Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Полоса видеочастот

Н. — А сколько «точек» содержит каждая строка?

Л. — Ширина телевизионного кадра на одну треть больше его высоты (рис. 173). Следовательно, если мы предположим, что каждый элемент изображения представляет собой крохотный квадрат, сторона которого равна расстоянию между двумя соседними строками, то количество таких квадратов в строке будет на одну треть больше количества строк в кадре. Следовательно, при разложении изображения на 625 строк каждая из них содержит 833 элемента.

Рис. 173. Ширина Ш телевизионных кадров на одну треть больше их высоты В.

Н. — Позволь мне подсчитать, сколько таких элементов передается в одну секунду. В секунду передается 15625 строк, и каждая из них содержит 833 элемента, это составляет…

Боже мой! Я получил больше 13 миллионов точек в секунду. Чтобы их передать, требуется видеосигнал, имеющий такое чудовищное количество периодов в секунду.

Л. — Нет, так как считают, что каждый элемент может передаваться одним полупериодом видеосигнала. При этом каждый из периодов сигнала способен передать два элемента.

Н. — О, мне легче дышать! Значит, 6,5 миллионов периодов в секунду могут обеспечить передачу кадров с разложением на 625 строк.

Л. — На практике довольствуются шириной полосы в 6 МГц.

Телевизионная передача

Н. — Поскольку частота несущей волны должна в определенное количество раз превышать ширину передаваемой полосы частот, я предполагаю, что в телевидении должны использоваться еще более короткие волны, чем в радиовещании с частотной модуляцией.

Л. — Не всегда. Действительно, существуют телевизионные передатчики, работающие на метровых волнах с частотами от 41 до 68 МГц, а также от 162 до 230 МГц. Но построенные в последнее время передатчики работают на дециметровых волнах в полосе частот от 470 до 582 МГц.

Н. — Волны, соответствующие этим последним частотам, имеют длину немногим меньше 30 см. Я не сомневаюсь, что реальная дальность действия передатчика на подобной частоте не должна быть очень большой.

Л. — Действительно, в лучшем случае она достигает 50 км. Вот почему каждая сеть телевизионных станций, передающих ту или иную программу, должна иметь довольно большое количество ретрансляторов. Последние соединяются с главным передатчиком волноводами (это линии из металлических труб, по которым распространяются сантиметровые волны) или радиорелейными линиями. В этих линиях также используют очень короткие волны, которые направляют в виде узкого пучка на приемные антенны.

Чересстрочное разложение изображения

Н. — Итак, ты дал мне общую идею о том, каким образом передаются телевизионные изображения. Теперь мы могли бы перейти к изучению конкретных используемых аппаратов.

Л. — Пока еще нет, так как я не рассказал тебе об одном из основных аспектов телевизионной техники: о чересстрочном разложении изображения.

Н. — Что ты понимаешь под этим термином? Какую цель это разложение преследует?

Л. — Если передавать 625 строк каждого кадра последовательно от первой до последней, как я объяснил тебе вначале, то возникает риск, что передаваемое изображение будет колебаться, как морские волны. Дело в том, что, несмотря на сохранение зрительных ощущений, интервал в 1/25 с до появления на этом же месте новой строки несколько велик. Создается впечатление мерцания.

Н. — Какое же решение следует принять?

Л. — Оно заключается в переплетении строк. Вместо последовательной передачи всех строк передают сначала все нечетные строки, что занимает 1/50 с, а затем за следующие 1/50 с передают все четные строки (рис. 174).

Рис. 174. Чересстрочная развертка при передаче кадров. Сначала передаются нечетные строки (сплошные линии), затем — четные (пунктирные линии), после чего весь цикл возобновляется.

Н. — Одним словом, сначала просматривают строки 1, 3, 5, 7, 9 и т. д. до 625, а затем строки 2, 4, 6, 8, 10 и т. д. до 624. Правильно ли я тебя понял?

Л. — Ты совершенно правильно воспринял мои объяснения. Каждое изображение передается в виде двух полукадров: полукадр с нечетными и полукадр с четными строками. У телезрителя складывается впечатление, что он воспринимает 50 кадров в секунду, что полностью устраняет эффект мерцания.

Основные принципы телевидения

Н. — Совсем неглупо! К счастью, чересстрочный метод не принят выпускающими книги типографиями; в противном случае чтение превратилось бы в сложное занятие: сначала читать нечетные строки, а потом четные…

А теперь я попытаюсь догадаться, как изображения преобразуются в передаваемые сигналы и как в приемнике производится восстановление изображений. Твой дядюшка объяснял мне, что имеются полупроводники, чувствительные к свету. Поэтому я предполагаю, что при передаче используют полупроводниковый фотоэлектрический элемент, на который поочередно проецируют элементы изображения. В зависимости от яркости этих элементов получают большие или меньшие токи и таким образом формируют видеосигналы. В приемном устройстве эти сигналы, вероятно, воспроизводят свет, яркость которого изменяется в зависимости от амплитуды сигналов. Модулированный таким образом световой луч направляется на экран телевизора, по которому он движется синхронно с разложением изображения на строки в передатчике.

Прав ли я? Верны ли мои гипотезы?

Л. — Огорчен, но мне придется тебя разочаровать. Передача и прием происходят не так. Чтобы передать 625 строк 25 раз в секунду, пришлось бы заставить световой луч совершить в секунду 15625 путешествий туда и обратно. Такие быстрые прогулки как в передатчике, так и в приемнике совершают электронные лучи, перемещающиеся в вакууме электронно-лучевой трубки. Мой дядюшка объяснит тебе, как устроены и как работают такие трубки. А сейчас лишь прими к сведению, что на стороне передатчика электронный луч просматривает поверхность, на которую объектив проецирует передаваемое изображение. Будучи выполненной из фотоэлементов, эта поверхность изменяет интенсивность электронного луча в зависимости от яркости каждого из элементов изображения. Таким образом создаются видеосигналы (рис. 175).