ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Электрическая передача изображений имеет некоторое сходство с электрической передачей звуков, но в то же время эти виды передачи имеют и существенные различия. Как известно, мы слышим звуки благодаря звуковым колебаниям, распространяющимся в воздухе вокруг звучащих предметов и воздействующих на барабанную перепонку нашего уха. Для электрической передачи звуковых колебаний последние с помощью микрофона превращаются в электрические колебания. Эти колебания передаются по проводам или по радио на приемный пункт, где посредством телефонной трубки или громкоговорителя опять превращаются в звуковые колебания (рис.1.1,а).

Таким образом, простейшее устройство для передачи звуков состоит из 3-х частей: преобразователя звуковых колебаний в электрические – микрофона, канала связи и преобразователя электрических колебаний в звуковые – телефона.

Окружающие нас предметы мы видим благодаря излучаемому или отраженному ими свету, попадающему в наш глаз. Поэтому для передачи изображений по аналогии с передачей звуков в первую очередь необходимо иметь – “световой микрофон”, превращающий падающий на него свет в электрический ток. Таким прибором является фотоэлемент. Затем требуется канал связи и, наконец, нужно вместо телефонной трубки применить прибор, преобразующий пришедший электрический ток в свет. Подобными приборами могут быть лампы накаливания, газосветные и люминесцентные лампы и др. (рис.1.1,б). Однако с помощью составленных из этих элементов схемы никаких изображений передать не удастся. В лучшем случае, можно узнать лишь какой предмет передается – светлый или темный.

Основное различие между восприятием нашими органами чувств зву­ков и изображений заключается в том, что звук в каждый данный мо­мент оказывает на ухо лишь одно вполне определенное давление, в то время как от самого простого объекта в глаз попадает множество од­новременно действующих различных по силе света потоков, создающих на сетчатке изображения отдельных точек этого объекта.

Поскольку, рассматривая какую-либо картину, мы получаем на сет­чатке глаза оптическое изображение каждой ее точки, то, передавая изображение этой картины, мы должны на приемном конце воспроизвести также все ее точки.

Рис.1.1. Упрощенная структурная схема электрической передачи звука (а) и изображений (б)

Если передаваемая сцена состоит из сравнительно больших площа­док, все точки которых имеют одинаковую яркость, то передавать изображение можно сразу по целым клеткам. Расположив в определенном порядке лампы на приемном конце, получим изображение передаваемой сцены в виде горящих ламп (рис.1.2).

Чем сложнее передаваемый предмет или сцена, тем на большее число площадок или как их называют элементов разложения нужно делить передаваемую сцену, чтобы получить достаточно высокое качество изображения. В современном телевидении число элементов разложения составляет около 500000. Ясно, что система одновременной передачи сигналов изображения, представленная на рис.1.2, практически неосуществима, так как изготовление кабеля, имеющего 500000 жил, практически невозможно. При этом подобная система обеспечивает связь только с единичным приемным устройством. При сегодняшнем многомиллионном парке телевизоров она совершенно непригодна.

Рис.1.2. Принцип передачи телевизионных изображений

По этой причине в телевидении используется принцип последова­тельной передачи элементов, поясняемый рис.1.3.

При помощи коммутатора передатчика поочередно подключают все фотоэлементы к каналу связи. Движок коммутатора приемника должен вращаться синхронно и синфазно с коммутатором передатчика. При достаточно быстром вращении коммутаторов световые вспышки каждого элемента на приемной панели сольются в сознании в непрерывное свечение.

Главным недостатком устройства рис.1.3 является необходимость использования коммутаторов с трущимися контактами. Поэтому в совре­менных системах вместо механических коммутаторов используют элек­тронные. На рис.1.4 представлена структурная схема электронного передающего устройства (черно-белого телевидения). Передающая теле­визионная трубка является основным прибором в устройстве преобра­зования светового потока, исходящего от объекта 1передачи, в электрический сигнал.

Передающая трубка содержит два важных узла:

1. Фотомишень 2, способную излучать электроны под действием падающего
на нее света.

2. Электронный прожектор 3, формирующий считывающий электронный луч. Электронный луч i_элвыполняет в системе телевидения функции
коммутатора, осуществляющего поочередно передачу телевизионного
изображения ¾ элемент за элементом. На колбе передающей трубки
помещается фокусирующе-отклоняющая система 4, магнитные поля которой
осуществляют фокусировку и отклонение (перемещение) электронного
луча i_эл по горизонтали (по строкам) и по вертикали (по кадрам).
Изображение объекта 1 проецируется на фотомишень 2.

Рис.1.3. Поочередная передача изображений

Из фотомишени под действием света вылетают электроны в количестве, пропорцио­нальном освещенности ее отдельных элементов. Фотоэлектроны, покину­вшие мишень, оставляют на ее поверхности, в соответствии с освещен­ностью, различные по величине положительные заряды (потенциалы). Так на мишени образуется потенциальный рельеф. Электронный луч, формируемый прожектором 3, под действием магнитного поля отклоняю­щих катушек перемещается быстро по горизонтали и медленно по вер­тикали, "ощупывает" элемент за элементом, строка за строкой, кадр за кадром изображение мишени. В соответствии с глубиной потенциаль­ного рельефа каждой точки мишени на выходе передающей трубки обра­зуется видеосигнал, который далее усиливается предварительным и промежуточным усилителями. Затем сигнал поступает на модулятор передатчика и излучается антенной в эфир. Генератор разверток ГР слу­жит для создания переменных (пилообразных) токов строчной и кадровой частот для питания отклоняющих катушек 4. Синхрогенератор СГ пре­дназначен для формирования импульсов синхронизации и управляет час­тотой и фазой колебаний генератора разверток. Кроме того, от него поступают в промежуточный усилитель и замешиваются в телевизионный сигнал импульсы, предназначенные для синхронизации генераторов раз­верток многочисленных телевизоров.

Рис.1.4. Структурная схема электронной телевизионной системы:

а) передающая часть; б) приемная часть

На рис.1.4,б представлена структурная схема телевизора, преобра­зующая принятые сигналы в оптическое изображение. Видеоусилитель телевизора имеет два выхода: с одного из них видеосигнал достаточ­ной величины поступает на электрод кинескопа для управления интенсивностью электронного луча; с другого выхода видеосигнал поступает на амплитудный селектор (AС), где из телевизионного сигнала извле­каются синхроимпульсы. Эти импульсы затем подаются в генераторы разверток и заставляют их работать синхронно и синфазно с генера­торами разверток передающей трубки. Отклоняющая система кинескопа своим электромагнитным полем заставляет электронный луч i_эл дви­гаться по строкам и по кадру. Люминофор, нанесенный на внутреннюю поверхность переднего стекла кинескопа (телевизионный экран), обладает способностью “светиться” под действием бомбардирования электронного луча и дает различную яркость в различных элементах поверхнос­ти в соответствии с интенсивностью электронного луча. Так образу­ется телевизионное изображение. В отечественном вещательном телеви­дении изображение характеризуется следующими цифрами: число кадров в секунду составляет 25, а число строк в одном кадре равно 625. Формат кадра (отношение длины изображения к его высоте) составляет 4/3.

Таким образом, основным принципом современного телевидения является принцип последовательной передачи изображений – элемент за элементом, то есть принцип развертки изображений.

Контрольные вопросы

1.Особенности передачи изображений и звука по каналу связи.

2.Принцип современного телевидения и его реализация на практике.

3.Нарисуйте структурную схему ТВ системы от “света” до “света”.

4.Области применения телевидения.

5.Дайте определение, что такое телевидение.