Мини-лекции. Чёрно-белое телевидение. Развёртка

   
   На предыдущей мини-лекции мы попытались выяснить на сколько же полосок-строк нужно разделить изображение чтобы оно соответствовало оригиналу? А, действительно сколько же должно быть строк?

   Уже давным-давно, опытным путём было установлено, что нормальное зрительное восприятие объекта может быть только при рассмотрение последнего на расстоянии 5-6 его высоты. Так ещё при рассмотрении под углом ясного зрения. Для среднестатистической квартиры (дома) это расстояние составляет 2-2,5 метра. Что соответствует высоте объекта (экрана телевизора) примерно 0,4-0,5 метра. Угол рассматривания при этом равен 11°. Из-за дефекта нашего зрения (полезного кстати!) мы можем рассматривать раздельно две точки под углом не менее 1-й угловой минуты! Дальше всё, они (точки) сольются в одну. И учитывая всё это (на грани возможности) получим число наших полосок-строк по формуле на рис1. Оно равно 660-ти. Не знаю как там, за границей живут люди, а у нас число строк принято 625. То есть, когда Вы таращитесь в телевизор, то «тельняшка» перед Вами представлена из этих 625-ти полосок-строк.

   Ну ладно, уговорили. А как же разрезать нам изображение на эти 625? А не надо никакой хирургии, Вам всё сделает электронный луч! И не только на хате, но и в студии, там, далеко и не в Вашем районе. Для начала рассмотрим устройство того куда мы смотрим? Устройство называется КИНЕСКОП. В переводе с английского на татарский означает kineo-«двигать», а skopeo-«смотрю». По-русски, электронно-лучевая трубка. Но на трубку она как-то не очень похожа (похож), ну дык?!

   На рис7 всё это хозяйство в разрезе. Это стеклянная воздухонепроницаемая колба из которой выкачан воздух (почти вакуум?). Далее:

   1) — катод, излучатель электронов;

   2) — управляющий электрод;

   3) — пучок летящих электронов;

   4) — катушка, электромагнит, фокусирующая (собирающая) электроны в узкий луч;

   5) — отклоняющая система (ОС) из четырёх катушек, электромагнитов;

   6) — сама колба (кинескоп);

   7) — анод, токопроводящая поверхность внутри колбы;

   8) — люминофор, слой вещества, светящегося от удара летящих электронов;

   9) — высоковольтный (11000-30000 В!) вывод внутреннего анода 7.

   Как всё это работает? Разогретый катод излучает электроны. Под действием высоковольтного анода они врассыпную несутся прямо к нему. Но по дороге их перехватывает фокусирующая катушка. Она их всех собирает в узкий луч и отпускает восвояси и они на скоростях ударяются головой о люминофор. Отчего он начинает светиться от радости... Отскочившие от люминофора электроны (чтобы не путались под ногами) захватываются анодом 7! И если более ничего не делать, то люминофор может прогореть в центре экрана кинескопа. Поэтому на отклоняющие катушки подаётся пилообразный ток рис6.

   Забудем на время всё, что я Вам нагородил и обратимся к рис5. Это разрез А-А нашего кинескопа и отклоняющих катушек 5. Кроме того я временно вставил внутрь колбы металлические пластинки зелёного и светло-коричневого цвета. Как бы превратив кинескоп в ту самую электронно-лучевую трубку, потому как она по другому и не называется, а именно так! Наверняка Вы слышали, а кто-то и видел, и даже потрогал осциллограф. Это прибор позволяющий видеть и даже измерять электрические колебания-сигналы и пр. К чему это я? А к тому, что телевизор и осциллограф близнецы-братья где-то, в чём-то?! Здесь, так же луч заставляет светиться люминофор. А чтобы превратить всё это во временную диаграмму нужно лучом нарисовать горизонтальную линию. Для этого существуют две пластины на рис5 светло-коричневого цвета. Если на левой пластине будет отрицательный заряд, а на правой положительный, то? То электроны отталкиваясь от левой пластины устремятся к правой, а на экране появится светящаяся полоса-линия. Если к пластинам подключить пилообразное напряжение, то луч будет мотаться по экрану как веник: туда-сюда, туда-сюда... Причём слева-направо медленно (относительно), а обратно, быстро! Слева-направо называется прямой ход рис6 a-b и с-d, а обратно рис6 b-c и d-e, обратный ход. А, чтобы он нам глаза не мозолил на это время (обратный ход) на управляющий электрод (как и в кинескопе) подаётся отрицательное, запирающее напряжение. Так, что мы с Вами видим только прямые ходы! Если на горизонтальные пластины подать исследуемый сигнал, то он будет отклонять луч в вертикальном направлении, а на экране мы увидим соответствующую загогулину...

   Если в случае с осциллографом мы имеем дело с отклонением луча электрическими полями, то в телевизоре применяют магнитные создаваемые электромагнитами, отклоняющими катушками. А, в катушках циркулирует пилообразный ток. Внешне получается одно и тоже, луч бегает по горизонтали. С той лишь разницей, что если в осциллографе луч бегает с помощью вертикальных пластин, то в кинескопе с помощью горизонтальных катушек. Принцип-то другой! А как же с изображением? Просто! Вместо сигнала на вертикальные катушки подают также пилообразный ток, но с меньшей частотой нежели в горизонтальные. А вся эта ерунда называется развёрткой растра: горизонтальная — строчная, а вертикальная — кадровая! Аналогично и все участники теми же обозначениями как и генераторы этих пилообразных токов. Строчной и кадровой развёрток. А причём здесь какие-то кадры? Ну в кино-то, что Вы видите? Кадры, один за другим, вот! А телевидение и есть то самое кино и как показало вскрытие во многом повторяющие принципы «КИНА»!

   Итак, продолжим строить нашу картинку с помощью электронного луча. Посмотрите на рис4. Луч движется с верхнего, левого угла экрана. Нарисовав первую строку (достигнув правого края экрана) луч в темпе возвращается к левому, но уже опустившись на одну строку ниже. Затем всё повторяется слева-направо. И так все наши 625 строк. Наконец луч упрётся в правый нижний угол, — всё, растр (кадр) готов. Теперь уже под воздействием токов генератора кадровой развёртки луч устремляется в исходную позицию, в левый верхний угол. И вновь начинает рисовать уже следующий кадр... Итак, строка за строкой, кадр за кадром... Такой тип развёртки называется построчный. Хорошо? Хорошо-то хорошо, да ничего хорошего?!

   Как я упоминал ранее, телевидение слямзило многое из практики кино. Если кто не в курсе, то напоминаю, что в кино снимают и показывают со скоростью 24 кадра в секунду. Учитывая инерционность нашего зрения этого достаточно для того, чтобы кадры-фазы движущихся объектов сливались воедино создавали полную иллюзию движения. Вот только не совсем хорошо выглядит мелькание кадров, всё-таки чувствуется. Что же делать? Правильно, увеличивать число кадров (чтобы эта зараза не мелькала?!)... А это значит, что расход плёнки увеличится! И вслед и экономика страны рухнет.

   Когда-то, в 60-е учился я на помощника киномеханика, но как? Всё это происходило в обычном городском кинотеатре и практически самоучкой. А, что надо знать? Вставляй, заряжай, включай и погнал... И всё! А подробности? А на кой они тебе? Вот так я и окончил обучение... Корочки, работа и прочее...

   Наступили 80-е и с ними эра видеомагнитофонов... Кинушки-порнушки, мордобои заграничные и прочее... За огромные по тем временам суммы купил-таки железяку... А с ней и стоп-кадр! Это когда можно кино остановить и любоваться чем-нибудь нехорошим... Вот только железяка оказалась с примитивным стоп-кадром! В смысле для СССРЭ это супер-новая, а в Японии (откуда и приволокли) давным-давно забытая! А, это как? Как я не старался так и не получил неподвижную картинку. Матафон двухголовочный и каждая головка свой кадр показывает. В итоге два кадра скачут друг за другом! Неподвижное изображение ещё куда ни шло, а подвижное увы! И вот неожиданно просматривая не студийную запись, а кино вдруг получил идеальный стоп-кадр! Стоит мёртво и не шелохнётся! Почему так? Оказывается (кто не знает?), чтобы не было утомительного мелькания в кино каждый кадр нам показывают два раза! В итоге мы видим (в смысле не замечая мелькания) 48 кадров в секунду! Хотя всего проскакивает 24! Придумают же собаки?!

   Вот и телевидение пошло по накатанной кинодорожке. И тоже вместо 25 кадров как было задумано крутят 50! Но как? Нет не показывают каждый кадр по два раза, а разбивают его на два полукадра или по-телевизионному поля. Как? С применением так называемой чересстрочной развёртки. И не только из-за устранения мелькания, но и с точки зрения уменьшения ширины спектра видеосигнала примерно в два раза! На рис6 Вы видите зелёную формулу. Она показывает максимальную частоту спектра видеосигнала. Все составляющие имеют фиксированное значение кроме fn. Fn это частота кадров (число кадров в секунду). Теперь Вам понятно как увеличится частота (спектр) видеосигнала с перехода 25 кадров в секунду на 50! Чересстрочная развёртка разрубает этот гордиев узел. Как это работает?

   Каждый кадр состоит из двух полукадров или полей. Одно поле состоит из нечётных строк, другое из чётных. это даёт число мельканий 50, а число кадров 25. А, почему 50, а не 60 или 70? На мой взгляд это привязка к сети. У нас же в сети переменный ток частотой 50 Гц. При таком положении помеха 50 Гц будет стоять на месте, а не ползать по экрану сверху-вниз?! На рис4 показаны сверху-вниз: расположение строк при построчной развёртке; поле чётных строк; поле нечётных строк; полностью сформированный кадр, то что мы и видим на экране. Конечно на нашем примере присутствуют всего лишь 8 строк, в реальности же их 625.