stringtranslate.com

Система последовательности цветов полей

Система цветного телевидения с чередованием полей ( FSC ) — это система цветного телевидения , в которой основная цветовая информация передается в последовательных изображениях и которая полагается на систему человеческого зрения для слияния последовательных изображений в цветное изображение. Одна система с чередованием полей была разработана в 1940 году Питером Голдмарком для CBS , которая была ее единственным пользователем в коммерческом вещании. Федеральная комиссия по связи приняла ее 11 октября 1950 года в качестве стандарта для цветного телевидения в Соединенных Штатах . Ее регулярный дебют в вещании состоялся 25 июня 1951 года. Однако несколько месяцев спустя CBS прекратила цветное вещание 20 октября 1951 года. В марте 1953 года CBS отозвала свою цветовую систему как стандарт, создав возможность для полностью электронных цветных систем от других производителей.

В конце 1960-х годов НАСА возродило систему Goldmark-CBS для трансляции цветного видео с командных модулей проекта Apollo , используя камеру, разработанную Westinghouse Electric Corporation . Цветная камера Westinghouse была адаптирована для трансляции с самой поверхности Луны. Начиная с Apollo 10 , в мае 1969 года, последовательные цветные телевизионные камеры летали во всех пилотируемых космических полетах НАСА до конца 1980-х годов, когда их заменили камеры на основе ПЗС . После начала 21-го века потребительские проекторы с цифровой обработкой света (DLP) используют один чип и воспроизводят цвет с помощью последовательного цветового процесса, используя цветовое колесо как для передних, так и для задних проекторов.

Предшествующие изобретения

По словам историка телевидения Альберта Абрамсона, А. А. Полумордвинов изобрел первую полево-последовательную цветовую систему. Полумордвинов подал заявку на свой российский патент 10738 в 1899 году. Эта система сканировала изображения с помощью двух вращающихся цилиндров. [1] Более поздний немецкий патент А. Франкенштейна и Вернера фон Яворского описывал другую полево-последовательную систему. Как и система CBS, этот патент включал цветовое колесо. Франкенштейн и Яворский подали заявку на свой патент 172376 в 1904 году. [1]


Джон Лоуги Бэрд продемонстрировал версию цветного телевидения с последовательным полем 3 июля 1928 года, используя механическую телевизионную систему до использования им электронно-лучевых трубок , и создавая вертикальное цветное изображение высотой около 4 дюймов (10 см). Оно было описано в журнале Nature :

Процесс состоял из того, что сначала объект, изображение которого должно было передаваться, исследовался с помощью пятна красного света, затем пятна зеленого света и, наконец, пятна синего света. На приемной станции используется аналогичный процесс, красные, синие и зеленые изображения быстро воспроизводятся глазом. Аппарат, используемый на передатчике, состоит из диска, перфорированного тремя последовательными спиральными изгибами отверстий. Отверстия в первой спирали покрыты красными фильтрами, во второй — зелеными фильтрами, а в третьей — синими. Свет проецируется через эти отверстия, и изображение движущихся отверстий проецируется на объект. Диск вращается со скоростью 10 оборотов в секунду, и поэтому каждую секунду передается тридцать полных изображений — десять синих, десять красных и десять зеленых.
На приемной станции аналогичный диск вращается синхронно с передающим диском, а за этим диском, на одной линии с глазом наблюдателя, находятся две лампы тлеющего разряда. Одна из этих ламп — неоновая трубка, а другая — трубка, содержащая пары ртути и гелий. С помощью коммутатора трубка с парами ртути и гелием включается в цепь на две трети оборота, а неоновая трубка — на оставшуюся треть. Красный свет от неона подчеркивается путем размещения красных фильтров над смотровыми отверстиями для красного изображения. Аналогично, смотровые отверстия, соответствующие зеленому и синему изображениям, закрыты подходящими фильтрами. Синий и зеленый свет исходят от ртутно-гелиевой трубки, которая излучает свет, богатый обоими цветами. [2]

В феврале 1938 года Бэрд продемонстрировал модифицированную двухцветную версию, используя в передатчике красный и сине-зеленый фильтры; 27 июля 1939 года он также продемонстрировал эту систему цветного сканирования в сочетании с электронно-лучевой трубкой с фильтрующим колесом в качестве приемника. [3] К декабрю 1940 года он публично продемонстрировал версию системы на 600 строк. [4] [5]

Система цветопередачи Goldmark-CBS с чередованием полей

Патентные схемы системы цветопередачи CBS с чередованием полей: рис. 1 — система передачи, рис. 2 — система приема, рис. 3 — дисковый цветной фильтр.

Описание системы

Система CBS field-sequential была примером механической телевизионной системы, поскольку она частично опиралась на диск цветных фильтров, вращающихся со скоростью 1440 об/мин внутри камеры и приемника, захватывая и отображая красные, зеленые и синие телевизионные изображения последовательно. Скорость полей была увеличена с 60 до 144 полей в секунду, чтобы преодолеть мерцание отдельных цветных изображений, что привело к 24 полным цветным кадрам в секунду (каждый из трех цветов сканировался дважды, двойное чересстрочное сканирование является стандартом для всего электронного телевидения: 2 сканирования × 3 цвета × 24 кадра в секунду = 144 поля в секунду), вместо стандартных 30 кадров/60 полей в секунду монохромного сигнала. Если бы 144-полевой цветной сигнал передавался с той же детализацией, что и 60-полевой монохромный сигнал, потребовалась бы в 2,4 раза большая полоса пропускания . Поэтому, чтобы сохранить сигнал в пределах стандартной полосы пропускания канала в 6 МГц, вертикальное разрешение изображения было уменьшено с 525 строк до 405. Вертикальное разрешение составило 77% от монохромного, а горизонтальное разрешение — 54% от монохромного. [6]

Из-за этих отклонений в разрешении и частоте кадров от стандартов NTSC для телевизионного вещания, цветные передачи с чередованием полей не могли быть просмотрены на существующих черно-белых приемниках без адаптера (чтобы видеть их в монохромном режиме) или адаптера-конвертера (чтобы видеть их в цвете). [7]

Коммерческий провал

Система последовательного цветного телевидения CBS была впервые продемонстрирована прессе 4 сентября 1940 года. [8] Цветная 16-миллиметровая пленка была телетранслирована на цветной телевизор и показана собравшимся представителям прессы в лаборатории CBS Питера Голдмарка в Нью-Йорке. [8] Живой цвет с телевизионных камер в студии был впервые продемонстрирован прессе в 1941 году. [9] Система была впервые показана широкой публике 12 января 1950 года. [10]

Федеральная комиссия по связи приняла систему цветного телевидения CBS в качестве стандарта для цветного телевидения в Соединенных Штатах 11 октября 1950 года. [11] Публичные испытания начались в ноябре 1950 года. [11] Телевидение CBS начало регулярное цветное вещание семь дней в неделю 25 июня 1951 года в районе Нью-Йорка с часового варьете, ведущим которого был Артур Годфри. [12] [13]

В июне 1951 года Philco предложила 11 моделей телевизоров, которые могли показывать цветные передачи CBS в черно-белом варианте. [14] CBS приобрела собственного производителя телевизоров в апреле 1951 года, когда ни одна другая компания не производила цветные телевизоры с использованием этой системы. [15] Производство цветных приемников CBS-Columbia началось в сентябре, а в октябре они впервые поступили в розничную продажу. [16] Цветные трансляции с чередованием полей были приостановлены CBS 20 октября 1951 года после показа футбольного матча между университетами Северной Каролины и Мэриленда. [17]

Прекращение цветного вещания и продажи цветных телевизоров произошло в основном по требованию Национального производственного управления (NPA), которое запретило производство цветных телевизоров для широкой публики во время Корейской войны . [18] Аллен Б. Дюмон , владелец DuMont Television Network , подозревал, что CBS так легко капитулировала из-за полного отсутствия общественного интереса к несовместимому цветному телевидению, а NPA было хорошим предлогом для сокращения расходов и прекращения убыточного бизнеса. [19] Только 200 цветных телевизоров были изготовлены для коммерческой продажи, и только 100 из них были отправлены, когда CBS приостановила свое цветное вещание. [20] В марте 1953 года CBS объявила, что она отказалась от дальнейших планов относительно своей цветной системы. [21]

Тем временем RCA продолжала работать над своей совместимой с NTSC системой цветного телевидения , впервые продемонстрированной в 1949 году, и совершенствовать ее. К весне 1953 года RCA разработала полностью электронную систему цветного телевидения, принятую NTSC. [22] Совместимая с NTSC система цветного телевидения заменила систему последовательности полей в качестве стандарта цветного телевидения для Соединенных Штатов, когда FCC одобрила ее для общественного использования 17 декабря 1953 года. [23]

Лунная цветная камера Westinghouse

Выбор цветового процесса

Стэн Лебар, руководитель проекта телевизионных камер Apollo компании Westinghouse, показывает цветную камеру последовательного наблюдения слева и монохромную камеру для съемки лунной поверхности справа.

Цветные вещательные студийные телевизионные камеры в 1960-х годах, такие как RCA TK-41 , были большими, тяжелыми и потребляли много энергии. Они использовали три трубки изображения для генерации красного, зеленого и синего (RGB) видеосигналов, которые объединялись для создания составного цветного изображения. Эти камеры требовали сложной оптики для поддержания выравнивания трубок. Поскольку температурные колебания и вибрация легко могли бы вывести трехтрубную систему из строя, для операций на поверхности Луны требовалась более надежная система. [24]

В 1940-х годах CBS Laboratories изобрели раннюю цветовую систему, которая использовала колесо, содержащее шесть цветных фильтров, вращающихся перед одной трубкой видеокамеры для генерации сигнала RGB. [25] Названная системой цветности с чередованием полей, она использовала чересстрочное видео с последовательно чередующимися цветными видеополями для создания одного полного видеокадра. Это означало, что первое поле будет красным, второе синим, а третье поле зеленым — в соответствии с цветными фильтрами на колесе. [25] Эта система была и проще, и надежнее, чем стандартная трехтрубная цветная камера, и более энергоэффективной. [24]

Камера

Стэнли Лебар и его команда Westinghouse хотели добавить цвет в свою камеру еще в 1967 году, и они знали, что система CBS, вероятно, будет лучшей системой для изучения. [26] Лунная цветная камера Westinghouse использовала модифицированную версию полевой последовательной цветовой системы CBS. [25] Цветовое колесо с шестью сегментами фильтров было размещено за креплением объектива. Оно вращалось со скоростью 9,99 оборотов в секунду, обеспечивая скорость сканирования 59,94 поля в секунду, такую ​​же, как у видео NTSC. Синхронизация между цветовым колесом и скоростью сканирования приемной трубки обеспечивалась магнитом на колесе, который управлял генератором синхроимпульсов, управлявшим синхронизацией трубки.

Цветная камера использовала ту же видеотрубку SEC, что и монохромная лунная камера, запущенная на Аполлоне 9. Камера была больше, длиной 430 миллиметров (17 дюймов), включая новый зум-объектив. Зум-объектив имел переменное фокусное расстояние от 25 мм до 150 мм, т. е. коэффициент масштабирования 6:1. При самом широком угле он имел поле зрения 43 градуса, в то время как в экстремальном телефоторежиме он имел поле зрения 7 градусов. Диафрагма варьировалась от F4 до F44, с рейтингом пропускания света T5 . [27]

Декодирование цвета и обработка сигнала

Обработка сигнала была необходима на наземных станциях приема на Земле для компенсации эффекта Доплера , вызванного движением космического корабля от Земли или к Земле. Эффект Доплера искажал цвет, поэтому была разработана система, которая использовала два видеомагнитофона (VTR) с задержкой ленты для компенсации эффекта. [25] Очищенный сигнал затем передавался в Хьюстон в NTSC -совместимом черно-белом формате. [Примечание 1]

В отличие от системы CBS, которая требовала специального механического приемника на телевизоре для декодирования цвета, сигнал декодировался в Центре управления полетами в Хьюстоне. Эта обработка видео происходила в реальном времени. Декодер отдельно записывал каждое красное, синее и зеленое поле на аналоговый магнитный дисковый рекордер. Действуя как кадровый буфер, он затем отправлял скоординированную цветовую информацию на кодер для создания цветного видеосигнала NTSC, а затем выпускал его в пул вещания. [24] После того, как цвет был декодирован, преобразование сканирования не было необходимым, поскольку цветная камера работала с той же частотой чересстрочной развертки 60 полей в секунду, что и стандарт NTSC. [26]

История эксплуатации

Впервые она была использована в миссии Apollo 10. Камера использовала дополнительный канал S-диапазона командного модуля и большую антенну S-диапазона для размещения большей полосы пропускания камеры. Она использовалась только в лунном модуле, когда он был пристыкован к командному модулю. В отличие от более ранних камер, она содержала портативный видеомонитор, который мог быть либо напрямую прикреплен к камере, либо плавать отдельно. В сочетании с новым зум-объективом это позволяло астронавтам иметь большую точность при кадрировании. [25]

Apollo 12 был первой миссией, использовавшей цветную камеру на поверхности Луны. Примерно через 42 минуты после начала трансляции первого выхода в открытый космос астронавт Алан Бин непреднамеренно направил камеру на Солнце, готовясь установить ее на штатив. Чрезвычайная яркость Солнца выжгла видеоприемную трубку, сделав камеру бесполезной. Когда камеру вернули на Землю, ее отправили в Westinghouse, и им удалось получить изображение на той части трубки, которая не была повреждена. [29] Процедуры были переписаны, чтобы предотвратить подобные повреждения в будущем, включая добавление крышки объектива для защиты трубки, когда камера была перемещена с MESA.

Кадр ВКД «Аполлона-14» демонстрирует проблему « расплывчатости » цветной камеры.

Цветная камера успешно освещала лунные операции во время миссии Аполлон-14 в 1971 году. Проблемы с качеством изображения возникли из-за того, что автоматическая регулировка усиления камеры (AGC) имела проблемы с получением правильной экспозиции, когда астронавты находились в условиях высококонтрастного освещения, и приводила к переэкспонированию или « цветению » белых скафандров . Камера не имела схемы гамма-коррекции . Это приводило к потере деталей в средних тонах изображения. [30]

После Apollo 14 она использовалась только в командном модуле, поскольку новая камера, созданная RCA, заменила ее для операций на поверхности Луны. Цветная камера Westinghouse продолжала использоваться в течение 1970-х годов во всех трех миссиях Skylab и в испытательном проекте Apollo–Soyuz .

Премии «Эмми» за выдающиеся достижения в области технических/инженерных разработок 1969–1970 годов были присуждены NASA за концептуальные аспекты цветной телевизионной камеры Apollo и Westinghouse Electric Corporation за разработку камеры. [31]

Более позднее использование

В течение первых девяти месяцев цветного вещания NTSC в 1953–1954 годах CBS продолжала использовать свои цветные телевизионные камеры с чередованием полей, с частотой кадров и сигналом, адаптированными для стандартов NTSC, пока RCA не выпустила свою первую серийную модель цветной камеры NTSC к сезону 1954–55 годов. [ необходима ссылка ]

Советский Союз был единственной страной, которая экспериментировала с системой последовательности цветов. В 1954 году он изготовил небольшое количество цветных приемников, которые использовали механический цветовой диск. [32]

Современные проекторы с цифровой обработкой света (DLP) обычно используют цветовые круги для создания цветных изображений, как правило, работающих с частотой, кратной частоте видеокадров. [33]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Необработанный сигнал с Луны, с его флуктуирующими сигналами синхронизации ТВ , был отправлен на первый видеомагнитофон и записан на 2-дюймовую ленту. Лента не была намотана на эту машину, но вместо этого была воспроизведена на втором видеомагнитофоне, используя устойчивый сигнал синхронизации дома для ее воспроизведения и исправления любых проблем синхронизации, вызванных эффектом Доплера (эта коррекция временной базы теперь выполняется цифровыми методами с середины 1970-х годов). [28]

Ссылки

  1. ^ ab Абрамсон, Альберт (1987). История телевидения, 1880-1941. Джефферсон, Северная Каролина : McFarland & Company . стр. 24, 277. ISBN 978-0899502847.
  2. ↑ Александр Рассел, Nature , 18 августа 1928 г.
  3. ↑ «Цветное телевидение: описание экспериментальной системы Бэрда», Wireless World , 17 августа 1939 г.
  4. ^ "High Definition Colour Television, 1940–1944 – Bairdtelevision.com". www.bairdtelevision.com . Получено 23 января 2023 г. .
  5. ^ «История цветного телевидения в Великобритании». Национальный музей науки и медиа . 17 марта 2022 г. Получено 24 января 2023 г.
  6. ↑ Уильям Ф. Шрайбер, «Введение в «Цветное телевидение — часть I»», Труды IEEE , т. 87, № 1, январь 1999 г., стр. 175.
  7. ^ Система последовательного размещения полей CBS: Реклама, Фонд раннего телевидения.
  8. ^ ab NYT Staff (5 сентября 1940 г.). «Цветное телевидение достигает реализма». New York Times . стр. 18. Получено 12 октября 2024 г.
  9. ↑ WSJ Staff (10 января 1941 г.). «Columbia Broadcasting демонстрирует цветное телевидение». Wall Street Journal . Нью-Йорк. С. 4.
  10. ^ WP Staff (13 января 1950 г.). «Вашингтон выбран для первого цветного показа для детей в возрасте от 4 до 90 лет, зрители поражены» . The Washington Post . стр. B2. ProQuest  152302007. Получено 13 октября 2024 г. – через ProQuest .
  11. ^ ab UPI Staff (12 октября 1950 г.). «CBS Color Video Starts Nov. 20». The New York Times . United Press International . стр. 1, 50. Получено 11 октября 2024 г.
  12. ↑ Сотрудники UPI (13 июня 1951 г.). «Первая цветная телевизионная трансляция CBS 25 июня». The Post-Standard . Сиракузы, Нью-Йорк : The Post-Standard Company. United Press International. стр. 1. Получено 11 октября 2024 г. – через Newspapers.com.
  13. ↑ Сотрудники UPI (26 июня 1951 г.). «Программу цветного телевидения CBS посмотрели 40 000 человек». Kokomo Tribune . Кокомо, Индиана . United Press International. стр. 13. Получено 11 октября 2024 г. – через Newspapers.com.
  14. ^ «Philco предлагает 11 телевизоров для приема цветного телевидения CBS в черно-белом варианте», Wall Street Journal , 4 июня 1951 г., стр. 9.
  15. ↑ Сотрудники AP (12 апреля 1951 г.). «Сделка Hytron с CBS Seen TV Color Aid» . The Washington Post . The Associated Press. стр. 15. ProQuest  152402459. Получено 13 октября 2024 г. – через ProQuest.
  16. ^ «Дочерняя компания CBS начинает массовое производство цветных телевизоров», Wall Street Journal , 13 сентября 1951 г., стр. 18.
  17. ↑ Times Staff (20 октября 1951 г.). «Цветное телевидение отложено в качестве меры защиты». New York Times . С. 1, 28. Получено 12 октября 2024 г.
  18. ↑ Гулд, Джек (22 октября 1951 г.). «Действия защитника отсрочки цветного телевидения ставят перед отраслью множество вопросов». New York Times . стр. 23. Получено 12 октября 2024 г.
  19. ↑ Times Staff (21 октября 1951 г.). «Дю Монт бросает вызов Уилсону на цветном телевидении». New York Times . стр. 47. Получено 12 октября 2024 г.
  20. ↑ Рейтан, Эдвин (24 ноября 2006 г.). «Хронология системы цветного телевидения CBS». Музей раннего телевидения . Колумбус, Огайо : Фонд раннего телевидения. Архивировано из оригинала 6 марта 2012 г. Получено 11 октября 2024 г.
  21. ↑ Southwick, Paul (26 марта 1953 г.). «CBS Says Confusion Now Bars Color TV» . The Washington Post . United Press International. стр. 39. ProQuest  152566445 . Получено 13 октября 2024 г. – через ProQuest.
  22. ↑ Time Staff (6 апреля 1953 г.). «Цветовая путаница». Журнал Time . Т. 61, № 14. Нью-Йорк: Time Life . С. 65.
  23. ↑ Адамс, Вэл (19 декабря 1953 г.). «FCC Rules Color TV Can Go on Air at Once». New York Times . С. 1, 23. Получено 12 октября 2024 г.
  24. ^ abc О'Нил (2009b).
  25. ^ abcde Wetmore (1969), стр. 18, 20.
  26. ^ аб Стивен-Боницкий (2010), стр. 94–103.
  27. ↑ Нимейер, младший (1969), стр. 4.
  28. ↑ Вуд (2005), стр. 12.
  29. ↑ Вуд (2005), стр. 25–28.
  30. ↑ Вуд (2005), стр. 31–32.
  31. ^ Пирсон (1969), стр. B7.
  32. ↑ 1954 г. Российский полевой последовательный набор цветов «Радуга», Фонд раннего телевидения.
  33. ^ Christie Staff (2024). «Технология проектора DLP». Christie . Cypress, Калифорния : Christie Digital Systems . Получено 12 октября 2024 г. .

Внешние ссылки