Джакония В.Е. и др. Телевидение (2-е изд., 2002)

Под редакцией профессора В.Е. Джаконии Рекомендовано Государственным когггитетом по высшему образованию Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "телекоммуникации", специальности "Радиосвязь", радиовещание и телевидение" ВОЗВРАТИТЕ КНИГУ НЕ ПОЗЖЕ обозначенного здесь срока Москва Горячая линия - Телеком 2002 ББК 32.94 Т 31 Посвящается Учителю профессору Павлу Васильевичу Шмакову В.

Е. Джаконня, А. А. Гоголь„И. В. Друзин, Н. А. Ергаяпкиев, С. Э. Когаиер, К. Т. Колин, П. М. Копылов, В. И. Лисогурсиий Телевидение: Учебник ддя вузов/В. Е. Джаконня, А. А. Гоголь, Т31 'И. В. Друзин и др.; Под ред. В. Е. Джаконин. — Мс Горячая линия-Телеком, 20%. — б40 сл ид. !Вв!ч аузз17-Вуад Ряссмятрнпяются физические основы тсясвндсння, прсобрпзоллннс н формирование телевизионного сигнала, снстсмы цветного телевидения, телсюпноннос вещание, спутниковое телевидение, консервация телевизионных программ, кябсльнос телевидение, телевизионные измерения, псрспсктнпныс н прикладные системы телевидения.

Дпя студентов вузов, обучающихся по нпцрпвпснню «Тспскоммуннкяцнил, специальности вРядцоспязь, радиовещание н телевидение». Адрес издательства в Интернет гадзояфсззу1ше.ги. 2ЗВМ З-РЗЗ22;Втю-2 1 БИБЛ(7)ОТьЕ а)4(4ВЕРз('ЙТ' ' -' ЕЙОИТБ~ ." ЗР Джякплля В. Е., Гоголь А.А., Друзлл и. В. л лр., 2002 яя 0$орнтллс ляпязяпьсзяя «Гсрячяя лкяпя-тспяяоьпь ПЗ02 ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящий учебник по содержанию ссютветствует программе курса "Телевидение" специальности "Радиосвязь, радиовещание и телевидение". Он может быть использован для других радиотехнических специальностей, где читается курс "Телевидение". Пять изданий учебника, выпущенные кафедрой за истекшие тридцать с лиши ни лет, сослужили свою службу.

Телевидение как современная область знаний развивается и обновляется очень быстро. За несколько лет коренным образом изменилась не только техника, но и появились новые направления в телевидении. Это все необходимо учитывать н отражать при чтении лекций и проведении практических занятий. Вместе с тем количество часов, отводимых на курс, сокращается в расчете на активизацию самостоятельной работы студентов. В силу этого необходимо интенсифицировать обучение, применять новые методики н, наконец, исключать из курса разделы, потерявшие актуальность. Все эти доводы заставили коллектив кафедры, который к тому же в значительной степени обновился, написать новый учебник, а не переиздавать старый.

Настоящий учебник содержит разделы основ телевидения и отражает его современное состояние. Методически учебник построен и написан с таким расчетом, чтобы студент мог самостоятельно изучить отдельные разделы курса, которые иа лекциях не освещаются из-за ограниченности времени. Это заставило авторов некоторые новые направления в телевизионной технике изложить более подробно. Авторы учебника являются учениками и продолжателями С.-Петербургской телевизионной школы проф. П. В. Шмакова.

При написании этого учебника авторы стремились сохранить преемственность и традиции кафедры телевидения и видеотехники С.-Петербургского Государственного университета телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича. Учебник написан проф. В. Е. Джаконией (предисловие, введение, гл. 1, 15, 17, 23), проф. А. А. Гоголем (гл.

4 совместно с доц. В. И. Лисогурским, гл.у совместно сдоц. Н.А. Ерганжиевым и гл.20),доц. Я. В. Друзиным (гл.8,!б, 21), доц. Н. А. Ерганжиевым (гл. 6, гл. 7 совместно с проф. А. А. Гоголем, гл. 1О,! 1), проф. С. Э. Коганером (гл. 5, 9, 12, 22), доц. К. Т. Колиным (гл. 13, 24) доц. П. М. Копыловым (гл. 3, 18, 19), доц. В. И. Лисогурским (гл. 2 по материалам доц. А. Г.

Кондратьева), гл. 4 совместно с проф. А. А. Гоголем, гл. 14). Авторы выражают глубокую благодарность профессору С. В. Нова ковскому за ряд полезных, конструктивных советов по содержанию учебника. ВВЕДЕНИЕ Термин "телевидение" возник в 1890 г. Его впервые употребил русский инженер-электрик К. Д. Перский в докладе "Электрическое телевидение" на Международном конгрессе в Париже.

Телевидением называется область современной радиоэлектроники, которая занимается передачей и приемом движущихся и неподвижных изображений предметов, расположенных в пространстве электрическими средствами связи в реальном и измененном масштабе времени. Общая задача телевидения состоит в дистанционном отображении в сознании человека событий, происходящих в мире.

Для полноты восприятия необходимо было бы воздействовать на весь арсенал органов чувств. Решение задачи в такой постановке весьма сложно и экономически нецелесообразно, поэтому современное телевидение ограничивается воздействием только на зрение и слух. Но и в этом качестве оно значительно расширило человеческие возможности. Так, телевидение позволяет видеть предметы, освещенные невидимыми лучами: рентгеновскими, ультрафиолетовыми, инфракрасными, а также облучаемые ультразвуковыми волнами, позволяет нам в обычных условиях видеть под землей, под водой, в космосе.

Конечным звеном, приемным индикатором в телевидении в подавляющем большинстве случаев служит глаз. Поэтому телевизионная система должна строиться с учетом нашего зрительного органа. Реальный мир мы воспринимаем в красках и в динамике. Эти замечательные свойства наш глаз получил в процессе длительного биологического развития. Поэтому телевизионная передача натурных сцен должна сопровождаться воспроизведением указанных свойств пространства. Для более совершенной ориентировки в пространстве природа сдублировала зрительный орган, наделив его парой глаз.

Телевизионная техника использовала этот принцип бннокулярного зрения для передачи рельефности предметов. Задачей телевидения на современном этапе развития техники является получение на приемном телевизионном устройстве изображения, соответствующего объекту передачи. Эта задача решается сложным комплексом аппаратуры преобразования, передачи, кодирования, декодирования, отображения и другими операциями по обработке визуальной информации. Телевидение базируется на достижениях многих смежных областей знаний, таких как радиотехника, электронная техника, светотехника и других. Вместе с тем телевидение решает частные задачи, опираясь на математику, физииу, химию, теорию информации и другие науки.

Поэтому телевидение тесно связано с об.цим развитием науки и техники)1). Как только человеческое общество делало шаг вперед в своем развитии, происходило усовершенствование средств связи. Телевидение, прежде всего как средство связи, также прошло длительный путь развития, начиная от первых нереализованных проектов через этап механического телевидения до современного электронного. Если учесть, что примерно 85% информации о внешнем мире человек получает благодаря зрительному аппарату, то станет ясно, что проблема передачи зрительной информации на расстояние издавна занимает умы изобретателей. В основе телевидения лежат три физических процесса: преобразование световой энергии в электрические сигналы; передача их по каналу связи и прием электрических сигналов; преобразование электрических сигналов в оптическое изображение.

Примерно к 1875 г. были открыты или изобретены все основные элементы для создания примитивных по современным меркам систем передачи изображений на расстояние. Надо отметить, что оптическое изображение было получено учеными еще в средние века В 1832 г. русский ученый П. Л.

Шиллинг изобрел электромагнитный телеграф — прообраз современного электрического канала связи. В !858 г. немец Г. Гейслер разработал газоразрядные трубки, получившие в дальнейшем название "гейслеровскне трубки". В отличие от ламп накаливания онн были безынерционными, что важно для воспроизведения движущихся изображений. Эти трубки могут считаться первыми образцами преобразователей электрических сигналов в оптические. Фотоэлектрический эффект — это открытие, которое позволило .

осуществить одну из основных трех функций телевидения — преобразование световой энергии в электрический сигнал. Первый, кто осуществил преобразование светового излучения в электрический ток в 1839 г., был французский физик Э.

Беккерель. В 1817 г. известный химик Й. Берцелиус открыл химический элемент селен, а в 1873 г. англичане техник К. Мэй открыл, а инженер компании У. Смит объяснил явление фотопроводимости селена (внутренний фотоэффект). Это было последним звеном в цепи системы передачи изображений. После этих открытий возникало много идей создания системы передачи изображений. Предлагались различные варианты, которые в основном остались идеями и не были реализованы в силу несовершенной материальной базы н низкого уровня техники. Но уже к концу Х)Х-го столетия все предпосылки к разработке систем телевидения были.

В 1878 — 1880 гг. были опубликованы первые проекты передачи изображений с натуры и в движении. Всего до 1900 г. изобретатели 11 стран выиеслн иа суд общественности 25 проектов таких устройств, из них 4 — в России )1). Из идейных предшественников телевидения наиболее известны в разных странах: Керри, Герберт Айве (США), Кемпбелл Суинтон, Джон Бэрд(Англия), Днкман, Шретер(Германия)„ Костеланн (Италия), де Пайва (Португалия), Б. Л. Розинг, П. И.

Бахметьев (Россия). Многие другне специалисты разных стран внесли свои идеи и попытки реализации многочисленных проектов телевидения. В!875 г. американцем Дж. Керри была предложена идея создания системы передачи изображения, копирующая глаз. Система предполагала наличие на передающей стороне панели с мозаикой фотоэлементов, на которую проектировалось изображение. Каждый фотоэлемент соединялся линией связи со своей газоразрядной лампой. Приемная сторона представляла собой аналогично передающей части панель с газоразряднымн лампами Проект Керри не был реализован.

так как предполагал одновременную передачу сигналов со всех фотоэлементов. Каждый фотоэлемент нес информацию одного элемента изображения, н чем нх больше, тем выше по четкости передаваемое изображенне. Наличие такого количес.на каналов связи, на которое было разбито изображение на передаюгцей стороне, практически нереализуемо. Современное телевидение передает изображенне, которое содержит около полумнллиона элементов. Ценность данного проекта заключается атом, что в нем оптическое иэображение разбивалось на элементарные участки(элементы) и сигнал от каждого элемента передавался отдельно. Такая система, естественно, представляет теоретическую ценность, но практически не была реализована нз-за необходимости создання большого количестваа линий связи с абонентом.