w szerokiej współpracy międzynarodowej. Uczestniczyły w nich organizacje UER i OIRT, a wśród państw socjalistycznych między innymi Polska, ZSRR, Czechosłowacja i NRD. Sprawdzano również transmisję sygnałów między sieciami Eurowizji i Interwizji. Autorzy opracowania IŁ korzystali z wyników krajowych, materiałów międzynarodowych i obserwacji z demonstracji technicznych. Tam, gdzie zagraniczne wyniki były niejednoznaczne, oceniali je z perspektywy „specyficznych warunków występujących w Polsce”.
Jak dodać kolor i nie wyrzucić czarno-białych telewizorów
Najważniejszy warunek brzmiał: nowy system nie może z dnia na dzień unieważnić całej istniejącej telewizji. Program kolorowy miał pozostać możliwy do oglądania na odbiorniku czarno-białym - oczywiście bez koloru - a program czarno-biały miał działać na telewizorze kolorowym.
Rozwiązaniem było rozdzielenie informacji o obrazie na dwie części. Sygnał luminancji przenosił jasność i zasadniczą strukturę obrazu, podobnie jak w telewizji czarno-białej. Dodatkowe sygnały kolorowości pozwalały odtworzyć barwy. Informację o kolorze umieszczano w górnej części dotychczasowego pasma, na podnośnej o częstotliwości około 4,43 MHz. Dzięki temu żaden z trzech badanych systemów nie potrzebował szerszego kanału niż telewizja czarno-biała.
To był inżynierski odpowiednik dobudowania nowego piętra bez poszerzania fundamentów - i bez wypraszania dotychczasowych mieszkańców.
Trzech kandydatów, trzy sposoby na ten sam problem
NTSC przenosił informację o kolorze w taki sposób, że barwa zależała od fazy sygnału. Zapewniał wysoką jakość, ale był wrażliwy na błędy fazowe powstające w torze transmisyjnym. Ich skutkiem mogła być widoczna zmiana koloru.
PAL próbował tę słabość skorygować przez zmianę fazy jednej ze składowych koloru w kolejnych liniach obrazu. Błędy mogły się dzięki temu wzajemnie kompensować, ale odbiornik stawał się bardziej skomplikowany i wymagał bardzo precyzyjnych elementów.
SECAM przesyłał dwie składowe koloru kolejno - w następujących po sobie liniach obrazu - wykorzystując modulację częstotliwości. Był odporniejszy na część zniekształceń spotykanych w ówczesnych sieciach, choć miał także słabsze strony, między innymi większą wrażliwość na wysoki poziom szumów oraz bardziej złożoną realizację miksowania i efektów specjalnych.
Wspólny cel był ten sam: dostarczyć kolor bez utraty zgodności z istniejącą telewizją. Różne były natomiast koszty tej sztuczki - w nadajniku, sieci, studiu i odbiorniku.
Gdy miernikiem zostaje ludzkie oko
Jeden z najciekawszych fragmentów opracowania dotyczy metody badań. Autorzy podkreślali, że same pomiary parametrów sygnału nie wystarczą, ponieważ nie znano jeszcze dokładnej zależności między rodzajem zniekształcenia a wrażeniem widza. Ostatecznym kryterium pozostawała więc jakość obrazu postrzegana przez człowieka.
Badania nie polegały jednak na swobodnym pytaniu: „I jak się państwu podoba?”. UER i OIRT przyjęły ujednoliconą metodykę. Obserwatorzy oceniali obraz w ściśle określonych warunkach: przy ustalonej odległości od ekranu, luminancji, oświetleniu otoczenia i liczbie uczestników. Wiarygodność wyników sprawdzano statystycznie za pomocą błędu standardowego.
Stosowano dwie skale. Sześciostopniowa skala A opisywała bezwzględną jakość lub stopień degradacji obrazu - od doskonałego i bez widocznych zakłóceń po obraz bardzo zły albo nie do przyjęcia. Skala C, od -3 do +3, służyła do bezpośredniego porównania dwóch obrazów. Opracowano nawet kody przyczyn pogorszenia jakości: szumu, zakłóceń impulsowych, wielodrogowości, ech, interferencji czy problemów z zakresem kolorów i skalą szarości.
Dziś powiedzielibyśmy, że badano nie tylko parametry systemu, lecz także jakość doświadczenia użytkownika. W 1964 roku po prostu posadzono widza przed ekranem - ale zrobiono to metodycznie.
Obraz to dopiero początek
Zespół oceniał systemy według dziesięciu grup kryteriów. Oprócz jakości obrazu i dźwięku analizowano wykorzystanie pasma, cenę i stabilność odbiornika, łatwość obsługi, eksploatację urządzeń studyjnych, transmisyjnych i emisyjnych, odporność na zakłócenia, zgodność z telewizją czarno-białą, planowanie częstotliwości, międzynarodową wymianę programów oraz możliwość wykorzystania przyszłego postępu technicznego.
W dobrych warunkach transmisyjnych wszystkie trzy systemy zapewniały - jak stwierdzono - praktycznie jednakową, wysoką jakość obrazu. Różnice ujawniały się wtedy, gdy sygnał przechodził przez rzeczywistą sieć i napotykał zniekształcenia. SECAM lepiej znosił nierównomierności charakterystyki częstotliwościowej i zniekształcenia amplitudowe. PAL i SECAM były mniej wrażliwe niż NTSC na błędy fazowe oraz odbiór wielodrogowy, istotny zwłaszcza w terenach górskich. NTSC i PAL radziły sobie natomiast lepiej przy wysokim poziomie szumów.
Autorzy patrzyli też daleko poza samą emisję. Zwrócili uwagę, że SECAM pozwalał zapisywać sygnał na typowych urządzeniach przeznaczonych dla telewizji czarno-białej. W opracowaniu pojawia się nawet przewidywanie wykorzystania w przyszłości urządzeń reportażowych, przenośnych, a także „amatorskich do użytku domowego”. Domowe nagrywanie programu było wtedy prognozą; dla badaczy stanowiło już jednak kryterium wyboru standardu.
Kolor kosztował - i wymagał serwisu
Szacowano, że wyprodukowanie kolorowego odbiornika w warunkach europejskich będzie kosztowało około 3,5 raza więcej niż odbiornika czarno-białego, niezależnie od wybranego systemu. Różnice między standardami dotyczyły głównie demodulatora koloru, odpowiadającego za około 5-10 procent kosztu całego telewizora. Autorzy zastrzegali przy tym, że kalkulacje są przybliżone, nie uwzględniają opłat patentowych, a usprawnienia technologiczne mogą szybko zmienić wynik porównania.
Nowa technika miała być także bardziej wymagająca w utrzymaniu. Przywołane w raporcie dane amerykańskie wskazywały, że kolorowy telewizor potrzebował średnio czterech-pięciu interwencji serwisowych rocznie, podczas gdy czarno-biały - dwóch-czterech.
Liczyła się nawet liczba pokręteł. Odbiornik NTSC wymagał osobnej regulacji barwy i nasycenia, PAL - nasycenia, a SECAM nie potrzebował dodatkowych regulatorów. W rankingu wygody użytkownika kolejność była więc prosta: SECAM, PAL, NTSC. Dziś pilot z kilkudziesięcioma przyciskami zapewne wywołałby w zespole badawczym pewne poruszenie.
Wniosek: system dopasowany do realnej sieci
Opracowanie nie ogłaszało bezwzględnego zwycięzcy. Każdy system miał zalety zależne od tego, jaką wagę nadano poszczególnym kryteriom. Zespół uznał jednak, że w realnych warunkach eksploatacyjnych i produkcyjnych Polski najłatwiejszy do wprowadzenia będzie SECAM. NTSC i PAL wymagały urządzeń wyższej jakości oraz bardzo sprawnej obsługi technicznej. PAL oceniono jako najmniej korzystny w wariancie, w którym ten sam system miał służyć zarówno do emisji, jak i wymiany programu - przede wszystkim z powodu skomplikowanego odbiornika i trudnych technologicznie ceramicznych linii opóźniających.
Najmocniej wybrzmiewa jednak ostatnie zdanie dokumentu: niezależnie od ostatecznego wyboru najważniejsze było uzgodnienie wspólnego systemu co najmniej dla Europy. Kolor miał być nie tylko wierny, stabilny i dostępny. Miał także przekraczać granice.
Nauka, która zaglądała do salonu
Pod opracowaniem podpisał się dziewięcioosobowy zespół reprezentujący Instytut Łączności, Instytut Tele- i Radiotechniczny, Biuro Koordynacji Łączności Radiowej Ministra Łączności oraz Komitet do Spraw Radia i Telewizji. Większość zespołu stanowili eksperci IŁ: prof. Lesław Kędzierski, mgr inż. Andrzej Kiełkiewicz, mgr inż. Alina Karwowska, mgr inż. Alfons Podemski, mgr inż. Janusz Podejko i mgr inż. Elżbieta Janczewska.
Archiwalny raport pokazuje coś, co pozostaje aktualne również dziś: wdrożenie nowej technologii nie kończy się na pytaniu, czy działa. Trzeba jeszcze sprawdzić, czy zmieści się w istniejącej infrastrukturze, czy użytkownik poradzi sobie z jej obsługą, ile będzie kosztować, jak zachowa się w trudnych warunkach i czy pozwoli współpracować z innymi sieciami.
W 1964 roku naukowcy i inżynierowie Instytutu Łączności badali więc nie tylko sposób przesyłania koloru. Badali przyszłość całego systemu - od studia i dalekosiężnej linii radiowej aż po pokrętło w telewizorze stojącym w polskim salonie.
Źródło: Wyniki badań systemów telewizji kolorowej, Instytut Łączności, Warszawa-Miedzeszyn 1964, praca nr 846/1371/241, opracowanie zespołowe.