Телевидение?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Любознайкин. — Боже мой! Что с тобой, Незнайкин, почему ты кружишься вокруг себя? Ты упражняешься в ремесле вертящегося дервиша?

Незнайкин. — Да вовсе нет! Я просто пробую читать так, чтобы, дойдя до конца строчки, не переводить взгляда обратно, налево, к началу следующей строчки.

Л. — А зачем это?

Н. — Потому, что я думаю о развертке изображения в телевидении, о котором мы говорили в последний раз. Ты мне объяснил, что последовательное разложение элементов производится, как чтение книги: строчка за строчкой. Принимая во внимание огромную скорость, с которой должно производиться это чтение, я хотел бы избежать потери времени, вызванной необходимостью возвращения к началу строк. Вот почему, пробежав, поворачиваясь, одну строку, я продолжаю быстрое вращательное движение вокруг самого себя, чтобы после каждого оборота мой взгляд снова попал на начало строк.

Л. — Не думаю, чтобы таким образом ты выгадал время. Самое большее — ты заработаешь на этом головокружение… Но этот способ развертки, который можно назвать «без обратного хода по строкам», характерен для большей части механических способов анализа.

Н. — Неплохо, если бы ты об этом поговорил. Потому что все, что ты до сих пор объяснял, довольно абстрактно. Очень мило сказать, что производят последовательную развертку элементов изображения. Но как это происходит в действительности?

Л. — Я предпочел бы не описывать тебе механические способы, потому что они уступили место электронным. Но, может быть, ты лучше поймешь электронные методы, если я тебе расскажу об одном из самых простых и самых старинных устройств — диске Нипкова.

Н. — Я смутно припоминаю, что об этом что-то говорили, но никакого точного представления об этом у меня нет.

Л. — Мы сейчас изготовим один диск. Вот лист чертежной бумаги. Я вычерчиваю на нем (рис. 8) с помощью циркули круг радиусом приблизительно 10 см и вырезаю диск. Затем черчу на нем 16 окружностей радиусом 60, 62, 64 и т. д. до 90 мм. делю внешнюю окружность на 16 равных частей…

Рис. 8. Расположение отверстий по спирали на диске Нипкова.

Н. — Решительно, после того как мы занимались арифметикой и алгеброй, мы теперь в разгаре геометрии. Затем мы перейдем к интегральному исчислению…

Л. — До этого мы еще не дошли. Закончим же рисунок.

Я провожу 16 радиусов, проходящих через равноотстоящие точки внешней окружности. Все эти вспомогательные линии мне нужны были для того, чтобы определить точки спирали. В самом деле, я обозначаю пересечение первого радиуса с внутренней окружностью, затем пересечение следующего радиуса (в направлении движения часовой стрелки) со следующей окружностью и т. д.

Н. — В самом деле, таким образом ты получаешь 16 точек, расположенных на спирали. Ну и что ты с ними будешь делать?

Л. — Я пробиваю в диске пробойником совершенно круглые отверстия диаметром немного более 2 мм. И вот диск Нипкова готов.

Н. — И ты серьезно намерен воспользоваться им для развертки изображения?

Л. — Да, у меня твердое намерение. Вот небольшой очень простой рисунок размером около 3 см. Я его прикалываю к абажуру лампы, а диск очень быстро вращаю, используя в качестве оси вязальную спицу.

Н. — Ах, вот что!.. Я вяжу рисунок так, как если бы диск был прозрачным.

Л. — Теперь, чтобы лучше понять, что происходит, и вращаю диск очень медленно.

Н. — Я понял! Ведь это тот же кусок бумажки с круглым отверстием? Однако значительно усовершенствованный. Когда диск вращается, первое отверстие пробегает строку (она, правда, не совсем прямая — это дуга окружности, но это ничего не меняет). Как только оно закончит свою строку, следующее отверстие выступает на сцену, чтобы в свою очередь пройтись вдоль строки изображения. И таким образом одно за другим все отверстия, начиная с наружного и кончая самым близким к центру, пробегают все строки изображения.

Л. — А когда все изображение таким образом развернуто…

Н. — …все опять начинается сначала с новым поворотом диска.

Л. — Ты установил, что при условии достаточно быстрого вращения диска изображение видно целиком, тогда как на самом деле в каждый данный момент лишь один из его элементов появляется в одном из отверстий диска.

Н. — Я устанавливаю также, что диск читает на манер дервиша-вертуна, т. е. не возвращаясь к началу строк движением, обратным направлению чтения. Я вижу, однако, что надо вращаться очень быстро для получения ощущения одновременного видения всех элементов.

Л. — В самом деле, если я хоть слегка замедляю вращение, то изображение имеет такой вид, как будто через него попеременно пробегают черные и белые волны. Это происходит оттого, что световые ощущения длятся недолго.

Н. — С какой скоростью нужно, следовательно, развертывать изображение во избежание мерцания, наблюдаемого, когда диск вращается недостаточно быстро?

Л. — Чтобы добиться хороших результатов, нужно развертывать 30 изображений и секунду.

Н. — Это то, что делают американцы. Но в Европе, ты мне сказал, довольствуются 25 изображениями в секунду. Разве этого достаточно? Не лучше ли было бы увеличить частоту кадров?

Л. — Не забудь, что максимальная частота видеосигнала пропорциональна числу кадров в секунду. Не рекомендуется чем бы то ни было увеличивать эту и так уже слишком высокую частоту. Существует, к счастью, остроумный прием, позволяющий избегать мерцания без расширения полосы передаваемых частот. Это чересстрочная развертка.

Н. — Что ты под этим понимаешь?

Л. — Вместо того чтобы передавать последовательно все строки изображения от первой до последней передают сначала все нечетные, а затем все четные строки. Общее время развертки остается тем же, равным 1/25 сек. Но половина строк, покрывающих, однако, с некоторым интервалом всю поверхность изображения, передается в течение 1/50 сек, а вторая — в течение следующей 1/50 сек.

Н. — Если бы я таким образом читал книги, я бы там немного понял.

Л. — Вообще-то да. Но вот маленький текст, который нужно прочесть «чересстрочно». Взгляд пробегает, читая его, точно такой же путь, который должна пройти чересстрочная развертка в телевидении. Этот способ в настоящее время повсюду принят.

Чтобы правильно прочесть этот текст, нужно сначала совокупность («полурастр») нечетных прочесть сначала нечетные строки, затем четные строк, затем четных строк. Таким образом, строки. Чересстрочная развертка позволяет чтобы развернуть изображение 25 раз в секунду, читать изображение таким же образом, пробегая нужно развернуть 50 полурастров в секунду.

Н. — Это, действительно, довольно забавно. Я думаю, что типограф, который составил этот текст, был немного навеселе… Но как практически осуществить такой способ развертки? Думаю, что это должно быть чрезвычайно сложно.

Л. — Вовсе нет, дружище. Вот, например, диск Нипкова, который для этого вполне подходит (рис. 9).

Рис. 9. Двухспиральный диск Нипкова для чересстрочной развертки.

Ты видишь, что у него также 16 отверстий для разложения изображения на 16 строк. Но отверстия расположены не на одной, а на двух спиралях, занимающих каждая половину круга. На одной находятся отверстия, развертывающие строки 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 и 15, тогда как на другой расположены отверстия, соответствующие строкам 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 и 16.

Н. — Поистине, это очень просто. Нужно же было до этого додуматься! Но можешь ты мне объяснить, как при помощи диска Нипкова передавали изображения?

Л. — Знаешь ли ты, что называется фотоэлементом?

Н. — Конечно. Для моего фотоаппарата мне предложили фотоэкспонометр с фотоэлементом. Это приспособление, дающее возможность измерять интенсивность освещения предметов, которые нужно сфотографировать. Свет падает на фотоэлемент, который превращает свет в электрический ток, измеряемый при помощи очень чувствительного гальванометра.