Главная › Телефон › История советского телевидения: от первых опытов до «Останкино. Телевидение без рекламы

История советского телевидения: от первых опытов до «Останкино. Телевидение без рекламы

План:

1 Устройство диска
2 Принцип работы
3 Достоинства
4 Недостатки
5 Применение

Введение

Эта схема показывает круговые пути отверстий в диске Нипкова

Диск Нипкова (англ. Nipkow disk ) - механическое устройство для сканирования изображений, изобретённое Паулем Нипковым в 1884 году. Этот диск является неотъемлемой частью многих схем механического телевидения вплоть до 1930-х годов.

1. Устройство диска

Отверстия располагаются по спирали в один оборот, начиная от наружного края диска и заканчивая в центре, как это сделано в граммофонной пластинке. При вращении диска отверстия движутся по круговым траекториям, зависящим от расположения конкретного отверстия на диске.

Эти траектории могут частично пересекаться в некоторых вариантах исполнения диска.

2. Принцип работы

В основном, диск Нипкова используется в конструкции механических телевизоров как при сканировании изображения, так и для его отображения. Объектив, находящийся перед диском, проецирует изображение объекта съёмки прямо на диск. . Каждое отверстие спирали при движении образует практически горизонтальное (на отдельном участке диска) отверстие, через которое проходит свет от определённого участка объекта и попадает на фотоприёмник. Если этот приёмник соединить с источником света (на практике часто использовались неоновые лампы, а в наше время сверхъяркие светодиоды), размещённого позади второго диска Нипкова, вращающегося с такой же скоростью и направлением как и первый, то в результате можно увидеть оригинальное изображение, воспроизведённое построчно.

Если наблюдать объект через вращающийся диск Нипкова, желательно через относительно небольшой сектор (не более 90°), можно заметить, что видимый объект сканируется построчно сверху вниз. Обычно диск почти полностью закрывается непрозрачным материалом, оставляя для обзора только отверстие в форме сектора диска или же прямоугольное. При очень быстром вращении диска наблюдаемый объект можно увидеть полностью.

3. Достоинства

Одно из немногих достоинств диска Нипкова заключается в том, что фотоприёмник, находящийся за диском, может быть достаточно простым, например, один фоторезистор или фотодиод. Это достоинство следует из принципа работы диска - в каждый конкретный момент времени через диск проходит свет только от одной точки (пикселя) и разложение изображения на отдельные линии происходит автоматически, причём с достаточно высоким разрешением по горизонтали.

Простейшее устройство для сканирования изображения может быть собрано из двигателя, вращающего диск Нипкова, небольшого контейнера с одним фотоэлектрическим элементом и обычным объективом для проецирования изображения.

Другое достоинство устройств, использующих диск Нипкова заключается в подобии устройства для получения изображения (камеры) и устройства для отображения изображения. Фактически, они отличаются только элементом, располагающимся за диском: в первом случае это фотоэлектрический элемент, во втором - источник света, управляемый камерой. Конечно же, помимо этого желательны средства для синхронизации вращения дисков (начиная от ручной подстройки и заканчивая электронными схемами).

Благодаря своим достоинствам диск Нипкова лёг в основу конструкции механического телевизора Джона Байрда в 1920-х годах.

4. Недостатки

В отличие от горизонтального разрешения, которое у дисков Нипкова потенциально очень высокое, вертикальное разрешение ограничено общим количеством отверстий на диске, которых обычно от 30 до 100, реже до 200.

Ещё одним серьёзным недостатком являлся небольшой размер воспроизводимых изображений, который был по высоте не больше чем ширина поверхности диска, использованной при сканировании. На практике в механическом телевидении для воспроизведения изображения размером с почтовую марку использовался диск диаметром в 30 - 40 см.

Любое отверстие, даже на относительно небольшом участке видимого экрана движется не горизонтально, а по радиальной траектории. Это является причиной геометрических искажений передаваемого изображения, что также является недостатком диска Нипкова. Частично данную проблему можно решить используя диски достаточно большого диаметра, либо уменьшив размер экрана - в этом случае кривизна траекторий будет уменьшаться. Другой вариант решения проблемы - делать отверстия в диске меньше и ближе к наружному краю диска.

Фактически, диски Нипкова, использовавшиеся в первых телевизорах, имели диаметр в 30 - 50 см и 30 - 50 отверстий. Устройства, использовавшие диски были шумными, тяжёлыми. Качество изображения было очень низким с частыми мерцаниями.

Для передающей стороны ситуация не была лучше - по причине низкой чувствительности используемых фотоэлектрических элементов, требовалось очень сильное освещение объекта съёмки.

5. Применение

Помимо упоминавшегося уже механического телевидения диски Нипкова используются в мощных оптических микроскопах - конфокальных микроскопах.

Иногда миниатюрные и высокоскоростные диски используются в скоростной фотографии.

скачать
Данный реферат составлен на основе

Телевизионный приёмник с диском Нипкова в Стокгольмском техническом музее

Устройство диска [ | ]

Устройство представляет собой простой вращающийся диск из любого непрозрачного материала (металл, пластик, картон и т. п.) с рядом отверстий одинакового диаметра на равном друг от друга.

Отверстия располагаются по спирали в один оборот, начиная от наружного края диска и заканчивая в центре, как это сделано в граммофонной пластинке . При вращении диска отверстия движутся по круговым траекториям, зависящим от расположения конкретного отверстия на диске.

Эти траектории могут частично пересекаться в некоторых вариантах исполнения диска.

Принцип действия [ | ]

В основном, диск Нипкова используется в конструкции механических телевизоров как при сканировании изображения, так и для его отображения. Объектив , находящийся перед диском, проецирует изображение объекта съёмки прямо на диск . Каждое отверстие спирали при движении образует практически горизонтальное (на отдельном участке диска) отверстие, через которое проходит свет от определённого участка объекта и попадает на фотоприёмник. Если этот приёмник соединить с источником света (на практике часто использовались неоновые лампы , а в наше время - сверхъяркие светодиоды), размещённого позади второго диска Нипкова, вращающегося с такой же скоростью и направлением как и первый, то в результате можно увидеть оригинальное изображение, воспроизведённое построчно.

Если наблюдать объект через вращающийся диск Нипкова, через относительно небольшой сектор (не более 90°), можно заметить, что видимый объект сканируется построчно сверху вниз. Обычно диск почти полностью закрывается непрозрачным материалом, оставляя для обзора только отверстие в форме сектора диска или же прямоугольное. При очень быстром вращении диска наблюдаемый объект можно увидеть полностью.

Поскольку на диске можно разместить ограниченное количество отверстий, разрешение у передаваемого при помощи диска изображения было достаточно низким - чаще всего порядка 30 линий, изредка до 120. Существовало несколько стандартов разложения , использовавших развёртку до 200 линий. Одна из таких систем с высоким разрешением (180 линий) использовалась в Канаде компанией Peck Television на станции VE9AK .

Достоинства [ | ]

Одно из немногих достоинств диска Нипкова заключается в том, что фотоприёмник, находящийся за диском, может быть достаточно простым, например, один фоторезистор или фотодиод . Это достоинство следует из принципа работы диска - в каждый конкретный момент времени через диск проходит свет только от одной точки (пикселя) и разложение изображения на отдельные линии происходит автоматически, причём с достаточно высоким разрешением по горизонтали.

Другое достоинство устройств, использующих диск Нипкова, заключается в подобии устройства для получения изображения (камеры) и устройства для отображения изображения. Фактически, они отличаются только элементом, располагающимся за диском: в первом случае это фотоэлектрический элемент, во втором - источник света, управляемый камерой. Конечно же, помимо этого желательны средства для синхронизации вращения дисков (начиная от ручной подстройки и заканчивая электронными схемами).

Благодаря своим достоинствам диск Нипкова лёг в основу конструкции механического телевизора Джона Бэрда в 1920-х годах .

Недостатки [ | ]

Ещё одним серьёзным недостатком являлся небольшой размер воспроизводимых изображений, который по высоте был не больше ширины поверхности диска, использованной при сканировании. На практике в механическом телевидении для воспроизведения изображения размером с почтовую марку использовался диск диаметром в 30 - 40 см.

Любое отверстие, даже на относительно небольшом участке видимого экрана, движется не горизонтально, а по радиальной траектории. Это является причиной геометрических искажений передаваемого изображения, что также является недостатком диска Нипкова. Частично данную проблему можно решить, используя диски достаточно большого диаметра, либо уменьшив размер экрана - в этом случае кривизна траекторий будет уменьшаться. Другой вариант решения проблемы - делать отверстия в диске меньше и ближе к наружному краю диска.

Фактически, диски Нипкова, использовавшиеся в первых телевизорах , имели диаметр в 30 - 50 см и 30 - 50 отверстий. Устройства, использовавшие диски, были шумными, тяжёлыми. Качество изображения было очень низким с частыми мерцаниями.

Сделал часы на диске Нипкова. Получилось работоспособное, но не очень зрелищное, однако, устройство.
Вначале фотография:

А как же часы? :)

Основное в них это вот это чёрное - диск Нипкова . Нипков, несмотря на почти русскую фамилию, был Паулем Nipkow"ым, немецким студентом. Экспериментируя с механической развёрткой, он изобрёл диск своего имени. Я решил поиграться с таким диском. Хотя поначалу думал замахнуться на зеркальный винт, но просто не хватило слесарки. Ни знакомств, ни станков. Там точность исполнения требуется ещё выше, чем у диска...

Диск, как видно, был сделан из компакт-диска, точнее, прозрачной вкладки в коробку, привод - от бесколлекторного моторчика старого флоппи. Не уверен, что это уникальный случай, но уж наверное не частый, когда мотор привода от трёхдюймовых дискет вращает компакт-диск. Вначале я думал как-то использовать приводную микросхему с платы дисковода же, но не найдя документации ни на сайте Rohm, ни после обращения по почте к сим достойным людям, решил сделать обвязку сам. Отдельные микросхемы: аналоговые компараторы от датчиков холла и драйвер, управление идёт программно на ATmega168.

«Диск Нипкова » на Яндекс.Фотках

Вообще FDD вращается со скоростью 300 оборотов в минуту. То есть 5 оборотов в секунду. Будучи раскочегарен без ограничений, мотор выдаёт чуть более, чем 20 оборотов. На 20 я и остановился. Частота ШИМ регулятора - 16 кГц. Почти не слышно. Принцип регулирования - простой ПИД-регулятор без интегральной составляющей, то есть ПД-регулятор.
Часы сделаны на широко известной DS1307N.
Вообще главная проблема с созданием диска - это точной сверловки. А она, несмотря на то, что шаблон был сделан и распечатан на компьютере, зависит от того, как дрогнет рука, когда 1,5 мм сверло войдёт в пластмассу диска. Потому получается весьма заметный при развёртке разнобой. Тот, что на фото и видео - уже четвёртый по счёту диск. Покрашенный чёрной матовой автоэмалью из баллончика. Ну и светодиоды оказались слабоватые, но ярких с широким равномерно светящимся полем я не нашёл.
Видео работы:

На нём показана работа часов, затем настройка растра, и наконец настройка времени и обнуление секунд.
И наконец, просто ход часов.

Видно, что картинка дрожит, хотя глазом это не так сильно воспринимается, а также ясно виден основной недостаток развёртки системы Нипкова: растр получается в виде сектора кольца, от чего круглый циферблат получается яйцеобразным. Правда, за ради расширения поля я применил не одно светящееся поле, как в оригинале, а два переключаемых, что даж на патент тянет... Если б кому было нужно. ;)
Кстати, АРУ звукозаписи усиливает шум, на самом деле не всё так плохо, часы довольно тихие.
Само поле 20 на 20 точек (угол меж точками развёртки 18 градусов), что минимально для создания часов, ибо окружность есть "пи" на "дэ", то есть 60 и получаем.

Введение

Греческий философ Анаксагор однажды услышал у одного рапсода - странствующего греческого поэта - такую поэтическую фразу: «Его телевидение простирается за границы Эйкумены». Его - то есть тогдашнего демократа-правителя Перикла. Этот случай, произошедший в 430 году до нашей эры, является первым известным упоминанием слова «телевидение». По-гречески это означает «дальновидение», «видение вдаль» . Сейчас под телевидением понимают систему связи для трансляции и приёма движущегося изображения и звука на расстоянии. Технологии телевидения не были изобретены одним человеком и за один раз.

Изобретения, предшествующие телевидению

Ранние изобретения

Еще в 1880 году появилось сообщение о том, что Александер Белл изобретает «фотофон», который пресса охарактеризовала как «визуальный телеграф».

В 1899 русский военный инженер и ученый Kонстантин Дмитриевич Перский представил доклад «Современное состояние вопроса об электровидении на расстоянии (телевизировании)» на Первом всероссийском электротехническом конгрессе в Санкт-Петербурге. Затем Перский с тем же докладом выступил 24 августа 1900 года в Париже на IV Международном электротехническом конгрессе, где он впервые применил термин «телевидение», который с тех пор стал широко использоваться за рубежом. На родине Перского термин в течение многих лет не получал широкого применения .

Патент на первый в мире способ передачи изображения на расстоянии русский инженер Константин Перский взял еще в декабре 1899 года и, выступая в Париже, он рассказывал о проектах телевизионных устройств и возможности их осуществления. На Парижской выставке разработанный им оптический прибор был удостоен серебряной медали.

5 августа 1900 г. русский изобретатель инженер-технолог А.А. Полумордвинов предложил свою оригинальную цветную телевизионную систему, основанную, как и современная система цветного телевидения, на трехкомпонентной теории цвета и получил патент на "Светораспределитель для аппарата, служащего для передачи изображений на расстояние со всеми цветами и их оттенками и всеми тенями".

В 20-е годы телевидение предлагали называть «витафоном», «дальновидением», но в большинстве языков стало фигурировать именно слово «телевидение» или прямой его перевод («фернзеен» в немецком, «дурдаршан» в хинди и т. д.). Так термин «телевидение» впервые прозвучавший на французском 110 лет назад из уст Перского широко распространился по всему миру. До этого, если кто-либо хотел сказать о приборе, позволяющем видеть событие в другом месте, он говорил "дальновидение" или "электрическая телескопия".

Диск Нипкова

Открытие фотоэффекта в селене, сделанное Уиллоуби Смитом в 1873 году, привело к появлению фотоэлектрических ячеек - устройств, с помощью которых можно управлять электротехническими устройствами посредством световых сигналов.

Одним из первых видов телевидения было так называемое «механическое» телевидение - система, использовавшая механическое и электромеханическое оборудование для получения и вывода изображения. Основой для его появления послужило изобретение немецкого техника и изобретателя Пауля Нипкова, названное диском Нипкова.

Ещё во время школьной учёбы в Западной Пруссии Нипков экспериментировал с телефонией и передачей движущихся картинок. После завершения школы он отправился в Берлин для продолжения образования. Он учился физиологической оптике у Германа фон Гельмгольца, а затем и электрофизике у Адольфа Слаби .

Свой диск Нипков изобрел в 1884 году, будучи ещё студентом. Этот диск - механическое устройство для сканирования изображений. Он являлся неотъемлемой частью многих схем механического телевидения вплоть до 1930-х годов.

Устройство представляет собой простой вращающийся диск из любого непрозрачного материала (металл, пластик, картон и т. п.) с рядом отверстий одинакового диаметра на равном угловом расстоянии друг от друга. Отверстия располагаются по спирали в один оборот, начиная от наружного края диска и заканчивая в центре. При вращении диска отверстия движутся по круговым траекториям, зависящим от расположения конкретного отверстия на диске .

Диск Нипкова

Диск Нипкова используется в конструкции механических телевизоров как при сканировании изображения, так и для его отображения. Объектив, находящийся перед диском, проецирует изображение объекта съёмки прямо на диск. Каждое отверстие спирали при движении образует практически горизонтальное (на отдельном участке диска) отверстие, через которое проходит свет от определённого участка объекта и попадает на фотоприёмник. Если этот приёмник соединить с источником света (на практике для этого использовались неоновые лампы) и разместить его позади второго диска Нипкова, вращающегося с такой же скоростью и направлением как и первый, то в результате можно увидеть оригинальное изображение, воспроизведённое построчно .

Одно из достоинств диска Нипкова заключается в том, что фотоприёмник, находящийся за диском, может быть достаточно простым, например, один фоторезистор или фотодиод. Это достоинство следует из принципа работы диска - в каждый конкретный момент времени через диск проходит свет только от одной точки, и разложение изображения на отдельные линии происходит автоматически, причём с достаточно высоким разрешением по горизонтали. Простейшее устройство для сканирования изображения может быть собрано из двигателя, вращающего диск Нипкова, небольшого контейнера с одним фотоэлектрическим элементом и обычным объективом для проецирования изображения.

Другое достоинство устройств, использующих диск Нипкова, заключается в подобии устройства для получения изображения (камеры) и устройства для отображения изображения. Фактически, они отличаются только элементом, располагающимся за диском: в первом случае это фотоэлектрический элемент, во втором -- источник света, управляемый камерой. Конечно же, помимо этого желательны средства для синхронизации вращения дисков.

Недостаток диска Нипкова - маленькое вертикальное разрешение изображения, которое ограничено общим количеством отверстий на диске, которых обычно от 30 до 100, реже до 200. Горизонтальное разрешение у дисков потенциально очень высоко. Ещё одним серьёзным недостатком являлся небольшой размер воспроизводимых изображений, который был по высоте не больше чем ширина поверхности диска, использованной при сканировании. На практике в механическом телевидении для воспроизведения изображения размером с почтовую марку использовался диск диаметром в 30 -- 40 см .

Фактически, диски Нипкова, использовавшиеся в первых телевизорах, имели диаметр в 30 -- 50 см и 30 -- 50 отверстий. Устройства, использовавшие диски были шумными, тяжёлыми. Качество изображения было очень низким с частыми мерцаниями. Для передающей стороны ситуация не была лучше -- по причине низкой чувствительности используемых фотоэлектрических элементов, требовалось очень сильное освещение объекта съёмки.

Следует заметить, что ещё в 1843 году шотландский физик Александр Бэйн передавал изображения по электрическому телеграфу. Его аппарат был запатентован, и может считаться первой примитивной факс-машиной . Нипков лишь значительно упростил процесс кодирования и декодирования изображения.

Нипков подал заявку на патент об изобретении электрического телескопа для воспроизведения светящихся объектов в имперское патентное бюро в Берлине, и 15 января 1885 года она была удовлетворена. Неизвестно, пытался ли Нипков создать устройство, использующее такой диск. Патент был отозван через 15 лет по причине отсутствия интереса к изобретению. Нипков получил должность конструктора в институте Берлина и больше не интересовался темой передачи изображений. Уже в 1928 году Нипков смог увидеть телевизор, использующий его диски.

Лидеры Третьего рейха использовали в пропагандистских целях идею о телевидении как о немецком изобретении. Именно по этой причине первая общественная телевизионная станция, созданная в 1935 году названа в честь Нипкова. Сам Нипков стал почётным президентом «телевизионного совета».

Дело вовсе не в сложности его устройства: усилители высокочастотного и низкочастотного сигнала, генераторы строчной и кадровой развертки — это по сути все те же магнитофоны и звонки. Просто собирать телевизор неинтересно и обидно. Каким бы искусным мастером ты ни был, все равно центральное место в его конструкции занимает Его Величество Кинескоп — загадочная обитель грозной электронной пушки, вечного странника сканирующего луча и магического люминофорного экрана, которые могут быть собраны воедино и заключены в вакуумную трубку только в промышленных условиях. Все электронные блоки телевизора, которые можно собрать своими руками, — лишь его верная свита.

На самом деле первые телевизоры обходились без всяких вакуумных трубок. Телекамеры и телеприемники с механической разверткой, которые впервые продемонстрировал публике британец Джон Лоджи Бэйрд в 1926 году, применялись для организации эфирного телевещания в течение 11 лет — с 1928 по 1939 год. В последние три года механические телевизоры на равных сосуществовали с первыми кинескопными. Чтобы разобраться, как работали первые телевизоры, а заодно осуществить свою заветную детскую мечту, мы решили построить передатчик и приемник движущегося изображения своими руками, буквально из того, что попалось под руку. Предлагаем и вам повторить наш опыт, учтя наши ошибки.

Сканирующая спираль

Сердце телевизора с механической разверткой — это сканирующий диск. Его придумал немецкий изобретатель Пауль Нипков в 1884 году. Это тонкий круг из любого непрозрачного материала (алюминия, пластика, картона), диаметр которого в серийных телевизорах составлял от 30 до 50 см. В диске проделаны сканирующие отверстия, количество которых соответствует количеству строк развертки (в телевизорах Бэйрда было тридцать строк, мы решили ограничиться двадцатью). Отверстия расположены определенным образом. Мысленно разделим диск радиусами на двадцать частей. На каждом радиусе будет по одному отверстию. Каждое последующее отверстие располагается чуть ближе к центру окружности, чем предыдущее. Если соединить все отверстия плавной линией, получится спираль в один оборот. Расстояние между соседними дырочками примерно равняется высоте экрана. Разница между расстояниями от центра до первого и последнего отверстий — это его ширина. Расстояние между первым и последним отверстиями — диагональ экрана.

Представим себе, что объектив камеры проецирует изображение на поверхность сканирующего диска, а позади диска располагается фотоэлемент. В каждый момент по экрану движется только одно отверстие, сканируя строку. Фотоэлемент воспринимает колебания освещенности. Затем по изображению проходит следующее отверстие, сканируя следующую строку. Двадцать таких проходов (один оборот диска) формируют кадр. В телеприемнике вращается точно такой же диск, только за ним располагается мощная лампа, а перед ним — экран или линза. Лампа воспроизводит колебания освещенности, зафиксированные фотоэлементом. Если передающий и принимающий диски вращаются абсолютно синхронно, на принимающем формируется изображение. Диски крутятся со скоростью не менее 15 об/с (что соответствует 15 кадрам в секунду), и в силу инерции зрения человек воспринимает изображение не как движущиеся отверстия или спираль, а как монолитную картинку.

Сканирующий диск — это уже практически телевизор. Тем не менее сам Нипков его так и не построил. Распространенным в те времена селеновым фотоэлементам не хватало чувствительности, чтобы сформировать мощный сигнал из света, поступающего через маленькое отверстие. Электронный усилитель мощности еще не изобрели. Диск Нипкова применялся для факсимильной передачи статичных изображений. Из-за низкой чувствительности каждое изображение приходилось сканировать по несколько минут.

Телевидение без рекламы

Процесс изготовления нашего собственного механического телевизора запечатлен на фотографиях. Честно говоря, мы отнюдь не были полностью удовлетворены результатом своей работы. Концепция доказала свою работоспособность, но истинного наслаждения от просмотра получить не удалось. Помешала нам та же проблема, с которой в свое время столкнулся Нипков: слишком низкая чувствительность селенового фотоэлемента. В итоге, чтобы заставить лампочку хоть как-то реагировать на колебания, нам пришлось подносить к объективу зажженную энергосберегающую лампу. Только ее мы и могли наблюдать, изо всех сил вглядываясь в тусклый экран в темноте.

Чтобы решить эту проблему, Бэйрд использовал для съема изображения диск не с отверстиями, а с линзами. Каждая линза фокусировала пучок света точно на фотоэлементе. Если бы мы не заботились об исторической достоверности, то могли бы заменить архаичный селеновый элемент современными фототранзисторами видимого спектра. Или, как вариант, использовали бы большой усилитель мощности вместо скромного микрофонного преампа.

Между прочим, механический телевизор, будь то антикварный экземпляр или вольная реплика, — вовсе не бесполезная в хозяйстве вещь. С его помощью можно принимать сигналы узкополосного телевидения, с которым до сих пор экспериментируют радиолюбители во многих странах мира. Так что поскорее обзаводитесь механическим телевизором и открывайте для себя хорошо забытый мир телевидения, по которому не показывают «Дом-2».