Евгений Айсберг - Цветное телевидение?.. Это почти просто!
Ты предлагаешь использовать три телевизионные камеры, каждая из которых снабжена собственным объективом с цветным фильтром. Представляешь ли ты, что в этом случае все три объектива «увидят», а следовательно, и передадут сцену под различными углами?
Н. — Да, об этом-то я и не подумал. Ведь даже если расположить наши камеры одну рядом с другой, то полученные изображения будут несколько различаться, особенно значительные различия будут для предметов, находящихся на переднем плане. Но я твердо убежден, что ты дашь мне средство для устранения этого недостатка.
Три камеры с одним объективом
Л. — Сама логика подсказывает это средство: использовать только один объектив. Проходящие через этот объектив световые лучи надлежит равномерно распределить между тремя камерами, снабженными необходимыми цветными фильтрами.
Н. — Легко сказать, но я не вижу, как это можно осуществить…
Л. — Совсем несложно с помощью системы отражающих и полупрозрачных зеркал, которые также называют дихроичными.
Н. — Что это еще за зеркала?
Л. — Отражающее зеркало, как ты знаешь, представляет собой стекло, одна сторона которого покрыта амальгамой, состоящей из ртути и олова. В дихроичном зеркале эта амальгама заменена несколькими (в среднем двенадцатью) чрезвычайно тонкими (порядка сотни нанометров!) слоями прозрачных материалов, имеющими поочередно низкие и высокие коэффициенты преломления. Такое зеркало отражает все световые волны выше (или ниже) определенной длины и пропускает все остальные.
Н. — Значит, дихроичное зеркало можно уподобить фильтру верхних или нижних частот?
Л. — Это сравнение вполне оправдано. Как и в электрических фильтрах, здесь нет четкой границы между тем, что пропускается, и тем, что отражается: переход от одного к другому постепенный. Мы называем «синим» дихроичное зеркало, которое отражает волны длиной до 460 нм и пропускает волны длиной свыше 500 нм. Названием «красное» обозначается дихроичное зеркало, отражающее волны длиной свыше 580 нм и пропускающее все более короткие волны.
Теперь посмотри на расположение моих зеркал (рис. 24).
Рис. 24. Прошедшие через единственный объектив световые лучи с помощью системы из обычных (З) и дихроичных (ДЗB) и (ДЗR) зеркал разделяются на три пучка, которые через соответствующие фильтры подаются на трубки трех телевизионных камер В, G и R.
Поступающий из объектива свет сначала попадает на дихроичное зеркало ДЗВ, которое отражает синие лучи и пропускает зеленые и красные. Отраженные синие лучи с помощью обычного зеркала 3 направляются в выделенную для синей составляющей камеру, куда они попадают, пройдя через синий светофильтр.
Н. — Рассматривая рисунок, я вижу, что прошедшие через дихроичное зеркало ДЗВ лучи попадают на другое дихроичное зеркало, обозначенное ДЗR. Оно отражает красные лучи, но пропускает зеленые, которые направляются в выделенную для них камеру, проходя на этом пути, естественно, через зеленый светофильтр. Красные же лучи после отражения обычным зеркалом 3 и прохождения через красный светофильтр поступают в соответствующую камеру.
Л. — Именно так по принципу, который мы сейчас разобрали, устроены все телевизионные камеры, используемые в студиях цветного телевидения. В этих камерах можно обнаружить другие приспособления и другие зеркала; в них используются также различные оптические устройства, предназначенные для коррекции некоторых искажений, как, например, астигматизма, возникающего при прохождении лучей через дихроичные зеркала Но нам нет необходимости рассматривать все эти подробности Попутно я могу сказать, что искажения могут возникнуть также и в процессе приема при проецировании изображений на экран
Три передающих канала
Н. — Если проекторы установлены точно, то я не вижу, что могло бы внести искажения в полученное изображение.
Л. — Исходящий из стоящего в середине проектора прямоугольный поток света дает на экране изображение прямоугольной формы. Но изображения, проецируемые крайними проекторами, на экране получаются в форме трапеции (рис. 25).
Рис. 25. Только одна из трех, размещенная в середине проекционная трубка G дает на экране свободное от трапецеидальной аберрации изображение.
Но успокойся: у оптиков в их мешке не один фокус и им удается исправить эту трапецеидальную аберрацию. Радиотехники также успешно справляются с этой задачей.
Н. — А у меня есть еще одна идея. Почему бы при приеме не использовать ту же систему из обычных и дихроичных зеркал? Обратимость явлений.
Л. — Незнайкин, это и делают. В тех случаях, когда не требуется проецировать изображение на большой экран, можно получить три изображения на экранах обычных электронно-лучевых трубок, а затем с помощью системы, состоящей из цветных фильтров и зеркал, совместить их так, чтобы получить цветное изображение Такое устройство называют «тринескопом».
Н. — Насколько я тебя знаю, ты сейчас начнешь перечислять все недостатки «моего» способа.
Л. — До тех пор, пока изображение передается в замкнутой системе по проводам или по коаксиальному кабелю на относительно небольшое расстояние, эта система вполне приемлема. Впрочем, как я уже сказал, это же устройство используется в телевизионной камере при передаче цветных программ из телецентра. Но если ты предложишь использовать в качестве несущей видеосигналов от трех камер три волны разной длины, то встретишь категорический отказ.
Н. — Понимаю: пресловутая «загруженность эфира», о которой всегда говорят, хотя гипотеза об эфире уже давным давно отвергнута.
Л. — И тем не менее это очень удобная для разговора форма. Ведь жизненное пространство в частотном спектре отмерено нам очень скупо. И если для одного передатчика ты захочешь занять полосу частот трех передатчиков, то вызовешь настоящую войну. А кроме того, представляешь ли ты себе размеры и цену приемной установки, эквивалентной трем обычным телевизорам?
Поочередное сложение цветных полукадров
Н. — Моя мать никогда не позволит поставить подобную аппаратуру в нашей маленькой гостиной… Поэтому я вынужден отказаться от своего проекта, хотя в нем, как это ты сам признаешь, есть полезные идеи. И раз одновременная передача всех трех основных цветов оказалась совершенно непрактичной, почему бы нам не воспользоваться принципом последовательной передачи, который выдвинут французом Константином Сенлеком и до сих пор является основой любого монохроматического телевидения? Что скажешь ты, Любознайкин, о системе, где последовательно передавались бы все три изображения: красное, зеленое и синее при условии достаточна быстрого чередования, чтобы восприятия складывались в нашем мозгу и создавали впечатление изображения во всех его природных цветах.
Л. — То, что ты предлагаешь, не только возможно, но уже было осуществлено на практике. Даже больше: предлагаемый тобой метод был разработан американской радиовещательной компанией CBS (Columbia Broadcasting System) и официально принят в 1950 г. Федеральной комиссией связи FCC (Federal Communications Commission), которая в Соединенных Штатах ведает всеми областями электросвязи.
Н. — Как видишь, мои идеи имеют ценность! Но как практически они были реализованы?
Л. — Последовательно передавали полукадры четных и нечетных строк всех трех цветов. Например, в следующем порядке:
1) нечетные строки красного цвета;
2) четные строки зеленого цвета;
3) нечетные строки синего цвета;
4) четные строки красного цвета;
5) нечетные строки зеленого цвета;
6) четные строки синего цвета
… и так далее…
Для этой цеди перед единственным объективом телевизионной камеры вращается прозрачный диск, разделенный на шесть секторов-фильтров R — G — В — R — G — В. Диск можно заменить шестигранной полой призмой, вращающейся вокруг кинескопа. Главное в том, чтобы свет последовательно проходил через светофильтры трех основных цветов.
Н. — А какова частота чередования полукадров?
