Mekanisk fjernsyn , elektromekanisk fjernsyn - en type fjernsyn , der bruger elektromekaniske anordninger til at dekomponere et billede i elementer og efterfølgende invers syntese i stedet for katodestrålerør eller halvlederanordninger .
De allerførste tv-systemer var mekaniske og sørgede oftest ikke for lydakkompagnement . I modsætning til moderne, fuldt elektronisk fjernsyn involverer mekanisk fjernsyn tilstedeværelsen af en bevægende mekanisme i sende- og modtageanordningerne til at scanne billedet og gengive det. Som regel er dette en Nipkow-skive eller en spejlskrue. Det første brugbare system af denne type blev skabt af John Baird i 1920'erne [ 1] . På grund af det lille antal billedelementer, der transmitteres, bruges udtrykket small-line tv nogle gange .
De første eksperimenter med at overføre billeder over en afstand blev udført allerede i det 19. århundrede . I 1862 skabte den italienske opfinder Giovanni Caselli en enhed, der tillader transmission af billeder over ledninger, og han kaldte den "Pantelegraph" [2] . Teknologien var dog kun egnet til at overføre mønstre trykt på en ledende kobberplade . Den reelle mulighed for at transmittere et billede uden dets foreløbige forberedelse viste sig først efter opdagelsen af selens fotoledningsevne af Willoughby Smith i 1873, såvel som den eksterne fotoelektriske effekt af Heinrich Hertz i 1887 [3] . Ikke mindre vigtig var ideen om en element-for-element-metode til sekventiel transmission af et billede, udtrykt af Adrian de Paiva i 1878 og Porfiry Bakhmetiev i 1880 [4] .
Fotocellen udviklet af Alexander Stoletov på grundlag af Hertz' teori gjorde det muligt for Arthur Korn allerede i 1902 at etablere transmission af stillbilleder over en afstand. Denne teknologi, der senere blev forbedret og kaldt " fototelegrafi ", fandt hurtigt anvendelse i kriminel efterforskning og nyhedsfotojournalistik , men var ikke anvendelig til transmission af et levende billede på grund af selenfotocellers inerti . Det tog 10-15 minutter at scanne et fotografi med en kvalitet, der er acceptabel til avistryk . Projekter skabt på papir blev først operationelle modeller i 1920'erne, takket være udseendet af elektroniske forstærkere baseret på de første radiorør [4] .
I 1898 modtog den polske opfinder Jan Szczepanik et engelsk patent nr. 5031 for et "teleskop" designet til at transmittere et farvebillede i bevægelse over en afstand [5] . Udtrykket blev opfundet af den franske forfatter Louis Figuer, og udover Szczepanik blev det brugt af andre europæiske opfindere, herunder George Carey, Adriano de Pava og Mieczysław Wolfke [6] . Det lykkedes dog ikke at skabe en enkelt brugbar enhed.
Den 4. januar 1900 (23. december 1899 ) indgav Alexander Polumordvinov, en laboratorieassistent ved Kazan Universitet , en patentansøgning nr. 10739 for design af en "telefon", hvis nøgleelement var en mekanisk "lysfordeler" [ 1] [7] . I samme måned blev opfindelsen meget værdsat ved den første elektrotekniske kongres i St. Petersborg , men "telefonen" fik ikke praktisk implementering. Senere blev patentet solgt til John Baird , som brugte Polumordvinovs ideer i udviklingen af det engelske mekaniske farvefjernsynssystem [8] [9] [10] .
Verdens første "demonstration af øjeblikkelig transmission af billeder" i 1909 blev udført af franskmanden Georges Rignoux ( fr. Georges Rignoux ), der udsendte faste bogstaver ved hjælp af en mosaik af selenfotoceller [9] . Deres billeder med en opløsning på 8 × 8 elementer blev opdateret på en modtageenhed med en elektromekanisk kontakt 1 gang i sekundet [11] . På grund af tekniske ufuldkommenheder forblev Rinus "telefotoapparat" et laboratoriums kuriosum. I 1922 udviklede Mikhail Bonch-Bruevich på Nizhny Novgorod radiolaboratoriet designet af et "radioteleskop", som heller ikke fik praktisk implementering [4] . Et år senere transmitterede amerikaneren Charles Francis Jenkins for første gang et bevægende silhuetbillede, og den 13. juni 1925 fandt en tv-udsendelse af et halvtonebillede fra et skib i Atlanterhavet sted [1] . I sidstnævnte tilfælde blev der brugt udviklingen af den engelske opfinder John Byrd, som blev verdens første styresystem for mekanisk fjernsyn [12] .
Bairds første transmission fandt sted den 26. januar 1926 fra hans laboratorium i London [1] . Almindelig udsendelse blev dog først startet af tv-stationen WCFL , som gik i luften i Chicago den 12. juni 1928 [13] . Dens skaber var Ulises Sanabria [14] ( eng. Ulises Armand Sanabria ), som den 19. maj 1929 for første gang begyndte at transmittere lyd ved at bruge en separat WIBO -radiostation til dette . Videosignalet blev transmitteret af WCFL- stationen på en separat bærefrekvens i samme område som lyden. De første masseproducerede tv-modtagere "Vizhnett" ( eng. Visionette ) med en 45-linjers mekanisk scanning begyndte at blive produceret af Western Television i 1929 til en pris på lige under $ 100 [15] .
I USSR blev de første forsøg på at skabe et mekanisk fjernsyn udført i 1920-1926 (S. N. Kakurin, L. S. Termen, A. A. Chernyshev, V. A. Gurov, etc.) [16] . I dette tilfælde blev den "tyske" standard brugt med en dekomponering i 30 linjer og en billedhastighed på 12,5 fps [17] [18] . Billedformatet af rammen blev taget tæt på den " klassiske " - 4:3 med en opløsning på cirka 30 × 40 elementer. I 1931 blev Moskva Radio Broadcasting Technical Center (MRTU) oprettet i USSR på grundlag af transmissions-tv-udstyret fra tv-laboratoriet ved All-Union Electrotechnical Institute (VEI), som omfattede P. V. Shmakov (leder), V. I. Arkhangelsky (optisk-mekanisk sweep), S. I. Kataev , P. V. Timofeev (fotoceller), A. M. Shemaev (neonlamper) [19] .
Ved hjælp af systemet blev regelmæssige film udsendt og udsendt fra studiet i det første Moskva -tv-center på Nikolskaya Street , hus 7, 2 gange om ugen i 30-40 minutter. De første eksperimentelle transmissioner fandt sted 29. april og 2. maj 1931 ved en bølge på 56,6 meter uden lydakkompagnement [4] . Regelmæssig mekanisk udsendelse fra tv-centret begyndte den 15. november 1934 med transmissionen af en 25-minutters varietékoncert [20] . Billedet blev transmitteret ved en bølgelængde på 379 meter, og lyden blev udsendt af radiostationen fra All-Union Central Council of Trade Unions ved en bølgelængde på 720 meter fra midnat til klokken et om morgenen 12 gange om måneden [1] [21] .
Fra 1933 til 1936 blev mere end 3.000 set-top-bokse af mærket B-2 produceret af den indenlandske industri [2] . Mekaniske tv'er fra disse år var et præfiks til en konventionel radio . For at modtage lydakkompagnement, hvis det var tilgængeligt, krævedes der en radiomodtager mere [22] . I 1935 blev MRTU omdannet til Moscow Broadcasting Center of Equipment and Studios (MVUAiS). Siden 1937 er lydakkompagnement blevet døbt over Moskvas radioudsendelsesnetværk som et almindeligt radioprogram [23] . En af de få fordele ved mekanisk fjernsyn (som stammer fra dets største ulempe - lav billedklarhed ) var videosignalets relativt smalle båndbredde, som gjorde det muligt at bruge rækkevidden af mellemstore radiobølger til dets transmission [1] . Dette gjorde det til gengæld muligt at modtage fjernsynsudsendelser over lange afstande (hundrede og tusinder af kilometer) såvel som konventionel udsendelse [23] [24] .
I begyndelsen af 1930'erne blev designet af hjemmelavede set-top-bokse [25] til at modtage tv-udsendelser, herunder udenlandske udsendelser, udbredt blandt sovjetiske radioamatører [18] . Samtidig havde deres udenlandske kolleger mulighed for at skabe amatør-tv-stationer [26] . Efter lanceringen af Moskvas tv-center begyndte transmissioner af mekanisk fjernsyn fra Odessa og Leningrad [24] . Den 10. september 1933 begyndte transmissioner fra Novosibirsk [4] . Regelmæssige transmissioner af mekanisk fjernsyn fra Moskva ophørte i april 1940 efter åbningen af et nyt tv-center på Shabolovka , baseret på elektroniske principper [2] .
Antallet af linjer af systemer med en disk var begrænset og varierede fra 30 til 120. Efter 1935, på grund af nogle tekniske fremskridt, dukkede mekaniske systemer op, designet til 180 eller flere linjer. Billedkvaliteten af elektronisk fjernsyn til mekanisk fjernsyn forblev dog uopnåelig. Det bedste system af mekanisk fjernsyn blev betragtet som det britiske " Scophony " ( engelsk Scophony ), som gengav 405 linjer på en skærm op til 2,8 × 3,7 meter (9 × 12 fod ) [27] . Adskillige enheder af dette system blev samlet, inklusive dem til hjemmebrug med en 24×22 tommer (56×61 cm) skærm [28] . Scophony-systemet brugte flere trommer, der roterede ved høj hastighed for at skabe et billede [28] . Masseproduktionen af fjernsyn af denne type fandt ikke sted på grund af verdenskrigens tilgang. Også kendt er det amerikanske system med 441 scanningslinjer, som brugte flere tromler, hvoraf den ene roterede med en hastighed på 39.690 o/min, og den anden med flere hundrede omdrejninger i minuttet.
Mekaniske tv-systemer eksisterede indtil udbruddet af Anden Verdenskrig , hvilket gav plads til mere teknologisk avanceret og pålidelig elektronisk efter dens afslutning. Principperne for mekanisk fjernsyn blev anvendt i foto-tv-systemer til at transmittere billeder fra Månen og andre planeter ved hjælp af automatiske interplanetariske stationer . Den 25. december 1966 transmitterede den sovjetiske AMS " Luna-13 " for første gang et panorama af månens overflade ved hjælp af en mekanisk scanning. En ramme bestående af 1500 lodrette linjer blev transmitteret i halvanden time [9] . På grund af den lave transmissionshastighed var det muligt at bruge et mere pålideligt område af radiobølger og opnå et billede af stationære objekter med høj opløsning [18] .
Siden 1970'erne har nogle radioamatører eksperimenteret med mekaniske tv-systemer. Udstyret blev redesignet under hensyntagen til nye teknologier: gamle neonlamper blev erstattet med super-lyse LED'er osv. Sådanne systemer har deres egne fordele, der er vigtige for at skabe smalbånds-tv med en båndbredde på mindre end 40 kilohertz (moderne tv systemer bruger en radiokanal med en bredde på omkring 6 megahertz, 150 gange bredere). I praksis bliver der dog oftere brugt elektronisk end mekanisk udstyr (f.eks. slow-scan tv ).
Mekaniske tv-teknologier har fundet anvendelse i moderne DLP-projektorer . De bruger en række små (16 mm²) elektrostatisk ladede spejle, der selektivt reflekterer lys for at skabe et billede. Mange billige DLP-projektorer bruger et farvehjul til at skabe et farvebillede. Den samme teknologi blev brugt i hybride farve-tv-systemer i 1950'erne før opfindelsen af skyggemaske - kinescopes [29] .
Et andet anvendelsesområde for optomekanisk teknologi er i laserprintere , hvor et lille roterende spejl bruges til at drive en moduleret laserstråle i den ene akse, mens tromlebevægelser bruges til at drive de andre akser. En variant af denne ordning, der bruger højeffektlasere, bruges i laserprojektorer med en opløsning på op til 1024 linjer (hver linje har mere end 1500 punkter). Sådanne systemer er kendetegnet ved høj billedkvalitet og bruges for eksempel i planetarier og de nyeste IMAX- biografer [30] .
Billedscanning i mekanisk fjernsyn udføres oftest ved hjælp af Nipkow-disken, første gang foreslået af den tyske opfinder Paul Nipkow i 1884 [5] . Skiven har en række huller arrangeret i en spiral.
I sendekammeret , bag disken placeret i optagelinsens brændplan , er en fotocelle installeret til at registrere lyset, der falder på den. I stedet for en fotoelektrisk celle bruger modtageren en moduleret lyskilde, normalt en neonlampe , som har en lav inerti. Hvert hul i sin bevægelse danner en scanningslinje med variabel lysstyrke svarende til lysstyrken af de transmitterede områder af motivet. En elektrisk forbindelse eller radio bruges til at sende lysstyrkesignalet fra kameraet til modtageren . At sende kameraer med en disk havde en række væsentlige ulemper: især blev de fastgjort ubevægelige på grund af risikoen for at bryde sweep under rystning. Panorering kunne kun udføres ved hjælp af et roterende spejl installeret foran linsen, som skyder reflekterede objekter [31] .
Ud over Nipkow-disken er der en række andre teknologier. I stedet for en skive kan en roterende tromle bruges enten med huller eller med et sæt spejle monteret på den: for eksempel det såkaldte "spejlskrue"-design [32] . På den lodrette akse er der en stak polerede metalplader roteret i forhold til hinanden i en lille vinkel. Antallet af plader svarer til antallet af scanningslinjer. Når den belyses med en slidsneonlampe, bevæger dens refleksion på spejloverfladen sig på grund af skruens rotation, og resultatet er et billede, der kan sammenlignes med dimensionerne af hele strukturen. I denne henseende er spejlskruen Nipkow-skiven overlegen, som er mange gange mere besværlig end størrelsen på den skabte ramme. Skruen er dog kun anvendelig i modtagere.
En anden berømt "flyvende spot"-metode var et forsøg på at bruge en lignende telecine-projektionsteknologi udviklet af Manfred von Ardenne i 1931 . Motivet var i et mørklagt studie og scannet af en smal lysstråle, der passerede gennem hullerne på Nipkow-skiven, 16 gange i sekundet. Lyset, der reflekteres fra objektet, faldt ikke på én fotocelle, men på en hel blok af sådanne elementer, hvilket gør det muligt for summeringen af signalet at øge systemets lysfølsomhed . Den rejsestrålemetode blev brugt af BBC indtil 1935 og i Tyskland indtil 1938 . Ulemperne ved denne metode omfatter optagetilstanden - objektet skal være i mørke, det vil sige, at metoden ikke er egnet til udendørs udsendelser. På trods af dette blev sådanne telesensorer meget brugt til udsendelser fra studiet i 30'erne. Samtidig satte melderen sig i en mørk kahyt og læste nyhederne, og hans billede blev scannet af en rejsestråle.
I nogle tidlige mekaniske systemer var linjerne ikke arrangeret vandret, som i moderne tv, men lodret. Et eksempel er det britiske 30-linjers Byrd-system. Dette system skabte et lodret rektangulært billede ("portræt"-retning), i stedet for den vandrette ("landskab") almindelige i dag. Retningen af linjerne afhænger af placeringen af rammemasken i forhold til Nipkow-skiven: når de er placeret til venstre eller højre, er scanningslinjerne lodrette, ovenfra eller nedefra - vandrette. På grund af den lave opløsning af billeder i Baird-systemet, tilstrækkelig kun til et mere eller mindre klart billede af én person, blev vertikal (portræt) orientering at foretrække frem for vandret. Men i sidste ende vandt den vandrette ramme, der faldt sammen med den filmiske, frem.
I tiden med kommerciel drift af mekanisk fjernsyn blev systemer udviklet til at optage billeder uden lyd ved hjælp af en modificeret grammofonoptager . Systemet, kendt som "Phonovision" ( eng. Phonovision ) er ikke meget brugt på grund af kompleksiteten, den lave pålidelighed og meget imponerende pris. Men ikke desto mindre, takket være denne enhed, er unikke optagelser af udsendelser fra disse år kommet ned til os. I dag skabte den skotske ingeniør Donald F. McLean udstyret til at spille disse plader og afholder foredrag og demonstrationer af optagelser lavet i 1925-1933 [ 33 ] .
McLeans samling af diske inkluderer en række testoptagelser personligt lavet af tv-pioneren John Baird. En disk, dateret 28. marts 1928 og mærket "Miss Pounsford" ( eng. Miss Pounsford ) er en optagelse af et par minutter langt billede af en kvindes ansigt, der fører en livlig samtale med nogen uden for skærmen. I 1993 blev kvindens identitet identificeret som Mabel Pounceford, og hendes korte optræden på disken menes at være den allerførste menneskelige videooptagelse [34] .
| Displayteknologier _ | |
|---|---|
| Video vises |
|
| Ikke-video |
|
| 3D-skærme |
|
| Statisk | |
| se også |
|
| Udsend videoformater | |||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TV |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Teknisk udgivelse |
| ||||||||||||||||||||||||||