Во избежание порчи проекционные аппараты хранят в сухих, проветриваемых помещениях при температуре не ниже 15°С под матерчатыми или специальными чехлами. Их необходимо оберегать от сырости и резких колебаний температуры. Чтобы проекционный аппарат всегда был готов к работе, его, особенно поверхности оптических деталей, периодически осматривают, очищают от пыли.
Наружные поверхности передней и задней линз объектива очищают от пыли беличьей кисточкой или струей воздуха из резиновой груши. Если поверхности линз объектива и конденсора сильно загрязнены, их можно очистить салфеткой, слегка смоченной в эфире, спирте или одеколоне. Чистой салфеткой протирают отражатели, стекла насадок диапроекторов. При смене оптических деталей не следует касаться их руками. Подшипники вентилятора и электродвигатели смазывают машинным маслом (1 -2 капли) через 30-50 рабочих часов. К современной аппаратуре нередко прикладываются специальный раствор для чистки проектора, кисточка для объектива, не оставляющая волокон салфетка.
Для увеличения срока службы проекционных ламп рекомендуется пользоваться стабилизатором напряжения. Чтобы проекционный аппарат не перегревался, после 1 ч непрерывной работы следует его выключать на 10-15 мин.
Тема №4.
Телевидение и видеозапись
ТЕЛЕВИДЕНИЕ
История технологии телевидения может быть разделена на две части: история исследований в области механико-электрического и чисто электрического телевидения.
Технологии телевидения не были изобретены одним человеком и за один раз. В основе телевидения лежит открытие фотопроводимости селена, сделанное Уиллоуби Смитом в 1873 году. Изобретение сканирующего диска Паулем Нипковым в 1884 году послужило толчком в развитии механического телевидения, которое пользовалось популярностью вплоть до 1930-х годов.
Место изобретения электронной телевизионной системы до сих пор оспаривается. Разные версии толкуют о Германии, а также о Великобритании, а самые смелые родиной телевидения считают Венгрию и даже Узбекистан. Русские историки же считают, что оно изобретено в России, в Санкт-Петербурге, профессором Б. Л. Розингом, который в 1907 году представил первую пробную электронную систему телевидения. Однако последующее развитие и коммерческое внедрение телевидение получило в США, благодаря ученику Б.Л. Розинга В.К. Зворыкину.
Изобретателем цветного телевидения является О. А. Адамян.
Во второй половине ХХ-века телевидение получило широкое распространение. Его роль в мире подчеркнула ООН, установив памятный день — Всемирный день телевидения.
Телевизионные приемники тоже имеют свою историю развития, причем более древнюю.
В 1879 году Уильям Крукс создал прообраз электронной трубки, установив, что катодные лучи распространяются линейно, но могут отклоняться магнитным полем. Так же он обнаружил, что при попадании катодных лучей на некоторые вещества, последние начинают светиться.
В 1895 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун на основе трубки Крук-са создал катодную трубку, получившую названия трубки Брауна. Луч отклонялся магнитно только в одном измерении, второе направление развертывалось при помощи вращающегося зеркала. Браун решил не патентовать свое изобретение, выступал со множеством публичных демонстраций и публикаций в научной печати. Трубка Брауна использовалась и совершенствовалась многими учеными. В 1903 году Артур Венельт поместил в трубке цилиндрический электрод (цилиндр Венельта), позволяющий менятв интенсивность электронного луча, а соответственно и яркость свечения люминофора.
В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал уравнение внешнего фотоэффекта, открытого в 1877 году Генгихом Герцем, и исследованного Александром Григорьевичем Столетовым.
С 1902 года с трубкой Брауна работает Борис Львович Розинг. 25 июля 1907 года он подал заявку на изобретение «Способ электрической передачи изображений на расстояния». Развертка луча в трубке производилась магнитными полями, а модуляция сигнала (изменение яркости) с помощью конденсатора, который мог отклонять луч по вертикали, изменяя тем самым число электронов, проходящих на экран через диафрагму. 9 мая 1911 года на заседании Русского технического общества Розинг продемонстрировал передачу телевизионных изображений простых геометрических фигур и прием их с воспроизведением на экране ЭЛТ.
Первая демонстрация непрерывного телевизионного вещания монохромных изображений проводилась Дж. Ригноуксом и А. Фурнье в Париже, в 1909 г. Они использовали в качестве сканнера вращающийся зеркальный барабан и матрицу из 64 селеновых ячеек.
В 1925 г. шотландский изобретатель Дж. Бэйрд продемонстрировал черно-белое телевидение с разрешением 30 линий по вертикали. В качестве сканнера использовался диск Нипкова. Основанная им фирма в 1930 г. осуществила передачу телесигнала из Лондона в Нью-Йорк. Используя различные диски и фильтры Бэйрд демонстрировал цветное, инфракрасное и даже стереоскопическое телевидение. В 1936 г. его телевидение достигло разрешающей способности в 240 строк и использовалось компанией ВВС. Однако, электромеханическое телевидение было вытеснено полностью электронным.
В 1927 г. Ф. Фансуорт представил телевидение с использованием в качестве регистрирующего устройства диссектор. Первая демонстрация полноценного полностью электронного телевидения произвелась им в 1934 г.
В 1931 г. В. Зворыкиным был изобретен иконоскоп. Его идея была принята к исполнению сторонними фирмами. В итоге, в 1936 г. появилась телевизионная система с разрешением 405 строк. Телевизоры в промышленных масштабах начали выпускаться в 1954 г.
В Советском Союзе телевидение появилось в экспериментальном варианте в 1931 г. В 1938 г. началось регулярное телевизионное вещание из Москвы. В системе цветного телевидения была заимствована именно SECAM, т.к. она обеспечивает наилучшую передачу сигнала на местности со значительным рельефом, а также возможность использовать в качестве приемника черно-белые телевизоры.
Телевидение — передача на расстояние изображений движущихся и неподвижных объектов с помощью радиоволн или электрических сигналов по кабельным линиям.
Для передачи изображения объекта его разлагают на отдельные элементы. Изображение объекта, разложенное на множество элементов, образует растр. Четкость воспроизводимого изображения и приближение его к оригиналу будет тем выше, чем больше элементов разложения изображения можно получить в телевизионной системе. Для нашего глаза вполне приемлемо, если изображение разложено на 450—500 тыс. элементов. Эти элементы обладают различной яркостью, так как поверхность объектов по-разному отражает световые лучи. Следовательно, чтобы передать изображение объекта по телевидению, его необходимо превратить в электрические сигналы, интенсивность каждого из которых должна соответствовать яркости определенного элемента. Этот процесс осуществляется с помощью телевизионной камеры. Главная часть камеры — передающая телевизионная электронно-лучевая трубка: суперортикон, видикон или плюмбикон. Наиболее широкое распространение получили трубки с внутренним фотоэффектом — видиконы
.
Устройство передающего видикона:
1- сигнальная пластина, прозрачная для световых лучей, 2 - фотопроводящая мишень, 3 - отклоняющая система, 4- катод, 5 - управляющий электрод,
6 - анод, 7 - второй анод, 8 - электронный луч, 9 - кольцевой металлический электрод вывод.
Изображение объекта, которое должно быть передано, проецируется объективом на фотопроводящую мишень 2, и в ней под действием света изменяется сопротивление различных ее участков. С помощью отклоняющей системы 3 электронный луч 8, создаваемый электронной пушкой (аноды 6, 7, катод 4, управляющий электрод 5), перемещается слева направо и сверху вниз, последовательно обходя все элементы мишени - в цепи трубки (сигнальная пластина 1 с выводом 9) возникают электрические сигналы (видеосигналы), соответствующие сопротивлениям элементов мишени. Передача телевизионного изображения по элементам называется разверткой изображения, а последовательность передачи элементов — способом развертки. Развертка бывает построчная и черезстрочная.
При построчном способе развертки электронный луч равномерно движется по параллельным линиям — строкам (строчная развертка). Движение луча по вертикали — кадровая развертка. Число строк в кадре и число кадров в единицу времени — параметры телевизионных разверток. В соответствии с современным стандартом кадр телевизионного изображения содержит 625 строк, частота их передачи — 25 кадр/с. Четкость изображения зависит главным образом от выбора числа строк развертки.
При черезстрочной развертке телевизионного изображения сначала развертываются все нечетные строки кадра, а затем все четные. В результате такой развертки изображение передается в виде двух полей с частотой, превышающей стандартную в два раза. Применение этого способа развертки уменьшает мелькание яркостей на экране телевизора
В студийных камерах широко используют передающие трубки с внешним фотоэффектом типа суперортикон. От видикона их отличает сложность конструкции, значительные размеры и масса.
Видеосигналы, полученные в цепи передающей трубки, поступают на видеоусилитель, затем смешиваются с гасящими и синхронизирующими импульсами, образуя так называемый полный телевизионный сигнал, который и подводится к радиопередатчику. Последний преобразует его в колебания сверхвысокой частоты, которые с помощью антенны излучаются в виде радиоволн.
Одновременно с передачей изображения второй передатчик передает звуковое сопровождение. Оба передатчика работают на одну общую антенну. Поэтому телевизионная передающая антенна излучает в эфир одновременно модулированные частоты сигнала изображения и сигнала звукового сопровождения.
В настоящее время для телевизионных передач используется ультрокоротковолновый диапазон волн. В России этот диапазон занимает полосу в пределах от 1,3 до 7,5 м, что соответствует частотам от 40,5 до 230 МГц. Частоты радиоволн, излучаемые телевизионным центром, ограничены определенными пределами, образуя полосу. Такая полоса частот носит название телевизионного канала. В нашей стране выделенные для телевидения полосы частот образуют 12 телевизионных каналов. В каждом канале изображение передается на одной частоте и занимает полосу в 8 МГц.
Если для передачи черно-белого изображения можно ограничиться только сигналами, которые несут информацию о яркости элементов передаваемого изображения, то при передаче цветных изображений следует передавать и специальные сигналы цветности, несущие сведения о цветовом тоне и насыщенности цвета данного участка изображения. Для этого многоцветное изображение передаваемого объекта необходимо разложить на три одноцветных (красное, синее и зеленое). Затем преобразовать их в три электрических сигнала, соответствующих красной, синей и зеленой составляющим изображения передаваемого объекта. В результате получается, что нужно иметь три передающие телевизионные трубки. Перед каждой из них должны быть размещены цветные светофильтры, пропускающие соответственно красный, синий и зеленый цвета. Полученные от этих трубок три первичных сигнала используются для формирования полного телевизионного сигнала трех цветов. Полный сигнал передают в том же порядке, что и черно-белый.
В телевизионном цветном приемнике полный видеосигнал вновь разлагается на три сигнала основных цветов, за счет совмещения которых в специальной электронно-лучевой трубке получают цветное изображение.
В современных цветных телевизионных приемниках наибольшее распространение получили трехлучевые кинескопы с теневой маской.
. Устройство цветного трехлучевого кинескопа с теневой маской:
1 — экран, 2 — колба, 3 — отклоняющая система, 4 — электронные прожекторы, 5 — маска.
Кинескоп состоит из колбы 2, внутренняя поверхность которой — экран 1 — покрыта зернами люминофоров с красным, синим и зеленым свечением, которые образуют мозаику и располагаются на поверхности экрана группами (триадами) по три — красное, синее и зеленое зерно в каждой группе. Кинескоп имеет три электронных прожектора 4, расположенных симметрично под углом 120° друг к другу. На пути электронных лучей установлен тонкий металлический лист с круглыми мелкими отверстиями, называемый теневой маской - 5.
В различных странах телевизионные системы цветного телевидения различны. В России и странах Европы получила распространение система СЕКАМ-ЗБ, созданная совместно советскими и французскими учеными.
Первые видеомагнитофоны появились в 1956 г. (стоимость — $50000). В 1965 г. фирма Сони выпустила бытовой видеомагнитофон стоимостью «всего» $1000. В дальнейшем в видеозаписи параллельно развивались несколько несовместимых форматов, но все они были слишком дорогими для рядового гражданина. К 1980 г. существовало три основных несовместимых стандарта видеозаписи, однако, наибольшую популярность завоевал стандарт VHS.
Видеокассета формата VHS имеет содержит 12-мм ферромагнитную пленку, заключенную в плотный футляр. В стандартном режиме на кассету можно записать до двух часов видеозаписи, в режиме длительной записи — до четырех часов.
Общий принцип действия видеомагнитофона стандарта VHS не очень сильно отличается от принципа действия магнитофона. Однако, для уплотнения информации, запись сигнала изображения в видеомагнитофонах производится с помощью двух видеоголовок, вращающихся на общем барабане. Строчки видеозаписи наклонены под углом около 6 градусов. При протягивании видеопленки со скоростью около 2.4 см/с за счет вращения головок они движутся относительно ленты со скоростью около 4.8 м/с, что позволяет записывать достаточно большой объем информации.
Однако, в связи с развитием более качественной техники видеозаписи, в наше время аналоговая видеозапись уже отживает свой век. На смену ей пришли стандарты DVD и HDTV.
Цифровая видеозапись
Развитие ПЗС-матриц позволило использовать их для регистрирования не только статического (фотографического) сигнала, но и динамического. На смену аналоговому видео пришло видео цифровое.
Цифровой видеосигнал несет значительное количество информации, поэтому для нужд цифрового видео были разработаны DVD-диски. Однако, даже емкость стандартного, 4.4 ГБ, DVD диска не достаточна для хранения информации в «чистом» виде: для ее записи используются специальные методы сжатия (стандарт MPEG). Наилучшим по степени сжатия (но не качеству) является формат MPEG4, использующийся для записи видео на стандартные 700 МБ компакт-диски. Более высокое качество (и, соответственно, размер) имеет видео в формате MPEG2 — наиболее популярном формате DVD.
В сентябре 2003 г. был анонсирован новый формат цифрового видео — HDV (видео высокого разрешения). В нем ширина кадра по горизонтали увеличилась с 640 до 1280 пикселей. Данный стандарт вскоре воплотился в цифровых видеокамерах, использующих для хранения отснятого видео кассеты mini-DV или диски DVD.
Появление высококачественной видеоаппаратуры незамедлительно предъявило новые требования к форматам видеозаписи: при просмотре на экране телевизора с диагональю порядка 1. 5 - 2 мDVD-фильмов становятся заметными артефакты сжатия и отдельные пиксели изображения. Разрешение изображения пришлось увеличивать до 1920 х 1080 пикселей. Видеофильм в таком формате даже при сильном сжатии невозможно разместить на DVD, поэтому появились диски повышенной емкости: Blue-ray и HD-DVD.
Формат высококачественного телевидения (HDTV) имеет соотношение сторон экрана 16:9. По вертикали телевизионный сигнал этого формата содержит 1080 или 720 строк, в отличие от формата стандартного цифрового телевидения, содержащего 486 или 576 строк. Современное DVD-видео не относится к формату высокого разрешения.
Несмотря на низкое, по сравнению с кинопленкой, качество видеозаписи, полученной при помощи цифровых HDTV-камер, многие режиссеры, снимающие фильмы с большим количеством спецэффектов, переходят на цифровые камеры из-за более широкого спектра возможностей цифрового видеосигнала по сравнению с аналоговым. В то же время такие популярные режиссеры как С. Спилберг, М. Скорсезе, О. Стоун и др. продолжают снимать свои фильмы только на кинопленку. Таким образом, цифровое видео, хотя и завоевывает популярность, все еще остается на задворках киноиндустрии и используется, в основном, лишь для съемок малобюджетных фильмов.
Тема №5.
ЗВУКОВЫЕ И ЭКРАННО-ЗВУКОВЫЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ