- 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 устройствах 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. Из-за небольшого количества передаваемых элементов изображения, механическое телевидение иногда называют малострочным.
Содержание
История
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].
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 телевизионные приемники «Вижэнет» (англ. Visionette) с 45-строчной механической развёрткой начали выпускаться компанией Western Television в 1929 году по цене чуть меньше 100 долларов[5].
В СССР существовал стандарт механического телевидения с разложением на 30 строк и частотой кадров 12,5 к/сек[6]. Соотношение сторон кадра было принято близким к «классическому» — 4:3 с разрешением примерно 30х40 элементов. При помощи системы велись регулярные передачи кинофильмов и трансляции из студии первого московского телецентра на Никольской улице. Первая экспериментальная передача состоялась 1 мая 1931 года на волне 56,6 метров без звукового сопровождения[7]. Регулярное механическое вещание из телецентра началось 15 ноября 1934 года с передачи 25-минутного эстрадного концерта[7]. Изображение передавалось на волнах 1107 метров, а звук транслировался радиостанцией ВЦСПС на длине волны 726 метров с полуночи до часа ночи 12 раз в месяц[8]. С 1933 до 1936 года отечественной промышленностью было выпущено более 3000 телевизоров марки «Б-2»[9]. Механические телевизоры тех лет представляли собой приставку к обычному радиоприёмнику. Для приёма звукового сопровождения, при его наличии, требовался ещё один радиоприёмник. Одним из немногих достоинств механического телевидения была возможность приёма его передач на больших расстояниях из-за использования диапазона средних радиоволн[10]. В начале 1930-х годов среди советских радиолюбителей получило распространение конструирование самодельных телеприставок[11] для приёма телетрансляций, в том числе зарубежных[6]. В то же время, их иностранные коллеги имели возможность создания любительских телестанций[12]. После московского телецентра передачи механического телевидения начались из Одессы и Ленинграда[10]. Регулярные передачи механического телевидения из Москвы прекратились в апреле 1940 года после запуска нового телецентра на Шаболовке, основанного уже на электронных принципах[9].
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 «Скофони» (англ. Scophony)[13], 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[14] с экраном 24×22 дюйма (56×61 см). В системе Scophony для создания изображения использовалось несколько барабанов[14], 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.
Принцип работы
В основе механической части обычно лежит диск Нипкова, который имеет ряд отверстий, расположенных по спирали.
В передающей камере сзади диска, расположенного в фокальной плоскости съёмочного объектива, установлен фотоэлемент для регистрации попадающего на него света. В приёмнике вместо фотоэлектрического элемента используется источник модулированного света, обычно неоновая лампа, обладающая малой инерционностью. 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. Передающие камеры с диском обладали рядом существенных недостатков: в частности, они закреплялись неподвижно из-за риска нарушения развёртки при сотрясении. Панорамирование могло осуществляться только при помощи поворотного зеркала, установленного перед объективом, снимающим объекты отражёнными[15].
Помимо диска Нипкова существует ряд других технологий. Вместо диска может использоваться вращающийся барабан либо с отверстиями, либо с набором зеркал установленных на нём: например, так называемая конструкция с «зеркальным винтом»[16].
Ещё один известный метод «бегущего луча» (англ. flying spot) был попыткой использования аналогичной технологии телекинопроекции, разработанной Манфредом фон Арденне в 1931 году. Объект съёмки находился в затемнённой студии и сканировался узким пучком света, проходящего через отверстия диска Нипкова, 16 раз в секунду. Отражённый от объекта свет попадал не на один фотоэлемент, а на целый блок таких элементов, позволяя суммировать сигнал для повышения светочувствительности системы. Метод «бегущего луча» использовался телекомпанией BBC до 1935 года и в Германии до 1938 года. К недостаткам этого метода стоит отнести условие съёмки — объект должен находиться в темноте, то есть метод не годится для съёмок днём вне студии.
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 электронного («катодного») 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.
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[17].
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[18].
Современное использование
Системы механического телевидения применялись в фототелевизионных системах для передачи изображений с Луны и других планет автоматическими межпланетными станциями. 25 декабря 1966 года советская АМС «Луна-13» впервые передала панораму лунной поверхности при помощи механической развёртки. Кадр, состоящий из 1500 вертикальных строк, передавался в течение полутора часов. За счёт невысокой скорости передачи удалось использовать более надёжный диапазон радиоволн и получить изображение неподвижных объектов с высокой чёткостью[6].
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 килогерц (современные телевизионные системы используют радиоканал шириной порядка 6 мегагерц, 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 также в электронном цветном телевидении до изобретения кинескопов с теневой маской.
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.
См. также
Источники
- ↑ А.Л. Рашковский Вятский изобретатель А.А. Полумордвинов (рус.). Герценка: Вятские записки. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
- ↑ Быховский М. А. Александр Аполлонович Полумордвинов (рус.). Изобретатели и ученые России в области телевидения. Персональный сайт Марка Быховского. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
- ↑ Chicago's Voice of Labor (англ.). The WCFL Chicago Radio Timeline Page. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
- ↑ Peter Yanczer Ulises Armand Sanabria (англ.). Mechanical television. Музей раннего телевидения. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
- ↑ Western Television Visionette (англ.). Mechanical television. Музей раннего телевидения. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
- ↑ 1 2 3 В. Маковеев От чёрно-белого телевидения к киберпространству (рус.). Музей телевидения и радио в Интернете. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 31 августа 2012.
- ↑ 1 2 Телевизионная журналистика (рус.). Сайт копирайтеров. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 1 сентября 2012.
- ↑ П. Шмаков Развитие телевидения в СССР (англ.) = The Development of Television in the USSR // Television Society Journal : журнал. — 1935. — № 2.
- ↑ 1 2 А. Юровский От первых опытов — к регулярному телевещанию (рус.). Музей телевидения и радио в Интернете. Архивировано из первоисточника 16 октября 2012. Проверено 31 августа 2012.
- ↑ 1 2 История тележурналистики в России (рус.). Сайт копирайтеров. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 1 сентября 2012.
- ↑ Самодельный телевизор, 1937
- ↑ Phil Hunter Любители экспериментируют с телевидением (англ.) = Amateurs can experiment with Television // Radio News : газета. — 1936.
- ↑ Scophony (англ.). Mechanical television. Музей раннего телевидения. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
- ↑ 1 2 Peter F. Yanczer The Scophony System (англ.). Scophony.com. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
- ↑ А. Юровский Через пространство и время (рус.). Музей телевидения и радио в Интернете. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 31 августа 2012.
- ↑ Телевизор с зеркальным винтом, 1938, с. 75
- ↑ The World's Earliest Television Recordings (англ.) (19 May 2007). Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
- ↑ Don McLean The Recovered Images (англ.). Phonovision. Restoring Baird's TV Recordings (22 March 2006). Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 31 августа 2012.
Литература
- Б. Шефер Самодельный телевизор. — М.,: Детиздат ЦК ВЛКСМ, 1937.
- Г. А. Надальяк Телевизор с зеркальным винтом / В. А. Бурлянд, В. И. Шамшур. — М.,: Государственное издательство по вопросам радио, 1938. — С. 75—84. — 108 с.
Ссылки
- Early Television Foundation and Museum (англ.). Музей раннего телевидения. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
- XxWhoopiexX Fernsehbildmaschine von Peter Schmalenbach (нем.). YouTube (10. Juli 2009). Проверено 3 сентября 2012.
- Don McLean The World's Earliest Television Recordings (англ.) (19 May 2007). Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
Механический телевизор • Телевизор на основе электронно-лучевой трубки • Проекционный телевизор • Жидкокристаллический телевизор • Плазменная панель • Лазерный телевизор
Вещательные видеоформаты Телевидение Аналоговое 525 линий NTSC · NTSC-J · PAL-M 625 линий PAL · PAL-N/NC · PALplus · SECAM Аудио BTSC (MTS) · NICAM-728 · Zweiton (A2/IGR) · EIAJ Скрытые сигналы Captioning · Teletext · CGMS-A · GCR · PDC · VBI · VEIL · VITC · WSS · XDS Defunct systems Pre-1940 · Baird-Nipkow · 405 lines · 441 lines · 819 lines · MAC · MUSE Цифровое Чересстрочная развёртка SDTV (480i · 576i) · HDTV (1080i) Прогрессивная развёртка LDTV (240p · 288p · 1seg) · EDTV (480p · 576p) · HDTV (720p · 1080p) MPEG-2 стандарты ATSC · DVB · ISDB · DMB-T/H MPEG-4 AVC стандарты DVB-T · DVB-H · DVB · SBTVD · ISDB (1seg) Audio AC3 (5.1) · MPEG Multichannel · PCM · LPCM · AAC Скрытые сигналы Captioning · Teletext · NexTView · CPCM · Broadcast flag · AFD · EPG · ESG · Digital cinema UHDV (2540p · 4320p) · DCI Технический выпуск 14:9 compromise · MPEG transport · Reverse Standards Conversion · Standards conversion · Video processing · Video on Demand · HDTV blur Категория:- Технологии телевидения
Wikimedia Foundation. 2010.