Большой телевизионный экран позволит сделать в нашей стране телевидение действительно массовым зрелищем. В огромных залах Дворца Советов, в театрах и клубах тысячи и десятки тысяч зрителей смогут одновременно смотреть телепередачу, идущую со всех концов земли.
Телевидение на большом экране будет иметь громадное значение как средство связи и управления в промышленности и на транспорте.
Наконец, получение телевизионных изображений большой четкости и больших размеров необходимо для военных целей, например, для телеуправления боем или для охраны границ и разведки.
Основы телепередачи
Четкость передачи телевизионного изображения зависит от числа так называемых «элементов изображения». Легко понять принцип построения изображений из отдельных элементов, если посмотреть на фотографию, помещенную в газете или журнале, через увеличительное стекло. Такая фотография состоит из светлых и темных точек, расположенных на равном расстоянии друг от друга, — это так называемая типографская сетка или «растр»; чем больше таких точек помещается на 1 см2 поверхности фотографии, тем больше четкость напечатанной фотографии.
Телевизионное изображение передается по отдельным «элементам» — точкам или вернее маленьким площадкам, имеющим различную яркость. «Разложение» изображения на элементы при телепередаче осуществляется различными способами. Наиболее часто для разложения изображения применяется бегающий световой луч, диск Нипкова, или же специальный мозаичный фотоэлемент («Наука и жизнь» № 8, 1936).
Для уяснения основных принципов телепередачи рассмотрим схему телепередачи кинофильмов (рис. 1).
Перед кинопленкой Ф, на которую заснят подлежащий телепередаче кинофильм, устанавливается диск Д, по краю которого на равном расстоянии друг от друга и от центра диска находятся одинаковые маленькие линзы (рис. 2). Свет от лампы L проходит через одну из линз и фокусируется на пленке Ф в точку. При вращении диска Д световой луч движется поперек пленки, а при движении самой пленки Ф световой луч движется вдоль пленки. Скорость вращения диска и скорость движения пленки при телепередаче подобраны таким образом, что световой луч обегает в течение времени передачи одного кадра фильма весь кадр, как бы расчерчивая его на ряд строк в том же порядке, как читается книга.
Проходя сквозь пленку, луч попадает в фотоэлемент фэ. Величина тока, проходящего через фотоэлемент, а следовательно, и величина электрического сигнала, посылаемого радиостанцией, в цепи которой находится фотоэлемент, зависят от плотности почернения пленки в том месте, где проходит луч в данный момент (т. е. передается темный или светлый «элемент» изображения).
В данной системе телепередачи количество элементов изображения определяется числом строк разложения, равным числу линз диска Д. На рис. 3 видно, как меняется четкость передаваемого изображения, при разложении на 60, 90 и 120 строк.
Прием передаваемых телевизионных изображений на большой экран в настоящее время осуществляется посредством одного из способов, которые будут описаны ниже.
Телевизионные экраны с бегающим световым лучом
Лет десять тому назад в Большом театре в Скенектеди (США) американец Александрсон демонстрировал разработанный им телеприемник с экраном размером 2 х 3 м (рис. 4). Изображения передавались одновременно со звуком; был разыгран диалог двух артистов, один из которых находился в помещении театра,, а другой был виден на экране; изображения артистов на экране пели под аккомпанемент оркестра, помещавшегося возле экрана, и т. п.
Схема телеприемника Александрсона представлена на рис. 5.
Свет от мощной вольтовой дуги Д проходит через систему N1KN2, состоящую из двух специальных призм N1 ,и N2 и так называемого конденсатора Керра К. Далее световой луч S проходит через одну из линз диска П и фокусируется на экране Э в точку. Расположение линз на диске П показано на рис. 6. При вращении такого диска световой луч S двигается по экрану Э, как бы расчерчивая его на ряд строк.
Электрические телевизионные сигналы, посылаемые радиостанцией, попадают в телеприемник и подводятся к конденсатору Керра К, состоящему из двух пластин, между которыми находится нитробензол. Чем больше электрическое напряжение между пластинами конденсатора Керра, тем больше света от вольтовой дуги Д пропускает система N1KN2 и, следовательно, тем ярче на экране Э пятно от светового луча S, которое соответствует одному элементу получаемого изображения.
Световой луч в телепередатчике движется так же, как и световой луч в телеприемнике, и в каждое мгновение передается только один элемент изображения. Если передается яркий элемент изображения, то электрический сигнал посылаемый передающей станцией, действует на систему N1KN2 так, что она пропускает больше света от дуги Д, и на экране получается яркое пятно. При передаче темного элемента посылаемый сигнал очень слаб и система N1KN2 не пропускает света.
Телевизионное изображение передается по отдельным кадрам так же, как кинофильм: за время передачи одного кадра передаются последовательно все элементы, составляющие этот кадр. Скорость передачи одного элемента так велика, что последовательность передачи отдельных элементов не улавливается глазом. Это значит, что глаз сохраняет еще впечатления от первого элементы кадра, когда передается последний, т.е. воспринимает весь кадр в целом. Благодаря смене кадров возможна передача движущихся изображений.
Телеприемник с бегающим световым лучом применяется для приема изображений как малого, так и большого размера.
Советский инж. Архангельский разработал установку с бегающим световым лучом, аналогичную установке Александрсона. 28 мая 1933 г. в Политехническом музее в Москве в присутствии 500 чел. с помощью этой установки был произведен прием изображений на экран размером 1 х 1,3 м.
Установки с бегающим световым лучом применяются также в устройствах для двухстороннего телевидения. Например, во Франции еще в 1932 г. была сдана в коммерческую эксплуатацию установка для разговоров по телефону с одновременным видением своего собеседника. Эта установка отличается от вышеописанной тем, что здесь вместо линзового диска для развертки луча применяется так называемый барабан Вейлера, а вместо вольтовой дуги с системой N1KN2 точечная неоновая лампа. Барабан Вейлера (В на рис. 7) состоит из нескольких плоских зеркал, укрепленных рядом на боковой поверхности цилиндра под разными углами к оси цилиндра. При вращении такого барабана отраженный световой луч, идущий от точечной неоновой лампы, двигается по экрану расчерчивая его на ряд строк. Точечная неоновая лампа – это специальная лампа большой яркости, причем яркость ее меняется соответственно приходящим телевизионным сигналам.
В настоящее время в СССР разрабатывается для Дворца Советов телеприемник с бегающим световым лучом, где в качестве развертывающего устройства применяется барабан Вейлера, а вместо конденсатора Керра специальный дифракционный модулятор света. Эта установка будет давать телевизионное изображение на экране размером 5 х 6 м.
Электроннолучевая трубка для приема изображения
Основной частью телеприемника этой системы является эвакуированная стеклянная трубка, имеющая плоское (или слегка выпуклое) стеклянное дно (рис. 8). В узкой части трубки находится «электронный прожектор». Он состоит из накаленной нити Н, испускающей электроны, и нескольких металлических электродов В, А, собирающих электроны внутри трубки в тонкий «электронный луч». В том месте, где на дно трубки попадает «электронный луч», появляется светлое пятно, так как электроны, летящие с большой скоростью, ударяясь о дно трубки, вызывают свечение покрывающего дно трубки порошка.
На трубку надеваются катушки KK, по которым проходит переменный ток. «Электронный луч», попадая в магнитное поле этих катушек, отклоняется; в результате этого светлое пятно, соответствующее месту падения электронного луча, перемещается по дну трубки. За время телепередачи одного кадра это пятно, двигаясь по строчкам, успевает обежать прямоугольник, равный площади получающегося на дне трубки телевизионного изображения. При этом яркость движущегося пятна меняется в соответствии с электрическими сигналами, посылаемыми радиостанцией. Последнее достигается посредством помещения внутри трубки на пути электронного луча специального управляющего электрода В. Приходящие телевизионные сигналы изменяют заряд этого электрода, вследствие чего меняется число электронов в электронном луче и изменяется яркость свечения пятна на дне трубки, соответствующего одному элементу изображения.
Развертывающий луч в телепередатчике и электронный луч в телеприемнике движутся совершенно одинаково, и в каждый данный момент передается только один элемент изображения.
Телевидение с электроннолучевыми трубками в настоящее время является самым совершенным, однако размеры получающихся изображений при этом очень невелики. Объясняется это тем, что диаметр дна трубки не может быть больше 30-40 см, вследствие того что дно трубки плоское и при больших размерах оно может быть продавлено атмосферным давлением. Равнодействующая сила этого давления на дно при диаметре дна в 40 см больше 1 т.
Для получения изображения большого размера при телеприеме с электроннолучевыми трубками используются два метода. Первый заключается в том, что получающееся на дне трубки изображение при помощи объектива проектируется на экран типа обычного киноэкрана. Подобная система разработана в Америке. На рис. 9 представлена последняя модель телевизионного экрана такого типа, имеющего размеры 1 х 1,3 м.
При другом способе получающееся на дне трубки изображение снимается на кинопленку и через 1—1,5 мин. после съемки проектируется на киноэкран. Величина получающихся при этом изображений зависит только от размеров экрана и мощности кинопроектора.
Многоячейковые телевизионные экраны
В лондонском театре «Колизеум» в качестве одного из номеров программы была введена демонстрация телевидения на специальном экране, разработанном компанией Берда. Этот экран имеет вид сот, состоящих из 2100 маленьких ячеек. В каждой ячейке есть лампочка накаливания, которая выполняет роль одного элемента получаемого телевизионного изображения. Экран снабжен механическим коммутатором (переключателем); этот коммутатор включает последовательно друг за другом лампочки, из которых состоит экран, причем включает так, что каждая лампочка вспыхивает под действием электрического сигнала, приходящего только от одного элемента передаваемого изображения. В течение времени передачи одного кадра коммутатор включает все 2100 лампочек, составляющих экран, каждую по одному разу.
На Берлинской выставке 1935 г. демонстрировался экран, разработанный проф. Каролюсом и состоящий из 10 тыс. лампочек накаливания (рис. 10). Размеры этого экрана 2 х 2 м. Экран имеет чрезвычайно сложный коммутатор, производящий 125 тыс. переключений в секунду.
В СССР в лаборатории телекино НИКФИ разрабатывается многоячейковый экран размером 4 х 5 м, состоящий из 19 200 лампочек. В настоящее время заканчивается первый этап этой работы — экран из 1200 неоновых лампочек. Экран состоит из 30 отдельных стеклянных трубок. Каждая такая трубка является одной строчкой получаемого изображения и состоит из 40 неоновых лампочек, объединенных вместе. Трубка наполнена неоном и имеет 40 квадратных металлических пластинок. Каждая пластинка является одним элементом изображения. Если к этой пластинке подводится электрический сигнал, газ над ней начинает светиться.
Экран имеет специальный электроннолучевой коммутатор, который по своим качествам намного превосходит все механические системы коммутаторов, применяемые до настоящего времени.
Трубки, из которых состоит экран, укрепляются горизонтально, одна над другой, и образуют экран площадью 1,2 х 0,9 м.
