让我们来看一看,现代电视技术是怎样企图来解决所有这些难题的。
最简单的解决办法就是实际上是用三路合并传送图像信号(这三路彼此独立,然而却平行工作着),每一路传送一种颜色。在发射机上应当有三个发送管,分别对红、绿、蓝颜色起感应作用。将这些发送管的信号分别予以放大,再汇总发射出去,三路所占频带宽度共18兆周,彼此互不混杂。电视接收机将收得的信号放大后,就分别送到三个独立的管子,每一个管底现出单色的图像,红的、绿的或蓝的。或仅发白色光,隔着三个滤色镜,红的、绿的或蓝的,各显出一种颜色的图像来。
其次一个也许是最难完成的任务:藉助于三个不同的物镜将图像从三个单颜色的幕(或管底)送到另一个公共的幕上,使它们全部很准确地叠置成一个多色的图像(图1)。

这种系统是较为完善的,因为它克服了已往系统的大部分缺点。但是它必须采用极为复杂和昂贵的光学设备,而且调整起来非常困难。这种系统还只是在制造的实验阶段。因为电视接收机应当是既简单又便宜,便于大量生产和使用的。
由于企图在电子技术最新成就的基础上避免上述两种系统的根本缺点,就出现了下面这样一种系统。在这神系统中,任务的全部重担都压在接收管的结构上(图2)。

这种接收管的荧光幕是由三种荧光点组成的,每一种有二十万个荧光点,共有六十万个,每一点能在电子注的作用下发光。荧光点排成许多小的三角形,每一三角形由不同的三种荧光点组成,一共有二十万个三角形。这种系统的接收管,带有三股单独的在荧光幕上扫描出图像来的电子注,而不是一股电子注。就在这个幕的前面,装有一个具有二十万个圆孔的不透明圆盘,其中每一个孔都必须准对着它的三角形的中心。从三支电子枪发射出来的三股电子注具有这样的倾斜度,以致它们三个能够全部准确地射在不透明圆盘上的同一个孔里。三股电子注穿过这个小孔后,就略为散开一点,每一股射在它自己的色点上。这样一来,扫描图像就好像是用三股电子注所编成的一把“小帚”一样,发射机和接收机上都有电子转换开关,这些转换开关依次仅仅把接收管“小帚”的某一电子注接入工作,电子注究竟射在那一个荧光点上,发红光的;发绿光的,还是发蓝光的,须视在这一瞬间发射机发射的颜色而定,红色,绿色还是蓝色。因此在这个系统中,不是像带有转动盘的系统那样顺次地扫描不同颜色的三帧图像,而是三股电子注全部同时扫描一个单元(每一单元由三个色点组成),而在“单元”内还有控制各色点的电子注的辅助开关。
在这种按单元扫描的系统中,完全有可能消除在发射迅速动作时的色移;并能消除其他一系列的困难。
我们以后将看到的这些特性使得我们能解决大大缩短五彩电视所占的频带的宽度的问题。
著名的回旋加速器发明家路林斯考虑到这种系统的某种复杂性,特别是不容易制造具有很多分布得很准确的发光点的荧光幕。最近他提出了一个五彩接收管的崭新的设计。在这种接收管中没有带孔的不透明圆盘,整个幕分成一千二百条垂直小条,每一条都能发出本身的颜色光来:红光,绿光和蓝光,而不是分成由色点组成的许多小三角形。在制造过程中,在幕的表面上将三种不同颜色的发光质涂成均匀的小条,要比点上无数小点容易得多。同时迳对着红色和蓝色的发光质小条垂直地安置着由两排细金属线做成的光栅,这些细金属线互相连接着,红的和红的连接,蓝的和蓝的连接(图3)。

这两排金属线接至相应的电子开关。接收管只有一股电子注而不是三股电子注。
这种系统工作起来很灵巧。当电子注在电视发射机没有发射特别信号的情况下,相描荧光幕时,电子注仅射在发绿光的小条上,因为在它们的前面并没有金属细线,而红的和蓝的小条这时正好被它们的金属线遮住。在这种情况下。接收管的荧光幕仅发绿光。但是如果在扫描时,在红色金属线上加上正的高电压,而在蓝金属线上加上负的高电压,则每当电子注打金属线旁边通过时,由于这些金属上相反的电荷对它的一致作用,电子注将额外地弯向红色金属线那方面,单单射在红色小条上,而不是射到绿色小条上。这时,荧光幕将仅发红光。
如果将金属线上电压的符号对换一下,于是对着蓝色小条的金属线就变成带正电了,那么电子注现在将向蓝色金属线那方面弯曲,射在蓝色小条上,于是荧光幕就发蓝光。
在每一不同瞬间对某一种颜色敏感的发射管在发射机中工作着(对红光敏感的发射管,或是对绿光或蓝光敏感的),这时接收管中的转换开关也就相应地把这种同样颜色的金属线接入工作,也就是在同样颜色的金属线上面施以正电压,而在其余的金属线上放以负电压。
这样,电子注在扫描荧光幕时,就有两个动作:一个是通常的动作——垂直地扫过荧光幕,一行接着一行,而在每行中一个单元跟着一个单元地扫描;另一个是辅助动作——仅仅是电子注的前端,时而向左,时而向右。每一次由于有与图像信号一起发射的特别的配合信号(同步信号),电视接收机幕上的彩色发光点就完全和发射图像上的色点相对应。
这种系统如进一步的改进,可以作为制造更完善的全电子的五彩电视系统的基础,这种更完善的系统,差不多能符合上述的一切要求,并完全适于广泛的采用。
现在,我们还要研究一个问题,用什么方法才能解决我们前面提到的一个主要困难:即同黑白电视通用的问题,和如何将五彩电视所需的频带减缩到黑白电视的发射频带。
在1927—1930年期间,第一批电视发射机所占用的频带总共为一万五千周。就当时无线电技术水平来讲;那样宽的频带已经是一个伟大的成就。过了三十年后的今天,黑白电视发射机所占用的频带等于6-6.5兆周,较过去的频带约宽四百倍!五彩电视发射机所需的频带应等于黑白电视频带第一项近似值(译注:即上述6兆周的近似值)的三倍,即18兆周(图4)。要制造一套能通过这样宽的频带的设备,甚至就今天的无线电技术来讲;也是很困难的。

然而,问题的复杂性还不仅在于此。等到最后的全电子的五彩电视系统制造出来并被采用以后,那时国内将有好几百万架黑白图像的电视接收机在工作着,未必会有谁肯在家里购置两架不同的电视接收机。
因而,基本任务在于要创立一种所谓电视的通用制,有了这种系统,就可以用普通的电视接收机来接收五彩电视的节目就像接收黑白节目一样。而五彩电视接收机也可以用来接收黑白节目。
如果五彩电视的发射频带要宽三倍,那么怎样才能实现通用制呢?同时,五彩电视的质量是不是会大大降低呢?
原来,人的视力的某些特性就使得我们能够解决这个看来是无法解决的问题,诚然解决这个问题的方法是很复杂很微妙的。
我们就从人的眼睛对各段光谱的不同敏感性来着手。人的眼睛对色度最浅的黄绿光最为敏感,对红光较不敏感,对蓝光更不敏感。因此,在传送任何一种复杂的含有所有这三种颜色的能量相等的信号时,眼睛对幕上绿色信号的闪光往往能很好的加以鉴别,对红色信号的闪光鉴别不出来或几乎不能鉴别,对蓝色信号则根本看不见。因此就没有必要发射那些反正眼睛鉴别不出来的信号,从而每种颜色也不必占去总频带18兆周的三分之一。
如果总频带中绿色信号占59% ,红色信号占30%,蓝色信号占11%,那么对这些颜色的信号的亮度的感觉就可以保持正常。只有这一种情况才能使我们把五彩电视发射机的总频带大约减缩到12兆周。
从上述中可以得出可能缩减频带的第二个来源。在彩色图像中,无论是电视发射或者是彩色图画,眼睛对图像的大块部分的颜色能很好地加以区别,但是对图像很细小的部分则很难或完全不能辨别它们究竟是怎样的颜色。这一事实是已确定了的,那些彩色插图印刷工人对这种情况都很熟悉。
假如彩色图像中所有相当小的部分不用各种颜色去复制,而仅用一种,即黑白颜色去复制、那么人的眼睛并不能觉察出来。要知道我们并不能把图画上的分界线的颜色说出来,例如碧绿的原野和蔚蓝的天空间的分界线,白云和蓝海间的分界线究竟是什么颜色。由此就可以得出结论,彩色图像的一切相当小的部分——这些部分相当于每种颜色信号的频谱——可以不用三种不同的颜色发射,而把它们混合起来,仅以一种颜色即黑白颜色发射。这就使我们能进—步缩减每种色谱的高周部分,并使五彩发射机所占的总频带紧缩到8—9兆周。
最后,还有一种缩减频带的来源。
研究普通黑白电视问题的学者们早就指出了下列这一点,虽然,为了保证图像的不失真,电视发射机经常占有全部所需的频带。例如6兆周,实际上差不多从来也没有把这一频带的大部分都用上过。有些信号或有许多信号群在发射中很少碰到,以致没有它们也一点不会影响到发射的质量,就好像无线电播送音乐时,我们简直不能觉察出某些频率极高的声音的不存在。此外,所发射的图像信号的频率在总频谱中并不是均匀分布的而是群集在谐频(高次倍加频率)周围的一频段上,这些频段能产生信号的水平扫描(电视接收机荧光幕上所看见的那些细线条)。在这些密集的信号群之间都有准确的间隔。在这些间隔中几乎没有信号存在。结果,许多极重要的部分或那么紧要的频段实际上成了“无人烟的地段”(图5)。

考虑到这种明显的可能性时,曾经提出了好像是把某一种颜色例如红色的低频信号插在五彩发射的黑白信号频段中的那些空白地带去,我们记得这一频段相当于各种颜色的最高频率的混合信号。那么,在发射这种颜色时可获得两方面的经济:即这种颜色的信号的最高频率变为黑白信号并射入“公共锅炉”,而它的低频部份则插在这些总的黑白信号的间隔中。
这种非常复杂的构造终于使我们能将发射整个彩色图像所占的频带由18兆周压缩到6兆周,也就是压缩到普通黑白电视的频带,而它们的质量却并没有显著的降低。因而就使我们能用任何一种接收机来接收任何一种发射。全部区别就在于:在某一些情况下,图像将是五彩的;而在另一些情况下,图像将是黑白的(图6)。

自然,所有这些机谋(实际上比上面所描述的要更复杂更巧妙),不应当使机器过份复杂,并且彼此间不应当发生干扰和不需要的失真。
要实现所有这些,目前还是很困难的,特别是在广大的接收机器方面,根本阻止采用这种压缩的系统。但在试验性发射的条件下所获得的那些令人鼓舞的结果使我们能把这种系统认为是具有极大的前途的。应当考虑到,五彩电子电视方面的工作,实际上这只是开始,而在不久的将来,更加有新的发现和革新在这方面是可以期待的。
上期本杂志封底上图示着本文所讲的三种基本的五彩电视系统(现存的试验性系统)的概略图,同时包括频率压缩系统:带有转动圆盘(滤色镜)的系统,带有点状幕的三射线管和带有条状幕(光栅)的“路林斯管”。右上角图示着三种单色图像投射在公共荧光幕上叠置成一个多色图像的过程。相互作部分叠置的彩色圆圈,表明了三种基本颜色光注的混合规律。(张毅 译自苏联“青年技术”1955年第3期)(斯大林奖金获得者(苏联)工程师 K.格拉特柯夫)