Farve-tv er en tv- teknologi , der tillader transmission af et levende billede i naturlige farver. Alle analoge farve-tv-systemer (med undtagelse af tidlige eksperimenter) beregnet til jordbaseret udsendelse svarede til kompatibilitetsprincippet, det vil sige, at en farve-tv-transmission kunne modtages og gengives af både sort/hvid og farve -tv-modtagere [1] .
Samtidig brugte sort-hvide modtagere kun luminanssignalet, som ikke adskiller sig fra det sædvanlige sort-hvide videosignal . Farveinformation blev transmitteret ved hjælp af et ekstra signal, der kun blev brugt af farve-tv'er [2] . Denne beslutning gjorde det muligt at udføre farveudsendelser på den allerede eksisterende flåde af sort-hvide tv'er og fortsætte med at producere dem som et billigt alternativ til farvemodtagere.
Kræver køb af ekstra udstyr (set-top-boks-dekoder) for at se aktuelle digitale udsendelser på et gammelt analogt TV. I sådanne set-top-bokse gør afvisningen af at behandle farvesignalet det ikke længere billigere.
Forsøg på at transmittere et farvebillede begyndte samtidig med fremkomsten af mekanisk fjernsyn [3] . Den første, der begyndte at arbejde i denne retning, var Jan Szczepanik , der patenterede mekanisk nedbrydning ved hjælp af et oscillerende prisme i 1897, og Hovhannes Adamyan , der arbejdede på et tofarvet fjernsynssystem [4] . I 1899 patenterede Alexander Polumordvinov princippet om sekventiel farveoverførsel ved hjælp af en mekanisk scanningsenhed [5] [6] . Men ingen af disse forskere formåede at lave arbejdsprøver. Verdens første farve-tv-udsendelse fandt sted den 3. juli 1928 i Glasgow , og blev udført af en af grundlæggerne af mekanisk fjernsyn, John Baird [7] . I dette tilfælde blev princippet om sekventiel transmission af tre farveseparerede billeder af primærfarver brugt . Transmissionen blev udført af en Nipkow-skive med tre spiralgrupper af huller, dækket med røde, grønne og blå lysfiltre . I den modtagende ende af systemet til billedsyntese blev den samme disk og tre lyskilder med primærfarver brugt. Den 4. februar 1938 demonstrerede Baird det nye "teater"-system ved at sende et 120-linjers billede fra sit studie i Crystal Palace til en 3x4 meter stor skærm i Londons Dominion Theatre . Ufuldkommenheden af mekanisk fjernsyn tillod imidlertid ikke det resulterende system at blive masseproduceret. Derudover led det af de samme mangler som Kinemacolor farvekinematografisystemet med sekventiel optagelse og projektion af farveseparerede billeder: mærkbar flimmer og farvekanter på objekter i hurtig bevægelse på grund af lav billedhastighed .
Et gennembrud i udviklingen af farvefjernsyn fandt sted efter afslutningen af Anden Verdenskrig . Den amerikanske radio-elektroniske industri , efter at have mistet forsvarsordrer, tog udviklingen af civile teknologier op, herunder tv. Samtidig blev de seneste resultater brugt, som tidligere kun blev brugt i militær udvikling. Derudover blev tidligere ubrugte decimeterradiobånd tilgængelige , egnet til bredbåndsudsendelse. To hovedproblemer ved elektronisk farve-tv forblev uløst: kompatibilitet med eksisterende sort-hvide modtagere og farvebilledsyntese ved hjælp af katodestrålerør .
Til farveseparation var det nemmest at bruge tre senderør , som hver genererer signaler af tre primære farver bag filtrene. I dette tilfælde kan information om hver farve transmitteres samtidigt gennem separate kanaler [9] . Problemet var at få et farvebillede på siden af modtageren, da kineskoperne fra disse år kun gav et monokromt billede . Den mest oplagte løsning var at bruge et system svarende til det, der bruges i et fjernsynskamera : optisk justering af billeder af tre kineskoper med forskellige farver af fosforgløden [10] . Den første lukkede demonstration af et sådant Triniscope-system blev udført af RCA den 5. februar 1940 for medlemmer af US Federal Communications Agency (FCC) [11] . På bekostning af et tv med tre rør, som var tre gange højere end en konventionel sort-hvid-modtager, viste billedet sig at være mørkt, og signalet optog et for bredt frekvensbånd , da hver af de farveseparerede billeder blev transmitteret på en separat bærefrekvens [12] . Eksisterende sort-hvide fjernsyn kunne tilpasses til at modtage enhver af de farveseparerede kanaler i et sådant system, men transmissionen af halvtoner blev uundgåeligt forvrænget.
Et alternativ til den samtidige separate transmission af farveseparationer var den sekventielle transmission af farveinformation. Den båndbredde, der kræves af dette princip, forblev dog for bred, mens den bibeholdt en acceptabel klarhed . En kanalbredde, der kan sammenlignes med sort/hvid-udsendelser, blev bevaret i et system udviklet af RCA i 1949 og kaldt Dot Sequential Color System [13] [ 11] . Signalerne svarende til de røde, grønne og blå delbilleder blev multiplekset ved en frekvens på 3,8 MHz til en fælles [14] [* 1] . I modtageren blev de adskilt af en elektronisk kommutator og gengivet på en tre-CRT-skærm. Et af disse tv'er med en skærmdiagonal på 25 centimeter indeholdt 108 radiorør og optog 2 meter i højden og længden [14] . Multiplexing og dens synkronisering viste sig at være for kompleks til tiden, og systemet blev anset for ubrugeligt på trods af god kompatibilitet med sort-hvide modtagere. Nogle få år senere dannede nogle af dens principper grundlaget for NTSC -standarden med separat transmission af lysstyrke og farve [15] . To andre løsninger var at overføre farveadskillelseslinjer eller rammer i rækkefølge. Den første metode er implementeret i George Sleepers "Sleeper Color System" af det amerikanske konsortium "CTI" ( English Color Television Incorporated ), specielt oprettet i 1947 for at udvikle farve-tv [16] . I den anden metode transmitteres farveseparerede halvbilleder sekventielt ved hjælp af roterende diske med lysfiltre bag linsen på et enkeltrørskamera og foran et enkelt sort-hvidt kineskop på modtageren [10] . Dette princip, patenteret af Polumordvinov, blev tidligere brugt af Baird i en mekanisk version.
I en elektronisk version blev et sådant system første gang demonstreret for offentligheden af CBS den 4. september 1940 og blev kaldt Field -sekventielle farvesystem [ 17] . Dens største fordel var muligheden for at bygge en modtager baseret på et enkelt sort-hvidt kineskop: farvede rør med mosaikfosfor var stadig laboratorieeksotiske [18] . Selv på trods af omfanget af disken med lysfiltre, kunne dimensionerne og omkostningerne ved sådanne modtagere ikke sammenlignes med RCA triple-CRT-tv'er, der optog halvdelen af rummet. Imidlertid havde billed-for-billede farvetransmission en betydelig ulempe: kompatibilitet med sort-hvide fjernsyn, mulig for de fleste andre teknologier, blev til et uløseligt problem på grund af den uundgåelige stigning i billedhastigheden . Under FCC -høringerne på farve-tv, der begyndte den 26. september 1949, blev panelet stillet over for et valg af tre systemer: RCA med højfrekvent multipleksing, CTI med progressiv farvetransmission og CBS med enkelt farveseparation [19] [14] . Som et resultat, på trods af den fuldstændige inkompatibilitet, blev CBS-systemet fundet at være mere egnet end de to andre, og den 11. oktober 1950 blev det formelt godkendt som USA's nationale standard [20] [17] . Den 25. juni 1951 kl. 16:35 ET begyndte fem CBS tv-stationer på østkysten regelmæssige farveudsendelser [21] [17] .
Et billede på 405 linjer blev transmitteret med en hastighed på 144 farvefelter (48 felter ) pr . billede overhovedet [21] [22] . Hjemmelavede "konvertere", der gjorde det muligt at tilpasse tv'et til at modtage farveprogrammer, viste sig at være for kompliceret for almindelige brugere [23] . Udsigten til en eskalerende Koreakrig og adskillige klager fra seere tvang det amerikanske forsvarsministerium til at forbyde produktionen af farvemodtagere fra oktober 1951 "for at spare strategiske råmaterialer" [22] . Beslutningen er truffet under pres fra producenter af sort/hvide tv og har til formål at støtte elektronikindustrien og markedet for tv-modtagere. Forbuddet blev først ophævet i 1953, og indtil det øjeblik blev produktionen af farve-tv-apparater til frit salg i USA betragtet som ulovlig [17] . Senere besluttede den amerikanske kongres , at alle nye farve-tv-systemer skal være kompatible med eksisterende [3] . Den sidste udsendelse i CBS-standarden var udsendelsen af en fodboldkamp mellem holdene i North Carolina og Maryland den 20. oktober 1951 [21] [17] .
I USSR på det tidspunkt var der kun få sort-hvide tv-modtagere, og kompatibilitetsproblemet var ikke så akut som i USA. Derfor startede man samme år, under ledelse af Viktor Kreutzer , udviklingen af en lignende standard med sekventiel frame-farvetransmission, og den 7. november 1952 gennemførte Leningrad Television Center en testudsendelse [24] [25] . Den 5. november 1953 begyndte MOSTST-eksperimentelle studiet fra Moskvas tv-center på Shabolovka regelmæssige udsendelser ved hjælp af det samme system [26] . Der var en vittighed blandt amerikanske specialister, der lærte om dette: "Russerne genoplivede en amerikansk død mand," selvom lignende systemer blev testet samtidigt i Storbritannien og Frankrig [27] [28] [3] . Med en dekomponeringsstandard på 525 linjer blev der transmitteret 150 farveseparerede halvrammer pr. sekund, 3 for hvert felt. For at modtage signalet blev Raduga-tv'er produceret med et kinescope på 18 centimeter i diameter, foran hvilket en skive med tre par lysfiltre roterede med en frekvens på 1500 omdrejninger i minuttet [29] [30] . Rotationen blev synkroniseret med disken på det sendekamera på grund af det elektriske AC -netværk, der blev delt med tv-centret : uden for Moskva var synkronisering vanskelig [31] . Fjernsyn blev installeret i specielt oprettede studier til offentlig visning af eksperimentelle programmer, der blev sendt flere gange om ugen [32] . I sidste ende blev systemet anerkendt som lovende i Sovjetunionen, og udsendelsen blev afsluttet den 5. december 1955 med visningen af filmen " Abitur Certificate " [3] [26] . Senere blev seriel transmission af farveseparerede felter brugt i nogle lukkede tv-netværk, herunder det sovjetiske Arktur rumvideokommunikationssystem [33] .
I maj 1969, under Apollo 10 's flyvning , brugte astronauterne Tom Stafford , John Young og Eugene Cernan et særligt fjernsynskamera rummet for første gang og udsendte farve -tv fra rummet for første gang.
Den mest lovende var måden, som indebar brugen af et kinescope med tre elektroniske spotlights og en mosaikfosfor med en anden glødfarve. I midten af 1940'erne begyndte Baird udviklingen af det første system, kaldet Telechrome. Funktionsprincippet var baseret på et specielt design af et kinescope med to elektroniske projektorer placeret i en vinkel på forskellige sider af en gennemskinnelig skærm. I dette tilfælde faldt elektronstrålerne fra hver af kanonerne på "sit eget" fosforlag med en anden glødfarve [34] . Brugen af cyan og magenta muliggjorde en forenklet farvegengivelse, der minder om tofarvede farvebiografteknologier som " Sinecolor " og tidlige " Technicolor ". En komplet analogi med biograf blev suppleret med brugen af tofarve-tv også til at gengive 3D-billeder i anaglyph - teknikken . Yderligere forbedring af systemet førte til fremkomsten af en tredje elektronkanon i et trefarvet kineskop med en dobbeltsidet gennemskinnelig rasterskærm [35] . Den første demonstration fandt sted den 16. august 1944 og beviste den lovende retning, men Byrds pludselige død afbrød eksperimenterne. Et lignende princip blev brugt i Dumont Trichromoscope-røret : elektroniske projektorer var placeret på tre sider i store vinkler til en mosaikskærm bestående af trihedriske pyramider med flerfarvet fosfor af forskellige ansigter [36] .
Yderligere forskning gik i samme retning. Penetron brugte ligesom Bairds Telechrome kun to farver, men var baseret på en to-lags fosfor. Denne teknologi har fundet anvendelse i radaridentifikationssystemer " ven eller fjende " [37] . Tættest på målet var Chromatron, udviklet af fysikeren Ernst Lawrence [38] . Kineskopet, også kendt som "Lawrence-røret", brugte en gitterelektrode til at fokusere elektronstråler på tilsvarende strimler med tre farver fosfor [39] . Men de mest lovende og teknologisk avancerede rør viste sig at være med en skyggemaske , takket være hvilken strålerne faldt på fosforpletter med den tilsvarende glødfarve [11] . Opfinderen af et sådant kineskop er Werner Flehig ( tysk: Werner Flechsig ), som først demonstrerede en prototype i 1939 på IFA International Exhibition i Berlin . Masseproduktion af rør blev først startet i midten af 1950'erne af RCA-virksomheden, som investerede enorme summer i udviklingen af sin produktionsteknologi [15] . Ulempen ved denne tekniske løsning var skærmens reducerede lysstyrke på grund af skyggen af elektronstrålerne af masken. I denne henseende vandt Chromatron og Philco's Appletube type rør med tidsswitched farve af en enkelt spotlight, men de viste sig at være for komplicerede til deres tid [38] [40] [41] . Som et resultat blev dot-triad RCA-teknologi og dens lodrette blænde-grillvariation , senere udviklet af Sony under navnet "Trinitron", de mest populære.
Samtidig med problemet med farvesyntese i tv-modtageren blev spørgsmålet om at sikre kompatibilitet med eksisterende sort-hvide tv-systemer løst. I sidste ende valgte de fleste udviklere det princip, der blev foreslået i 1938 af den franske ingeniør Georges Valensi ( fr. Georges Valensi ) [42] . Hans teknologi sørgede for separat transmission af information om lysstyrke og farve i stedet for de originale farveseparerede komponenter. Den første succes i denne retning var færdiggørelsen af RCAs udvikling af et nyt system, som den 17. december 1953, som et resultat af revision, blev vedtaget af US National Television Standards Committee som en enkelt udsendelsesstandard under navnet NTSC [43] [17] . Den første eksperimentelle transmission i dette system blev udført af det nationale tv-netværk NBC den 30. august 1953, og allerede den 1. januar 1954 fandt den første transkontinentale tv-udsendelse af et farveprogram via radiorelæ sted [11] . Den nye teknologi sørgede for transmission af et luminanssignal, der ikke adskiller sig fra et sort-hvidt videosignal, og to farveforskelle, konverteret ved hjælp af kvadraturmodulation til et separat krominanssignal, der transmitteres sammen med luminanssignalet. Det resulterende fuldfarve-fjernsynssignal var egnet til modtagelse af allerede eksisterende sort-hvide fjernsyn, der kun brugte luminanssignalet. Farvemodtagerne afkodede farvesignalet og viste farvebilledet. Det første masseproducerede NTSC-farve-tv-apparat var RCA CT-100, som blev solgt til $1.000 [44] . Allerede i 1955 blev der produceret 40.000 farvefjernsyn af denne standard [43] .
Den 14. januar 1960 begyndte eksperimentel udsendelse fra MOSTST-studiet i USSR ved hjælp af den sovjetiske analog af NTSC, kaldet OSCM - "Simultaneous compatible system with quadrature modulation" [24] [3] . Store partier af tv-apparater "Rainbow" (nyt design) og "Temp-22" blev produceret med et sovjetisk-designet maske-kinescope 53LK4Ts [45] . Systemet, udviklet af Department of Television LEIS , var en kopi af det amerikanske, men tilpasset til sovjetiske standarder: Bredden af frekvenskanalen blev øget til 8 MHz og den europæiske dekomponeringsstandard blev brugt [46] [47] . Underbærebølgefrekvensen blev valgt til at være 4,43 MHz [48] . Der blev sendt udsendelser flere gange om ugen, men der var mulighed for at se programmer i farver, hovedsageligt i tv-studier og på udstillinger, da farvemodtagere ikke var tilgængelige for frit salg. I midten af 1960'erne blev to europæiske farve-tv-systemer udviklet, det vesttyske PAL og det franske SECAM , som også begyndte at blive testet i USSR. Begge afspejlede forsøg på yderligere at forbedre NTSC, hvis ulempe var den lave modstand mod faseforvrængning [49] . Som et resultat, baseret på resultaterne af erfaringerne med udsendelse i OSKM-systemet og test af to udenlandske standarder sammen med TsT NIIR-systemet, udviklet under ledelse af Vladimir Tesler, i USSR i 1967 blev SECAM-standarden vedtaget som en tv-station. , som den mest velegnede til transmission over en afstand eksisterende radiorelælinjer [46] [3] .
Den første udsendelse over SECAM-systemet i USSR var tidsindstillet til at falde sammen med 50-året for Oktoberrevolutionen , der blev fejret den 7. november 1967 [50] . På denne dag fandt den første farvetransmission uden for studiet sted fra Den Røde Plads ved hjælp af tre-rørs sendekameraer "Spektr-7" af indenlandsk design. For at modtage et farvebillede begyndte produktionen af Rubin-401, Raduga-403 og Record-101 fjernsyn baseret på sovjetiske maske-kinescopes samme år [50] . Fra 1. januar 1977 begyndte alle programmer fra USSR's Central Television at blive udsendt i farver, og i 1987 modtog alle perifere tv-centre farveudstyr [51] .
I dag er der tre hovedfarve-tv-standarder, der bruges til analog udsendelse.
NTSC var den første standard i verden, der blev udbredt. Det andet land efter USA, som godkendte det som et tv-selskab, var Cuba i 1958 , men efter revolutionen , fra 1959 til 1975, blev farveudsendelser indstillet [52] . Japan (i 1960), Mexico (1963) og Canada (1966) blev de næste NTSC-territorier . Gradvist spredte systemet sig til næsten hele det amerikanske kontinent , inklusive en del af Sydamerika . Under driften blev den største ulempe ved NTSC afsløret på grund af særegenhederne ved kvadraturmodulation: ustabiliteten af billedets farvetone, som konstant skulle justeres med NTSC Tint-controlleren [49] . I USA dukkede endda et legende bagronym for systemets navn op: " Aldrig to gange den samme farve ", hvilket afspejler dets funktioner . Forsøg på at løse problemet med farveafhængighed af subcarrier faseforvrængning førte til oprettelsen af to andre systemer, der dukkede op i Europa .
Her gik indførelsen af farve-tv meget langsommere på grund af efterkrigstidens ødelæggelser. Den amerikanske standard med ustabil farvegengivelse fandt ikke støtte fra lokale eksperter. Forsøg på at ændre NTSC til udsendelse i Europa blev gjort af det franske selskab RTF, det britiske EMI og BBC og det hollandske Philips , men i de fleste tilfælde var resultaterne utilfredsstillende [53] . Udviklingen af deres egne systemer blev forsinket indtil slutningen af 1960'erne, og der var ingen regelmæssig farveudsendelse. Men på det tidspunkt, hvor standarderne blev vedtaget, var de vigtigste teknologiske problemer i produktionen af modtagere og studieudstyr allerede løst i udlandet, så udbredelsen af farve-tv i Europa var meget hurtigere, men senere. De fleste af landene i Vesteuropa i 1966 valgte PAL som standard, og Frankrig og CMEA-landene et år senere - SECAM [54] . Senere begyndte PAL-systemet at blive brugt i Asien , Australien og en række afrikanske lande , og SECAM-i Mellemøsten . I midten af 1970'erne var sort-hvide udsendelser stort set ophørt over hele verden. Yderligere teknologiske fremskridt afslørede manglerne ved SECAM-standarden, som blev opgivet i de fleste lande i den tidligere sovjetblok . Samtidig blev PAL den mest udbredte: I slutningen af 1990'erne så 67,8 % af verdens tv-seere programmer, der brugte denne standard i 62 lande [55] .
NTSC M | PAL B, G, H | PAL I | PAL-N | PAL M | SECAM B, G, H | SECAM D, K, K', L | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Dekomponeringsstandard | 525/60 | 625/50 | 625/50 | 625/50 | 525/60 | 625/50 | 625/50 |
Linje frekvens | 15.734 kHz | 15.625 kHz | 15.625 kHz | 15.625 kHz | 15.750 kHz | 15.625 kHz | 15.625 kHz |
Felt billedhastighed | 60 Hz | 50 Hz | 50 Hz | 50 Hz | 60 Hz | 50 Hz | 50 Hz |
Subcarrier frekvens | 3,579545 MHz | 4,43361875 MHz | 4,43361875 MHz | 3,582056 MHz | 3,575611 MHz | ||
Videobåndbredde | 4,2 MHz | 5,0 MHz | 5,5 MHz | 4,2 MHz | 4,2 MHz | 5,0 MHz | 6,0 MHz |
lydbærer | 4,5 MHz | 5,5 MHz | 5,9996 MHz | 4,5 MHz | 4,5 MHz | 5,5 MHz | 6,5 MHz |
Moderne analoge farvefjernsynsstandarder sørger for transmission af et luminanssignal og to farveforskellesignaler, mens de stadig bevarer kompatibiliteten med sort-hvide modtagere. I dette tilfælde bærer farveforskelsignaler information om forholdet mellem blå og røde signaler og lysstyrke, og det grønne signal opnås ved at trække dem direkte fra modtagerdekoderen [ 2] . Forholdet mellem signaler er valgt baseret på det menneskelige øjes spektrale følsomhed og er standardiseret for større systemer [56] . Samtidig kan frekvensbåndet optaget af farveforskelsignaler begrænses på grund af menneskesynets reducerede følsomhed over for klarheden af et farvebillede [2] .
Med udbredelsen af digitalt tv blev de inkompatible analoge systemer PAL, SECAM og NTSC erstattet af et verdensomspændende digitalt baseret på anbefalingen BT.601, vedtaget i 1982 af International Radio Advisory Committee [57] . Den digitale standards universalitet er tilvejebragt af et enkelt farverum , hvori farvedata er kodet. Udviklingen af nye typer skærmenheder, såsom plasmapaneler og flydende krystalskærme , har ikke medført fundamentale ændringer i den måde, farve syntetiseres på. Sådanne skærme bruger den samme teknologi til rumlig additiv farveblanding, som er blevet grundlaget for farvekineskoper med en mosaikfosfor af tre primærfarver.
![]() | |
---|---|
I bibliografiske kataloger |