Вступи в группу https://vk.com/pravostudentshop

«Решаю задачи по праву на studentshop.ru»

Решение задач по юриспруденции [праву] от 50 р.

Опыт решения задач по юриспруденции 20 лет!

 

 

 

 


«История развития видеотехники»

/ Другие контрольные
Конспект, 

Оглавление

§1. 24 кадра в секунду: начало видеотехники

 

    В начале ХVIII в. в Англии неверо­ятной популярностью пользовалась несложная игрушка: на внутренней стенке барабанчика с прорезями бы­ла многократно нарисована одна и та же фигурка в разных фазах движения. Если крутить барабанчик и смотреть на фигурку сквозь щели, кажется, что она оживает и движется. Это так изум­ляло зрителей, что игрушку назвали фантаскопом (от греч. “фантасти­ке” — “искусство воображать” и “ско­пео” — “смотрю”). Спустя сто лет, в 1832 г., похожее устройство (вместо барабана в нем было два диска) при­думал венский ученый С. Стампфер. Применялось оно для исследователь­ских целей и именовалось стробоско­пом (от греч. “стробос” — “кружение” и “скопео”). Эти нехитрые конструк­ции могут по праву считаться предка­ми кино — не только самого популяр­ного вида искусства, но и средства научных исследований.

    Датой рождения кино считается 28 декабря 1895 г., когда в подвале па­рижского “Гран-кафе” на бульваре Капуцинок братья Огюст (1862—1954) и Луи (1864—1948) Люмьеры проде­монстрировали свои первые фильмы “Выход рабочих с завода Люмьеров”, “Прибытие поезда на вокзал Ла Сьота”. Однако тремя годами раньше, в 1892 г., патент на способ съёмки движущихся изображений и на аппарат для нее получил французский инженер Леон Були, который придумал и само сло­во кинематограф (от греч. “ки­нема” — “движение” и “графо”). Но средств на оплату патента он не имел и права на изобретение потерял.

    В Америке иногда “отцом кино” называют фотографа Эдварда Май­бриджа, который снимал “фильмы” о беге лошадей, расставив вдоль дорож­ки 50 фотокамер. Их затворы спуска­ла сама лошадь, обрывая натянутые поперек дорожки нити. Работа была проделана в чисто научных целях: так удалось в подробностях рассмотреть особенности бега лошадей.

    Возможно, именно конструкция дискового стробоскопа натолкнула в 1882 г. французского врача и физио­лога Этьена Жюля Марея (1830—1904) на мысль сконструировать своеобраз­ное фоторужье. Им снимали подряд 12 кадров на круглую пластинку. Фо­торужье использовали для съемки в движении птиц и зверей; получались коротенькие фильмы. И только после того, как в 1890 г. изобрели целлуло­идную пленку со светочувствительным слоем и двумя рядами отверстий по краям — перфорацией (от лат. per­foro — “пробиваю”), техника кино стала походить на сегодняшнюю.


 

    За сто с лишним лет существования кинематограф сильно изменился. Сна­чала появился широкий экран, затем панорамный (от греч. “пан” — “все” и “хорама” — “вид”) — он охватывал зрителей с трех сторон. Давно снима­ются объемные, стереоскопические (от греч. “стереос” — “объемный”, “пространственный” и “скопео”), ки­нофильмы. С помощью специальной техники можно заснять головокружительные трюки без всякой опасно­сти для актеров. Отдельной областью киноискусства стала мультипликация, или, как ее еще называют, анимация (“оживление”), рисованных либо ку­кольных персонажей. В кино пришла вычислительная техника: в игровых фильмах есть сцены, частично или да­же целиком “нарисованные” компью­тером, которые совершенно неотли­чимы от заснятых камерой.

    Важную роль играет научное и техническое применение кино. Покадровая регистрация медленно про­текающих процессов позволяет в сот­ни раз “сжать” время их протекания. А благодаря кинокамерам, снима­ющим миллионы кадров в секунду, можно в деталях разглядеть явления, происходящие за доли секунды. Тех­ника для этого требуется особая: изоб­ражение там скользит по неподвиж­ной плёнке, перед каждым кадром которой стоит свой объектив.

    Кинематограф сегодня — это огромная отрасль промышленности. Во всем мире сотни больших и малых киностудий выпускают тысячи фильмов в год. Миллионы людей работа­ют в съемочных павильонах, монти­руют и копируют кинофильмы. Но у кинематографа появились серьезные конкуренты — магнитная видеоза­пись и электронная техника.

    В свое время, в 60-х гг., очень попу­лярно было кинолюбительство. Сей­час его практически полностью вытес­нила видеотехника. И не только его: видеокамерами давно снимают ре­портажи для телевидения. Магнитная запись удобна и практична: на одну кассету можно снимать многократно, а изображение сразу же просмотреть и при необходимости переснять. По­явились телевизионные проекторы для большого экрана с множеством удобных функций, недоступных киноаппарату. Эпоха привычного для нас кинематографа подходит к концу.

 

§2. Техника телевидения

 

    Столь привычное для нас слово “те­левидение” означает “вещание на рас­стоянии” (от греч. “теле” — “вдаль” и лат. visio — “видение”). Именно эта возможность видеть события, происходящие на значительном рас­стоянии, сделала телевидение незаме­нимым средством массовой инфор­мации и культурного общения людей, народов, стран.

    В телевидении был принят принцип последователь­ной передачи элементов изображе­ния. Этот принцип разработали в конце ХIХ в. португальский ученый А. ди Пайва и независимо от него русский физик и биолог Порфирий Иванович Бахметьев (1860—1913), который считал, что устройство, на­званное им “телефот”, способно пе­редавать изображение по проводам телеграфной линии.

    В 1897 г. немецкий изобретатель Карл Фердинанд Браун (1850—1918), доктор физики и профессор Страс­бургского университета, будущий лау­реат Нобелевский премии, создал электронно-лучевую трубку, назван­ную его именем. В ней луч электронов, испускаемых катодом, заставлял светиться флуоресцентный (от лат. fluor — “течение”, “текущая жид­кость”) экран.

    В 1907 г. профессор Петербургско­го технологического института Борис Львович Розинг (1869—1933) предло­жил использовать электронно-луче­вую трубку в приемнике телевизион­ной системы, в передающей камере которой развертка изображения осу­ществлялась вращающимся зеркаль­ным барабаном. Б.Л. Розингу был выдан патент на “способ электрической передачи изображения на расстоя­нии”. Ученый сконструировал дейст­вующую модель телевизионной уста­новки и 9 мая 1911 г. получил первое в мире изображение геометрических рисунков на экране электроннолучевой трубки.

    Практически вплоть до 30-х гг. ХХ в. телевидение развивалось по пу­ти использования оптико-механиче­ских устройств. Начал их разрабаты­вать немецкий изобретатель Пауль Готлиб Нипков (1860—1940). В 1884 г. он запатентовал телевизионную сис­тему, основанную на изобретенном им способе сканирования изображе­ния с помощью непрозрачного вра­щающегося диска с отверстиями, рас­положенными по спирали.

    Значительный вклад в дальнейшее развитие телевидения внес шотланд­ский инженер-электрик А. Кэмпбелл Свинтон. В докладе, представленном Лондонскому рентгеновскому общест­ву в 1911г., он рассказал об электрон­но-лучевых трубках с магнитной отклоняющей системой, предназна­ченных и для приема, и для передачи. В последнем он применил мозаичный экран из фотоэлектрических ячеек. Передаваемое изображение фокусиро­валось на экран, задняя часть которо­го разряжалась электронным лучом, последовательно, строка за строкой сканирующим изображение.

    Блестящие идеи Свинтона начали реализовываться значительно позже, с середины 30-х гг., когда после изобретения усилительных электрова­куумных ламп появились системы электронного телевидения, сменившие оптико-механические.

    Разработка и развитие систем электронного телевидения в США связаны с именами В.К Зворыкина и Ф.Т. Фарнсворта. В нашей стране над телевидением работали И.А. Ада­мян, Б.П. Грабовский, С.И. Катаев, А.П. Константинов, П.В. Тимофеев, П.В. Шмаков и др.

    В 20-х гг. ХХ в. многие изобретатели продолжали ра­ботать над созданием телевизора меха­нического типа. Экран эксперимен­тальных аппаратов был чуть больше спичечного коробка, а само изображе­ние — расплывчатым и неустойчивым. Так, в конце ХIХ в. немецкий изобретатель П.Г. Нипков создал механическую телевизионную систему. Устройст­во на основе диска Нипкова с квадратными отверсти­ями, расположенными по спирали, обеспечивает простой и эффективный способ сканирования изобра­жения. Объектив фокусирует изображение на кадровом окне, мимо которого пробегает край диска. Его отвер­стия поочередно — от самого верхнего до нижнего — прочерчивают окно горизонтальными строчками. За один оборот диска сканируется весь кадр, а затем процесс повторяется. В диске Нипкова было 18 отверстий, растр изображения получался с очень низкой разрешающей способностью — 18-строчным. Пробегая по строке вдоль изображения, отверстие “считывает” рас­пределение его яркостей. За диском стоит линза, кото­рая фокусирует прошедший через отверстия свет на фотоэлементе. Колебания яркости фотоэлемент преоб­разует в последовательность электрических импульсов, которые по радио передаются к приемникам.


 

    Телевизионный приемник устроен аналогично каме­ре. Перед диском Нипкова расположено кадровое ок­но с увеличительной линзой; за ним — газоразрядная лампа, на которую подаются импульсы. Яркость лампы меняется согласно напряжению импульсов; оба диска — в передатчике и в приемнике — вращаются с одной ско­ростью. Тем самым воспроизводилось первоначальное изображение. В силу инерции зрения наблюдатель ви­дел его как единое целое, а не как ряд световых точек.

    Однако достаточно быстро стало ясно, что у механического телевидения перспектив нет: будущее — за телевидением электронным. Главная заслуга в появлении первой практически пригодной электронной системы принадлежит Владимиру Кузьмичу Зворыкину (1888—1982). Он родился в старинном русском городе Муроме в семье купца.

    Идея создания телевизора, в ко­тором изображение будет “рисовать­ся” электронным лучом, возникла у В.К. Зворыкина уже во время учебы в Петербургском технологическом институте. Окончил его Владимир Зворы­кин в 1912 г., а спустя два гола началась Первая мировая война, и молодому радиоспециалисту пришлось надеть воен­ную форму. После Октябрьской революции Зворыкину тоже было не до научных опытов: ему, как бывшему белому офицеру, грозил арест. В 1918 г. В.К. Зворыкин уехал из страны, а в 1919 г. поселился в США.

    Найти работу эмигранту из России, к тому же плохо владевшему англий­ским языком, оказалось непросто. Только спустя гол после приезда Зворыкин был принят на работу в фирму “Вестингауз электрик” в Питсбурге. В 1923 г. новый сотрудник собрал опытный, весьма далекий от совершен­ства образец системы электронного те­левидения. Но американцы не любят вкладывать деньги в ненадежное дело. Похлопав изобретателя по плечу, ди­ректор фирмы Г. Дэвис посоветовал: “3аймись, парень, чем-нибудь более полезным”. Однако убедить русского инженера в бесперспективности элек­тронного телевидения оказалось невоз­можно. Каждый день до позднего вече­ра он упорно трудился в лаборатории над совершенствованием своего изо­бретения.

    В 1929 г. Зворыкин перешел в “Радио корпорейшн оф Америка”, и здесь его идеи нашли понимание и не­обходимую финансовую поддержку. С помощью сотрудников талантливый ученый изготовил катод со сложной фотомозаичной структурой, нашел спо­соб усиления малых токов, возникаю­щих в миниатюрных фотоэлементах, решил множество других технических проблем. В результате кропотливых экспериментов в 1931 г. была создана работоспособная приемная телевизи­онная трубка — иконоскоп (от греч. “эйкон” — “изображение” и “скопео”).

    Иконоскоп, “предок” современной передающей трубки — суперортикона, был весьма несовершенен и давно не используется. Но он хорошо иллюст­рирует принцип электронного пре­образования изображения и его скани­рования.


    Иконоскоп представляет собой ва­куумный стеклянный баллон. В его ши­роком конце укреплен лист слюды, тыльная поверхность которого, покры­тая тонким слоем металла, называется сигнальной пластиной. На передней поверхности листа выложена мозаика из сотен тысяч крошечных капелек се­ребра, обработанных парами цезия с кислородом, — светочувствительных зерен. Объектив телевизионной камеры фокусирует на мозаике изображе­ние. Световой поток выбивает из сере­бра электроны, которые улетают на заземленный кольцевой электрод. Чем ярче освещена мозаика, тем больше электронов она теряет. В результате на мозаике образуется положительно за­ряженный “электрический рельеф”, в точности повторяющий распределение света и тени на изображении. В этот момент на сигнальной пластине инду­цируется отрицательный заряд. В гор­ловине бокового рукава иконоскопа расположен электронный прожектор, излучающий тонкий пучок электронов. Отклоняющая система заставляет его обегать построчно всю мозаику и вос­полнять на ее зернах электроны, поте­рянные под действием света. Каждая порция электронов, попавших на зер­но, вызывает на сигнальной пластине импульс отрицательного напряжения, который будет тем выше, чем ярче зерно освещено. Электронный луч пробегает всю мозаику, порождая в цепи сигнальной пластины переменный элек­трический ток. Электронная схема “срезает” его отрицательную составля­ющую, а положительная, повторяющая “электрический рельеф”, усиливается; к ней добавляются сигналы синхронизации от приемника. Этим током передатчик модулирует радиоволну и излу­чает ее в эфир.

    Вскоре компания, в которой работал В.К. Зворыкин, наладила серийное производство аппаратуры, и в 1936 г. в США начались первые телевизионные передачи.

    Научные интересы Зворыкина не ограничивались телевидением. В последующие годы он внес большой вклад в создание электронных микроскопов, разнообразной аппаратуры для медицины, приборов ночного видения и др.

    В.К. Зворыкин прожил долгую, на­сыщенную событиями жизнь. В фирме, где ученый сделал выдающиеся изо­бретения, рабочий кабинет сохранили за ним до конца жизни. Даже в пре­клонном возрасте Зворыкин любил приходить туда, чтобы обсудить с кол­легами возникшие идеи. “Россия дала мне глубокое разностороннее образо­вание, — сказал он в одном из выступ­лений. — Но время было такое, что ре­ализовать свои научные идеи я смог только в Америке”. В.К. Зворыкин яв­лялся членом Американской акаде­мии искусств и наук, его имя занесе­но в Галерею славы американских изобретателей.

    В 1932 г. “Радио корпорейшн оф Америка” (Американская радиовеща­тельная корпорация) продемонст­рировала телевизионную систему, в которой применялось только элек­тронное сканирование. Приемной трубкой в телевизионном приемнике служил кинескоп (от греч. “кинео” — “привожу в движение” и “скопео”), а передающей в телекамере — иконоскоп.

    Обратное преобразование электрической энергии в световую и, следовательно, восстановление изображе­ния происходят в приемной трубке телевизора — ки­нескопе. Что из себя представляет устройство кинескопа?


    Кинескоп представляет собой коническую колбу, из которой выкачан воздух. Ее дно, экран, покрыто лю­минофором — веществом, светящимся под действием потока электронов. В цилиндрической горловине, как и в иконоскопе, помещен электронный прожектор, луч которого пол действием отклоняющей системы чертит на люминофоре строки.

    Отклоняющие системы бывают двух типов — элект­ростатические и магнитные. Электроны в луче притя­гиваются к положительно заряженной пластине и от­талкиваются от отрицательно заряженной. Подавая на пару пластин переменное напряжение, луч заставляют бегать по экрану с частотой изменения напряжения. Так работает электростатическая отклоняющая систе­ма. Но летящий электрон отклоняется и магнитным по­лем. Установив в горловине кинескопа систему кату­шек и подан на них переменный ток, тоже можно управлять движением луча. В той и другой системе управляющее напряжение подается с генераторов строчной и кадровой развертки.

    Яркость отдельных точек изображения изменяется управляющим электродом электронного прожектора. Принятый антенной телевизионный сигнал преобразу­ется, усиливается и подается на этот электрод. Так как люминофор светится тем сильнее, чем интенсивнее электронный луч, движение которого строго синхро­низировано с передающей трубкой, распределение яр­кости точек на люминофоре оказывается таким же, как на мозаике иконоскопа, и на экране возникает пере­данное изображение.

    К началу 50-х гг. в системах цвет­ного телевидения использовался принцип разделения черно-белого сигнала и сигналов цветности. Черно­-белый сигнал обеспечивает высокое разрешение в передаче мелких дета­лей изображения и может быть при­нят всеми телевизорами. Сигналы цветности проецируются (от лат. projectio — “бросание вперед”) на светлые области черно-белого сигна­ла, “раскрашивая” изображение в нужные цвета. Эта система позволя­ет принимать цветные программы в черно-белом изображении на черно-­белых телевизорах и черно-белые — на цветных.

    Но уже в 50-х гг., после ряда тех­нологических усовершенствований, появились цветные телевизионные трубки с более четким изображени­ем. Стали развиваться кабельные сис­темы телевидения. В конце 70-х гг. были созданы проекционные устрой­ства для просмотра изображения на большом экране. Затем получили рас­пространение видеомагнитофоны для записи телепрограмм и видео­фильмов, проигрыватели лазерных видеодисков.

    В телевидении, как и в радио, есть пе­редающая сторона, посылающая ин­формацию, и есть принимающая сторона, которая эту информацию доносит до конечного адресата. В те­левизионной системе роль переда­ющей стороны играет телекамера (телевизионная камера). Объектив камеры создает изображение, а элек­тронная система преобразует его в последовательность электрических импульсов (сигналов). Принимающей стороной служит телевизор (телеви­зионный приемник); в нем электри­ческие сигналы, поступающие от телекамеры, превращаются в видимое изображение.

    Сигналы от телекамеры к теле­приемнику могут передаваться двумя путями: либо по специальным прово­дам — высокочастотным коаксиальным кабелям в системе кабельной телевизионной сети, или с помощью радиоволн.

    Кабельное телевидение использу­ется на больших предприятиях, в крупных поселках и отдельных рай­онах городов. Телевизионную съем­ку проводит местная студия, и видео­сигнал низкой частоты подается по кабелю непосредственно на телевизи­онные приемники.


    Дистанционные системы охраны и наблюдения тоже образуют кабельную сеть. Их телевизоры — мониторы (от лат. monitor — “напоминающий”) предназначены только для работы со “своими” камерами.

    В случае передачи сигналов по эфиру мы имеем дело с системой те­левизионного широковещания. В ней сигнал от телекамеры поступает на мощный радиопередатчик, соединен­ный с передающей антенной телецентра. Дальность передачи, т.е. рас­стояние от передающей антенны телецентра до принимающей антен­ны телевизора, зависит от особенно­стей распространения радиоволн.

    В телевизионном вещании ис­пользуются радиочастоты, лежащие в диапазоне ультракоротких волн (УКВ). Переключая телевизор с одного канала на другой, переходят с одной частоты (волны) на другую. Телеви­зор в этом смысле не что иное, как радиоприемник, принимающий ра­диосигналы. Чем больше номер теле­визионного канала, тем выше его радиочастота и соответственно коро­че длина волны. В УКВ-диапазоне 1-й канал имеет самую низкую час­тоту, а 12-й — самую высокую. Сле­дующий, дециметровый диапазон за­нимают каналы с более высокими номерами — вплоть до 60-го.

    Ультракороткие радиоволны рас­пространяются прямолинейно, как луч света. Поэтому, чтобы радиосигнал был “виден” издалека, мачту с переда­ющей антенной стараются делать как можно выше. Башня Останкинского телецентра в Москве высотой более 540 м обеспечивает зону уверенного приема на расстоянии 120—130 км. На большие расстояния сигналы переда­ют методом ретрансляции (от лат. rе... — приставка, указывающая на по­вторное, возобновляемое действие, и translatio — “(передача”).

    Работа телевизионной антенны, стоящей на крыше пятиэтажного дома и направленной на телецентр, на­рушится, если ее заслонит высотный дом, — антенна окажется в радиотени. Многократно отраженный от соседних строений, радиосигнал сильно исказится. На те­левизионном экране возникнет как бы несколько пло­хих копий нормального изображения, сдвинутых от него вправо и влево.

    Избежать этих неприятностей позволяет кабельное телевидение. Антенна на самом высоком здании мик­рорайона обеспечивает наилучший прием сигнала. Все принятые телевизионные каналы конвертируются (сдвигаются) в соседние диапазоны и по кабельной сети распределяются по домам. Конвертируют каналы для то­го, чтобы два одинаковых сигнала — принятый по эфиру и переданный по кабелю — оказались на разных частотах, не смешивались и не давали двойного изображения. А о появления кабельного телевидения на крышах стояли только антенны коллективного пользо­вания, по одной на подъезд каждого лома. Местная телестудия, которая обслуживает район или целый посе­лок, передает и свои программы по кабельной сети. А телекамера, связанная кабелем с монитором, следит за входом в лом или охраняемые помещения.

    Большое значение приобретают наземные и космические ретрансляторы. Ретрансляция — это последователь­ная пересылка сигнала от одного приемника к другому. Невысокая ан­тенна, снабженная электронной аппа­ратурой, принимает сигнал, усилива­ет его и посылает дальше. Цепочка ретрансляторов может передать теле­визионный сигнал на тысячи кило­метров.

    Такой способ пересылки сигнала требует сотен антенн-ретрансляторов и обходится недешево. К тому же каж­дый ретранслятор вносит в сигнал свои искажения, которые в дальней­шем только усиливаются.

    После освоения околоземного про­странства в качестве ретрансляторов стали использовать искусственные спутники Земли. Благодаря спутнико­вым системам связи и ретрансляции удалось значительно улучшить пере­дачу сигналов и охватить телевизи­онным вещанием огромные терри­тории.

    Первыми советскими спутниками связи были “Молния-1” и “Экран”. Вместе с 90 станциями наземного ба­зирования они образовали глобаль­ную систему связи “Орбита”, которая обслуживает всю нашу страну.

 

§3. Принципы телевизионного изображения

 

    Возникает вполне резонный вопрос: если с диапазоном УКВ так много хлопот, то почему телевизионный сигнал не передают на более длин­ных радиоволнах, которые вполне ус­пешно используются для передачи радиопрограмм?

    Дело в том, что звуковая радиопе­редача требует довольно узкой полосы передаваемых частот: для удовле­творительного звучания ей вполне достаточно 10 кГц. Для телевидения полоса частот должна быть в не­сколько тысяч раз шире. Любое изображение представляет собой определенное сочетание свето­вых пятен различной формы и ин­тенсивности. Чтобы передать четкое изображение со всеми деталями, его нужно разложить на множество мел­ких элементов. Для качественной пе­редачи черно-белого изображения необходимо около 100 тыс. элементов, а цветного — уже около 500 тыс.

    Упорядоченные определенным об­разом элементы составляют формат изображения. Например, 100 тыс. элементов могут быть уложены в пря­моугольники с разным соотношени­ем числа элементов по горизонтали и вертикали: например, 250 — в вер­тикальных и 400 — в горизонтальных рядах.

    В телевидении, как и в кино, при­нят формат кадра с наиболее удоб­ным для глаза соотношением сторон 4:3, т.е. на четыре единицы длины изображения приходится три единицы его высоты.

    В компьютерах, где используются телевизионные мониторы, качество “картинки” принято оценивать коли­чеством пикселей, приходящихся на единицу площади изображения.

    Таким образом, если разреша­ющая способность дисплея компью­тера в передаче изображения равна 800 х 600 пикселей, то по горизонтали оно будет передано 800 элементами, а по вертикали — 600. Всего же в таком изображении будет 800 х 600 =

— 480 000 элементов, каждый их которых представляет определённое зна­чение силы света в данной точке изо­бражения.

    Но проблема состоит в том, что ка­ждому из 480 тыс. элементов “картин­ки” нужно поставить в соответствие определенный сигнал. Передать их одновременно по 480 тыс. каналов не­возможно. Для того чтобы пропустить весь этот огромный поток информа­ции через один канал — пару прово­дов, был выбран метод последова­тельной передачи сигналов. Импульсы тока для каждого элемента изображе­ния следуют друг за другом серией, об­разуя видеосигнал. Элементы на экра­не телевизора загораются поочерёдно, но видим мы их все целиком благода­ря инерции зрения, из-за которой изображение удерживается на сетчат­ке глаза в течение приблизительно 0,1 с. И если отдельные изображе­ния — кадры — сменяют друг друга до­статочно быстро, глаз воспринимает движущееся изображение как слитное. В отечественном как и европейском, телевидении принята скорость 25 кад­ров в секунду, а в американском и японском — 30 кадров в секунду.

    Если в каждом кадре изображе­ния содержится, например, 480 тыс. элементов, а в секунду передают 25 кадров, то получится 25 х 480 000 = 12000000 элементов изображения. Когда электрический ток, опреде­ляющий яркость элемента, принима­ет максимальное значение, элемент “включен” и светится, а когда мини­мальное — “выключен” и не горит. Таким образом, за один период пол­ного колебания сигнала можно пере­дать состояние двух рядом располо­женных элементов изображения, один из которых светлый, а другой темный. Отсюда частота видеосигна­ла равна 12000000:2 = 6000000 Гц, или 6 МГц (мегагерц). Это и есть по­лоса пропускания телевизионного канала — очень высокая частота, ле­жащая в диапазоне УКВ.

    Отдельно взятый кадр кинофиль­ма представляет собой диапозитив (от греч. “диа” — “через” и лат. “ро­sitivus” — “положительный”), который можно вырезать из плёнки и рассмат­ривать. Кадр на экране телевизора ор­ганизован более сложно: В нем два растровых (от лат. rastrum — “граб­ли”) поля — полукадра.

    Растровым называется изображе­ние, составленное из точек или ли­ний. Телевизионный растр образует­ся из параллельных светящихся горизонтальных строк; они отчетли­во видны на экране при отсутствии изображения. Телевизионный растр получается, когда электронный луч быстро и последовательно прочерчивает — сканирует (от англ. scan — “поле зрения”) экран, светящийся под ударами электронов. Каждая строка — это множество светящихся точек, тех самых элементов (пиксе­лей), из которых составлено всё изо­бражение в кадре. В европейских те­левизионных системах кадровый растр сформирован из 625 строк.

    Электронный луч каждый полукадр сканирует по отдельности, а всю поверхность кадра прочерчивает два­жды по сложному узору. Сначала луч движется по нечётным строкам, остав­ляя четные пустыми (темными), в результате чего образуется первое поле кадра. Затем луч следует по чёт­ным строкам, оставляя пустыми уже нечетные строки, — возникает второе поле кадра. Все 625 строк “прочиты­ваются” в два приёма, но каждый элемент изображения высвечивается электронным лучом только один раз. Такой способ организации кадра на­зывается чересстрочной разверткой изображения.

    Электронный луч здесь играет роль тонкого светового пера, и пло­щадь точки, оставленной им на эк­ране, равна площади элемента изо­бражения. Поэтому разрешающая способность телевизионного кадра по вертикали всегда постоянна и равна 625 элементам, т.е. числу строк. А разрешающая способность по гори­зонтали, или количество элементов в линии зависит от того, насколько быстро световое перо при движе­нии по строке может менять свою яр­кость — от максимальной до нуля. Скорость таких изменений зависит от частоты элек­трических импульсов, управляющих яркостью светового пера.

    Из сказанного становится понятно, что чем выше полоса частот, которая воспроизводит телевизионный приемник, тем большее число элементов изображения в строке способен воссоздать электронный луч и тем лучше разрешение по горизонтали.

    Например, если телевизор воспроизводит полосу частот видеосиг­нала в 6 МГц, т.е. 6000000 Гц, свето­вое перо меняет свою интенсивность12 млн. раз в секунду. Поделив это число на число кадров (25), прохо­дящих в 1 с, получим 480 тыс. эле­ментов в кадре. Поделив последнее число на число строк (625), получим 768 элементов в каждой строке. од­нако на практике из всей полосы в 6 МГц только 4 МГц приходится на изображение, а оставшиеся 2 МГц от­ведены для звукового сопровожде­ния и вспомогательной служебной информации. Повторив расчеты для 4 МГц, получим 512 элементов в стро­ке — это разрешающая способность лучших телевизоров, настроенных по сетке испытательной таблицы. Поэто­му качество телевизионного изобра­жения при неизменном числе строк тем выше, чем более широкую поло­су частот видеосигнала антенна мо­жет принять, а телевизор — соответ­ственно воссоздать.

    При воспроизведении телевизи­онного изображения два поля кадра, “накладываясь” друг на друга в зри­тельной памяти сетчатки глаза, составляют полный кадр изображения. Точное чередование идущих друг за другом полей развёртки обеспечить легче, если общее количество строк в кадре нечетное. Это достигается синхронизацией (от греч. “син” — “вместе” и “хронос” — “время”) двух электронных устройств — генерато­ров строчной и кадровой развертки, задающих последовательность строк в двух полях кадра и в телекамере, ив телевизоре одновременно.

§4. Видеотехника сегодня

 

    Сегодня видеотехника находит применение в науке и образовании, в медицине и в быту, в искусстве и культуре, в воен­ной и мирной технике, в мореплава­нии, авиации и космонавтике.

    Для нас уже стало привычным, что входная дверь жилого дома, квар­тиры или учреждения оборудована глазком с телекамерой для обеспече­ния безопасности. На экранах телеви­зоров мы видим, что происходит за многие тысячи километров от нас. Те­леоборудование спутника передает важную стратегическую информа­цию или ценные научные данные о перемещениях водных масс в морях и океанах, о состоянии атмосферы, полей и лесов. Анализируя получен­ное со спутника изображение земной поверхности, находят залежи полез­ных ископаемых.

    Миниатюрная цветная телекамера, снабженная микролампочкой, пре­вращается в медицинский зонд. Вво­дя его в желудок или пищевод, врач исследует то, что раньше мог видеть только во время хирургического вме­шательства.

    Современное телевизионное обо­рудование позволяет контролировать сложные и вредные производства. Оператор-диспетчер на экране мони­тора наблюдает за несколькими тех­нологическими процессами одновре­менно. Аналогичную задачу решает и оператор-диспетчер службы безопас­ности дорожного движения, следя на экране монитора за транспортными потоками на дорогах и перекрестках.

     Большое значение приобретают видеокамеры и видеомагнитофоны. Как работают эти устройства? Телевизионное изображение образу­ется при построчном сканировании эк­рана кинескопа электронным лучом. Перемещаясь по строке, луч изменяет интенсивность, заставляя экран увели­чивать или уменьшать яркость. Так из точек и строк получается изображение. Управляет “рисующим” лучом пере­менный электрический ток.

    Фиксировать колебания электриче­ского тока на магнитной ленте научи­лись давно — еще в конце ХIХ в., когда появились первые магнитофоны для записи звука. Вскоре после создания электронного телевидения возникла мысль аналогичным образом записы­вать изображение. Однако на этом пу­ти была трудность, долгие годы казав­шаяся непреодолимой.

    Дело в том, что человек слышит звуки частотой примерно от 20 до 20 000 Гц, и для качественного звуча­ния достаточно записать лишь этот диапазон частот. Хорошую же телеви­зионную “картинку” можно получить только с частотой управляющих сигна­лов свыше 6 МГц (т.е. в 300 раз боль­ше). Именно высокие частоты “отвеча­ют” за мелкие летали “картинки”, имен­но они определяют её чёткость. Но чем быстрее меняются сигналы, тем плотнее они будут записаны на ленте. Чтобы сигналы не мешали друг другу, лента должна пролетать мимо записывающей головки со скоростью 56 м/с, т.е. бо­лее 200 км/ч. Осуществить такое рань­ше было, разумеется, невозможно.


    Обойтись без этой немыслимой ско­рости удалось только в 1951 г. В Соеди­ненных Штатах Америки инженеры В. Сэлстед, А. Гlонятов и М. Столяров придумали интересную конструкцию записывающего устройства. Они заста­вили двигаться с большой скоростью не ленту, а магнитные головки, закреплён­ные на барабане. Лента же шла сравни­тельно медленно. Ось вращения бараба­на была наклонена к ленте, и его головка с каждым оборотом прописывала на ленте длинную косую строчку, сделав за­пись гораздо плотнее.

    Компания “Ампекс”, созданная А. Понятовым, провела огромную рабо­ту по созданию систем синхронизации, точной механики и стабилизации изо­бражения. Однако первый магнито­фон для записи черно-белого изображе­ния по размерам все-таки не уступал большому, в человеческий рост, холодильнику.

    Величина современных видеомагнитофонов сопоставима с целым томом энциклопедии. А видеокамеры, записывающие полноцветное движущееся изображение, да еще со звуковым сопровождением, уже немногим больше зеркального фотоап­парата. Лента в них движется со скоро­стью 2 мм/с, или 7,2 М/ч, а на кассету размером 20 х 5 см можно записать по­луторачасовой фильм.

    Техническое название видеокамеры — камкордер (от англ. camera — “ка­мера” и record — “записывать”). Сущест­вует несколько разновидностей или, иначе, форматов записи, которые разли­чаются шириной ленты (от 6 до 12 мм), скоростью ее движения, качеством запи­си и т.п., но устройство разных камкордеров практически одинаково.


    В съемочной камере изображение через трансфокатор (объектив с пере­менным фокусным расстоянием) попадает на микросхему с сотней тысяч микроскопических фотоэлементов (это устройство называется прибором с зарядовой связью — ПЗС). Высококаче­ственные камеры — и любительские, и профессиональные — содержат три матрицы ПЗС для трех цветов, в сум­ме дающих полноцветное изображение. В более простых и компактных камкордерах только одна матрица, но она ос­нащена весьма сложным устройст­вом — растровым светофильтром.

    Состоит такой светофильтр из микро­скопических разноцветных окошечек, каждое из которых окрашивает “свой” элемент ПЗС в определенный цвет. А цветное изображение “делает” из них уже электронная система оптиче­ского кодирования.

    То изображение, которое попадает в кадр, и то, что было уже снято, мож­но увидеть в окуляр видоискателя на ми­ниатюрном кинескопе или на маленьком откидном жидкокристаллическом экра­не. А при желании камеру через переходное устройство подключают к антен­не и используют как телевизор.

    Все управление камерой автомати­зировано. Она сама измеряет яркость освещения и выставляет диафрагму, наводит на резкость и лаже выключает­ся, если ее долго не трогать или пере­вернуть (в этом положении камеру, в нерабочем состоянии, обычно перено­сят). Некоторые модели позволяют из­менять размер изображения в сто раз. При этом используются не только воз­можности трансфокатора, но и “игра” с ПЗС — электроника “растягивает” фрагмент изображения на весь экран.

    Видеозапись развивается и совер­шенствуется в том же направлении, что и телевидение и звукозапись, — посте­пенно переходит от аналоговых сигна­лов к цифровым. Это позволяет делать аппаратуру еще компактнее, саму за­пись — плотнее, а ее качество — выше.

 



0
рублей


© Магазин контрольных, курсовых и дипломных работ, 2008-2019 гг.

e-mail: studentshopadm@ya.ru

об АВТОРЕ работ

 

Вступи в группу https://vk.com/pravostudentshop

«Решаю задачи по праву на studentshop.ru»

Решение задач по юриспруденции [праву] от 50 р.

Опыт решения задач по юриспруденции 20 лет!