Механическое телевидение
Механическое телевидение — разновидность телевидения, использующая для разложения изображения на элементы электромеханические устройства вместо электронно-лучевых трубок. Самые первые телевизионные системы были механическими и чаще всего не предусматривали звукового сопровождения. В отличие от современного, полностью электронного телевидения, механическое предполагает наличие в передающем и приемном устройстве специального механизма для сканирования изображения и его воспроизведения. Как правило, это диск Нипкова. Первая работоспособная система подобного типа была создана Джоном Бэрдом (англ. John Logie Baird) в 1920-е годы.
Содержание |
[править] История
[править] Ранние опыты
Первые опыты передачи изображений на расстояние проводились уже в XIX веке. Шелфорд Бидуэлл (англ. Shelford Bidwell) продемонстрировал систему передачи неподвижных фотографий в 1881 году, которая использовала механическое разложение на элементы. Эта технология быстро нашла применение в новостной фотожурналистике, но была неприменима для передачи движущегося изображения из-за крайне низкой светочувствительности селеновых фотоэлементов. Сканирование фотографии с качеством, приемлемым для газетной полиграфии, занимало несколько минут. Лишь в 1909 году удалось добиться мгновенного сканирования изображений, не содержащих полутонов. В 1923 году американец Чарльз Дженкинс (англ. Charles Francis Jenkins) передал первое движущееся силуэтное изображение, а 13 июня 1925 года состоялась демонстрация передачи полутонового движущегося изображения со звуком.
На рубеже XIX и XX веков русский изобретатель А. А. Полумордвинов работал над своим «телефотом», ключевым элементом которого был т. н. «светораспределитель».[1] Это была первая в мире система цветного телевидения с диском Нипкова, ставшая прообразом современных систем на теории трёхкомпонентного цветового зрения. Она была предложена лаборантом Казанского университета Полумордвиновым 5 января 1900 года. В том же месяце изобретение получило высокую оценку на Первом электротехническом съезде в Петербурге. Однако систему собрать не удалось, и в 1925 году патент был продан английскому изобретателю Д. Бэрду[2].
[править] Первые телестанции
Бэрду удалось создать первую в мире работоспособную систему телевидения, передающую движущееся полутоновое изображение. Первая передача состоялась 26 января 1926 года в его лондонской лаборатории. Первая телевизионная станция WCFL[3] вышла в эфир в Чикаго 12 июня 1928 года. Её создателем был Улисс Санабриа[4] (англ. Ulises Armand Sanabria), который впервые использовал для передачи изображения и звука один диапазон радиоволн, начав 19 мая 1929 года трансляцию звукового сопровождения радиостанцией WIBO, а видеосигнала — станцией WCFL. Первые серийные[5] телевизионные приемники «Вижэнет» (англ. Visionette) с 45-строчной механической развёрткой начали выпускаться компанией Western Television в 1929 году по цене чуть меньше 100 долларов.
В СССР с 1932 года существовал[6] стандарт механического телевидения с разложением на 30 строк и частотой кадров 12,5 к/сек. Соотношение сторон кадра было принято близким к «классическому» — 4:3 с разрешением примерно 30х40 элементов. Передача звука не предусматривалась. При помощи системы велись экспериментальные передачи кинофильмов и событийные трансляции.
Количество строк систем с диском было ограничено и составляло от 30 до 120. После 1935 года благодаря некоторым техническим достижениям появились механические системы, рассчитанные на 180 и более строк. Однако, качество изображения электронного телевидения для механического осталось недостижимым. Лучшей системой механического телевидения можно по праву назвать британскую Scophony[7], которая воспроизводила 405 линий на экране размером до 2,8×3,7 метров (9×12 футов). Было собрано несколько аппаратов этой системы, в том числе для домашнего использования[8] с экраном 24×22 дюйма (56×61 см). В системе Scophony для создания изображения использовалось несколько барабанов[9], вращающихся с большой скоростью. Массовый выпуск телевизоров этого типа не состоялся из-за приближения мировой войны. Также известна американская система с 441 линией развёртки, использовавшая несколько барабанов, один из которых вращался со скоростью 39 690 об/мин, а другой — несколько сотен оборотов в минуту.
Механические системы телевидения существовали до начала Второй мировой войны, уступив своё место более технологичным и надежным электронным после её окончания.
[править] Принцип работы
В основе механической части обычно лежит диск Нипкова, который имеет ряд отверстий, расположенных по спирали.
В камере позади этого диска ставится фотоэлектрический элемент для регистрации попадающего на него света. В приёмнике вместо фотоэлектрического элемента используется источник модулированного света, обычно неоновая лампа. Каждое отверстие в своём движении образует одну линию развёртки с переменной яркостью, соответствующей яркости передаваемых участков объекта съёмки. Для передачи сигнала яркости от камеры к приёмнику используется радио.
Помимо диска Нипкова существует ряд других технологий. Вместо диска может использоваться вращающийся барабан либо с отверстиями, либо с набором зеркал установленных на нём.
Ещё один известный метод «бегущего луча» (англ. flying spot) появился по причине достаточно низкой светочувствительности фотоэлектрических элементов тех лет. Объект съёмки находился в затемнённой студии и освещался узким ярким пучком света, проходящего через отверстия диска Нипкова. Перемещаясь влево-вправо и вверх-вниз, пучок света просканировал объект полностью 16 или более раз в секунду. Отражённый от объекта свет попадал не на один фотоэлектрический элемент, а на целый блок таких элементов, позволяя суммировать сигнал для повышения яркости передаваемой картинки. Метод «бегущего луча» использовался телекомпанией BBC до 1935 года и в Германии до 1938 года. К недостаткам этого метода стоит отнести условие для съёмки — объект должен находиться в темноте, то есть метод не годится для съёмок днём вне студии. Впоследствии подобная технология на основе электронно-лучевых трубок использовалась в телекинопроекторах.
Некоторые из вышеописанных систем были в состоянии воспроизводить изображения размером до полуметра с качеством, сравнимым с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), вытеснившей впоследствии механическое телевидение. Возможности ЭЛТ телевидения в то время были ограничены маленькими экранами с весьма низкой яркостью и контрастностью изображения.
Некоторые ранние механические системы сканировали строки не по горизонтали, как это происходит сейчас, а по вертикали. В качестве примера можно привести британскую 30-строчную систему Бэрда (англ. Baird). Эта система создавала вертикальное прямоугольное изображение (книжная ориентация), вместо горизонтального (альбомная ориентация), распространённого в наши дни. Направление линий зависит от расположения маски кадра относительно диска Нипкова: при расположении слева или справа линии развёртки вертикальные, сверху или снизу — горизонтальные. Из-за низкого разрешения изображений в системе Бэрда, достаточной только для более-менее чёткого изображения одного человека, вертикальная (портретная) ориентация становилась предпочтительней, нежели горизонтальная. Когда в изображении используется 60 или более линий, в кадре можно будет разместить несколько человек. Именно тогда маска была перенесена для создания горизонтального изображения, что и используется по сегодняшний день.
Развитие электронного телевидения (после появления иконоскопа для передающих камер и кинескопа для приёмников) означало завершение эры механического телевидения. Механическое телевидение годилось только для воспроизведения небольших изображений и было вне конкуренции до середины 1930-х. Но, перед началом Второй мировой войны развитие электронного телевидения ускорилось — появлялись электронные системы с 400 и даже 600 линиями и ещё более высокой чёткостью.
[править] Запись передач
В дни коммерческой эксплуатации механического телевидения были разработаны системы для записи изображений (но не звука) с использованием модифицированного аппарата для записи граммофонных пластинок. Система, известная как «Фоновидение» не получила высокого распространения из-за высокой сложности, низкой надёжности и весьма внушительной цены. Но, тем не менее, благодаря этому аппарату до нас дошли записи широковещательных передач, которые могли бы быть утеряны.
В наши дни шотландский инженер Дональд Маклин (Donald F. McLean) создал оборудование для проигрывания этих пластинок и проводит лекции и демонстрации записей, сделанных в 1925 — 1933 годах. [1]
В коллекции дисков Маклина есть серия тестовых записей, сделанных лично пионером телевидения Джоном Бэрдом. Один диск, датированный 28 марта 1928 года с пометкой «Мисс Паунсфорд» (англ. Miss Poundsford) представляет собой запись длиной в несколько минут изображения женского лица, ведущего оживлённую беседу с кем-то за кадром. В 1993 году личность женщины была установлена — это Мэйбл Паунсфорд, и её короткое появление на диске считается самой первой видеозаписью с участием человека. [2]
[править] Современное использование
C 1970-х годов некоторые радиолюбители экспериментировали с системами механического телевидения. Оборудование перепроектировалось с учётом новых технологий: старые неоновые лампы заменялись сверхъяркими светодиодами и т. п. В таких системах есть свои достоинства, важные для создания узкополосного телевидения, с шириной диапазона менее 40 кГц (современные телевизионные системы используют радиоканал шириной порядка 6 МГц, в 150 раз шире). На практике, всё-таки чаще используется электронное, а не механическое оборудование (например, телевидение с медленной развёрткой).
В наше время, технологии механического телевидения нашли применение в DLP-проекторах. В них используется матрица маленьких (16 мм²) электростатически заряженных зеркал, которые выборочно отражают свет для создания изображения. Многие дешёвые DLP проекторы используют цветовое колесо для создания цветного изображения. Эта технология применялась для создания цветного изображения до создания теневой решётки для электронно-лучевой трубки.
Другая сфера применения опто-механических технологий — лазерные принтеры, где небольшое вращающееся зеркало используется для управления модулированным лазерным лучом по одной оси, в то время как движение барабана используется для управления по другим осям. Вариант данной схемы с применением мощных лазеров используется в лазерных проекторах с разрешением до 1024 линий (каждая линия насчитывает более 1500 точек). Такие системы отличаются высоким качеством изображения и используются, например, в планетариях.
[править] Примечания
[править] Ссылки
- Mechanical Television & Illusion Generators (англ.)
- Hawes Mechanical Television Archive (англ.)
- Early Television Foundation and Museum (англ.)
- Система Scophony (англ.)
- Television with 4 rotating LED - Strips
- The World’s Earliest Television Recordings — Restored! (англ.)
- Б.Шефер, Самодельный телевизор (англ.) (рус.)
|
|
|||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|||||||||||||
| Аналоговое |
|
||||||||||||
| Цифровое |
|
||||||||||||
|
|
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||
