С древних времен люди мечтали видеть то, что происходит далеко от них, о чем свидетельствуют мифы и сказки разных народов. Реализовать эту мечту человечеству удалось лишь в XX веке, благодаря развитию электроники, которая превратила сказочное «волшебное зеркало» в привычный нам телеэкран.
Суть телевидения
Слово «телевидение» происходит от греческого «tele» (далеко) и русского «видение». Эта технология открыла перед нами окно в мир, позволяя наблюдать за событиями в любой точке планеты, исследовать океанские глубины и космическое пространство.
Принцип передачи изображения
Основная задача телевидения — преобразовать видимое изображение в электрические сигналы, передать их и снова превратить в картинку на экране приемника. Для этого исходное изображение мысленно разбивается на огромное количество (сотни тысяч) крошечных светлых и темных точек — элементов. Наш глаз, благодаря своим свойствам, воспринимает эту мозаику как целостную картину, если точки достаточно малы и расположены близко друг к другу.
Ключевую роль здесь играет инерция зрительного восприятия — способность глаза сохранять изображение доли секунды. Именно на этом основан принцип последовательной передачи. Не нужно отправлять сигналы от всех точек одновременно. Достаточно передавать их по очереди, очень быстро, сканируя изображение построчно. Если уложиться в интервал около 0.05–0.1 секунды, мозг «соберет» эти последовательные вспышки в единое, плавно движущееся изображение, подобно тому, как это происходит в кино.
Как изображение становится сигналом: передающая камера
Превращением световой картины в электрические импульсы занимается передающая телевизионная камера. По своей сути она похожа на киносъемочный аппарат и также использует систему объективов. Главный элемент внутри камеры — передающая трубка (иконоскоп).
Ее экран покрыт мозаикой из микроскопических светочувствительных ячеек — фотокатодов. Когда через объектив на них проецируется изображение, каждая ячейка, в зависимости от яркости попавшего на нее света, приобретает определенный положительный электрический заряд. Так создается невидимая электрическая «копия» видимой картинки.
Далее в действие вступает электронный луч. Он, подобно лучу сканера, с огромной скоростью построчно «пробегает» по этой мозаике, последовательно считывая заряды с каждой ячейки. Этот процесс преобразует статичную электрическую копию в непрерывно меняющийся электрический ток — видеосигнал. В современных системах луч успевает просканировать 625 строк за 0.04 секунды, формируя кадр, а за одну секунду сменяется 25 таких кадров.
Передача сигнала и синхронизация
К видеосигналу добавляются специальные синхронизирующие импульсы, которые вырабатывает генератор. Эти импульсы — команды для телевизора, указывающие, когда начинать новую строку и новый кадр. Без них изображение на приемнике «поплыло» бы и развалилось.
Усиленный комплексный сигнал (видео + синхроимпульсы) модулирует высокочастотные радиоволны в радиопередатчике и отправляется в эфир через антенну. Звуковое сопровождение передается отдельно, на близкой частоте, но через общую антенную систему.
Особенности телевизионного вещания
Высококачественное телевидение работает на ультракоротких волнах, которые, подобно свету, распространяются прямолинейно. Поэтому для увеличения дальности вещания необходимы высокие мачты передающих станций и поднятые приемные антенны. Для передачи на континентальные расстояния используются кабельные сети, радиорелейные линии и, конечно, искусственные спутники Земли.
Цветное телевидение
Принцип цветной передачи основан на разложении изображения на три основных цветовых компонента: красный, зеленый и синий. В передающей камере для этого используются три отдельные трубки (или современные ПЗС-матрицы), каждая из которых реагирует на свой цвет. Сигналы от всех трех каналов комбинируются, передаются и, смешиваясь на экране цветного кинескопа или ЖК-панели, воссоздают полноцветную картинку.
Значение телевидения сегодня
Телевидение давно перестало быть лишь средством развлечения и информирования. Оно стало незаменимым инструментом в науке, промышленности и управлении. Промышленные телевизионные системы (диспетчерское управление) позволяют вести визуальный контроль в опасных или труднодоступных зонах, управлять сложными технологическими процессами и проводить дистанционные исследования, продолжая расширять границы человеческого восприятия.