Учебник для 11 класса

Физика

       

§ 5.16. Понятие о телевидении

  • В настоящее время бурно развивается одна из областей радиоэлектроники — телевидение. Тысячи телевизионных станций регулярно ведут передачи, которые смотрят сотни миллионов зрителей. Но передача движущихся изображений не ограничивается телевизионным вещанием. Телевидение находит себе разнообразные применения в различных отраслях народного хозяйства и в научных исследованиях. Особенно велика роль телевидения для наблюдения процессов и явлений, происходящих в недоступных, неудобных или удаленных местах.

Общая схема телевизионного вещания подобна схеме обычного радиовещания (см. рис. 5.25). Однако в телевизионном передатчике наряду с сигналом звукового сопровождения создается еще видеосигнал (сигнал изображения) со своей несущей частотой. Колебания с этой несущей частотой модулируются сигналом изображения, поступающим от особых передающих электронно-лучевых трубок (иконоскопов, видиконов или суперотиконов). В модулированный видеосигнал входят также сигналы для синхронизации развертки электронного луча в приемной электронно-лучевой трубке (кинескопе), на экране которой возникает изображение.

Образование видеосигнала

Для передачи изображения любого предмета необходимо яркость каждого отдельного его элемента преобразовать в пропорциональные электрические сигналы. Для этого с помощью оптической системы изображение проецируется на чувствительный к свету мозаичный экран передающей телевизионной трубки — иконоскопа (рис. 5.43)*. Каждая ячейка мозаики заряжена, и ее заряд зависит от падающей на ячейку световой энергии. Этот заряд меняется при попадании на ячейку электронного пучка, создаваемого электронной пушкой. Электронный пучок последовательно попадает на все элементы одной строчки мозаики, затем другой и т. д. От того, насколько еиль-но меняется заряд ячейки, зависит сила тока импульса в резисторе R. Поэтому напряжение на резисторе изменяется пропорционально изменению освещенности вдоль строк кадра. Усиленные колебания (видеосигнал) подводятся к передатчику и модулируют излучаемые им электромагнитные волны.

Рис. 5.43

Передача движущегося изображения происходит так же, как в кино, последовательной передачей отдельных кадров. За секунду передается n = 25 кадров (так принято в нашей стране и в странах Европы). Порядок развертки кадров соответствует порядку чтения по строкам слева направо и от строки к строке сверху вниз**. Формат кадра (отношение ширины к высоте) k = 4/3. Элементом кадра является квадрат со стороной, равной ширине строки. Если кадр содержит z строк, то общее число элементов в кадре N — kz2. В нашей стране число строк z = 625 и число элементов в кадре N = 450 000. Такое большое количество независимых элементов необходимо для того, чтобы увидеть как можно больше подробностей, мелких деталей изображения.

Телевизионный приемник

В телевизионном приемнике принятый антенной высокочастотный сигнал усиливается и разделяется на три части: сигнал изображения (видеосигнал), звуковое сопровождение и сигнал управления. Эти сигналы после усиления поступают в свои тракты и используются по назначению.

Видеосигнал детектируется и преобразуется в изображение на экране приемной электронно-лучевой трубки — кинескопа. Электронная пушка кинескопа снабжена электродом, управляющим числом электронов в пучке, и, следовательно, свечением экрана в месте попадания луча. На этот электрод и подается усиленный детектированный видеосигнал.

Сигналы управления синхронизируют работу генераторов, осуществляющих развертку электронного пучка по горизонтали (вдоль строк) и перебрасываюш;их его с одной строки на другую. На экране приемника электронный луч «рисует» ту же картину, которая располагалась перед объективом иконоскопа. Сигнал звукового сопровождения детектируется как в обычном радиоприемнике.

Ширина телевизионного сигнала, несущего очень большую информацию, достигает 6 МГц. Из-за этого в качестве несущих частот в телевидении используют высокие частоты от 50 до 900 МГц, что соответствует длинам волн от б м до 30 см. Такие волны распространяются лишь в пределах прямой видимости антенны (см. § 5.14). Поэтому для охвата телевизионным вещанием большой территории необходимо размещать телепередатчики чаще и поднимать их антенны на больпхую высоту. Останкинская телевизионная бапхня в Москве высотой 540 м обеспечивает уверенный прием телепередач в радиусе 120 км. В настоящее время телевизионная сеть нашей страны насчитывает около 7000 вещательных станций. Их передачи принимают около 100 миллионов телевизоров, в том числе 20 миллионов цветных. Зона уверенного приема телевидения непрерывно увеличивается, особенно благодаря использованию ретрансляционных спутников.

Цветное телевидение

С начала 50-х гг. XX в. началась разработка и внедрение цветного телевидения. В нашей стране регулярное цветное телевизионное вещание началось с 1 октября 1967 г.

При передаче цветного изображения сигнал представляет собой сумму трех сигналов в основных цветах: красном, зеленом и синем.

Для приема цветного изображения наибольшее распространение получила система, в которой используется один кинескоп с теневой маской. Прием цветного изображения основан на свойстве нашего глаза суммировать цвета не только тогда, когда разноцветные лучи попадают в одну точку экрана, но и когда близко расположенные точки светятся различными цветами.

В масочном кинескопе внутренняя сферическая поверхность экрана покрыта люминофором красного, зеленого и синего свечения. Люминофоры наносят очень маленькими кружками (пятнами), сгруппированными по три на расстоянии около 0,3 мм друг от друга. В трубке размером 59 см по диагонали наносится около 2 млн пятен. На некотором расстоянии от экрана параллельно ему расположена цветоделительная маска-диск с отверстиями, каждое из которых находится точно против центра группы из трех пятен,

В трубке кинескопа цветного телевизора имеется три электронных пушки (электронных прожектора), создающих три электронных пучка. Интенсивность каждого из пучков управляется детектированным видеосигналом одного из трех основных цветов. Три пучка движутся синхронно таким образом, что одновременно проходят через одно из отверстий маски и попадают на три пятна, вызывая свечение всех трех люминофоров. Каждый из лучей порознь позволяет получить на экране изображение красного, зеленого и синего цветов. Все вместе они дают цветное изображение.


* Сейчас применяются более совершенные передающие трубки, но принцип передачи легче всего понять, рассматривая работу иконоскопа.

** По ряду причин оказалось удобнее передавать 50 полукадров в секунду. За первую 1/50 с передаются все нечетные строки, а за последующую 1/50 с — все четные.

Рейтинг@Mail.ru