Как работает телевидение


Механическая система для передачи изображений. Диски с отверстиями, расположенными по спирали, осуществляли передачу изображений точка за точкой. Такие системы применялись на заре телевидения.
Механическая система для передачи изображений. Диски с отверстиями, расположенными по спирали, осуществляли передачу изображений точка за точкой. Такие системы применялись на заре телевидения.

В прошлом веке, когда были созданы первые фотоэлементы — устройства, превращающие световые сигналы в электрические, — появились проекты передачи изображений электрическим путем. Наиболее реальными оказались проекты поочередной передачи электрических сигналов, соответствующих яркости каждого отдельного элемента изображения. Глаз имеет инерцию: каждое световое раздражение, как бы кратковременно оно ни было, сохраняется у него в течение 0,1 сек. Поэтому если перед глазами за одну десятую секунды в последовательном порядке возникает большое количество светящихся точек, то у зрителя создается впечатление, что все эти точки он видит одновременно. Такая поочередная передача сигналов от отдельных точек изображения лежит в основе современного телевидения. Практическое распространение телевидение получило только после того, как были созданы электронные приборы, способные осуществлять передачу и прием изображений точка за точкой с требуемой быстротой и четкостью.

Впервые электронная система телевидения была предложена петербургским профессором Б. Л. Розингом в 1907 г., но лишь четверть века спустя в результате работы многих коллективов исследователей и конструкторов в ряде стран появились практически применимые системы телевидения.

В первых практических телевизионных системах был использован еще один важный принцип — принцип накопления энергии. На передающем пункте фотоэлемент заряжает конденсатор, затем весь накопленный электрический заряд создает сигнал за время передачи одного элемента изображения.

На нашем рисунке показана электронная система современного черно-белого телевидения.

На передающей станции используют трубку с мозаичным фотокатодом. Это слюдяная пластинка, на которую нанесено большое количество отдельных тесно расположенных пятнышек — фотоэлементов. Обратная поверхность слюды металлизирована. Этот металлизированный электрод называют сигнальной пластиной. Каждый крохотный фотоэлемент служит одновременно и обкладкой конденсатора; другая обкладка — сигнальная пластина.

На фотомозаику при помощи объектива проектируют оптическое изображение.

Различные элементы мозаики освещаются с разной интенсивностью. Фотоэлементы приобретают относительно сигнальной пластины заряд, величина которого зависит от освещенности. На светочувствительную мозаику направляют электронный луч, который чертит параллельные линии-строчки таким образом, чтобы за одну секунду успеть 25 раз обойти всю ее поверхность. Этот луч поочередно разряжает все фотоэлементы. В результате в проводе, соединенном с сигнальной пластиной, возникают электрические импульсы — видеосигналы. Их сила пропорциональна освещенности соответствующих участков мозаики.

Сигналы усиливаются и подаются к радиопередатчику.

Так передается телевизионное изображение:
Так передается телевизионное изображение: 1—изображение актеров и декораций попадает в камеру; 2 — микрофон для передачи звука; 3— осветительные приборы; 4—диктор в звуконепроницаемой кабине; 5—комментатор показываемых сцен; 6—режиссер с помощником и звукооператор; 7—магнитофон, включаемый во время действия; 8 — пульт управления всеми осветительными приборами. Звук и изображение попадают в аппаратную, превращаются в электромагнитные волны, усиливаются и по кабелю идут на башню, а оттуда—в эфир. Из подсобных студий передают изображение макетов, титров и таблиц настройки. Из отдельного помещения демонстрируют кинофильмы. Внестудийный репортаж поступает из передвижных усилительных установок на расстояние прямой видимости на мачту центральной студни. Здесь изображение и звук усиливаются и посылаются в эфир по другому каналу.

По действующему в нашей стране стандарту изображение раскладывается на 625 строк. Чтобы четкость его была одинаковой и в вертикальном и в горизонтальном направлениях, каждая строка должна состоять из точек, размер которых одинаков и по вертикали и по горизонтали. Так как ширина кадра относится к его высоте, как 4:3, то полное число точек, на которое разлагается изображение, в 4/3 больше квадрата числа строк. При 625 строках число точек равно 521 тыс. Все эти точки передаются 25 раз в секунду. Поэтому наивысшая частота видеосигнала будет около 6 млн. гц.

Для радиопередачи необходимо, чтобы частота несущей сигналы волны была хотя бы в 8-10 раз выше частоты самого сигнала. Поэтому для передачи телевидения применяются частоты порядка 50 мгц и выше — метровые радиоволны. Более длинные волны непригодны для телепередачи.

Метровые радиоволны распространяются прямолинейно, подобно свету. Поэтому телепередачи обычно можно принимать на расстоянии прямой видимости между антеннами передатчика и приемника. При высоте передающей антенны 150 м. и высоте приемной антенны 10 м радиус надежной радиопередачи — до 60 км. В некоторых исключительных случаях телевизионные передачи принимаются на расстоянии многих сотен километров. Это зависит от состояния ионосферы и атмосферы (см. т. 3, ст. «Физические основы радио»).

Принцип действия электронной системы телевидения.
Принцип действия электронной системы телевидения.

Сигналы, полученные приемной антенной, усиливаются и затем поступают к приемной электронно-лучевой трубке. Передняя стенка этой трубки стеклянная, и на внутренней стороне ее нанесен слой люминофора — вещества, светящегося от ударов электронов. В другом конце трубки помещен электронный прожектор. В нем накаленный катод испускает поток электронов, которые под действием фокусирующих полей собираются в луч. А луч создает на люминофорном экране пятнышко диаметром в десятые доли миллиметра.

Чтобы перемещать электронный луч по экрану, возбуждая на люминофоре светящиеся строки, на луч воздействуют поперечным электрическим или магнитным полем. При магнитной развертке вокруг трубки помещают две пары катушек. К ним от генераторов развертки подается переменный ток. Отклонение электронного луча пропорционально току в катушках развертки. При линейном изменении тока в катушках луч с постоянной скоростью перемещается по экрану. Одна пара катушек дает строчную развертку. Прочертив одну строчку, луч быстро возвращается в исходное положение. Вторая пара катушек дает развертку по кадру. Она расположена перпендикулярно первой и отклоняет луч по вертикали так, чтобы за время одного кадра прочертились все 625 строк.

Радиотелеуправление.
Радиотелеуправление.

В современных телевизорах для уменьшения мелькания применяется так называемая чересстрочная система развертки. Электронный луч сначала прочерчивает все нечетные строчки (1, 3, 5 и т. д.), затем возвращается и прочерчивает все четные строчки.

Подобное развертывающее устройство действует и на передающей трубке. Чтобы луч в приемной трубке двигался согласованно с лучом в передающей трубке, телевизионный передатчик посылает сигналы, управляющие генераторами развертки, — синхронизирующие сигналы.

Для воспроизведения изображения на экране приемной трубки в электронном прожекторе имеется управляющий электрод — модулятор. Он изменяет ток в электронном луче в соответствии с видеосигналами, т.е. в соответствии с чередованием светлых и темных участков в передаваемом изображении.

Сейчас много внимания уделяется цветному телевидению, которое воспроизводит естественную окраску изображений. Здесь применяют метод разложения на передатчике изображения на три основных цвета и суммирование, смешение цветов на приемнике. За исходные первичные цвета берут красный, зеленый и синий.