Механическое телевидение: история и принципы работы

Введение

Телевидение, использующее сканирующее устройство для отображения изображений.

Механическое телевидение, или телевидение с механическим сканированием, – это устаревшая телевизионная система, использующая механическое сканирующее устройство, такое как вращающийся диск с отверстиями или вращающийся зеркальный барабан, для сканирования изображения и генерации видеосигнала, а также аналогичное механическое устройство на приемной стороне для отображения картинки. Это отличается от электронной телевизионной технологии на вакуумных лампах, использующей методы сканирования электронным лучом, например, в телевизорах с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Впоследствии современные жидкокристаллические (LCD) и светодиодные (LED) дисплеи стали использоваться для создания и отображения телевизионных изображений. Методы механического сканирования применялись в самых ранних экспериментальных телевизионных системах 1920-х и 1930-х годов. Одной из первых экспериментальных беспроводных телевизионных передач стала демонстрация Джона Логи Бэрда 2 октября 1925 года в Лондоне. К 1928 году многие радиостанции вещали экспериментальные телевизионные программы, используя механические системы. Однако эта технология так и не позволила добиться достаточного качества изображения для завоевания популярности у зрителей. В середине 1930-х годов механические системы сканирования в значительной степени уступили место электронной технологии сканирования, которая использовалась в первых коммерчески успешных телевизионных трансляциях, начатых в конце 1930-х годов в Великобритании. В США экспериментальные станции, такие как W2XAB в Нью-Йорке, начали транслировать механические телевизионные программы в 1931 году, но прекратили вещание 20 февраля 1933 года, возобновив его с полностью электронной системой в 1939 году. Механический телевизионный приемник также назывался телевизором.

Ранние исследования

Первые механические растровые методы сканирования были разработаны в XIX веке для факсимильной передачи неподвижных изображений по проводам. Александр Бейн представил факсимильный аппарат в 1843–1846 годах. Фредерик Бейкуэлл продемонстрировал рабочую лабораторную версию в 1851 году. Первая практическая факсимильная система, работающая по телеграфным линиям, была разработана и введена в эксплуатацию Джованни Казелли с 1856 года. Уиллоуби Смит открыл фотопроводность элемента селена в 1873 году, заложив основу для селеновой ячейки, которая использовалась в качестве датчика в большинстве механических сканирующих систем. В 1885 году Генри Саттон в Балларате (Австралия) разработал устройство, которое он назвал «телефан», для передачи изображений по телеграфным проводам, основанное на системе вращающихся дисков Нипкова, селеновом фотоэлементе, николевых призмах и ячейке эффекта Керра. Дизайн Саттона был опубликован на международном уровне в 1890 году. В 1896 году в газете Evening Star в Вашингтоне была опубликована статья о его использовании для передачи и сохранения неподвижного изображения. Первую демонстрацию мгновенной передачи изображений провел немецкий физик Эрнст Румер, который расположил 25 селеновых ячеек в качестве элементов изображения для телевизионного приемника. В конце 1909 года он успешно продемонстрировал в Бельгии передачу простых изображений по телефонной линии из Дворца правосудия в Брюсселе в город Льеж, на расстояние в 150 км. Эта демонстрация в то время была описана как «первая в мире рабочая модель телевизионного аппарата». Ограниченное количество элементов означало, что его устройство могло воспроизводить только простые геометрические фигуры, а стоимость была очень высокой: по цене 15 фунтов стерлингов (45 долларов США) за селеновую ячейку он оценил, что система из 4000 ячеек будет стоить 60 000 фунтов стерлингов (180 000 долларов США), а механизм из 10 000 ячеек, способный воспроизводить «сцену или событие, требующее фона пейзажа», будет стоить 150 000 фунтов стерлингов (450 000 долларов США). Румер выразил надежду, что Брюссельская международная выставка 1910 года спонсирует строительство более совершенного устройства с значительно большим количеством ячеек в качестве витрины экспозиции. Однако предполагаемые расходы в размере 250 000 фунтов стерлингов (750 000 долларов США) оказались слишком высокими. Освещение, вызванное демонстрацией Румера, побудило двух французских ученых, Жоржа Ринью и А. Фурнье в Париже, объявить о подобных исследованиях, которые они проводили. Матрица из 64 селеновых ячеек, индивидуально подключенных к механическому коммутатору, служила электронной сетчаткой. В приемнике ячейка Керра модулировала свет, а серия зеркал с различными углами, прикрепленных к краю вращающегося диска, сканировала модулированный луч на экран дисплея. Отдельная схема регулировала синхронизацию. Разрешение 8x8 пикселей в этой демонстрации концепции было достаточным для четкой передачи отдельных букв алфавита. Обновленное изображение передавалось «несколько раз» в секунду. В 1911 году Борис Розинг и его ученик Владимир Зворыкин создали систему, которая использовала механический зеркальный барабанный сканер для передачи, по словам Зворыкина, «очень грубых изображений» по проводам в «трубку Брауна» (катодно-лучевую трубку или «ЭЛТ») в приемнике. Передача движущихся изображений была невозможна, поскольку в сканере «чувствительности было недостаточно, а селеновая ячейка была очень инертной».

The first mechanical raster scanning techniques were developed in the 19th century for facsimile, the transmission of still images by wire. Alexander Bain introduced the facsimile machine in 1843 to 1846. Frederick Bakewell demonstrated a working laboratory version in 1851. The first practical facsimile system, working on telegraph lines, was developed and put into service by Giovanni Caselli from 1856 onward. Willoughby Smith discovered the photoconductivity of the element selenium in 1873, laying the groundwork for the selenium cell which was used as a pickup in most mechanical scan systems. In 1885, Henry Sutton in Ballarat, Australia designed what he called a telephane for transmission of images via telegraph wires, based on the Nipkow spinning disk system, selenium photocell, Nicol prisms and Kerr effect cell. Sutton's design was published internationally in 1890. An account of its use to transmit and preserve a still image was published in the Evening Star in Washington in 1896. The first demonstration of the instantaneous transmission of images was made by a German physicist, Ernst Ruhmer, who arranged 25 selenium cells as the picture elements for a television receiver. In late 1909 he successfully demonstrated in Belgium the transmission of simple images over a telephone wire from the Palace of Justice at Brussels to the city of Liege, a distance of This demonstration was described at the time as "the world's first working model of television apparatus". The limited number of elements meant his device was only capable of representing simple geometric shapes, and the cost was very high; at a price of £15 (US$45) per selenium cell, he estimated that a 4,000 cell system would cost £60,000 (US$180,000), and a 10,000 cell mechanism capable of reproducing "a scene or event requiring the background of a landscape" would cost £150,000 (US$450,000). Ruhmer expressed the hope that the 1910 Brussels [[Brussels International 1910 would sponsor the construction of an advanced device with significantly more cells, as a showcase for the exposition. However, the estimated expense of £250,000 (US$750,000) proved to be too high. The publicity generated by Ruhmer's demonstration spurred two French scientists, Georges Rignoux and A. Fournier in Paris, to announce similar research that they had been conducting. A matrix of 64 selenium cells, individually wired to a mechanical commutator, served as an electronic retina. In the receiver, a type of Kerr cell modulated the light and a series of variously angled mirrors attached to the edge of a rotating disc scanned the modulated beam onto the display screen. A separate circuit regulated synchronization. The 8 x 8 pixel resolution in this proof of concept demonstration was just sufficient to clearly transmit individual letters of the alphabet. An updated image was transmitted "several times" each second. In 1911, Boris Rosing and his student Vladimir Zworykin created a system that used a mechanical mirror drum scanner to transmit, in Zworykin's words, "very crude images" over wires to the "Braun tube" (cathode ray tube or "CRT") in the receiver. Moving images were not possible because, in the scanner, "the sensitivity was not enough and the selenium cell was very laggy".

Телевизионные демонстрации

В 1884 году, будучи 23-летним немецким студентом университета, Пол Юлиус Готлиб Нипков предложил и запатентовал диск Нипкова. Это был вращающийся диск со спиральным рисунком отверстий, так что каждое отверстие сканировало одну строку изображения. Хотя он никогда не создавал рабочую модель системы, вращающийся диск Нипкова – "растеризатор изображения" – был ключевым механизмом, используемым в большинстве механических систем сканирования как в передатчике, так и в приемнике. Константин Перский ввел термин "телевидение" в докладе, представленном на Международном конгрессе электричества на Международной всемирной выставке в Париже 24 августа 1900 года. В докладе Перского рассматривались существующие электромеханические технологии, включая работы Нипкова и других. Однако именно изобретение в 1907 году первого усиливающего вакуумного триода Ли де Фореста сделало конструкцию практичной. Шотландский изобретатель Джон Логи Бэрд в 1925 году построил одни из первых прототипов видеосистем, в которых использовался диск Нипкова. 25 марта 1925 года Бэрд впервые публично продемонстрировал движущиеся телевизионные силуэтные изображения в магазине Selfridge’s в Лондоне. Поскольку человеческие лица не имели достаточного контраста для отображения на его примитивной системе, он транслировал марионетку по имени "Стоки Билл", говорящую и двигающуюся, чье нарисованное лицо имело более высокий контраст. К 26 января 1926 года он продемонстрировал передачу изображения движущегося лица по радио. Это считается первой в мире публичной демонстрацией телевидения. Система Бэрда использовала диск Нипкова как для сканирования, так и для отображения изображения. Ярко освещенный объект помещался перед вращающимся диском Нипкова с линзами, которые сканировали изображение на статический фотоэлемент. Клетка сульфида таллия (талофида), разработанная Теодором Кейсом в США, обнаруживала свет, отраженный от объекта, и преобразовывала его в пропорциональный электрический сигнал. Этот сигнал передавался по радиоволнам AM в приемник, где видеосигнал подавался на неоновую лампу, расположенную за вторым вращающимся диском Нипкова, синхронизированным с первым. Яркость неоновой лампы изменялась пропорционально яркости каждой точки изображения. При прохождении каждого отверстия в диске воспроизводилась одна строка сканирования изображения. На диске Бэрда было 30 отверстий, что обеспечивало изображение всего с 30 строк сканирования, достаточных для распознавания человеческого лица. В 1927 году Бэрд передал сигнал по телефонной линии протяженностью 705 км между Лондоном и Глазго. В 1928 году компания Бэрда (Baird Television Development Company/Cinema Television) осуществила первую трансатлантическую телевизионную передачу между Лондоном и Нью-Йорком, а также первую передачу с судна на берег. В 1929 году он участвовал в первой экспериментальной механической телевизионной службе в Германии. В ноябре того же года Бэрд и Бернар Натан из Pathé основали первую французскую телевизионную компанию Télévision Baird Natan. В 1931 году он осуществил первую выездную трансляцию скачек "Дерби". В 1932 году он продемонстрировал телевидение на ультракоротких волнах. Механическая система Бэрда достигла разрешения в 240 строк на телевизионных трансляциях BBC в 1936 году, хотя механическая система не сканировала непосредственно транслируемую сцену. Вместо этого снималась пленка 17,5 мм, быстро проявлялась, а затем сканировалась, пока пленка была еще влажной. Американский изобретатель Чарльз Фрэнсис Дженкинс также был пионером в области телевидения. В 1913 году он опубликовал статью о "Движущихся изображениях по беспроводной связи", но только в декабре 1923 года он передал движущиеся силуэтные изображения свидетелям, а 13 июня 1925 года публично продемонстрировал синхронизированную передачу силуэтных изображений. В 1925 году Дженкинс использовал диск Нипкова и передал силуэтный образ движущейся игрушечной ветряной мельницы на расстоянии 8 км от военно-морской радиостанции в Мэриленде до своей лаборатории в Вашингтоне, округ Колумбия, используя сканер диска с линзами и разрешением 48 строк. Ему был выдан патент США № 1 544 156 ("Передача изображений по беспроводной связи") 30 июня 1925 года (заявка подана 13 марта 1922 года). 25 декабря 1925 года Кенджиро Такаянага продемонстрировал телевизионную систему с разрешением 40 строк, использующую сканер диска Нипкова и кинескоп, в промышленной школе Хамаматсу в Японии. Этот прототип до сих пор экспонируется в Мемориальном музее Такаянага при Университете Сидзуока, кампус Хамаматсу. К 1927 году он улучшил разрешение до 100 строк, что оставалось непревзойденным до 1931 года. К 1928 году он первым передал изображения человеческих лиц в полутонах. Его работа оказала влияние на последующие работы Владимира К. Зворыкина. В Японии его считают человеком, завершившим создание первого полностью электронного телевидения. Его исследования по созданию серийной модели были остановлены США после поражения Японии во Второй мировой войне. В 1928 году General Electric запустила свою экспериментальную телевизионную станцию W2XB, вещающую с завода GE в Скенектади, штат Нью-Йорк. Станция была широко известна как "WGY Television", названная в честь радиостанции WGY, принадлежащей GE. В конечном итоге станция перешла на полностью электронную систему в 1930-х годах и в 1942 году получила коммерческую лицензию как WRGB. Станция продолжает работать и сегодня. Тем временем в Советском Союзе Леон Термен разрабатывал телевизор на основе вращающегося зеркального барабана, начиная с разрешения 16 строк в 1925 году, затем 32 строки и, наконец, 64 строки с разверткой по строкам в 1926 году, и в рамках своей диссертации 7 мая 1926 года он электрически передал и затем спроецировал почти одновременные движущиеся изображения на экран площадью 2 м². В эфир также вышли несколько систем с разрешением до 200 строк. В 1935 году Reichs Rundfunk Gesellschaft провела тестовые трансляции на 180 строк с передатчиком в Берлине. Трансляции длились 90 минут в день, три дня в неделю, с частотами звука/видео, составляющими…

As a 23 year old German university student, Paul Julius Gottlieb Nipkow proposed and patented the Nipkow disk in 1884. This was a spinning disk with a spiral pattern of holes in it, so each hole scanned a line of the image. Although he never built a working model of the system, Nipkow's spinning disk "image rasterizer" was the key mechanism used in most mechanical scan systems, in both the transmitter and receiver. Constantin Perskyi had coined the word television in a paper read to the International Electricity Congress at the International World Fair in Paris on August 24, 1900. Perskyi's paper reviewed the existing electromechanical technologies, mentioning the work of Nipkow and others. However, it was the 1907 invention of the first amplifying vacuum tube, the triode, by Lee de Forest, that made the design practical. Scottish inventor John Logie Baird in 1925 built some of the first prototype video systems, which employed the Nipkow disk. On March 25, 1925, Baird gave the first public demonstration of televised silhouette images in motion, at Selfridge's Department Store in London. Since human faces had inadequate contrast to show up on his primitive system, he televised a ventriloquist's dummy named "Stooky Bill" talking and moving, whose painted face had higher contrast. By January 26, 1926, he demonstrated the transmission of image of a face in motion by radio. This is widely regarded as being the world's first public television demonstration. Baird's system used the Nipkow disk for both scanning the image and displaying it. A brightly illuminated subject was placed in front of a spinning Nipkow disk set with lenses which swept images across a static photocell. The thallium sulphide (Thalofide) cell, developed by Theodore Case in the USA, detected the light reflected from the subject and converted it into a proportional electrical signal. This was transmitted by AM radio waves to a receiver unit, where the video signal was applied to a neon light behind a second Nipkow disk rotating synchronized with the first. The brightness of the neon lamp was varied in proportion to the brightness of each spot on the image. As each hole in the disk passed by, one scan line of the image was reproduced. Baird's disk had 30 holes, producing an image with only 30 scan lines, just enough to recognize a human face. In 1927, Baird transmitted a signal over 438 mile (705 km) of telephone line between London and Glasgow. In 1928, Baird's company (Baird Television Development Company/Cinema Television) broadcast the first transatlantic television signal, between London and New York, and the first shore to ship transmission. In 1929, he became involved in the first experimental mechanical television service in Germany. In November of the same year, Baird and Bernard Natan of Pathé established France's first television company, Télévision Baird Natan. In 1931, he made the first outdoor remote broadcast, of The Derby. In 1932, he demonstrated ultra short wave television. Baird's mechanical system reached a peak of 240 lines of resolution on BBC television broadcasts in 1936 though the mechanical system did not scan the televised scene directly. Instead a 17.5 mm film was shot, rapidly developed and then scanned while the film was still wet. An American inventor, Charles Francis Jenkins also pioneered the television. He published an article on "Motion Pictures by Wireless" in 1913, but it was not until December 1923 that he transmitted moving silhouette images for witnesses, and it was on June 13, 1925, that he publicly demonstrated synchronized transmission of silhouette pictures. In 1925 Jenkins used Nipkow disk and transmitted the silhouette image of a toy windmill in motion, over a distance of 5 mile (8 km) from a naval radio station in Maryland to his laboratory in Washington, D. C., using a lensed disk scanner with a 48 line resolution. He was granted the U. S. patent No. 1,544,156 (Transmitting Pictures over Wireless) on June 30, 1925 (filed March 13, 1922). On December 25, 1925, Kenjiro Takayanagi demonstrated a television system with a 40 line resolution that employed a Nipkow disk scanner and CRT display at Hamamatsu Industrial High School in Japan. This prototype is still on display at the Takayanagi Memorial Museum in Shizuoka University, Hamamatsu Campus. By 1927, he improved the resolution to 100 lines, which was unrivaled until 1931. By 1928, he was the first to transmit human faces in half tones. His work had an influence on the later work of Vladimir K. Zworykin. In Japan he is viewed as the man who completed the first all electronic television. His research in creating a production model was halted by the US after Japan lost World War II. In 1928, General Electric launched their own experimental television station W2XB, broadcasting from the GE plant in Schenectady, New York. The station was popularly known as "WGY Television", named after the GE owned radio station WGY. The station eventually converted to an all electronic system in the 1930s and in 1942, received a commercial license as WRGB. The station is still operating today. Meanwhile, in the Soviet Union, Léon Theremin had been developing a mirror drum based television, starting with 16 lines resolution in 1925, then 32 lines and eventually 64 using interlacing in 1926, and as part of his thesis on May 7, 1926, he electrically transmitted and then projected near simultaneous moving images on a 5 feet (2 m) square screen. A few systems ranging into the 200 line region also went on the air. 180 lines broadcast tests were carried out by the Reichs Rundfunk Gesellschaft in 1935, with a transmitter in Berlin. Transmissions lasted 90 minutes a day, three days a week, with sound/visions frequencies being and
Likewise, a 180 line system that Compagnie des Compteurs (CDC) installed in Paris was tested in 1935, and a 180 line system by Peck Television Corp. started in 1935 at station VE9AK in Montreal, Quebec, Canada.

Цветные телевизоры

Эксперименты Джона Берда с цветным телевидением в 1928 году вдохновили Голдмарка на создание более продвинутой системы последовательного цветового разложения по полям. Цветовая телевизионная система CBS, изобретенная Питером Голдмарком, использовала эту технологию в 1940 году. В системе Голдмарка станции передают значения цветовой насыщенности в электронном виде, однако также используются и механические методы. В передающей камере механический диск фильтрует оттенки (цвета) от отраженного студийного освещения. На приемнике синхронизированный диск наносит те же оттенки на экран кинескопа. Когда зритель смотрит на изображение через цветной диск, оно воспринимается как полноцветное. Позже системы одновременного цветового разложения вытеснили систему CBS Goldmark, но механические методы цветового разложения продолжали находить применение. Первые цветные телевизоры были очень дорогими: более 1000 долларов по тем временам. Недорогие адаптеры позволяли владельцам черно-белых телевизоров NTSC принимать цветные телепередачи. Наиболее известным из этих адаптеров является Col R Tel – преобразователь NTSC в последовательную систему цветового разложения по полям, выпущенный в 1955 году. Эта система работает на частоте сканирования NTSC, но использует диск, как и устаревшая система CBS. Диск преобразует черно-белый телевизор в телевизор с последовательным цветовым разложением по полям. В то же время электроника Col R Tel восстанавливает цветные сигналы NTSC и упорядочивает их для воспроизведения на диске. Электроника также синхронизирует диск с системой NTSC. В Col R Tel электроника обеспечивает значения цветовой насыщенности (хромы). Эта электроника заставляет значения хромы накладываться на изменения яркости (светимости) изображения. Диск окрашивает изображение в нужные оттенки (цвета). Спустя несколько лет после Col R Tel, полевые последовательные методы также были использованы в лунных миссиях "Аполлон". Все лунные цветные камеры были оснащены цветовыми колесами. Эти камеры Westinghouse и, позднее, RCA передавали на Землю цветные телевизионные изображения с последовательным цветовым разложением по полям. Наземные приемные станции включали в себя электронное оборудование, которое преобразовывало исходные цветные видеосигналы в стандарт NTSC.

Упадок

Развитие электронного телевидения на вакуумных лампах (включая диссекторы изображения и другие типы передающих трубок, а также кинескопы для приемника) ознаменовало начало конца для механических систем как основной формы телевидения. Механическое телевидение обычно обеспечивало лишь небольшое изображение. Оно оставалось основным типом телевидения до 1930-х годов. Электронное телевидение, впервые продемонстрированное Фило Фарнсвортом в сентябре 1927 года в Сан-Франциско, а затем публично Фарнсвортом в Институте Франклина в Филадельфии в 1934 году, быстро вытеснило механическое телевидение. Система Фарнсворта впервые была использована для телевещания в 1936 году, обеспечивая разрешение от 400 до более чем 600 строк при высокой частоте развертки, наряду с конкурирующими системами от Philco и DuMont Laboratories. В 1939 году RCA выплатила Фарнсворту 1 миллион долларов за его патенты после десяти лет судебных тяжб и начала демонстрировать полностью электронное телевидение на Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке. Последние передачи механического телевидения прекратились в 1939 году на станциях, принадлежащих нескольким государственным университетам в Соединенных Штатах.

Приемник механического дисплея "Скофони"

Ранние телевизионные дисплеи с электронно-лучевой трубкой были небольшими по размеру. Телевизионный приемник "Скофони" 1938 года, передовой приемник, использовавший механический дисплей, мог отображать изображение с разрешением 405 строк (совместимое с 405-строчной телевизионной системой, использовавшейся в то время в Соединенном Королевстве) на дисплее шириной 24 дюйма и высотой 20 дюймов. Версия, предназначенная для показа в кинотеатрах, имела дисплей шириной 6 футов. Приемник также мог быть настроен на американскую 441-строчную телевизионную систему. Для 405 строк использовался высокоскоростной сканер, работающий на 30 375 об/мин, и низкоскоростной зеркальный барабан, вращающийся со скоростью около 250 об/мин, в сочетании с ячейкой Джефри для модуляции сфокусированного светового луча от ртутной лампы. В его электронных схемах использовалось 39 вакуумных ламп, а потребляемая мощность составляла около 1000 Вт. Несмотря на впечатляющие результаты и выход на рынок, приемник был очень дорогим – его стоимость была примерно вдвое выше, чем у телевизора с электронно-лучевой трубкой. Коммерческого успеха он не достиг, а телевизионное вещание в Великобритании было приостановлено на время Второй мировой войны, что предопределило его судьбу. Полностью сохранившегося приемника не существует, хотя некоторые его компоненты уцелели.

Современные приложения механического сканирования

С 1970-х годов некоторые радиолюбители экспериментировали с механическими системами. Ранний источник света – неоновая лампа – теперь заменен на сверхяркие светодиоды. Существует интерес к созданию этих систем для телевидения с узкой полосой пропускания, что позволило бы небольшому или большому движущемуся изображению поместиться в канал шириной менее 40 кГц (современные телевизионные системы обычно имеют канал шириной около 6 МГц, что в 150 раз больше). Также с этим связано телевидение с последовательной разверткой (slow scan TV), хотя обычно для него использовались электронные системы с ЭЛТ P7 до 1980-х годов и персональные компьютеры впоследствии. Известны три формы механических мониторов: два монитора, подобные факс-принтерам, созданные в 1970-х годах, и в 2013 году – небольшой барабанный монитор с покрытием из люминесцентной краски, на вращающийся барабан которого изображение наносится ультрафиолетовым лазером. Проекторы цифровой обработки света (DLP) используют матрицу крошечных (16 мкм²) зеркал, управляемых электростатически, которые избирательно отражают источник света для создания изображения. Многие DLP-системы начального уровня также используют цветовое колесо для обеспечения последовательного цветного изображения, что было распространено во многих ранних цветных телевизионных системах до появления ЭЛТ с маской тенью, обеспечивающей практичный метод для создания одновременного цветного изображения. Еще одно место, где оптико-механические устройства создают изображения высокого качества, – это лазерные принтеры, в которых небольшое вращающееся зеркало используется для отклонения модулированного лазерного луча в одной оси, а движение фотобарабана обеспечивает движение в другой. Модификация такой системы с использованием мощных лазеров применяется в лазерных видеопроекторах с разрешением до 1024 строк, каждая из которых содержит более 1500 точек. Такие системы, пожалуй, создают видеоизображения наилучшего качества и используются, например, в планетариях. Длинноволновые инфракрасные камеры, используемые в военных целях, например, для обеспечения ночного видения пилотам истребителей, используют высокочувствительный инфракрасный фотоприемник (обычно охлаждаемый для повышения чувствительности), но вместо дисков линз в этих системах применяются вращающиеся призмы для получения стандартного видеосигнала 525 или 625 строк. Оптические элементы изготавливаются из германия, поскольку стекло непрозрачно для используемых длин волн. Эти камеры нашли новое применение в спортивных мероприятиях, где они могут показывать, например, точку соприкосновения мяча и биты. В проекте LaserMAME методы лазерного отображения сочетаются с компьютерной эмуляцией. Это векторная система, в отличие от растровых дисплеев, описанных выше. Лазерный свет, отраженный от зеркал, управляемых компьютером, прорисовывает изображения, генерируемые классическим аркадным программным обеспечением, которое выполняется в специально модифицированной версии эмулятора MAME.

Since the 1970s, some amateur radio enthusiasts have experimented with mechanical systems. The early light source of a neon lamp has now been replaced with super bright LEDs. There is some interest in creating these systems for narrow bandwidth television, which would allow a small or large moving image to fit into a channel less than 40 kHz wide (modern TV systems usually have a channel about 6 MHz wide, 150 times larger). Also associated with this is slow scan TV – although that typically used electronic systems utilising the P7 CRT until the 1980s and PCs thereafter. There are three known mechanical monitor forms: two fax printer like monitors made in the 1970s, and in 2013 a small drum monitor with a coating of glow paint where the image is painted on the rotating drum with a UV laser. Digital Light Processing (DLP) projectors use an array of tiny (16 μm2) electrostatically actuated mirrors selectively reflecting a light source to create an image. Many low end DLP systems also use a color wheel to provide a sequential color image, a feature that was common on many early color television systems before the shadow mask CRT provided a practical method for producing a simultaneous color image. Another place where high quality imagery is produced by opto mechanics is the laser printer, where a small rotating mirror is used to deflect a modulated laser beam in one axis while the motion of the photoconductor provides the motion in the other axis. A modification of such a system using high power lasers is used in laser video projectors, with resolutions as high as 1024 lines and each line containing over 1,500 points. Such systems produce, arguably, the best quality video images. They are used, for instance, in planetariums. The long wave infrared cameras used in military applications such as giving fighter pilots night vision. These cameras use a high sensitivity infrared photo receptor (usually cooled to increase sensitivity), but instead of disks of lenses, these systems use rotating prisms to provide a 525 or 625 line standard video output. The optical parts are made from germanium, because glass is opaque at the wavelengths involved. These cameras have found a new role in sporting events where they are able to show (for example) where a ball has struck a bat. Laser lighting display techniques are combined with computer emulation in the LaserMAME project. It is a vector based system, unlike the raster displays thus far described. Laser light reflected from computer controlled mirrors traces out images generated by classic arcade software which is executed by a specially modified version of the MAME emulation software.

Большие видео

Несколько механических телевизионных систем могли создавать изображения шириной в несколько футов или метров и сопоставимого качества с телевизорами на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), которые появились позже. Технология ЭЛТ в то время была ограничена небольшими экранами с низкой яркостью. Одна из таких систем была разработана Улисесом Армандом Санабрией в Чикаго. К 1934 году Санабрия продемонстрировал систему проецирования, которая формировала изображение размером 9 метров. Вероятно, лучшие механические телевизоры 1930-х годов использовали систему Scophony, способную создавать изображения с разрешением более 400 строк и отображать их на экранах значительных размеров (фактически было выпущено несколько моделей такого типа). Система Scophony использовала несколько вращающихся барабанов с довольно высокой скоростью для создания изображений. Один из вариантов, использующий американский стандарт 441 строка того времени, имел небольшой барабан, вращающийся со скоростью 39 690 оборотов в минуту (второй, более медленный барабан вращался всего с несколькими сотнями оборотов в минуту).

Соотношение сторон

Некоторые механические устройства сканировали линии вертикально, а не горизонтально, как в современных телевизорах. Примером такого метода является система Бэйрда в 30 строк. Британская система Бэйрда создавала изображение в форме очень узкого вертикального прямоугольника. Эта форма создавала "портретное" изображение, а не "ландшафтное" – эти термины происходят от понятий портрета и пейзажа в искусстве, которые распространены сегодня. Положение кадрирующей маски перед диском Нипкова определяет ориентацию линии сканирования. Размещение маски слева или справа от диска обеспечивает вертикальные линии сканирования. Размещение в верхней или нижней части диска обеспечивает горизонтальные линии сканирования. Первые телевизионные изображения Бэйрда имели очень низкое разрешение. На этих изображениях можно было четко увидеть только одного человека. По этой причине вертикальное "портретное" изображение имело для Бэйрда больше смысла, чем горизонтальное "ландшафтное". Бэрд выбрал форму шириной в три единицы и высотой в семь единиц. Эта форма лишь примерно в полтора раза уже традиционного портрета и близка по пропорциям к типичному дверному проему. Вместо развлекательного телевидения Бэрд, возможно, имел в виду связь "точка с точкой". Другая телевизионная система придерживалась той же логики. Система 1927 года, разработанная Гербертом Ивсом в лабораториях Bell AT&T, была телевизионной системой с большим экраном и самым передовым телевидением того времени. Система Ивса в 50 строк также создавала вертикальную "портретную" картинку. Поскольку AT&T планировала использовать телевидение для телефонии, вертикальная форма была логичной: телефонные звонки обычно представляют собой разговор между двумя людьми. Система картинной связи должна была изображать одного человека с каждой стороны линии. Тем временем в США, Германии и других странах другие изобретатели планировали использовать телевидение в развлекательных целях. Эти изобретатели начинали с квадратных или "ландшафтных" изображений. (Например, телевизионные системы Эрнста Александерсона, Фрэнка Конрада, Чарльза Фрэнсиса Дженкинса, Уильяма Пека и Улисеса Арманда Санабрии.) Эти изобретатели понимали, что телевидение – это отношения между людьми. С самого начала они предусматривали место для двух кадров. Вскоре разрешение увеличилось до 60 строк и более. Камера могла легко снимать сразу нескольких человек. Тогда даже Бэрд переключил свою маску на горизонтальное изображение. "Зонное телевидение" Бэйрда – ранний пример переосмысления его чрезвычайно узкого формата экрана. Для развлечений и большинства других целей даже сегодня "ландшафт" остается более практичной формой.

Some mechanical equipment scanned lines vertically rather than horizontally, as in modern TVs. An example of this method is the Baird 30 line system. Baird's British system created a picture in the shape of a very narrow, vertical rectangle. This shape created a "portrait" image, instead of the "landscape" orientationthese terms coming from the concepts of portrait and landscape in artthat is common today. The position of a framing mask before the Nipkow disk determines the scan line orientation. Placement of the framing mask at the left or right side of the disk gives vertical scan lines. Placement at the top or bottom of the disk gives horizontal scan lines. Baird's earliest television images had very low definition. These images could only show one person clearly. For this reason, a vertical "portrait" image made more sense to Baird than a horizontal "landscape" image. Baird chose a shape three units wide by seven high. This shape is only about half as wide as a traditional portrait and close in proportion to a typical doorway. Instead of entertainment television, Baird might have had point to point communication in mind. Another television system followed that reasoning. The 1927 system developed by Herbert E. Ives at AT&T's Bell Laboratories was a large screen television system and the most advanced television of its day. The Ives 50 line system also produced a vertical "portrait" picture. Since AT&T intended to use television for telephony, the vertical shape was logical: phone calls are usually conversations between just two people. A picturephone system would depict one person on each side of the line. Meanwhile, in the US, Germany and elsewhere, other inventors planned to use television for entertainment purposes. These inventors began with square or "landscape" pictures. (For example, the television systems of Ernst Alexanderson, Frank Conrad, Charles Francis Jenkins, William Peck and Ulises Armand Sanabria.) These inventors realized that television is about relationships between people. From the very beginning, these inventors allowed picture space for two shots. Soon, images increased to 60 lines or more. The camera could easily photograph several people at once. Then even Baird switched his picture mask to a horizontal image. Baird's "zone television" is an early example of rethinking his extremely narrow screen format. For entertainment and most other purposes, even today, landscape remains the more practical shape.

Запись

В эпоху коммерческого механического телевизионного вещания была разработана система записи изображений (но не звука), использовавшая модифицированный граммофон. Продаваемая под названием "Phonovision", эта система, так и не достигшая полной отладки, оказалась сложной в использовании и довольно дорогой, однако ей удалось сохранить ряд ранних телевизионных изображений, которые иначе были бы утрачены. Шотландский инженер-компьютерщик Дональд Ф. Маклин кропотливо восстановил аналоговую технологию воспроизведения, необходимую для просмотра этих записей, и выступал с лекциями и презентациями о своей коллекции механических телевизионных записей, сделанных в период с 1925 по 1933 год. В коллекции доктора Маклина есть несколько тестовых записей, сделанных самим пионером телевидения Джоном Логи Бэрдом. На одном диске, датированном "28 марта 1928 года" и озаглавленном "Мисс Пунсфорд", на протяжении нескольких минут запечатлено лицо женщины, ведущей, судя по всему, оживлённую беседу. В 1993 году родственники опознали женщину как Мейбл Пунсфорд, и её короткое появление на диске является одной из самых ранних известных телевизионных видеозаписей человека.