Система 405-строчного монохромного аналогового телевидения была первой полностью электронной телевизионной системой, которая использовалась в регулярном вещании. Количество телевизионных строк влияет на разрешение изображения , или качество картинки.
Он был введен в действие службой телевидения BBC в 1936 году, приостановлен на время Второй мировой войны и оставался в эксплуатации в Великобритании до 1985 года. Он также использовался в период с 1961 по 1982 год в Ирландии , а также с 1957 по 1973 год для кабельной службы Rediffusion Television в Гонконге . 405-строчный стандарт был одобрен как Система A в распределении вещательных систем CCIR .
Иногда называемая системой Marconi-EMI , она была разработана в 1934 году исследовательской группой EMI во главе с Айзеком Шёнбергом . [1] Число 405 строк было выбрано после обсуждений за воскресным обедом в доме Алана Блюмлейна . [2] Система использовала чересстрочную развертку ; EMI экспериментировала с 243-строчной полностью электронной чересстрочной системой с 1933 года. В системе 405 строки сканирования транслировались в двух дополнительных полях, 50 раз в секунду, создавая 25 кадров в секунду. Фактическое изображение было высотой 376 строк и чересстрочным, с дополнительными неиспользуемыми строками, увеличивающими кадр до 405 строк, чтобы дать медленной схеме время подготовиться к следующему кадру; в современных терминах это было бы описано как «376i» .
На момент своего появления 405-строчная система называлась «высокой четкостью» — таковой она и была по сравнению с более ранними системами, хотя и имела более низкую четкость, чем 625-строчная и более поздние стандарты.
В Соединенных Штатах Федеральная комиссия по связи (FCC) в октябре 1950 года на короткое время одобрила стандарт цветного телевидения с 405 строками, разработанный CBS . [3] Система CBS была несовместима с существующими черно-белыми приемниками. Она использовала вращающееся цветовое колесо , сократила количество строк развертки с 525 до 405 и увеличила частоту кадров с 60 до 144, но имела эффективную частоту кадров всего 24 кадра в секунду.
В 1934 году британское правительство создало комитет («Комитет по телевидению») для консультирования по будущему телевещания. Комитет рекомендовал, чтобы служба «высокой четкости» (определенная ими как система из 240 строк или более) была запущена и создана BBC. Рекомендация была принята, и были запрошены тендеры от отрасли. Было получено два тендера: один от компании Baird , предлагающей механическую систему на 240 строк , и другой от EMI, предлагающей полностью электронную систему на 405 строк. Комитет по телевидению сообщил, что они не могут выбрать между двумя системами, и что следует принять оба тендера, обе системы должны быть запущены вместе в течение экспериментального периода.
Вещание получившейся в результате Телевизионной службы BBC с ее площадки в Alexandra Palace началось в ноябре 1936 года , сначала с разделением времени с помощью 240-строчной системы Baird; однако в январе 1937 года, после трех месяцев испытаний, система Baird была заброшена в пользу эксклюзивного вещания с помощью 405-строчной системы Marconi-EMI на VHF . Это стало стандартом для всех британских телепередач до 1960-х годов.
Вскоре стало очевидно, что телевизионный прием возможен и за пределами первоначальной предполагаемой зоны обслуживания. В феврале 1938 года инженеры на исследовательской станции RCA в Риверхеде, Лонг-Айленд , Нью-Йорк , в США, смогли принять сигнал BBC на расстоянии 5000 км (3100 миль) благодаря тому, что сигнал «отражался» обратно на землю от ионосферы . Несколько минут программы были записаны на 16-миллиметровую кинопленку . Сейчас это считается единственным сохранившимся примером довоенного прямого эфира британского телевидения. [4] Записанные изображения включали двух из трех оригинальных дикторов BBC, Жасмин Блай и (в коротком кадре) Элизабет Коуэлл , отрывок из неизвестной костюмированной драмы того времени, а также идентификацию станции BBC, передаваемую в начале и конце дневных программ .
BBC временно прекратила вещание 1 сентября 1939 года, в день немецкого вторжения в Польшу , поскольку начало Второй мировой войны было неизбежным. После того, как телевизионная служба BBC возобновила работу в 1946 году, были получены отдалённые сообщения о приёме из разных частей света, включая Италию , Южную Африку , Индию , Ближний Восток , Северную Америку и страны Карибского бассейна .
В 1954 году BBC утратила монополию на британском телевизионном рынке, а в следующем году была запущена коммерческая сеть ITV , включающая консорциум региональных компаний.
В конце 1950-х и в начале-середине 1960-х годов в Великобритании проводились некоторые экспериментальные цветные трансляции с использованием 405-строчной системы с использованием кодирования цвета NTSC (это кодирование было усовершенствованием оригинального монохромного стандарта NTSC 1941 года, добавленным к стандарту NTSC, чтобы оно также могло обеспечивать цветное вещание). [5] Частота поднесущей была 2,6578125 МГц (525/2 частоты строк) с полосой пропускания сигнала " I " 500 кГц и полосой пропускания сигнала " Q " 300 кГц. Также были предприняты попытки провести испытания с частотами поднесущих PAL, SECAM и другими NTSC. [6]
Некоторые из этих передач осуществлялись на УВЧ-диапазоне (тоже экспериментальной технологии в то время), в то время как другие передавались по обычной сети УКВ-диапазона вне обычных часов вещания.
В 1964 году BBC запустила свою службу BBC2 на УВЧ, используя только 625-строчную систему, которую старые приемники не могли принимать. В течение нескольких лет BBC1 и ITV передавали, используя 405-строчный стандарт, а BBC2 — 625-строчный; единственным способом принять их все было использование сложного «двухстандартного» 405- и 625-строчного, VHF и UHF приемника. Введение цветного вещания на BBC2 в 1967 году потребовало еще более сложного двухстандартного набора для приема всех трех каналов с BBC2 в цвете. Со временем в 1968 и 1969 годах различные региональные каналы ITV и BBC1 перешли на вещание на 625-строчном, а также на 405-строчном, процесс, который после завершения означал, что для приема всех каналов требовалось только 625 строк, при этом двухстандартные приемники больше не были нужны.
В ноябре 1969 года BBC1 и ITV начали вещание в 625-строчном цветном PAL на UHF. Их программы теперь полностью производились с использованием нового 625-строчного стандарта, и, таким образом, 405-строчные передачи служили только ретрансляцией в монохромном режиме для людей, у которых не было новых приемников и которые могли принимать только BBC1 и ITV. Такая ситуация продолжалась до 3–4 января 1985 года, при этом 405-строчные VHF-трансляции могли принимать только региональные каналы BBC1 и ITV и только в монохромном режиме, в то время как 625-строчные UHF-трансляции могли также транслировать BBC2 и Channel 4/S4C в дополнение к BBC1 и ITV, и как в цветном, так и в монохромном режиме.
Одной из причин длительного периода переключения стала сложность согласования уровня покрытия новой службы УВЧ на 625 линий с очень высоким уровнем географического покрытия, достигнутым с помощью службы ОВЧ на 405 линий.
Последние передачи на 405 строках были замечены 4 января 1985 года в Шотландии ; официально они были закрыты на день раньше в остальной части Великобритании (хотя они фактически были отключены в различных точках на следующий день). Это оставило в эксплуатации в Великобритании только систему UHF PAL. Частоты, используемые системой на 405 строк, изначально оставались пустыми, но позже были проданы; теперь они используются для других целей, включая DAB и транкинговые коммерческие системы двусторонней радиосвязи PMR .
Использование Ирландией системы 405 строк началось в 1961 году с запуском Telefís Éireann , но распространилось только на два основных передатчика и их пять ретрансляторов, обслуживающих восток и север страны. Это было связано с тем, что у многих людей в этих районах уже были 405-строчные комплекты для приема британских передач из Уэльса или Северной Ирландии . Основным стандартом Telefís Éireann был 625-строчный; он начал использовать его летом 1962 года, более чем за два года до того, как в Великобритании появились какие-либо каналы на 625 строк.
Последние 405-линейные реле в графстве Донегол были отключены в 1982 году; основные передатчики были отключены в 1978 году, чтобы освободить частоты для RTÉ 2 , а после этого реле питались через преобразователи стандартов от местного 625-линейных передатчиков.
В течение последних пяти лет одновременного вещания RTÉ на 405 строках использовался простой преобразователь Orthicon , по сути, 405-строчная камера, направленная на 625-строчный монитор, поскольку более дорогие системные преобразователи, которые ранее использовал RTÉ, теперь вышли из строя.
Система из 405 строк использовалась в кабельном телевидении Rediffusion Television в Гонконге, основанном в 1957 году, что сделало его первой британской колонией и первым преимущественно китайским городом, имеющим телевидение. Обслуживание системы из 405 строк закончилось в 1973 году, и ее заменила система бесплатного вещания PAL из 625 строк.
В течение короткого времени в 1939 году велись экспериментальные 405-строчные передачи со станций в Монруже во Франции и Эйндховене в Нидерландах [7] , Чехословакии и Швейцарии [8] .
После того, как в 1941 году США приняли монохромный стандарт NTSC на 525 строк для коммерческого вещания, были предприняты последующие попытки усовершенствовать стандарт, чтобы он также мог вместить « совместимую » систему цветного вещания. В конечном итоге эти усилия оказались успешными, но поскольку повторные попытки неизменно давали неудовлетворительные результаты, в 1950 году Федеральная комиссия по связи США (FCC) официально одобрила для коммерческого вещания альтернативную систему вещания на 405 строк, которую Columbia Broadcasting System (CBS) разработала за последнее десятилетие. [9]
Эта система представляла собой систему полевого последовательного цвета, которая электронным способом передавала 405-строчное монохромное изображение. Цвет обеспечивался механически с помощью синхронизированного вращающегося прозрачного красно-зелено-синего диска, который помещался перед экраном приемника.
Для передачи сигналов 405-строчной системы использовались обычные вещательные каналы, но миллионы существующих телевизионных приемников NTSC 525-строчной системы могли правильно обрабатывать только звуковую часть этих передач, поэтому, если эти приемники не были модифицированы, они отображали бы только искаженное изображение. [9]
CBS выпустила в эфир специальное развлекательное шоу под названием Premiere 25 июня 1951 года, чтобы официально запустить коммерческое 405-строчное цветное вещание, но всего через четыре месяца CBS прекратила цветное вещание. Усилиям CBS с самого начала препятствовало широко распространенное непринятие, и окончательная неудача наступила в конце года, когда правительство США временно запретило производство цветных телевизоров, якобы для экономии ресурсов во время Корейской войны . [10]
В 1953 году FCC отменила свое одобрение 405-строчной цветной системы CBS. Вместо этого она одобрила недавно улучшенный и теперь удовлетворительный второй стандарт NTSC 525-строчной, разработанный RCA. Он обеспечивал цветное вещание, но оставался совместимым с существующими 525-строчными монохромными телевизорами. [5]
405-строчный — это система A в классификации CCIR систем вещания. Аудио использует амплитудную модуляцию, а не частотную модуляцию , используемую в современных аналоговых системах. Кроме того, система транслировалась в формате 5 :4 до 3 апреля 1950 года, когда она была изменена на более распространенный формат 4:3. [11]
Все передатчики Системы А использовали остаточную боковую полосу частот, за исключением Alexandra Palace в Лондоне, который был закрыт в 1957 году, когда его заменил Crystal Palace .
С середины 1930-х годов стало стандартной практикой использовать частоту поля, равную частоте электропитания переменного тока (или ее кратной), 50 Гц в большинстве стран (60 Гц в Америке ), поскольку студийное освещение обычно использует переменный ток для питания ламп, и если они не были синхронизированы с частотой поля, на телевизионных изображениях мог появиться нежелательный эффект стробоскопа. Во-вторых, сглаживание (фильтрация) цепей электропитания в ранних телевизионных приемниках было довольно плохим, и пульсация, наложенная на постоянный ток, могла вызывать визуальные помехи. Однако главной проблемой была восприимчивость электронного луча в ЭЛТ, отклоняемого рассеянными магнитными полями от близлежащих трансформаторов или двигателей. [12] Если бы изображение было привязано к частоте сети, эти помехи были бы, по крайней мере, статическими на экране и, таким образом, относительно незаметными. Самые ранние телевизоры использовали сетевой трансформатор; При проектировании необходимо было принять меры, чтобы исключить воздействие рассеянного магнитного поля трансформатора на электронный луч ЭЛТ.
Чересстрочная система требует точного позиционирования строк сканирования, поэтому горизонтальная и вертикальная временная развертка должны находиться в точном соотношении. Это делается путем пропускания одной через ряд электронных цепей делителя для получения другой. Каждое деление происходит на нечетное целое число. Следовательно, должно быть прямое математическое соотношение между частотами строк и полей, причем последняя выводится путем деления первой. Технологические ограничения 1930-х годов означали, что этот процесс деления мог быть выполнен только с использованием небольших целых чисел, предпочтительно не больше 7, для хорошей стабильности. Количество строк было нечетным из-за чересстрочной развертки 2:1. 405-строчная система использовала вертикальную частоту 50 Гц (стандартная частота сети переменного тока в Великобритании) и горизонтальную частоту 10 125 Гц ( 50 × 405 ÷ 2 или, используя частоту кадров, 25 x 405), причем 405 выводится из (3 × 3 × 3 × 3 × 5).
Несколько видеокассет с 405 строками сохранились до сих пор. Однако большинство сохранившихся программ с 405 строками представляют собой черно-белые телезаписи фильмов , обычно с оптическими звуковыми дорожками. Иногда вместо этого использовалась перезапись видео с 625-строчной камерой, направленной на 405-строчный монитор. Это сохраняет исходный 50-полевой чересстрочный формат, но с некоторыми геометрическими искажениями из-за кривизны ЭЛТ-мониторов, используемых в то время.
405-строчное программирование может быть записано и воспроизведено на немодифицированном видеомагнитофоне VHS или Betamax , при условии, что вход на магнитофон является полосой пропускания, а не RF . Таким образом, существуют также различные современные видеозаписи 405-строчного программирования. Иногда для этого предпочитали Betamax, поскольку компенсатор выпадения можно было отключить на некоторых моделях для использования с цифровыми аудиодекодерами PCM .
При использовании с остаточной боковой полосой фильтрации общая полоса пропускания 405-строчного телевизионного канала составляет 5 МГц, что значительно меньше 8 МГц, требуемых 625-строчной Системой I , которая заменила ее в Великобритании. Системы в других странах использовали что-то между шестью и четырнадцатью мегагерцами полосы пропускания на канал.
Использование частот VHF в сочетании с узкой полосой пропускания — сигналы AM (на низких частотах VHF) меньше подвержены влиянию шума, поскольку полоса пропускания уменьшается — означало, что сигналы 405-строчной связи могли хорошо приниматься даже в пограничных условиях. Таким образом, было возможно покрыть практически всю территорию Великобритании с помощью относительно небольшого количества передающих станций .
Использование AM (а не FM) для звука и использование положительной (а не отрицательной) видеомодуляции сделало 405-строчные сигналы очень подверженными слышимым и видимым импульсным помехам, таким как создаваемые системами зажигания транспортных средств. Такие помехи проявлялись в виде громкого хлопка в звуке и больших ярких пятен на изображении, которые зрители находили гораздо более заметными, чем темные пятна, возникающие при возникновении таких помех в сигнале с отрицательной видеомодуляцией. При положительной модуляции помехи могли легко иметь амплитуду, схожую с амплитудой синхроимпульсов (которые были представлены 0–30% выходного сигнала передатчика). Ранние схемы временной развертки были менее способны различать сигналы, и изображение распадалось. Напротив, при отрицательной модуляции синхронизации импульсы представляют пиковый выходной сигнал передатчика (70–100% выходного сигнала). В результате импульсные помехи вызывали визуальные темные пятна до того, как они становились достаточно большими, чтобы повлиять на синхронизацию изображения. Если помехи были достаточно большими, изображение, вероятно, в любом случае было невозможно смотреть. Позднее введение маховиковых схем синхронизации сделало изображение намного более стабильным, но они не смогли устранить некоторые проблемы с положительной модуляцией. Почти все телевизионные системы, пришедшие на смену 405-строчной системе, приняли отрицательную модуляцию только по этой причине.
Схема АРУ была проблемной. АРУ первого поколения просто определяла среднее значение передаваемого сигнала; однако из-за положительно модулированной несущей пиковая мощность представляла пиковый белый цвет, который не гарантировался. Таким образом, для полностью черного изображения схема АРУ увеличивала усиление ВЧ для восстановления средней амплитуды несущей. Результатом был экран, который был не черным, а средне-серым. Фактически, общий световой поток ранних телевизоров был практически постоянным независимо от содержания изображения.
К середине 1950-х годов несколько производителей начали внедрять системы стробированной АРУ, чтобы избежать этой проблемы. [13] Задержанный импульс был получен из восстановленного сигнала синхронизации строки. Этот импульс запускал строб, который производил выборку полученного видеосигнала во время «заднего крыльца», который был гарантированным уровнем черного, передаваемым между концом импульса синхронизации строки и началом информации об изображении.
Введение отрицательной модуляции в более поздних системах упростило проблему, поскольку пиковая мощность несущей представляла собой синхроимпульсы (которые всегда гарантированно присутствовали). Простая схема пикового детектора АРУ могла бы обнаружить амплитуду только синхроимпульсов, тем самым измеряя силу принятого сигнала.
Система из 405 строк во многих наборах производила заметный свист частотой 10 125 Гц, равный числу строк в секунду. Этот высокочастотный свист был вызван магнитострикцией в выходном трансформаторе линии .
Это распространенный артефакт в устройствах, использующих электронно-лучевую трубку . В то время как все телевизионные системы на основе ЭЛТ производят такой шум, большее количество строк в секунду в более поздних стандартах создает частоты (15 625 Гц в PAL и 15 734 Гц в NTSC), которые находятся на верхнем конце слышимого спектра, который не все люди способны слышать . Современные устройства, использующие плазменную, ЖК- или OLED-технологию отображения, полностью свободны от этого эффекта, поскольку они состоят из миллиона или более индивидуально управляемых элементов, а не используют один магнитно-отклоняемый луч, поэтому нет необходимости генерировать сканирующий сигнал.
Отсутствие выравнивающих импульсов для облегчения чересстрочной развертки защищалось в начале службы BBC на том основании, что это вызывало только отсутствие чересстрочной развертки с синхронизирующими сепараторами поля интеграторного типа, и что даже в то время существовало множество других схем, которые давали совершенно точное чересстрочное развертку без выравнивающих импульсов. Вопрос поднимался снова время от времени, но серия тестов, проведенных в 1952 году совместно с Ассоциацией производителей радиооборудования Великобритании, подтвердила, что не было никакой общей необходимости в выравнивающих импульсах. [14]
На некоторых больших экранах телевизоров сканируемые строки были недостаточно толстыми, чтобы обеспечить 100% покрытие ЭЛТ. Результатом было линейное изображение с темнотой между каждой горизонтальной сканируемой строкой, что снижало яркость и контрастность изображения. Большие экраны часто использовали генератор колебаний пятна, который немного удлинял пятно сканирования по вертикали на высокой частоте, чтобы избежать этого эффекта разделения строк, не снижая при этом горизонтальной четкости. Колебание пятна также использовалось при создании телезаписей 405-строчных программ.
главный изобретатель первой системы телевидения высокой чёткости
Робсон, Нил. «Живые картины из космоса: несбывшиеся надежды на телевидение в Лондоне до 1939 года», Исторический журнал кино, радио и телевидения , т. 24, № 2 (июнь 2004 г.), стр. 223–32.