Система монохромного аналогового телевизионного вещания с 405 строками была первой полностью электронной телевизионной системой, которая использовалась в регулярном вещании. Количество телевизионных линий влияет на разрешение изображения или качество изображения.
Он был введен в действие телевизионной службой 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 Кабельная служба Rediffusion Television в Гонконге . 405-строчная была одобрена как система А в присвоении CCIR систем вещания .
Иногда называемая системой Маркони-EMI , она была разработана в 1934 году исследовательской группой EMI под руководством Исаака Шенберга . [1] Число в 405 строк было выбрано после обсуждений во время воскресного обеда в доме Алана Блюмлейна . [2] В системе использовалась чересстрочная развертка ; EMI экспериментировала с 243-строчной полностью электронной чересстрочной системой с 1933 года. В 405-й системе строки развертки транслировались в двух взаимодополняющих полях, 50 раз в секунду, создавая 25 кадров в секунду. Фактическое изображение имело высоту 376 строк и было чересстрочным, с дополнительными неиспользованными строками, увеличивавшими размер кадра до 405 строк, чтобы дать медленной схеме время для подготовки к следующему кадру; в современных терминах его можно было бы назвать «376i» .
На момент своего появления 405-строчная система называлась «высокой четкостью» - что и было по сравнению с более ранними системами, хотя и имела более низкое разрешение, чем 625-строчная и более поздние стандарты.
В Соединенных Штатах в октябре 1950 года FCC на короткое время одобрила стандарт цветного телевидения с 405 строками, разработанный CBS . [3] Система CBS была несовместима с существующими черно-белыми приемниками. Он использовал вращающееся цветовое колесо , уменьшал количество строк развертки с 525 до 405 и увеличивал частоту полей с 60 до 144, но имел эффективную частоту кадров всего 24 кадра в секунду.
В 1934 году британское правительство создало комитет («Телевизионный комитет») для консультирования по поводу будущего телевещания. Комитет рекомендовал создать службу «высокого разрешения» (определяемую ими как систему из 240 или более строк), которой будет управлять BBC. Рекомендация была принята, и были объявлены тендеры от промышленности. Было получено два тендера: один от компании Baird , предлагающий механическую систему на 240 строк , и другой от EMI, предлагающий полностью электронную систему на 405 строк. Телевизионный комитет сообщил, что они не могут выбирать между двумя системами и что следует принять оба тендерных предложения и использовать две системы вместе в течение экспериментального периода.
Вещание образовавшейся телевизионной службы BBC с сайта 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, от системы Бэрда отказались в пользу эксклюзивного вещания с 405-строчной системой Marconi-EMI на УКВ . Это стало стандартом для всех британских телепередач до 1960-х годов.
Вскоре стало очевидно, что прием телевидения возможен и далеко за пределами первоначально намеченной зоны обслуживания. В феврале 1938 года инженеры исследовательской станции RCA в Риверхеде, Лонг-Айленд , Нью-Йорк , США, смогли принять сигнал BBC на расстоянии 5000 км (3100 миль) благодаря тому, что сигнал «отразился» обратно на Землю от ионосфера . _ Несколько минут программы были записаны на 16-миллиметровую кинопленку . Сейчас это считается единственным сохранившимся примером довоенного прямого британского телевидения. [4] Записанные изображения включали двух из трех первоначальных дикторов BBC, Жасмин Блай и (вкратце) Элизабет Коуэлл , отрывок из костюмированной драмы неизвестного периода, а также идентификатор станции BBC, переданный в начале и конце дня. программы .
BBC временно прекратила вещание 1 сентября 1939 года, в день вторжения Германии в Польшу , поскольку начало Второй мировой войны было неизбежным. После возобновления работы телеслужбы BBC в 1946 году отчеты об удаленном приеме поступали из разных частей мира, включая Италию , Южную Африку , Индию , Ближний Восток , Северную Америку и страны Карибского бассейна .
BBC потеряла монополию на британском телевизионном рынке в 1954 году, а в следующем году была запущена коммерческая сеть ITV , состоящая из консорциума региональных компаний.
В конце 1950-х и начале-середине 1960-х годов в Великобритании проводились некоторые экспериментальные цветные передачи с использованием 405-строчной системы с использованием цветового кодирования NTSC (эта кодировка была усовершенствованием 1953 года исходного монохромного стандарта NTSC 1941 года, добавленного к NTSC). стандарт, чтобы он мог также обеспечивать цветное вещание). [5] Частота поднесущей составляла 2,6578125 МГц (525/2 частоты линии) с полосой пропускания сигнала « I » 500 кГц и полосой пропускания сигнала « Q » 300 кГц. Также были предприняты попытки тестирования с использованием PAL, SECAM и других поднесущих частот NTSC. [6]
Некоторые из этих передач велись на УВЧ (в то время это также была экспериментальная технология), тогда как другие транслировались по обычной сети УКВ в нерабочее время вещания.
В 1964 году BBC запустила службу BBC2 на УВЧ, используя только систему на 625 строк, которую не могли принять старые телевизоры. В течение нескольких лет BBC1 и ITV передавались по стандарту 405 строк, а BBC2 - по стандарту 625 строк; единственным способом их приема было использование сложного приемника «двойного стандарта» на 405 и 625 строк, УКВ и УВЧ. Внедрение цвета на BBC2 в 1967 году потребовало еще более сложного набора двойных стандартов для приема всех трех каналов.
В ноябре 1969 года BBC1 и ITV также начали вещание в 625-строчном цвете PAL на УВЧ. Их программы теперь полностью создавались с использованием нового стандарта, и поэтому 405-строчные передачи служили только ретрансляцией в монохромном режиме для людей, у которых не было более новых приемников. После этого приемники имели более простую конструкцию единого стандарта, которая не могла принимать устаревшие 405-строчные передачи.
Одной из причин длительного периода перехода была сложность согласования уровня покрытия новой службы УВЧ с 625 линиями с очень высоким уровнем географического покрытия, достигнутого с помощью службы ОВЧ с 405 линиями.
Последние передачи из 405 строк были замечены 4 января 1985 года в Шотландии ; в остальной части Великобритании они были официально закрыты днем ранее (хотя на следующий день их фактически отключали в различных точках). В результате в Великобритании осталась работать только система UHF PAL. Частоты, используемые 405-линейной системой, изначально оставались пустыми, но позже были распроданы; теперь они используются для других целей, включая коммерческие системы двусторонней радиосвязи DAB и транкинговые PMR .
Использование Ирландией 405-линейной системы 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 произошло потому, что у многих людей в этих районах уже были 405-строчные аппараты для приема британских передач из Уэльса или Северной Ирландии . Основным стандартом Telefís Éireann был 625 строк; он начал использовать это летом 1962 года, более чем за два года до того, как в Великобритании появились 625-строчные каналы.
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 , и после этого реле питались преобразователями стандартов от местного передатчика на 625 строк.
В течение последних пяти лет одновременного вещания RTÉ на 405 строк использовался простой конвертер orthicon , по сути, камера на 405 строк, направленная на монитор на 625 строк, поскольку более дорогие системные преобразователи, которые RTÉ использовал ранее, теперь неработоспособны.
405-строчная система использовалась в службе кабельного телевидения Rediffusion Television в Гонконге, созданной в 1957 году, что сделало его одновременно первой британской колонией и первым преимущественно китайским городом, в котором было телевидение. Обслуживание 405-строчной системы закончилось в 1973 году, и ее заменила 625-строчная система PAL для бесплатного вещания.
В течение короткого времени в 1939 году проводились 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 в США был принят монохромный стандарт NTSC с 525 строками для коммерческого вещания, были предприняты последующие попытки модернизировать стандарт, чтобы он также мог поддерживать « совместимую » систему цветного вещания. В конце концов эти усилия оказались успешными, но поскольку неоднократные попытки постоянно приводили к неудовлетворительным результатам, в 1950 году Федеральная комиссия по связи США (FCC) официально одобрила для коммерческого вещания альтернативную 405-строчную систему вещания, разработанную Columbia Broadcasting System (CBS). за прошедшие десять дней. [9]
Эта система представляла собой систему цветного чередования полей, которая электронным способом передавала монохромное изображение из 405 строк. Цвет обеспечивался механически с помощью синхронизированного вращающегося прозрачного красно-зелено-синего диска, который располагался перед экраном приемника.
Обычные вещательные каналы использовались для передачи 405-строчных системных сигналов, но миллионы существующих 525-строчных телевизионных приемников NTSC могли правильно обрабатывать только аудиочасть этих передач, поэтому, если бы эти наборы не были модифицированы, они отображали бы только беспорядочное изображение. [9]
25 июня 1951 года CBS выпустила в эфир специальное развлекательное шоу под названием «Премьера» , официально запустив коммерческое 405-строчное цветное вещание, но всего четыре месяца спустя CBS прекратила цветное вещание. Усилиям CBS с самого начала препятствовало повсеместное отсутствие признания, а окончательная неудача произошла в конце года, когда правительство США временно запретило производство цветных телевизоров, якобы для экономии ресурсов во время Корейской войны . [10]
В 1953 году FCC отозвала одобрение 405-строчной цветовой системы CBS. Вместо этого он утвердил недавно улучшенный и теперь удовлетворительный второй стандарт NTSC с 525 строками, разработанный RCA. Он обеспечивал цветное вещание, но оставался совместимым с существующими 525-строчными монохромными наборами. [5]
405-строчный — это система А в присвоении CCIR систем вещания. Звук 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 рудиментарную боковую полосу передачи, за единственным исключением Alexandra Palace в Лондоне, который закрылся в 1957 году, когда его заменил Crystal Palace .
С середины 1930-х годов стало стандартной практикой использовать частоту поля, равную частоте сети переменного тока (или ее дробной части), 50 Гц в большинстве стран (60 Гц в Америке ), поскольку в студийном освещении обычно используется переменный ток. подача тока на лампы, и если бы они не были синхронизированы с частотой поля, на телевизионном изображении мог бы появиться нежелательный стробоскопический эффект. Во-вторых, сглаживание (фильтрация) цепей питания в ранних ТВ-приемниках было довольно плохим, и пульсации, наложенные на постоянный ток, могли вызвать визуальные помехи. Однако основной проблемой была чувствительность электронного луча в ЭЛТ отклоняться паразитными магнитными полями от близлежащих трансформаторов или двигателей. [12] Если бы изображение было привязано к частоте сети, эти помехи были бы, по крайней мере, статичными на экране и, следовательно, относительно незаметными. В самых первых телевизорах использовался сетевой трансформатор; При проектировании необходимо было позаботиться о том, чтобы рассеянное магнитное поле трансформатора не мешало электронному лучу в ЭЛТ.
Чересстрочная система требует точного позиционирования строк развертки, поэтому горизонтальная и вертикальная развертка должны находиться в точном соотношении. Это делается путем пропускания одного через ряд электронных делителей для создания другого. Каждое деление происходит на нечетное целое число. Следовательно, должна существовать прямая математическая связь между частотами линии и поля, причем последняя получается путем деления первой. Технологические ограничения 1930-х годов означали, что этот процесс деления можно было выполнить только с использованием небольших целых чисел, желательно не больше 7, для хорошей стабильности. Количество строк было нечетным из-за чересстрочной развертки 2:1. В 405-строчной системе использовалась вертикальная частота 50 Гц (стандартная частота сети переменного тока в Великобритании) и горизонтальная частота 10 125 Гц ( 50 × 405 ÷ 2 или, используя частоту кадров, 25 x 405), при этом получается 405. из (3×3×3×3×5).
Несколько 405-строчных видеокассет до сих пор сохранились. Однако большинство сохранившихся 405-строчных программ представляют собой черно-белые телезаписи , обычно с оптическими звуковыми дорожками. Иногда вместо этого использовалась перезапись видео, когда камера с 625 строками была направлена на монитор с 405 строками. При этом сохраняется исходный чересстрочный формат с 50 полями, но с некоторыми геометрическими искажениями из-за кривизны ЭЛТ-мониторов, использовавшихся в то время.
405-строчные программы можно записывать и воспроизводить на немодифицированном видеомагнитофоне VHS или Betamax , если на входе рекордера используется основной диапазон , а не RF . Таким образом, также существуют различные современные видеозаписи 405-строчных программ. Иногда для этого отдавали предпочтение Betamax, поскольку на некоторых моделях компенсатор падения можно было отключить для использования с цифровыми аудиодекодерами PCM .
При использовании рудиментарной фильтрации боковой полосы общая полоса пропускания 405-строчного ТВ-канала составляет 5 МГц, что значительно меньше 8 МГц, требуемых 625-строчной Системой I , которая заменила ее в Великобритании. Системы в других странах использовали полосу пропускания от шести до четырнадцати мегагерц на канал.
Использование частот VHF в сочетании с узкой полосой обзора — сигналы AM (на частотах нижнего диапазона VHF) меньше подвержены влиянию шума по мере уменьшения полосы пропускания — означало, что сигналы с 405 строками можно было хорошо принимать даже в предельных условиях. Таким образом, удалось охватить практически всю Великобританию сравнительно небольшим количеством передающих станций .
Использование AM (а не FM) для звука и использование положительной (а не отрицательной) модуляции видео сделали 405-строчные сигналы очень склонными к слышимым и видимым импульсным помехам, например, генерируемым системами зажигания транспортных средств. Такие помехи проявлялись в виде громких хлопков в звуке и больших ярких пятен на изображении, которые зрители сочли гораздо более заметными, чем темные пятна, возникающие при возникновении таких помех в сигнале с использованием отрицательной видеомодуляции. При положительной модуляции помехи легко могли иметь такую же амплитуду, что и синхроимпульсы (которые составляли 0–30% выходного сигнала передатчика). Ранние схемы временной развертки были менее способны различать сигналы, и изображение распадалось. Напротив, при синхронизации с отрицательной модуляцией импульсы представляют собой пиковую мощность передатчика (выход 70–100%). В результате импульсные помехи могли вызвать визуальные темные пятна еще до того, как они стали достаточно большими, чтобы повлиять на синхронизацию изображения. Если бы помехи были достаточно большими, изображение, вероятно, все равно было бы невозможно смотреть. Позднее появление схем синхронизации маховика сделало изображение намного более стабильным, но это не могло облегчить некоторые проблемы с положительной модуляцией. Почти все телевизионные системы, пришедшие на смену 405-строчной системе, использовали отрицательную модуляцию только по этой причине.
Схема АРУ была проблемной. АРУ первого поколения просто определяло среднее значение передаваемого сигнала; однако из-за положительно модулированной несущей пиковая мощность представляла собой пик белого цвета, присутствие которого не гарантировано. Таким образом, для полностью черного изображения схема АРУ увеличит усиление ВЧ, чтобы восстановить среднюю амплитуду несущей. В результате экран был не черным, а средне-серым. Фактически, общая светоотдача ранних телевизоров была практически постоянной независимо от содержания изображения.
К середине 1950-х годов несколько производителей начали внедрять системы закрытого АРУ, чтобы избежать этой проблемы. [13] Задержанный импульс был получен из восстановленного сигнала линейной синхронизации. Этот импульс запускал бы шлюз, который производил выборку полученного видеосигнала во время «заднего крыльца», который представлял собой гарантированный уровень черного, передаваемый между концом импульса линейной синхронизации и началом информации изображения.
Введение отрицательной модуляции в более поздних системах упростило проблему, поскольку пиковая мощность несущей представляла собой синхроимпульсы (которые всегда гарантированно присутствовали). Простая схема АРУ с пиковым детектором определяет амплитуду только синхроимпульсов, таким образом измеряя силу принимаемого сигнала.
Система из 405 строк во многих комплектах издавала заметный свист частотой 10 125 Гц, что соответствует количеству строк в секунду. Этот пронзительный свист был вызван магнитострикцией в выходном линейном трансформаторе .
Это обычный артефакт в наборах, в которых используется электронно-лучевая трубка . Хотя все телевизионные системы на основе ЭЛТ создают такой шум, большее количество строк в секунду в более поздних стандартах создает частоты (15 625 Гц для PAL и 15 734 Гц для NTSC), которые находятся в верхнем конце слышимого спектра, что не все люди способны слышать . _ Современные телевизоры, использующие технологию плазменных, ЖК- или OLED-дисплеев, полностью лишены этого эффекта, поскольку они состоят из миллиона или более индивидуально управляемых элементов, а не используют один магнитно-отклоняемый луч, поэтому нет необходимости генерировать сигнал сканирования.
Отсутствие уравнивающих импульсов для облегчения чересстрочной развертки защищалось в начале работы службы BBC на том основании, что это вызывало отсутствие чересстрочной развертки только с сепараторами синхронизации полей типа интегратора и что даже в то время существовало множество других схем. что давало совершенно точное чересстрочное воспроизведение без выравнивающих импульсов. Вопрос время от времени поднимался снова, но серия испытаний, проведенная в течение 1952 года совместно с Британской ассоциацией производителей радиоаппаратуры, подтвердила отсутствие общей необходимости в уравнивающих импульсах. [14]
На экранах некоторых телевизоров большего размера сканированные строки были недостаточно толстыми, чтобы обеспечить 100% покрытие ЭЛТ. В результате получилось линейчатое изображение с затемнением между каждой строкой горизонтального сканирования, что снизило яркость и контрастность изображения. В телевизорах большего размера часто использовался генератор колебаний пятна, который слегка удлинял пятно сканирования по вертикали на высокой частоте, чтобы избежать эффекта разделения линий без снижения резкости по горизонтали. Точечное колебание также использовалось при телезаписи 405-строчных программ.
главный изобретатель первой системы телевидения высокой четкости
Робсон, Нил. «Живые картинки вне космоса: безнадежные надежды на телевидение в Лондоне до 1939 года», Исторический журнал кино, радио и телевидения , том. 24, нет. 2 (июнь 2004 г.), стр. 223–32.