Mekanisk television , elektromekanisk television - en typ av tv som använder elektromekaniska anordningar för att bryta ned en bild till element och efterföljande invers syntes istället för katodstrålerör eller halvledaranordningar .
De allra första tv-systemen var mekaniska och försåg oftast inte med ljudackompanjemang . Till skillnad från modern, helt elektronisk tv, involverar mekanisk television närvaron av en rörlig mekanism i sändnings- och mottagningsanordningarna för att skanna bilden och reproducera den. Som regel är detta en Nipkow-skiva eller en spegelskruv. Det första fungerande systemet av denna typ skapades av John Baird på 1920 - talet [ 1] . På grund av det lilla antalet bildelement som sänds, används ibland termen small-line television .
De första experimenten med att överföra bilder över avstånd gjordes redan på 1800-talet . År 1862 skapade den italienske uppfinnaren Giovanni Caselli en enhet som tillåter överföring av bilder över trådar, och han kallade den "Pantelegraph" [2] . Tekniken var dock endast lämplig för att överföra mönster tryckta på en ledande kopparplatta . Den verkliga möjligheten att överföra en bild utan dess preliminära förberedelser dök upp först efter upptäckten av selens fotokonduktivitet av Willoughby Smith 1873, liksom den externa fotoelektriska effekten av Heinrich Hertz 1887 [3] . Inte mindre viktig var idén om en element-för-element-metod för sekventiell överföring av en bild, uttryckt av Adrian de Paiva 1878 och Porfiry Bakhmetiev 1880 [4] .
Fotocellen som utvecklats av Alexander Stoletov på basis av Hertz teori gjorde det möjligt för Arthur Korn att redan 1902 etablera överföring av stillbilder över ett avstånd. Denna teknik, senare förbättrad och kallad " fototelegrafi ", fann snabbt användning i brottsutredningar och nyhetsfotojournalistik , men var inte tillämplig på överföring av en rörlig bild på grund av trögheten hos selenfotoceller . Att skanna ett fotografi med en acceptabel kvalitet för tidningstryck tog 10-15 minuter. Projekt skapade på papper blev operativa modeller först på 1920-talet, tack vare utseendet på elektroniska förstärkare baserade på de första radiorören [4] .
År 1898 fick den polske uppfinnaren Jan Szczepanik ett engelskt patent nr 5031 för ett "teleskop" utformat för att överföra en rörlig färgbild över ett avstånd [5] . Termen myntades av den franske författaren Louis Figuer, och förutom Szczepanik användes den av andra europeiska uppfinnare, inklusive George Carey, Adriano de Pava och Mieczysław Wolfke [6] . Men de misslyckades med att skapa en enda fungerande enhet.
Den 4 januari 1900 (23) december 1899 lämnade Alexander Polumordvinov, en laboratorieassistent vid Kazan University , in en patentansökan nr 10739 för utformningen av en "telefon", vars nyckelelement var en mekanisk "ljusfördelare" [ 1] [7] . Samma månad blev uppfinningen mycket uppskattad vid den första elektrotekniska kongressen i St. Petersburg , men "telefonen" fick inte praktisk tillämpning. Senare såldes patentet till John Baird , som använde Polumordvinovs idéer i utvecklingen av det engelska mekaniska färg-tv-systemet [8] [9] [10] .
Världens första "demonstration av momentan överföring av bilder" 1909 utfördes av fransmannen Georges Rignoux ( fr. Georges Rignoux ), som sände fasta bokstäver med hjälp av en mosaik av selenfotoceller [9] . Deras bilder med en upplösning på 8 × 8 element uppdaterades på en mottagande enhet med en elektromekanisk omkopplare 1 gång per sekund [11] . På grund av tekniska brister förblev Rinus "telefotoapparat" en laboratoriets kuriosa. 1922 , vid radiolaboratoriet i Nizhny Novgorod , utvecklade Mikhail Bonch-Bruevich designen av ett "radioteleskop", som inte heller fick praktisk implementering [4] . Ett år senare sände amerikanen Charles Francis Jenkins för första gången en rörlig siluettbild, och den 13 juni 1925 ägde en tv-sändning av en halvtonsbild från ett skepp i Atlanten rum [1] . I det senare fallet användes utvecklingen av den engelske uppfinnaren John Byrd, som blev världens första operativsystem för mekanisk television [12] .
Bairds första sändning ägde rum den 26 januari 1926 från hans laboratorium i London [1] . Men regelbunden sändning startades först av tv-stationen WCFL , som gick i luften i Chicago den 12 juni 1928 [13] . Dess skapare var Ulises Sanabria [14] ( eng. Ulises Armand Sanabria ), som den 19 maj 1929 för första gången började sända ljud genom att använda en separat WIBO -radiostation för detta . Videosignalen sändes av WCFL- stationen på en separat bärfrekvens i samma område som ljudet. De första massproducerade TV-mottagarna "Vizhnett" ( eng. Visionette ) med en 45-linjers mekanisk skanning började produceras av Western Television 1929 till ett pris av strax under $ 100 [15] .
I Sovjetunionen utfördes de första försöken att skapa en mekanisk TV 1920–1926 (S. N. Kakurin, L. S. Termen, A. A. Chernyshev, V. A. Gurov, etc.) [16] . I det här fallet användes den "tyska" standarden med en uppdelning i 30 linjer och en bildhastighet på 12,5 fps [17] [18] . Bildförhållandet på ramen togs nära den " klassiska " - 4:3 med en upplösning på cirka 30 × 40 element. 1931 skapades Moscow Radio Broadcasting Technical Center (MRTU) i Sovjetunionen på grundval av sändande TV-utrustning från TV-laboratoriet vid All-Union Electrotechnical Institute (VEI), som inkluderade P. V. Shmakov (chef), V. I. Arkhangelsky (optisk-mekanisk svep), S. I. Kataev , P. V. Timofeev (fotoceller), A. M. Shemaev (neonlampor) [19] .
Med hjälp av systemet sändes och sändes vanliga filmer från studion till det första tv-centret i Moskva på Nikolskaya Street , hus 7, 2 gånger i veckan i 30-40 minuter. De första experimentella sändningarna ägde rum 29 april och 2 maj 1931 vid en våg på 56,6 meter utan ljudackompanjemang [4] . Regelbundna mekaniska sändningar från TV-centret började den 15 november 1934 med sändningen av en 25-minuters varietékonsert [20] . Bilden sändes vid en våglängd av 379 meter, och ljudet sändes av radiostationen från All-Union Central Council of Trade Unions vid en våglängd på 720 meter från midnatt till ett på morgonen 12 gånger i månaden [1] [21] .
Från 1933 till 1936 producerades mer än 3 000 set-top-boxar av märket B-2 av den inhemska industrin [2] . Mekaniska TV-apparater från dessa år var ett prefix till en konventionell radio . För att ta emot ljudackompanjemang, om tillgängligt, krävdes ytterligare en radiomottagare [22] . 1935 omvandlades MRTU till Moscow Broadcasting Center of Equipment and Studios (MVUAiS). Sedan 1937 dubbades ljudackompanjemanget över Moskvas stadsradiosändningsnät som ett vanligt radioprogram [23] . En av de få fördelarna med mekanisk television (som härrör från dess största nackdel - låg bildskärpa ) var den relativt smala bandbredden för videosignalen, vilket gjorde det möjligt att använda intervallet för medelstora radiovågor för dess överföring [1] . Detta gjorde det i sin tur möjligt att ta emot tv-sändningar över långa avstånd (hundratals och tusentals kilometer), såväl som konventionella sändningar [23] [24] .
I början av 1930-talet blev designen av hemmagjorda set-top-boxar [25] för att ta emot tv-sändningar, inklusive utländska sändningar, utbredd bland sovjetiska radioamatörer [18] . Samtidigt hade deras utländska motsvarigheter möjlighet att skapa amatör-tv-stationer [26] . Efter lanseringen av TV-centret i Moskva började sändningar av mekanisk television från Odessa och Leningrad [24] . Den 10 september 1933 började sändningar från Novosibirsk [4] . Regelbundna sändningar av mekanisk television från Moskva upphörde i april 1940 efter öppnandet av ett nytt tv-center på Shabolovka , baserat på elektroniska principer [2] .
Antalet rader av system med en disk var begränsat och varierade från 30 till 120. Efter 1935, på grund av vissa tekniska framsteg, dök det upp mekaniska system, designade för 180 eller fler rader. Bildkvaliteten för elektronisk television för mekanisk television förblev dock ouppnåelig. Det bästa systemet för mekanisk television ansågs vara det brittiska " Scophony " ( engelsk Scophony ), som återgav 405 linjer på en skärm upp till 2,8 × 3,7 meter (9 × 12 fot ) [27] . Flera enheter av detta system monterades, inklusive de för hemmabruk med en 24×22 tum (56×61 cm) skärm [28] . Scophony-systemet använde flera trummor som roterade i hög hastighet för att skapa en bild [28] . Massproduktionen av tv-apparater av denna typ ägde inte rum på grund av världskrigets närmande. Känt är också det amerikanska systemet med 441 avsökningslinjer, som använde flera trummor, varav en roterade med en hastighet av 39 690 rpm och den andra med flera hundra varv per minut.
Mekaniska tv-system existerade fram till andra världskrigets utbrott , vilket gav plats för mer tekniskt avancerad och pålitlig elektronisk efter dess slut. Principerna för mekanisk television tillämpades i fototelevisionssystem för att överföra bilder från månen och andra planeter med automatiska interplanetära stationer . Den 25 december 1966 sände den sovjetiska AMS " Luna-13 " för första gången ett panorama av månens yta med hjälp av en mekanisk skanning. En ram bestående av 1500 vertikala linjer överfördes under en och en halv timme [9] . På grund av den låga överföringshastigheten var det möjligt att använda ett mer tillförlitligt intervall av radiovågor och få en bild av stationära objekt med hög upplösning [18] .
Sedan 1970 -talet har vissa radioamatörer experimenterat med mekaniska TV-system. Utrustningen gjordes om med hänsyn till ny teknik: gamla neonlampor ersattes med superljusa lysdioder etc. Sådana system har sina egna fördelar som är viktiga för att skapa smalbands-tv, med en bandbredd på mindre än 40 kilohertz (modern tv system använder en radiokanal med en bredd på cirka 6 megahertz, 150 gånger bredare). I praktiken används dock oftare elektronisk än mekanisk utrustning (till exempel slow-scan-tv ).
Mekanisk tv-teknik har funnits i moderna DLP-projektorer . De använder en rad små (16 mm²) elektrostatiskt laddade speglar som selektivt reflekterar ljus för att skapa en bild. Många billiga DLP-projektorer använder ett färghjul för att skapa en färgbild. Samma teknik användes i hybridfärg-tv-system på 1950-talet innan uppfinningen av skuggmasker kinescopes [29] .
Ett annat användningsområde för optomekanisk teknik är i laserskrivare , där en liten roterande spegel används för att driva en modulerad laserstråle i en axel, medan trumrörelse används för att driva de andra axlarna. En variant av detta schema som använder högeffektlasrar används i laserprojektorer med en upplösning på upp till 1024 linjer (varje linje har mer än 1500 punkter). Sådana system kännetecknas av hög bildkvalitet och används till exempel i planetarier och de senaste IMAX- biograferna [30] .
Bildskanning i mekanisk TV utförs oftast med Nipkow-skivan, som först föreslogs av den tyske uppfinnaren Paul Nipkow 1884 [5] . Skivan har en serie hål anordnade i en spiral.
I sändningskammaren , bakom skivan som är placerad i fotograferingslinsens fokalplan , är en fotocell installerad för att registrera ljuset som faller på den. Istället för en fotoelektrisk cell använder mottagaren en modulerad ljuskälla, vanligtvis en neonlampa , som har en låg tröghet. Varje hål i sin rörelse bildar en skanningslinje med variabel ljusstyrka som motsvarar ljusstyrkan i de sända områdena av motivet. En elektrisk anslutning eller radio används för att överföra ljusstyrkasignalen från kameran till mottagaren . Att sända kameror med en skiva hade ett antal betydande nackdelar: i synnerhet fixerades de orörligt på grund av risken att bryta svepet under skakning. Panorering kunde endast göras med hjälp av en roterande spegel installerad framför linsen, som fotograferar föremål som reflekteras [31] .
Förutom Nipkow-skivan finns det ett antal andra tekniker. Istället för en skiva kan en roterande trumma användas antingen med hål eller med en uppsättning speglar monterade på den: till exempel den så kallade "spegelskruven"-designen [32] . På den vertikala axeln finns en stapel av polerade metallplattor roterade i förhållande till varandra i en liten vinkel. Antalet plattor motsvarar antalet skanningslinjer. När den belyses med en spaltad neonlampa rör sig dess reflektion på spegelytan på grund av skruvens rotation, och resultatet är en bild som är jämförbar med dimensionerna på hela strukturen. I detta avseende är spegelskruven överlägsen Nipkow-skivan, som är många gånger mer besvärlig än storleken på den skapade ramen. Skruven är dock endast användbar i mottagare.
En annan berömd "flygande plats"-metod var ett försök att använda en liknande telecine-projektionsteknik utvecklad av Manfred von Ardenne 1931 . Motivet befann sig i en mörklagt studio och skannades av en smal ljusstråle som passerade genom hålen på Nipkow-skivan, 16 gånger per sekund. Ljuset som reflekterades från objektet föll inte på en fotocell, utan på ett helt block av sådana element, vilket gjorde att summeringen av signalen kunde öka systemets ljuskänslighet . Den resande strålmetoden användes av BBC fram till 1935 och i Tyskland fram till 1938 . Nackdelarna med denna metod inkluderar fotograferingsvillkoret - objektet måste vara i mörker, det vill säga metoden är inte lämplig för utomhussändningar. Trots detta användes sådana telesensorer i stor utsträckning för att sända från studion på 30-talet. Samtidigt satte sig utroparen i en mörk hytt och läste nyheterna, och hans bild skannades av en resande stråle.
I vissa tidiga mekaniska system var linjerna inte anordnade horisontellt, som i modern tv, utan vertikalt. Ett exempel är det brittiska 30-linjers Byrd-systemet. Detta system skapade en vertikal rektangulär bild ("stående" orientering), istället för den horisontella ("liggande" orienteringen) som är vanlig idag. Riktningen på linjerna beror på platsen för rammasken i förhållande till Nipkow-skivan: när de är placerade till vänster eller höger är skanningslinjerna vertikala, uppifrån eller under - horisontella. På grund av den låga upplösningen av bilder i Baird-systemet, tillräcklig endast för en mer eller mindre tydlig bild av en person, blev vertikal (porträtt) orientering att föredra framför horisontell. Men i slutändan vann den horisontella ramen, sammanfallande med den filmiska, ut.
I dagarna av kommersiell drift av mekanisk television utvecklades system för att spela in bilder utan ljud med hjälp av en modifierad grammofoninspelare . Systemet, känt som "Phonovision" ( eng. Phonovision ) används inte i stor utsträckning på grund av komplexiteten, låg tillförlitlighet och mycket imponerande pris. Men ändå, tack vare den här enheten, har unika inspelningar av sändningar från dessa år kommit till oss. Idag skapade den skotske ingenjören Donald F. McLean utrustningen för att spela dessa skivor och genomför föreläsningar och demonstrationer av inspelningar gjorda 1925-1933 [ 33 ] .
McLeans samling av skivor inkluderar en serie testinspelningar personligen gjorda av tv-pionjären John Baird. En skiva, daterad 28 mars 1928 och märkt "Miss Pounsford" ( eng. Miss Pounsford ) är en inspelning av en några minuter lång bild av en kvinnas ansikte, som leder ett livligt samtal med någon utanför skärmen. 1993 identifierades kvinnans identitet som Mabel Pounceford, och hennes korta framträdande på skivan tros vara den allra första mänskliga videoinspelningen [34] .
| Displayteknik _ | |
|---|---|
| Video visas |
|
| Icke-video |
|
| 3D-skärmar |
|
| Statisk | |
| se även |
|
| Sänd videoformat | |||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TV |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Teknisk release |
| ||||||||||||||||||||||||||