No kurienes vecajos televizoros radās ekrāna “sniegs”

Bērnībā vecajos televizoros skatījos multfilmas, un ikreiz, kad pazuda televīzijas kanāla signāls, ekrānu piepildīja melnbalti, mirgojoši punktiņi, kas atgādināja sniegputeni. Toreiz šķita, ka tā ir vienkārši kārtējā tehniskā kļūme vai traucējumi, taču patiesībā šai parādībai ir daudz interesantāks izskaidrojums. Izrādās, ka daļu no tā sauktā televizora sniega varēja radīt ne tikai apkārtējie radiosignāli, bet arī pats televizors un pat Visuma agrīnās vēstures atbalsis.

Vecais televizors attēloja visu, ko uztvēra antena

Vecie televizori darbojās ar analogo signālu. Televīzijas raidītājs pārraidīja radioviļņus, kuros bija iekodēts attēls un skaņa. Antena uztvēra šo signālu, bet televizors pārvērta to attēlā un skaņā. Signāls bija nepārtraukts un pastāvīgi mainījās. Vienkāršoti runājot, melnbaltā attēlā dažādas signāla vērtības noteica, cik tumši vai gaiši būs atsevišķi ekrāna punkti.

Televizors nešķiroja, no kurienes nākušas uztvertās elektriskās svārstības. Tas vienkārši apstrādāja signālu un attēloja punktus ar atbilstošu spilgtumu. Problēma bija tā, ka radioviļņi nekad nenonāca līdz antenai tīrā veidā. Kopā ar televīzijas pārraidi antena uztvēra arī dažādus traucējumus, turklāt nelielas nejaušas svārstības radās pašā televizora elektronikā.

Attēla kvalitāte bija atkarīga no lietderīgā signāla stipruma:

• Ja signāls bija spēcīgs, attēls izskatījās normāli un traucējumi tikpat kā nebija pamanāmi.
• Ja signāls kļuva vājš, ekrānā parādījās balti un melni punkti.
• Ja signāla nebija vispār, traucējumi aizpildīja gandrīz visu ekrānu.

Tātad televīzijas raidītājs šo “sniegu” nepārraidīja. Tas veidojās no televizora elektronikas radītajiem trokšņiem un antenas uztvertajiem svešajiem radiosignāliem.

Elektronika, sveši radiosignāli un pat kosmoss

Vienu no trokšņu avotiem radīja pats televizors. Elektroni elektronisko komponentu iekšienē nepārtraukti kustas, izraisot vājas, nejaušas elektriskās svārstības. Inženierijā šo parādību dēvē par termisko troksni. Tas pastāv pat tad, ja televizoram vispār nav pievienota antena.

Otrs avots bija apkārtējie radiosignāli. Mūsu vidē nepārtraukti izplatās elektromagnētiskie viļņi, ko rada radio raidītāji un dažādas elektroierīces. Daļa no tiem varēja nonākt televizora uztvērējā un radīt papildu traucējumus.

Trešais avots ir dabiskas izcelsmes radiācija. Arī Saule un citi kosmiskie objekti izstaro radioviļņus, kas noteiktos apstākļos var papildināt uztverto traucējumu kopumu.

Kad televizorā nebija uztverama normāla kanāla signāla, uztvērējs pastiprināja visu, ko tam izdevās uztvert, tostarp nejaušos trokšņus. Tā kā šie signāli pastāvīgi mainījās, arī katra ekrāna punkta spilgtums mirgoja bez noteikta raksta. Tūkstošiem šādu punktu radīja sniegputenim līdzīgo efektu, bet televizora skaļruņos bija dzirdama raksturīgā šņākoņa.

Vai aptuveni 1% traucējumu varēja būt Lielā sprādziena atbalss?

1965. gadā amerikāņu fiziķi Arno Penzīass un Roberts Vilsons atklāja vāju mikroviļņu starojumu, kas nāca gandrīz no visiem debesu virzieniem. Mūsdienās to dēvē par kosmisko mikroviļņu fona starojumu jeb relikto starojumu. Tas radās aptuveni 380 000 gadu pēc Lielā sprādziena, kad Visums bija pietiekami atdzisis, lai gaisma varētu brīvi pārvietoties telpā.

Kopš tā laika Visums ir paplašinājies, un šā starojuma viļņi ir izstiepušies. Mūsdienās tas galvenokārt uztverams mikroviļņu diapazonā, taču neliela tā daļa atrodama arī zemākās frekvencēs, tostarp tajās, ko izmantoja vecie televizori.

Astrofiziķis Ītans Zīgels publikācijā vietnē Big Think min plaši izplatītu aplēsi, ka noteiktos apstākļos aptuveni 1% televizoru uztverto traucējumu varēja būt saistīts ar relikto starojumu.

Tomēr svarīgi saprast, ka tas ir aptuvens novērtējums, nevis nemainīgs rādītājs katram televizoram. Faktiskais ieguldījums bija atkarīgs no uztveršanas frekvences, antenas un citiem trokšņu avotiem. Turklāt nebija iespējams norādīt uz konkrētu ekrāna punktiņu un apgalvot, ka tieši to radījis Lielais sprādziens.

Tomēr pati doma ir iespaidīga. Kamēr mēs bērnībā gaidījām, kad atkal parādīsies multfilmas, televizora antena, iespējams, uztvēra arī signālu, kas saglabājies no Visuma pašiem pirmsākumiem.

Digitālā televīzija iemācījās labot pārraides kļūdas

Televizoru ekrānos redzamais “sniegs” lielākoties pazuda līdz ar pāreju no analogās uz digitālo televīziju. Tagad attēls un skaņa tiek pārraidīti nevis kā nepārtraukts signāls, bet gan kā dati: nulles un vieninieku virknes. To var salīdzināt ar atšķirību starp attēlu, kas pārraidīts pa vecu analogo līniju un digitālu failu, kas nosūtīts internetā.

Digitālais televizors vispirms apstrādā saņemtos datus un tikai pēc tam no tiem izveido attēlu. Būtiska priekšrocība ir iespēja konstatēt un labot daudzas pārraides laikā radušās kļūdas. Ja laikapstākļu vai citu traucējumu dēļ daļa signāla tiek bojāta, analogais televizors uzreiz attēlo papildu punktus, bet digitālā sistēma daudzos gadījumos spēj kļūdas izlabot, skatītājam tās pat nepamanot.

Šajā gadījumā izšķirošais nav televizora dizains vai ekrāna tips. Arī plakanā ekrāna televizors ar analogo uztvērēju var attēlot “sniegu”, savukārt vecs televizors ar kineskopu, kas pievienots digitālajai televīzijas pierīcei, rādīs tīru attēlu. Viss atkarīgs no tā, kā signāls tiek uztverts un apstrādāts.

“Sniega” vietā – kvadrātiņi un melns ekrāns

Traucējumi nav pazuduši, vienkārši digitālā televīzija uz tiem reaģē citādi. Tā spēj saglabāt labu attēlu pat tad, ja signāla kvalitāte sāk pasliktināties, taču pienāk brīdis, kad kļūdu ir pārāk daudz un datus vairs nav iespējams atjaunot.

Tad attēls sadalās kvadrātiņos, sāk raustīties vai sastingst, skaņa pārtrūkst vai ekrāns kļūst pilnīgi melns. Šo parādību inženieri dēvē par digitālās pārraides pārrāvuma efektu.

Te rodas savdabīgs paradokss. Vecais televizors sliktas uztveršanas apstākļos varēja rādīt futbola spēli ar tik daudz traucējumiem, ka spēlētājus bija grūti saskatīt, tomēr spēlei vēl bija iespējams sekot līdzi. Digitālais televizors līdz noteiktam signāla kvalitātes slieksnim nodrošina nevainojamu attēlu, bet pēc tam pārraide var pārtrūkt pavisam.

Vai veco televizoru “sniegu” vēl var redzēt?

Lai mūsdienās atkal ieraudzītu šo bērnības efektu, nepieciešams televizors ar analogo uztvērēju. Ja to noregulē uz frekvenci, kurā nenotiek pārraide, ekrānā var parādīties pazīstamais melnbaltais “sniegs”. Dažos gadījumos to var novērot pat bez pievienotas antenas, jo daļa trokšņu rodas pašā televizora elektronikā. Arī atsevišķiem jaunākiem modeļiem analogais režīms arī joprojām ir pieejams.

Lielākā daļa mūsdienu televizoru signāla trūkuma gadījumā vienkārši parāda paziņojumu “Nav signāla”, melnu ekrānu vai sākuma attēlu. Fizikālie trokšņi nekur nav pazuduši, taču digitālās televīzijas skatīšanās laikā tie vairs netiek pārvērsti par mirgojošiem ekrāna punktiem.

Agrāk tukšs televīzijas kanāls šņāca un mirgoja, bet tagad tas lielākoties vienkārši paliek tumšs.