电视的应用

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人类赋有眼睛与耳朵等感觉器官,使人类能与外界接触而了解外界的事物,这都是非常巧妙的器官,但是它们仍有不可克服的缺点。例如:不能看到与听到遥远的事物与声音,因此我们的祖先曾经幻想过“千里眼”与“顺风耳”,这些神奇的故事,不知激动了多少人的心弦。然而二十世纪的科学成就之一——电视,却已把这些幻想逐渐转变为现实,甚至有的还超过了以前的幻想,这该是多么伟大与美妙啊!

电视到底是怎么一回事呢?简单地说,电视就是利用电来把远处的活动景象与声音,传送到我们眼前来的综合技木。景象的传送构成了“千里眼”部分,而声音的传送构成了“顺风耳”部分。电视中传送声音的部分,与通常的电话或无线电话没有多大区别,而且在有些电视的应用中,它并不是必需的,所以不在本文中叙述。传送不活动的形象,则是属于传真的范围内,它们的应用也就不在这里多说了。

传送形象的设备主要由下列三部分组成,第一是发送部分,就是把景象转变成曜信号的部分;它的主要元件是发送管或称摄像管,这是用一种光敏物质作为“照相底片”的电子射线管,所谓光敏物质就是当它受到光线的照耀时,能发射出电子,而电子的数目却与光的强度成正比;因此它能把景象的明暗程度的变化,转变为曜信号。第二是传送电信号的部分,它的主要作用是把电信号加工及传送到远处去,即大家所熟悉的放大等过程。第三是接收部分,就是把电信号重新恢复成光图像的部分;其中主要是一个接收管或称显影管,它的屏幕上涂有一种萤光物,当受到电子轰击时就能发光,而发光的强度,却与轰击电子的数目成正比;这样就把电信号重新变成光图像。此外,尚须采用一些特殊措施,贯穿在上述三部分中,才能保证形象的传送。这就是把投影到摄像管底片上的光图像,分解成许多单元以便进行逐个地传送;而在显影管屏幕上再按次序把这些单元排列好,以合成所须的光图像;并且尚须设法来保持分解与合成的平格协调。这常称为扫描与同步。

图1
图1 🔍原图 (891×531)

从以上这些简单的叙述中,我们已可看出,摄像管实际上起着眼睛的作用;它能代表我们到各处去“看”,而我们则可坐在显影管屏幕前面,看到想看的东西。由于电信号可用无线电或电缆传送,发送部分与接收部分可以分装在两个地方。因此,电视系统就名符其实地成为我们的“千里眼”了。这种“千里眼”的用途,显然是无限广泛的。

电视最初的也是最普遍的应用,是电视广播。但这绝不是唯一的应用。尤其是第二次世界大战以后,随着电子学技术的发展,电视的应用渐渐伸入各个部门,而且,现在尚在不断地扩展着。有些应用已经实现了,有些尚在实验阶段,而有些尚在萌芽时期。今将按性质分别巡视一下各种应用,来窥探这些应用的发展与存在问题。

图2
图2 🔍原图 (909×437)

第一类应用:可见形象的传递。这里的摄像管尽可能地使之与眼睛的特性一样,使它能正确地代替我们的眼睛来“看”各种事物。电视广播就是其中最典型的一种,这样我们就能坐在家里看成院、运动场或者天安门广场上所发生的事物;因为代替我们眼睛的摄像管可以放在那里,然后用无线电把景象传到接收管屏幕上来。

图3
图3 🔍原图 (681×678)

显然,现在的黑白电视摄像管及电视系统,还不能十分完善地代替我们的眼睛,例如眼睛能看到彩色与立体的形象;因此彩色电视与立体电视,也就成为发展的必然趋向,而彩色电视已实验成功,只是在经济上与质量上,有一些问题尚待解决。立体电视则尚不成熟。

事实上,这一类的应用早已突破广播这一范围而进入许多其他部门去。例如:各种讲座,外科手术的临床情况,生物学研究情况,显微镜与望远镜内的景象等,都可搬到电视显管上来看。这些应用说明了电视系统可以扩大观众的数目,一个戏院尽管大,容纳的人数部是有限的,而且坐在后排的人尚会看不清楚,更不用说手术室与显微镜了;而电视却完全打破了这些限制。利用特写的镜头,还可把我们要仔细看的东西,表现得更清楚。

图4
图4 🔍原图 (609×933)
图5
图5 🔍原图 (604×996)

事情还不仅如此而已,由于电视摄像管代替了我们的眼睛,那末它就可以代替我们到我们所不能去的地方去。例如:海底情况的探测,原子能锅炉和高压或有毒的化学反应的情况的监视等,都已在应用或将要应用电视去解决。

我们的两只眼睛只能在一个地方活动。但是现代生活往往须要一个人能分身到各个地方去观察,以便综合情况作出决定。电视就可使我们做到这一点。我们可以把许多摄像管放在各处,而相应的接收设备放在一个地方,那末我们就可在各个显影管上,同时看到各处所发生的事情。例如:大型工厂和火车站的调度工作,在现代的管理中,单靠电话与信号灯已不足以充分了解情况,而用电视与电话配合,则可得到更完善的效里;这些应用事实上有些地方已在采用。又如在现代的军事技术中,时间已几乎成为决胜的关键,那末靠侦察飞机完成摄影或其他观察的任务后,再回来报告司令部,已嫌太慢了。所以利用电视来把各处的侦察飞机所观察到的东西,瞬时地送到司令部的各个显影管屏幕上去,已成为司令部作出准确而及时的决定所必须的了。

图6
图6 🔍原图 (425×403)

假若对于这一类的应用,还要举一个例子的话,那就可提到显像电话。这就是在长途电话的两个对讲者面前,各装一个电视接收和发送设备;那末当你与你的亲友在长途电话上交谈时,不但能听到声音,而且尚能互相看见。这该是多么好的事啊!事实上,这是一个最早提出的电视应用,而且也实验成功,但由于这种设备太贵,以致很少有人去打这种电话,所以迄今尚未有所发展。这一点在其他电视应用中,也有类似的情况。所以解决经济上的问题,已成为现在发展电视应用中的一在问题。

现在再来说说第二类的电视应用。

大家知道光线也是一种电磁波。当它的波长约在万分之四到万分之七公厘时,我们的眼睛就能感觉有光线存在;但若波长超出上列范围,例如波长短于万分之四公厘的紫外线,以 及长于万分之七公厘的红外线,眼睛就不能感觉。这样就限制了我们能够看到的范围。但是电视摄像管是我们制造出来的,我们可以选择各种不同的光敏物质,就不难使它对看不见的射线也起反应;至于产生了电信号以后,则仍可用显影管转变成可见的光像。由此可见,电视不但能使我们的眼睛克服距离的限制而成为“千里眼”,它还可使我们突破眼睛对波长的限制。

当然并不是说,只有利用电视才能看到看不见的射线。事实上这个看不见的射线的领域,早就由于我们利用了摄影术及萤光幕而占领。例如红外线及紫外线的摄影术,X光透视及摄影等。但是电视却把这些方法达到更完善的境界。今先用x光透视来说明这一点。在x光透视时,由于萤光幕不够亮,医生往往难于判断而要求被检查者摄影;但若用电视技术来做透视,则可利用电信号的放大技术,把X光的影像显现在相当大的显影管屏幕上,亮度也可大得多,那末,可由几位医生同时来研究,立刻得出结论,其准确度与摄影片比较,有过之而无不及。至于把利用红外线及紫外线的摄影术改用电视,情况也有许多改善;因电视可容许我们看到连续运动着的景象,比单拍一张照当然要好得多。例如在用显微镜研究某种微生物时,往往采用紫外线,因它可使细节更清楚,但利用摄影,我们不能观察微生物变化的过程,而电视却完全可解决这问题。

图7
图7 🔍原图 (393×389)

在现代的最新科学成就,如原子能的和平利用中,电视由于上述特点也可起配合作用。大家知道,我们可利用示踪原子来研究许多现象。示踪原子所发出的r射线,通常是用特种仪器来探测的,但我们也可用电视摄像管来探测。这样一来,就可一次把全部示踪原子的位置决定下来,比其他仪器要方便得多,而且还可看出这些示踪原子的移动情况。

图8
图8 🔍原图 (1096×287)
图9
图9 🔍原图 (684×252)

这第二类的应用,大部分尚在萌芽时期;主要问题是在于做出一个能适应各种射线的摄像管,而且灵敏度要很高。但是它们的发展前途是广泛的,全世界学者对于这方面的研究报告,正在不断出现。

电视的应用由此已可看到它的广泛性,而且也必然尚有许多应用,尤其是与其它新技术的配合方面。例如与雷达配合而能使飞机安全地执行盲目着陆的技术等。因此在这里只能作挂一漏万的介绍。但是从这些介绍,读者已可自己去思考一下其他应用的可能性了。

总之电视是一门年青的技术科学,是一种正在发展着的技术。因此,其中有许多问题尚待大家去解决。即使最成熟的应用,如黑白电视,从原始的广播出现起,迄今也只不过25年的历史,其中未完全解决的问题也还是不胜枚举。倘若电视中所遇到的一些问题能进一步解决,则电视的应用将更为广泛,更为奇妙。(邮电学院无线电系副系主任 周槃)