Fonia w telewizji

Dźwięk bardzo długo pozostawał ubogim krewnym obrazu w telewizji. Chociaż od początku istnienia telewizji przyjęto do jego transmisji najlepszy dostępny w owym czasie sposób modulacji, czyli FM (AM we Francji), to do czasu pojawienia się systemów transmisji dźwięku dookólnego niewiele się w tym zakresie zmieniało.

Podstawowym kanałem transmisji fonii towarzyszącej obrazowi był kanał monofoniczny o paśmie przenoszenia ograniczonym od dołu przydźwiękiem 50 Hz pochodzącym zarówno z zasilacza jak i układu odchylania pionowego, a od góry częstotliwością wybierania linii ok. 15 kHz. Nośna fonii zmodulowana w częstotliwości zajmuje miejsce w górnej części kanału telewizyjnego zaraz powyżej górnej wstęgi sygnału wizyjnego i jest oddalona od nośnej wizji o:

• 4,5 MHz w standardzie amerykańskim M (525/60/NTSC),
• 5,5 MHz w standardzie zachodnioeuropejskim B i G (625/50/PAL),
• 6,0 MHz w standardzie brytyjskim I (625/50/PAL),
• 6,5 MHz w standardzie wschodnioeuropejskim D i K (625/50/SECAM i PAL) oraz D1(625/50/PAL),
• 6,5 MHz (AM) w standardzie francuskim L (625/50/SECAM) i -6,5 MHz w L’.

Poziom nośnej fonii jest niższy od nośnej wizji od 7 do 13 dB w zależności od standardu.

Rozpowszechnienie stereofonicznych płyt gramofonowych LP – Long Play i radiofonii stereofonicznej UKF FM dodatkowo pogłębiło ubóstwo dźwięku wydobywającego się z głośniczka typowego telewizora. Jednak długo jeszcze utrzymywała się wśród specjalistów opinia, poparta zresztą badaniami, że stereofonia zapewniająca szeroką bazę odsłuchową nie pasuje do niewielkiego obrazu, a nawet może utrudniać odbiór. Pozytywne efekty otrzymywano jedynie przy projekcji obrazu na duży ekran. Dlatego pierwsze próby wprowadzenia drugiego kanału fonicznego były prowadzone w krajach wielojęzycznych (Szwajcaria, Belgia), aby zapewnić widzowi możliwość wyboru drugiego dźwięku z inną ścieżką językową.

W latach siedemdziesiątych TVP wspólnie z PR2 prowadziła transmisje stereofoniczne z koncertów symfonicznych pod nazwą „Stereo i w Kolorze”. Do odbioru trzeba było mieć OTVC i wieżę stereo z odbiornikiem UKF FM. Podobne transmisje miały miejsce w Wielkiej Brytanii.

System dźwięku dwukanałowego w telewizji musi umożliwiać następujące tryby transmisji:

• M – monofoniczny,
• S – stereofoniczny,
• DD – dwa dźwięki DD.

Systemy takie określa się w skrócie jako MSDD. W tej chwili w Europie używa się dwóch systemów MSDD: analogowego A2 i cyfrowego NICAM.

System A2

System ten został wprowadzony w Niemczech w latach 80-tych ub. wieku przez entuzjastów stereofonii w telewizji wbrew opinii specjalistów i administracji łączności. Urządzenia nadawcze zostały skonstruowane przez firmę Rohde & Schwarz. Symbol systemu (A2 – audio zwei) nawiązuje do systemu transmisji i został wdrożony przez 2. program TV niemieckiej (ZDF – Zweites Deutsches Fernsehen).

Drugi dźwięk jest transmitowany na dodatkowej nośnej FM umieszczonej ok. 242 kHz powyżej nośnej fonii podstawowej. Zarówno częstotliwość jak i poziom drugiej nośnej został dobrany w taki sposób, aby zminimalizować widoczność zakłóceń na ekranie. Na drugiej nośnej transmituje się sygnał kanału prawego lub drugi dźwięk monofoniczny. System ten rozpowszechnił się głównie w krajach niemieckojęzycznych Europy stosujących standard B i G.

Istnieje druga wersja tego rozwiązania dostosowana do standardu wschodnioeuropejskiego D i K z nośną fonii podstawowej 6,5 MHz, zwana czeską. Polega ona na tym, że druga nośna została umieszczona 242 kHz poniżej nośnej fonii podstawowej. W Polsce stosowały ją niektóre sieci telewizji kablowej przed oficjalnym wyborem standardu przez TVP.

System NICAM

System ten został opracowany w laboratoriach badawczych BBC w pierwszej połowie lat 80-tych ub. wieku i został wdrożony w Wielkiej Brytanii w 1986 r. po wielu próbach i ulepszeniach. Nazwa jest skrótem od Near-Instantaneously Companded Audio Multiplex, a pełne oznaczenie – NICAM 728, ponieważ jego przepływność wynosi dokładnie 728 kbit/s. System zapewnia transmisję stereofoniczną o jakości nieco niższej od CD (S/N = 60 dB, pasmo 15 kHz, częstotliwość próbkowania 32 kHz, kwantyzacja nierównomierna 14/10 bitów). Transmisja odbywa się na dodatkowej nośnej modulowanej cyfrowo DQPSK z rozpraszaniem widma. Dodatkowa nośna została umieszczona 552 kHz powyżej nośnej fonii podstawowej 6 MHz w standardzie I. W celu ograniczenia widoczności zakłóceń na ekranie moc dodatkowego sygnału została obniżona do 20 dB poniżej nośnej wizji, a widmo zostało ukształtowane odpowiednim filtrem o szerokości ok. 700 kHz.

Wkrótce podjęto prace umożliwiające wprowadzenie NICAM-u do standardów z innymi odstępami nośnej wizji i fonii. W standardzie B i G, gdzie nośna fonii jest oddalona o 5,5 MHz od nośnej wizji, wprowadzono NICAM na nośnej oddalonej o ok. 350 kHz powyżej nośnej fonii, czyli 5,85 MHz powyżej nośnej wizji. W celu ograniczenia widoczności zakłóceń na ekranie moc dodatkowego sygnału została obniżona do 20 dB poniżej nośnej wizji, a widmo zostało ukształtowane odpowiednim filtrem o szerokości ok. 500 kHz.

Ta wersja upowszechniła się najpierw w krajach skandynawskich, a potem w innych krajach także poza Europą. Również Polska i Francja wprowadziły odmianę skandynawską u siebie, chociaż druga nośna wypada poniżej nośnej fonii podstawowej. W Polsce transmisje stereofoniczne NICAM TVP rozpoczęła próbnie w 1994 r. w Łodzi, a regularne od stycznia 1997r.

Dźwięk dookólny (przestrzenny)

Wprowadzenie do telewizji analogowej dźwięku kodowanego cyfrowo w systemie NICAM otworzyło możliwość przekazu dźwięku dookólnego ze ścieżek filmowych zapisanych w systemie „Dolby Stereo”. Dźwięk w tym systemie składa się z czterech kanałów: lewego L, centralnego C, prawego R i dookólnego (tylnego) S. Wersja przeznaczona dla kina domowego nosi nazwę „Dolby Surround” i jest całkowicie równoważna z kinową.

Obecnie emisje filmów z dźwiękiem w tym systemie stosują praktycznie wszyscy polscy nadawcy telewizyjni zaznaczając ten fakt charakterystycznym znaczkiem obok logo stacji.

Do odbioru tego sygnału potrzebny jest stereofoniczny odbiornik telewizyjny z dekoderem NICAM i wyjściem sygnału stereofonicznego m.cz. tzn. kanału lewego L i prawego R. Sygnał ten należy doprowadzić do wejścia zestawu kina domowego z dekoderem Dolby Surround lub Pro Logic. Dekoder pasywny Dolby Sorround zapewnia wysterowanie trzech torów: L, R i S. Natomiast dekoder aktywny Dolby Pro Logic zapewnia wysterowanie czterech torów: L, C, R i S.

Wprowadzenie pełnego dźwięku dookólnego 5.1 jest związane z wejściem telewizji cyfrowej. Emisje testowe DVB-T prowadzone w Polsce obejmują również transmisje dźwięku przestrzennego kodowanego w systemie Dolby AC-3 i są dostępne dla mieszkańców Warszawy, Wrocławia, Podkarpacia i Beskidu Żywieckiego.