五彩电视(一)

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斯·伊·瓦维洛夫院士在他杰出的“眼睛和太阳”一书中卓越地指出了人类的眼睛,能适应太阳光线和类似太阳光线的能力。眼睛对各种光线的灵敏度原来是准确地随这些光线在太阳光谱中能量分配的变化为转移的。

请你设想一下:突然间人的眼睛不能鉴别存在于大自然中的一切色彩,在你的周围,你所看到的就会像许多艺术品和浮雕似的黑白的活照片,仿佛你忽然走进了一所巨大的立体电影院一样。

要获得这样的印象,只须请你隔着红色或蓝色的玻璃,对你周围景物多看一下,你将会感觉生活在这样一个颜色单调的世界里该是多么乏味和难堪呵!

人们很早就感觉到需要生活在一个五色缤纷的彩色世界里。原始人已经会在石头上绘精细的图案装饰自己阴暗的住所,其中就有许多是彩色的图案。那时候,人们已经感到有必要把外边的彩色世界搬一小块到自己黑暗的洞窟里去,因为那时整天呆在外边的彩色世界中还是很危险的。由于渴望生活在彩色的世界中,他们就不得不在自己的身体上、衣服上、家俱上和工具上,都绘上鲜艳的颜色。

人类在悠久的历史中积累了许多珍贵的图画。色彩的鲜艳,光泽的秀丽,颜色的调和,直到今天仍使我们对这样一些天才的图画惊奇不已。

摄影术发明后,人们就立即去寻求拍摄彩色照片的方法,这是很自然的。在寻求的过程中,照片已经用手着色了。付出了巨大的代价和顽强的劳动,人们终于解决了这个问题,科学和技术的其他任何部门,很少有像研究彩色摄影术那样,有那么多的学者和专家,在世界各国同时进行研究。

在电影方面也完全重复了这样的程序。当电影片还没有臻于完善,一场电影只能放映15到20分钟长的时候,而发明家们却已经在企图摄制五彩电影了。解决这个问题的途径还没有找到,就忙着用手在长条电影片上每一小帧影片着上彩色,或者把整个胶片都涂上某一种同样的颜色。例如:失火的场面就画成红色,黑夜的镜头画成浅蓝色或绿色等。

电视也没有能够避免这样一个命运。实际上连一个能实用的黑白电视系统都还不存在时,而五彩电视的设计倒已经拟订出来了,而且比黑白电视系统或许更为巧妙而现实。

人们追求五彩电视坚持不渝的努力,毫无疑问在解决电视上的一系列问题中,也曾起了良好的作用。

假设读者对电视和作为五彩电视的基础的彩色摄影已经有了某些了解的话,那么现在我们就可以来研究一下未来五彩电视中的一些问题。

目前已经提出了几种五彩电视的系统,但是其中每一种都有它一定的优点,但也同时有许多严重缺点,那一种是最好的,现在还很难肯定。在最近几年内,我们估计这门崭新的、飞跃发展的技术,将会出现更新的想法和发明。因此,在这里介绍一下要提高五彩电视的品质,在科学和技术所面临的一些主要困难是如何克服的,通过什么方法克服的,这将是非常有趣而引人入胜的。

最简单的五彩电视是根据伊·阿·阿达米安最先在1908年提出的双色电视形像传送原理和在1925年提出的三色电视形像传送原理制成的。它的主要结构是:由红色、绿色、蓝色三个滤色镜所组成的圆盘,在对光谱中各种颜色灵敏度相同的发送管前不停地转动着。大家知道,通过颜色不同的滤色镜所看到的同一幅彩色景像,每次都分别呈现出不同的色彩,景像上同样地方和细小部分每次的亮度看起来是绝然不同的。通过这一个滤色镜看出好像是黑暗的地方,通过另一个滤色镜看去倒是光亮的。发送管里的“感光镶嵌层”所产生的电流强度,不是随着色彩变化而是随光线亮度变化的。在这系统中,同一幅图像,必须连续发送三次,每次的颜色不同,也就是把三次经过红、绿、蓝色滤波镜所得到的图像的亮度,用相应的信号连续发送出去。

图1
图1 🔍原图 (895×863)
图2
图2 🔍原图 (935×682)

这种系统的接收装置,应当有一只能发出白光的阴极射线管,在它的前面,也有一个装着三色滤光镜的圆盘在转动着。每幅图像让观看者连续看三次,先通过红色滤光镜,再通过绿色的,然后通地蓝色的。每一次图像上同一部分的亮度不同,由于眼睛有保持光感的惰性,三次分色的图像就混合成为一个多色的图像了。

普通黑白电视一次发送一幅图像所需的时间,和放映一幅电影片一样,是1/25秒钟,这种系统的五彩电视只能是1/75秒钟,缩短了光线作用到发送管上的时间会大大影响它所产生的信号强度。此外,通地滤色镜光的强度也损失50%-80%,使发出的信号电流更为减弱。

其次发生的困难是用无线电播送电视信号所引起的。发送普通黑白像时,要把像面分成约50万个微小单元,发送管按每一单元的亮度发出不同强度的情号电流。相应于亮度的变化,信号电流也有不同的频率,在每秒发送25幅图像的速度下,每秒钟要发送25×500000=1250万个不同信号,由明亮的信号过渡到较暗的信号是一个完整的电流周期,那末在黑白电视系统中,所需最大的频带宽度约为600万周或6兆周(即12502万周)。

在上述五彩电视系统中,每秒钟发送次数既增加三倍,发送所占频带也将宽三倍,应该是约18兆周。这使整个设备大大复杂起来。很自然的,产生了怎样使这种系统更简便的愿望。

为了不使信号占用的频带太宽,可以延长每发送一次图像的时间,例如可由\(\frac{1}{25}\)秒增加到1;12.5秒。但这样引起了非常不良的效果,当被发送的景物活动得极快时,在连续发送红、绿、篮三帧像面时间内,景物来得及变换,于是接收时由荧光幕上看出的五彩图像的变换时间仿佛增加了三倍,形成一些三色的圆环,景物变动得愈快,圆环也愈宽。

要不延长发送每幅图像的时间,就不得不减少组成画面的单元数和扫描的线条数。假定把原来的625条线减少到200或180条,就立刻大大影响形像的明晰度和质量。

这种系统的五彩电视接收机,不能用来接收普通的黑白电视广播,需要再有专门的机器,使二者不能合而为一,也是一个问题。

这个系统还有一个根本的缺点,因为有了转盘,五彩电视不能用大的萤光幕。用40—45公分的萤光幕时,转盘的直径要大到1.5—2公尺!把机械转动的零件如圆盘、马达等,用到近代的电视系统中,也是完全与电子学的发展相抵触的,所以很自然的,这种系统没有什么前途。

由于这种系统结构比较简单,所以它在彩色电视系统中制出得最早。这了研究五彩电视中的许多问题,莫斯科电视中心站现在正在用这种系统进行试验性的发射,试验中已经证明发射天然彩色图像,比最优良的黑白图像有无可比拟的优越性。试验中,图像的单元数约为30万个,扫描线为525条,接近于现存黑白电视的清晰度,每次扫描也不是\(\frac{1}{75}\)秒,而是用间隔扫描法,每面由1至525的扫描线条中有奇数和偶数线条,第一次用1;150秒钟先发出奇数线条,然后再用\(\frac{1}{150}\)秒钟发出偶数线条,这样可以减少图像的闪灼。这样发出的电视节目,所占频带为150000×150×1;2=11250000即约12兆周。因此无线电发射机的频率提高到76—88兆周,比黑白电视的发射频率为高。

为了接收五彩电视发射,工厂里生产了一批“霓虹牌”试验性的电视接收机,在它的前面各带着一个装有三色滤光镜的圆盘。

图3
图3 🔍原图 (867×599)

当学者们和工程师们已经取得了黑白电视的足够经验和第一批实际的五彩电视的某些经验,现在的问题是:不久的将来,电视系统应当是怎么样的呢?是否能克服转动圆盘系统所业已暴露出来的缺点呢?

首先,新的系统应当完全是电气化的,并不包含任何机件移动或转动的零件,萤光幕的尺寸应当不受到限制,并应当不使动作迅速的物体的影像失真,最主要的要求之一就是五彩电视和黑白电视的可交换性。新的系统应当使普通黑白电视接收机能够接收五彩电视,就像接收黑白电视一样方便,并使五彩电视机也能接收黑白电视。

后面这一要求,仅在下列情况下才能实现:即须将理论上五彩电视等于黑白电视三倍宽(18兆周)的频带,压缩到等于黑白电视的频带(6—6.5兆周)。

(张毅译自苏联“青年技术”1955年第3期) ((苏联)斯大林奖金获得者,工程师 K.格拉特柯夫)

——待续——