Färg-tv är en tv- teknik som möjliggör överföring av en rörlig bild i naturliga färger. Alla analoga färg-tv-system (med undantag för tidiga experiment) avsedda för marksändning motsvarade kompatibilitetsprincipen, det vill säga en färg-tv-sändning kunde tas emot och återges av både svartvita och färg- tv-mottagare [1] .
Samtidigt använde svartvita mottagare endast luminanssignalen, som inte skiljer sig från den vanliga svartvita videosignalen . Färginformation överfördes med en extra signal som endast användes av färg-TV [2] . Detta beslut gjorde det möjligt att utföra färgsändningar på den redan befintliga flottan av svartvita TV-apparater och fortsätta att producera dem som ett billigt alternativ till färgmottagare.
Kräver inköp av extra utrustning (set-top box-dekoder) för att se aktuella digitala sändningar på en gammal analog TV. I sådana digitalboxar gör vägran att behandla färgsignalen det inte längre billigare.
Försök att överföra en färgbild började samtidigt med tillkomsten av mekanisk television [3] . Den första som började arbeta i denna riktning var Jan Szczepanik , som patenterade mekanisk nedbrytning med hjälp av ett oscillerande prisma 1897, och Hovhannes Adamyan , som arbetade på ett tv-system med två färger [4] . År 1899 patenterade Alexander Polumordvinov principen om sekventiell färgöverföring med hjälp av en mekanisk skanningsanordning [5] [6] . Ingen av dessa forskare lyckades dock skapa arbetsprover. Världens första färg-tv-sändning ägde rum den 3 juli 1928 i Glasgow och utfördes av en av grundarna av mekanisk television, John Baird [7] . I det här fallet användes principen om sekventiell överföring av tre färgseparerade bilder av primära färger . Överföringen utfördes av en Nipkow-skiva med tre spiralgrupper av hål, täckta med rött, grönt och blått ljusfilter . I den mottagande änden av systemet för bildsyntes användes samma skiva och tre ljuskällor med primärfärger. Den 4 februari 1938 demonstrerade Baird det nya "teater"-systemet genom att överföra en 120-linjers bild från sin studio i Crystal Palace till en 3x4 meter stor skärm på Londons Dominion Theatre . Men ofullkomligheten hos mekanisk TV tillät inte att det resulterande systemet massproducerades. Dessutom led den av samma brister som Kinemacolor - färgkinematografisystemet med sekvensfotografering och projicering av färgseparerade bildrutor: märkbart flimmer och färgkanter hos objekt som rör sig snabbt på grund av låg bildhastighet .
Ett genombrott i utvecklingen av färgtelevision inträffade efter andra världskrigets slut . Den amerikanska radio-elektroniska industrin , efter att ha förlorat försvarsorder, tog upp utvecklingen av civil teknik, inklusive TV. Samtidigt användes de senaste prestationerna, som tidigare endast användes i militär utveckling. Dessutom blev tidigare oanvända decimeterradioband tillgängliga , lämpliga för bredbandssändningar. Två huvudproblem med elektronisk färg-TV förblev olösta: kompatibilitet med befintliga svartvita mottagare och färgbildsyntes med hjälp av katodstrålerör .
För färgseparation var det enklast att använda tre sändningsrör , som var och en genererar signaler med tre primärfärger bakom filtren. I det här fallet kan information om varje färg sändas samtidigt genom separata kanaler [9] . Problemet var att få en färgbild på sidan av mottagaren, eftersom kineskopen från dessa år bara gav en monokrom bild . Den mest uppenbara lösningen var att använda ett system som liknar det som används i en TV-kamera : optisk justering av bilder av tre kineskop med olika färger på fosforglöden [10] . Den första slutna demonstrationen av ett sådant Triniscope-system genomfördes av RCA den 5 februari 1940 för medlemmar av US Federal Communications Agency (FCC) [11] . Till priset av en trerörs-TV, som var tre gånger högre än en konventionell svartvit mottagare, visade sig bilden vara mörk och signalen upptog ett för brett frekvensband , eftersom var och en av de färgseparerade bilder sändes på en separat bärvågsfrekvens [12] . Befintliga svart-vita TV-apparater kunde anpassas för att ta emot vilken som helst av de färgseparerade kanalerna i ett sådant system, men överföringen av halvtoner förvrängdes oundvikligen.
Ett alternativ till den samtidiga separata överföringen av färgseparationer var sekventiell överföring av färginformation. Den bandbredd som krävdes av denna princip förblev dock för bred samtidigt som den bibehöll en acceptabel tydlighet . En kanalbredd jämförbar med svartvit sändning bevarades i ett system som utvecklades av RCA 1949 och kallades Dot Sequential Color System [13] [ 11] . Signalerna som motsvarar de röda, gröna och blå delbilderna multiplexerades med en frekvens på 3,8 MHz till en gemensam [14] [* 1] . I mottagaren separerades de av en elektronisk kommutator och reproducerades på en tre-CRT-monitor. En av dessa TV-apparater med en skärmdiagonal på 25 centimeter innehöll 108 radiorör och upptog 2 meter i höjd och längd [14] . Multiplexering och dess synkronisering visade sig vara för komplex för tiden och systemet ansågs oanvändbart trots god kompatibilitet med svartvita mottagare. Några år senare låg några av dess principer till grund för NTSC- standarden med separat överföring av ljusstyrka och färg [15] . Två andra lösningar var att överföra färgseparationslinjer eller ramar i sekvens. Den första metoden är implementerad i George Sleepers "Sleeper Color System" av det amerikanska konsortiet "CTI" ( English Color Television Incorporated ), speciellt skapad 1947 för att utveckla färg-tv [16] . I den andra metoden överförs färgseparerade halvbilder sekventiellt med hjälp av roterande skivor med ljusfilter bakom linsen på en enkelrörskamera och framför ett enda svartvitt kineskop på mottagaren [10] . Denna princip, patenterad av Polumordvinov, användes tidigare av Baird i en mekanisk version.
I en elektronisk version demonstrerades ett sådant system först för allmänheten av CBS den 4 september 1940 och kallades Field -sequential color system [ 17] . Dess främsta fördel var möjligheten att bygga en mottagare baserad på ett enda svart-vitt kineskop: färgade rör med mosaikfosfor var fortfarande laboratorieexotiska [18] . Även trots att skivan är skrymmande med ljusfilter, kunde dimensionerna och kostnaderna för sådana mottagare inte jämföras med RCA-trippel-CRT-TV som upptog halva rummet. Bild-för-bild-färgöverföring hade dock en betydande nackdel: kompatibilitet med svartvita tv-apparater, möjlig för de flesta andra tekniker, förvandlades till ett olösligt problem på grund av den oundvikliga ökningen av bildhastigheten . Under FCC -utfrågningarna om färg-tv som började den 26 september 1949, ställdes panelen inför ett val av tre system: RCA med högfrekvent multiplexering, CTI med progressiv färgöverföring och CBS med enkelfärgsseparation [19] [14] . Som ett resultat, trots den fullständiga inkompatibiliteten, befanns CBS-systemet vara mer lämpligt än de andra två, och den 11 oktober 1950 godkändes det formellt som USA:s nationella standard [20] [17] . Den 25 juni 1951 klockan 16:35 ET började fem CBS-tv-stationer på östkusten regelbundna färgsändningar [21] [17] .
En bild med 405 linjer sändes med en hastighet av 144 färgfält (48 fält ) per sekund, och de tio miljoner tv-apparater som redan var i bruk, designade för 525/60 svartvitt-standarden från 1941, visade ingen CBS bild alls [21] [22] . Hemmagjorda "konverterare" som gjorde det möjligt att anpassa TV:n för att ta emot färgprogram visade sig vara för komplicerat för vanliga användare [23] . Utsikten till ett eskalerande Koreakrig och många klagomål från tittare tvingade USA:s försvarsdepartement att förbjuda produktionen av färgmottagare från oktober 1951 "för att spara strategiska råvaror" [22] . Beslutet togs under påtryckningar från tillverkare av svartvita TV-apparater och syftar till att stödja elektronikindustrin och TV-mottagaremarknaden. Förbudet hävdes först 1953 och fram till det ögonblicket ansågs produktionen av färg-tv-apparater för fri försäljning i USA vara olaglig [17] . Senare beslutade den amerikanska kongressen att alla nya färg-tv-system måste vara kompatibla med befintliga [3] . Den sista sändningen i CBS-standarden var sändningen av en fotbollsmatch mellan lagen i North Carolina och Maryland den 20 oktober 1951 [21] [17] .
I Sovjetunionen vid den tiden fanns det bara ett fåtal svartvita tv-mottagare, och kompatibilitetsproblemet var inte lika akut som i USA. Samma år, under ledning av Viktor Kreutzer , påbörjades därför utvecklingen av en liknande standard med sekventiell ramfärgöverföring, och den 7 november 1952 genomförde Leningrad Television Center en testsändning [24] [25] . Den 5 november 1953 började MOSTST-experimentstudion från TV-centret i Moskva på Shabolovka regelbundet sända med samma system [26] . Det fanns ett skämt bland amerikanska specialister som fick reda på detta: "Ryssarna återupplivade en amerikansk död man", även om liknande system testades samtidigt i Storbritannien och Frankrike [27] [28] [3] . Med en nedbrytningsstandard på 525 linjer sändes 150 färgseparerade halvbilder per sekund, 3 för varje fält. För att ta emot signalen tillverkades Raduga-TV med ett kinescope 18 centimeter i diameter, framför vilket en skiva med tre par ljusfilter roterade med en frekvens av 1500 varv per minut [29] [30] . Rotationen synkroniserades med skivan på den sändande kameran på grund av det elektriska AC -nätverket som delades med TV-centralen : utanför Moskva var synkroniseringen svår [31] . TV installerades i speciellt skapade studior för allmänheten att se experimentella program som sänds flera gånger i veckan [32] . I slutändan erkändes systemet som föga lovande i Sovjetunionen, och sändningen avslutades den 5 december 1955 med visningen av filmen " Abitur Certificate " [3] [26] . Senare användes seriell överföring av färgseparerade fält i vissa slutna tv-nätverk, inklusive det sovjetiska rymdvideokommunikationssystemet Arktur [33] .
I maj 1969, under flygningen av Apollo 10 , använde astronauterna Tom Stafford , John Young och Eugene Cernan en speciell tv-kamera rymden för första gången och sände färg -tv från rymden för första gången.
Det mest lovande var sättet, som innebar användningen av ett kinescope med tre elektroniska spotlights och en mosaikfosfor med en annan glödfärg. I mitten av 1940-talet började Baird utvecklingen av det första sådana systemet, kallat Telechrome. Funktionsprincipen baserades på en speciell design av ett kinescope med två elektroniska projektorer placerade i en vinkel på olika sidor av en genomskinlig skärm. I det här fallet föll elektronstrålarna från var och en av kanonerna på "sitt eget" fosforskikt med en annan glödfärg [34] . Användningen av cyan och magenta möjliggjorde en förenklad färgåtergivning, som påminner om tvåfärgade färgbioteknologier som " Sinecolor " och tidiga " Technicolor ". En fullständig analogi med film kompletterades med användningen av tvåfärgs-TV också för att återge 3D-bilder i anaglyftekniken . Ytterligare förbättringar av systemet ledde till uppkomsten av en tredje elektronkanon i ett trefärgat kineskop med en dubbelsidig genomskinlig rasterskärm [35] . Den första demonstrationen ägde rum den 16 augusti 1944 och bevisade den lovande riktningen, men Byrds plötsliga död avbröt experimenten. En liknande princip användes i Dumont Trichromoscope tube : elektroniska projektorer var placerade på tre sidor i stora vinklar mot en mosaikduk bestående av trihedriska pyramider med flerfärgad fosfor av olika ansikten [36] .
Ytterligare forskning gick i samma riktning. Penetron använde, liksom Bairds Telechrome, bara två färger, men var baserad på en tvåskiktsfosfor. Denna teknik har funnit tillämpning i radaridentifieringssystem " vän eller fiende " [37] . Närmast målet var Chromatron, utvecklad av fysikern Ernst Lawrence [38] . Kinescope, även känt som "Lawrence-röret", använde en gitterelektrod för att fokusera elektronstrålar på motsvarande remsor med tre färger av fosfor [39] . Men de mest lovande och tekniskt avancerade rören visade sig vara med en skuggmask , tack vare vilken strålarna föll på fosforfläckar med motsvarande glödfärg [11] . Uppfinnaren av ett sådant kinescope är Werner Flehig ( tyska: Werner Flechsig ), som först demonstrerade en prototyp 1939 på IFA International Exhibition i Berlin . Massproduktion av rör startade först i mitten av 1950-talet av RCA-företaget, som investerade enorma summor i utvecklingen av sin produktionsteknik [15] . Nackdelen med denna tekniska lösning var skärmens minskade ljusstyrka på grund av maskens skuggning av elektronstrålarna. I detta avseende vann Chromatron och Philcos Appletube-typrör med tidsomkopplad färg på en enda spotlight, men de visade sig vara för komplicerade för sin tid [38] [40] [41] . Som ett resultat blev dot-triad RCA-teknik och dess vertikala bländargrillvariation , senare utvecklad av Sony under namnet "Trinitron", de mest populära.
Samtidigt med problemet med färgsyntes i tv-mottagaren löstes frågan om att säkerställa kompatibilitet med befintliga svart-vita tv-system. Till slut valde de flesta utvecklare den princip som föreslogs 1938 av den franske ingenjören Georges Valensi ( fr. Georges Valensi ) [42] . Hans teknik tillhandahöll separat överföring av information om ljusstyrka och färg istället för de ursprungliga färgseparerade komponenterna. Den första framgången i denna riktning var slutförandet av RCAs utveckling av ett nytt system, som den 17 december 1953, som ett resultat av revidering, antogs av US National Television Standards Committee som en enda sändningsstandard under namnet NTSC [43] [17] . Den första experimentella sändningen i detta system utfördes av det nationella tv-nätverket NBC den 30 augusti 1953 och redan den 1 januari 1954 ägde den första transkontinentala tv-sändningen av ett färgprogram via radiorelä rum [11] . Den nya tekniken tillhandahöll överföring av en luminanssignal, som inte skiljer sig från en svartvit videosignal, och två färgskillnader, omvandlade med hjälp av kvadraturmodulering till en separat krominanssignal som sänds tillsammans med luminanssignalen. Den resulterande fyrfärgs-tv-signalen var lämplig för mottagning av redan existerande svartvita tv-apparater som endast använde luminanssignalen. Färgmottagarna avkodade färgsignalen och visade färgbilden. Den första massproducerade NTSC färg-TV-apparaten var RCA CT-100, som såldes för $1 000 [44] . Redan 1955 producerades 40 000 färg-tv-apparater av denna standard [43] .
Den 14 januari 1960 började experimentell sändning från MOSTST-studion i Sovjetunionen med den sovjetiska analogen NTSC, kallad OSCM - "Simultaneous compatible system with quadrature modulation" [24] [3] . Stora partier av TV-apparater "Rainbow" (ny design) och "Temp-22" producerades med ett sovjetiskt designat mask kinescope 53LK4Ts [45] . Systemet, utvecklat av Department of Television LEIS , var en kopia av det amerikanska, men anpassat till sovjetiska standarder: frekvenskanalens bredd ökades till 8 MHz och den europeiska nedbrytningsstandarden användes [46] [47] . Underbärvågsfrekvensen valdes till 4,43 MHz [48] . Sändningar skedde flera gånger i veckan, men det fanns möjlighet att se program i färg, främst i tv-studior och på utställningar, eftersom färgmottagare inte var tillgängliga för fri försäljning. I mitten av 1960-talet utvecklades två europeiska färg-tv-system, den västtyska PAL och den franska SECAM , som också började testas i Sovjetunionen. Båda återspeglade försök att ytterligare förbättra NTSC, vars nackdel var det låga motståndet mot fasförvrängning [49] . Som ett resultat, baserat på resultaten av erfarenheten av att sända i OSKM-systemet och testa två utländska standarder tillsammans med TsT NIIR-systemet, utvecklat under ledning av Vladimir Tesler, i Sovjetunionen 1967 antogs SECAM-standarden som en sändare , som den mest lämpliga för överföring över avstånd befintliga radiorelälinjer [46] [3] .
Den första sändningen över SECAM-systemet i Sovjetunionen var tidsbestämd att sammanfalla med 50-årsdagen av oktoberrevolutionen , som firades den 7 november 1967 [50] . Den här dagen ägde den första färgöverföringen utanför studion rum från Röda torget med hjälp av tre-rörs sändande kameror "Spektr-7" av inhemsk design. För att ta emot en färgbild, samma år, började produktionen av Rubin-401, Raduga-403 och Record-101 TV-apparater baserade på sovjetiska mask kinescopes [50] . Från den 1 januari 1977 började alla program från Sovjetunionens centrala tv att sändas i färg, och 1987 fick alla perifera tv-centra färgutrustning [51] .
Idag finns det tre huvudsakliga färg-tv-standarder som används för analoga sändningar.
NTSC var den första standarden i världen som fick stor spridning. Det andra landet efter USA, som godkände det som sändningsföretag, var Kuba 1958 , men efter revolutionen , från 1959 till 1975, avbröts färgsändningar [52] . Japan (1960), Mexiko (1963) och Kanada (1966) blev nästa NTSC-territorier . Gradvis spred sig systemet till nästan hela den amerikanska kontinenten , inklusive en del av Sydamerika . Under drift avslöjades den största nackdelen med NTSC, på grund av särdragen med kvadraturmodulering: instabiliteten i bildens färgton, som ständigt måste justeras med NTSC Tint-kontrollern [49] . I USA dök till och med en lekfull bakronym för systemets namn upp: " Aldrig två gånger samma färg ", vilket återspeglar dess egenskaper . Försök att lösa problemet med färgberoende på underbärvågsfasförvrängning ledde till skapandet av två andra system som dök upp i Europa .
Här gick införandet av färg-tv mycket långsammare på grund av efterkrigstidens förödelse. Den amerikanska standarden med instabil färgåtergivning fick inte stöd från lokala experter. Försök att modifiera NTSC för sändning i Europa gjordes av det franska företaget RTF, brittiska EMI och BBC och holländska Philips , men i de flesta fall var resultaten otillfredsställande [53] . Utvecklingen av deras egna system försenades till slutet av 1960-talet, och det fanns ingen vanlig färgsändning. Men när standarderna antogs hade de huvudsakliga tekniska problemen i produktionen av mottagare och studioutrustning redan lösts utomlands, så spridningen av färg-tv i Europa var mycket snabbare, fastän senare. De flesta av länderna i Västeuropa 1966 valde PAL som standard, och Frankrike och CMEA-länderna ett år senare - SECAM [54] . Senare började PAL-systemet användas i Asien , Australien och ett antal afrikanska länder , och SECAM - i Mellanöstern . I mitten av 1970-talet hade svartvita sändningar praktiskt taget upphört över hela världen. Ytterligare tekniska framsteg avslöjade bristerna i SECAM-standarden, som övergavs i de flesta länder i det före detta sovjetblocket . Samtidigt blev PAL den mest utbredda: i slutet av 1990-talet såg 67,8 % av världens tv-tittare program som använder denna standard i 62 länder [55] .
NTSC M | PAL B, G, H | PAL I | PAL-N | HANDFLATAN | SECAM B, G, H | SECAM D, K, K', L | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Nedbrytningsstandard | 525/60 | 625/50 | 625/50 | 625/50 | 525/60 | 625/50 | 625/50 |
Linjefrekvens | 15,734 kHz | 15,625 kHz | 15,625 kHz | 15,625 kHz | 15.750 kHz | 15,625 kHz | 15,625 kHz |
Fältbildhastighet _ | 60 Hz | 50 Hz | 50 Hz | 50 Hz | 60 Hz | 50 Hz | 50 Hz |
Underbärvågsfrekvens | 3,579545 MHz | 4,43361875 MHz | 4,43361875 MHz | 3,582056 MHz | 3,575611 MHz | ||
Videobandbredd | 4,2 MHz | 5,0 MHz | 5,5 MHz | 4,2 MHz | 4,2 MHz | 5,0 MHz | 6,0 MHz |
ljudbärare | 4,5 MHz | 5,5 MHz | 5,9996 MHz | 4,5 MHz | 4,5 MHz | 5,5 MHz | 6,5 MHz |
Moderna analoga färg-tv-standarder tillhandahåller överföring av en luminanssignal och två färgskillnadssignaler, samtidigt som kompatibiliteten med svartvita mottagare bibehålls. I detta fall bär färgskillnadssignaler information om förhållandet mellan blå och röda signaler och ljusstyrka, och den gröna signalen erhålls genom att subtrahera dem direkt i mottagaravkodaren [ 2] . Förhållandet mellan signaler väljs baserat på det mänskliga ögats spektrala känslighet och är standardiserat för stora system [56] . Samtidigt kan frekvensbandet som upptas av färgskillnadssignaler begränsas på grund av den minskade känsligheten hos människans syn för klarheten i en färgbild [2] .
Med spridningen av digital television ersattes de inkompatibla analoga systemen PAL, SECAM och NTSC av ett världsomspännande digitalt baserat på rekommendationen BT.601, antagen 1982 av International Radio Advisory Committee [57] . Den digitala standardens universalitet tillhandahålls av en enda färgrymd , i vilken färgdata kodas. Utvecklingen av nya typer av bildskärmsenheter, såsom plasmapaneler och LCD-skärmar , har inte medfört grundläggande förändringar i hur färg syntetiseras. Sådana skärmar använder samma teknik för rumslig additiv färgblandning, som har blivit grunden för färgkineskop med en mosaikfosfor av tre primärfärger.
Ordböcker och uppslagsverk | |
---|---|
I bibliografiska kataloger |