Телевидение в народном хозяйстве
Телевидение применяется в различных отраслях народного хозяйства— в промышленности, на транспорте, при научных исследованиях, в кинотехнике, торговле и т. п. Характерным отличием таких телевизионных систем является то, что они работают на ограниченное число приемных устройств. Поэтому они часто называются «замкнутыми» телевизионными системами. В них одна или несколько передающих камер соединяются коаксиальным кабелем с одним или несколькими приемными устройствами. Возможна также связь передающих камер с приемными устройствами по радио, но и в этом случае, благодаря применению очень коротких радиоволн и специальных направленных антенных устройств, прием телевизионной передачи оказывается возможным только в том пункте, куда адресована данная телевизионная передача. В ряде случаев применяется кодирование телевизионных передач, исключающее возможность их приема, без специальных декодирующих устройств.
Для таких систем не обязательно соблюдение стандартов, действующих в телевизионном вещании. В зависимости от назначения телевизионных установок они могут быть упрощенными или усложненными. Упрощенные системы можно выполнять без чересстрочной развертки, с разложением изображения на меньшее число строк, с синхронизирующими импульсами простейшей формы. Усложненные системы могут быть цветными и даже стереоскопическими, разложение изображения в них может производиться на большее число строк.
Первые экспериментальные работы по применению телевидения в различных отраслях народного хозяйства проводились большей частью с телевизионными передвижками, работающими на высокочувствительных трубках типа суперортикон. Широкого применения такая аппаратура найти не могла вследствие слишком высокой стоимости, громоздкости и сложности обслуживания. Поэтому в последние годы были разработаны очень небольшие, крайне простые в обслуживании передающие трубки типа «видикон» и улучшенный вариант ортикона. Камера, работающая па трубке видикон, весит всего около 3,5 кг.
Камера с блоками управления представляет собой миниатюрный телецентр, полностью размещающийся в одной упаковке чемоданного типа. В качестве контрольных устройств для такой аппаратуры можно использовать обычные телевизионные приемники, стоимость которых всегда ниже стоимости специальных контрольных устройств. Соединение контрольных устройств с передающими камерами осуществляется только одним коаксиальным кабелем.
Примерная блок-схема простейшей замкнутой телевизионной системы показана на рис. Выходной каскад передающей камеры представляет собой генератор, работающий на несущей частоте сигналов изображения одного из телевизионных каналов. Генератор модулируется сигналами изображения, поступающими от передающей трубки. Радиочастотные сигналы подаются через смеси-
тельный трансформатор в коаксиальный кабель, к которому через ответвительные трансформаторы подключаются контрольные устройства.
Принцип действия трубок типа «видикон» основан на явлении внутреннего фотоэффекта, сущность которого заключается в том, что электрическое сопротивление отдельных точек фотослоя уменьшается пропорционально интенсивности падающего на них света. Фотослой выполняется из светочувствительного материала в виде пленки толщиной около 0,05 мм. С внешней стороны он покрывается еще более тонкой полупрозрачной металлической пленкой, выполняющей функции сигнальной пластины. При перемещении электтронного луча по фотослою происходят изменения тока в цепи нагрузочного сопротивления, с которого через конденсатор снимаются сигналы изображения. Уровень этих сигналов изменяется пропорционально освещенности тех точек проектируемого на фотослой изображения, по которым проходит луч.
Передающая трубка «видикон» имеет диаметр 2,5 см и длину 15 см. При работе на трубках этого типа на экране получается четкое изображение при освещенности передаваемого объекта от 500 до 2 ООО люкс. Это сравнительно низкая чувствительность — она лишь в два-три раза превосходит чувствительность старых трубок типа «иконоскоп». Разрешающая способность «видикона» достаточно хороша. Существенным преимуществом этих трубок является отсутствие паразитных сигналов «черного пятна». Однако трубки «видикон» имеют и недостаток, заключающийся в инерционности фотосопротивления. При уменьшении количества света, падающего на какую-либо точку фотослоя, сопротивление данной точки уменьшается с некоторым запаздыванием, что приводит к образованию «следов» при движении светлых деталей изображения. Этот недостаток заметно проявляется при малой освещенности передаваемой сцены. Низкая чувствительность и инерционность трубок «видикон» ограничивает возможность их применения.
Малогабаритные передающие трубки нового типа, являющиеся улучшенным вариантом ортикона, свободны от присущего ортиконам недостатка — черной окантовки вокруг светлых деталей. Отличительной особенностью такой трубки является наличие вспомогательной металлической сетки, расположенной на расстоянии 1 мм от фото мозаики и имеющей очень маленькие ячейки. Сетка обладает небольшим положительным потенциалом относительно фото мозаики (около 20 в), благодаря чему она собирает вылетающие под воздействием света из фото мозаики электроны и исключает возможность обратного их «оседания».
Длина трубки составляет около 250 мм и диаметр колбы — 50 мм. Камера с такой трубкой, содержащая также предварительный видео усилитель и блок строчной развертки, имеет размеры 275X 175 X 350 мм и весит около 12 кг. С этой камеры можно вести передачу при освещенности объекта 100—200 люкс.
Камера может быть отнесена от блока управления на расстояние до 200 м, а контрольные устройства — до 5СЮ—1000 м. В качестве контрольных устройств здесь также могут быть использованы обычные телевизионные приемники.
В телевидении, применяемом в народном хозяйстве, часто используется передающая система, действующая по принципу «бегающего луча». В этой системе передаваемый объект освещается светом, излучаемым люминесцирующим экраном специальной проекционной трубки, а отраженный от передаваемого объекта рассеянный свет улавливается чувствительными фотоэлементами и превращается в сигналы изображения. Благодаря тому, что развертка растра проекционной трубки синхронна с разверткой растра всех контрольных устройств, происходит последовательное освещение и передача отдельных точек изображения. Такая телевизионная система может быть использована в основном в тех случаях, когда объекты передачи имеют небольшие размеры (например, в телевизионных приставках к микроскопам, в телевизионном телефоне и в телекинопередатчиках).
Для цветных телевизионных систем может быть успешно применен простейший способ получения цветного изображения — с последовательной передачей цветных полей. Цветные изображения на больших зрительных экранах могут быть получены путем оптического проектирования изображений с очень ярких экранов маленьких проекционных кинескопов. В этом случае вращающийся диск со светофильтрами размещается
между экраном кинескопа и объективом проекционного устройства. Возможно также оптическое сложение изображений с трех трубок, каждая из которых дает изображение в одном из трех слагаемых цветов — красном, синем, зеленом.
Большую пользу может принести телевидение в качестве средства дистанционного контроля за такими производственными процессами, при которых непосредственное визуальное наблюдение вредно для здоровья. Большую роль будет играть телевидение и в системе народного образования. Возможно введение регулярных дневных телевизионных передач для школ. Во время этих передач лекции будут сопровождаться, кроме того, демонстрацией учебных пособий, кинофильмов, диапозитивов и т. д. В школьных классах телевизионное изображение может получаться на зрительных экранах площадью от одного квадратного метра и более, причем вследствие большой яркости направленных экранов не будет необходимости затемнять класс.
Замкнутые телевизионные системы могут успешно применяться для демонстрации большому числу студентов или учащихся ремесленных училищ различных производственных процессов. Например, новаторы производства могут демонстрировать таким образом свои методы работы. При передаче крупным планом можно увидеть мельчайшие детали, как, например, особенности заточки резцов при скоростном резании металла и т. д.
Легко представить себе, как полезно было бы иметь возможность наблюдать на большом экране проводимые крупными специалистами сложные хирургические операции. Использование цветного телевидения позволит видеть все происходящее в натуральных красках.
Стереоскопическое телевидение, как черно-белое, так и цветное, может найти применение в замкнутых телевизионных системах. Технические трудности, которые не позволяют в настоящее время перейти к стереоскопическому телевизионному вещанию (необходимость более широкой полосы частот, специальных приемных устройств и т. д.), не играют в данном случае существенной роли. Приемные устройства могут снабжаться оптическими стереоскопами или же наблюдение объемного изображения может вестись одновременно несколькими наблюдателями при помощи специальных очков — с разноцветными светофильтрами для левого и правого глаза или с поляро-идными стеклами. Стереоскопические телевизионные изображения на больших зрительных экранах могут наблюдаться одновременно большим числом зрителей без применения специальных очков — по системе, подобной изобретенной С, П. Ивановым для стереокино.
В недалеком будущем телевидение может найти очень много различных применений в промышленности, особенно в химической и металлургической. Так, например, диспетчер сталеплавильного цеха металлургического завода, сидя за своим пультом управления, сможет наблюдать на телевизионном экране работу сталеплавильных печей.
Известно также, какую сложность представляет, например, показ большому количеству зрителей микробиологических процессов. Портативная телевизионная камера в этом случае сопрягается конструктивно с микроскопом и наблюдение ведется непосредственно по телевизионному экрану. При этом для изучения особо мелких микроорганизмов возможно применение ультрафиолетовых лучей, невидимых глазом. Глаз оператора может заменить в этом случае телевизионная камера с передающей трубкой, чувствительной к ультрафиолетовому участку спектра световых лучей, а изображение может наблюдаться на экранах, имеющих обычный белый цвет свечения.
Телевизионная камера может быть также пристроена к астрономическому телескопу, вследствие чего большое число людей получит возможность одновременно с астрономом участвовать в наблюдении небесных светил.
Изучение морских глубин связано с опусканием исследователей на большую глубину в батисферах, что сложно и сопряжено с известным риском. Применение специальных телевизионных установок дает возможность исследователям находиться над водой в каютах корабля и /управлять дистанционно камерами, [погруженными глубоко в воду. 06-^щий вид такой подводной камеры, заключенной в прочный металлический корпус, показан на рис. 2. Подводное телевидение станет полезным помощником в работах по поискам и подъему затонувших кораблей. В то время как водолазы уже на глубинах свыше 150 ж должны работать только в очень громоздких жестких скафандрах и могут -быть под водой очень недолго, телевизионная камера, опущенная на 300 и более метров, может находиться на большой глубине неограниченное время.
Телевидение должно найти также широкое применение в авиации и на транспорте. Установки с портативными камерами могут применяться, например, на сортировочных станциях. На речном транспорте простые в обслуживании телевизионные установки облегчат вождение крупных пассажирских кораблей. При плавании в темноте можно освещать пространство вокруг корабля невидимыми инфракрасными лучами. Применять обычные прожекторы для этой цели нельзя вследствие того, что сильный свет прожекторов встречных кораблей затруднял бы управление кораблями и мог бы явиться причиной столкновений. Передающие трубки для видения в темноте должны иметь хорошую чувствительность в области инфракрасных лучей светового спектра.
В области связи можно ожидать в будущем постепенную замену обычной телефонной связи телевизионным телефоном, позволяющим собеседникам видеть друг друга. Этот вид связи раньше всего может найти применение в промышленности, например для связи директора завода с начальниками цехов. В этом случае можно было бы не только
видеть лица собеседников, но и различные детали, чертежи или документы. Легко себе представить, какую экономию времени и какую гибкость и оперативность управления может дать оснащение заводов такой служебной телевизионной связью. Для междугородного телевизионного телефона могут использоваться радиорелейные и коаксиальные линии связи, служащие для междугородного обмена телевизионными программами.
В кинотехнике имеются большие возможности применения телевидения в целях ускорения и удешевления съемок кинофильмов. Съемки кинофильмов занимают много времени и стоят иногда очень дорого. В значительной мере это происходит из-за того, что режиссер в кино лишен возможности непосредственно контролировать качество снятого материала. На всякий случай одна и та же сцена снимается несколько раз, что вызывает дополнительные затраты материала и времени. Уже в прошлые годы телевидение применялось иногда в киностудиях для предварительной отработки сцен с последующей заменой телевизионных камер кинокамерами. Но в настоящее время разработана техника съемки кинокартин с экрана кинескопа с применением специальной телевизионной системы, обладающей улучшенными параметрами. В этом случае фильм, снятый с экрана кинескопа, не уступает по качеству кинофильму, снятому обычным способом. При съемке кинофильма через телевизионную систему режиссер имеет возможность видеть в процессе съемки на контрольном экране изображение таким, каким его увидит зритель на киноэкране. Это исключает необходимость дублирования съемок, а если требуется несколько экземпляров негатива, то они могут быть получены путем одновременной съемки изображений с нескольких кинескопов.
Телевизионная техника позволяет также осуществлять электрическими средствами различные комбинационные киносъемки. Сложение изображений от двух или трех камер производится таким образом, чтобы часть зрительного экрана была занята изображением, идущим с одной камеры, а остальная часть экрана — изображением с другой камеры. Для этого применяется безинерционное переключение камер. Получается эффект, подобный оптической рирпроекции. Эта техника комбинированного показа телевизионных изображений была впервые предложена и опробована на Московском телевизионном центре еще в 1940 году.
Наконец, несколько слов о применении телевидения в торговле. Уже в настоящее время ощущается потребность в дешевой и простой аппаратуре индустриального телевидения для испытания телевизоров в магазинах. Без такой аппаратуры демонстрация телевизоров покупателям может производиться только в часы работы телецентра. Кроме того, замкнутые телевизионные системы могут успешно применяться в крупных универсальных магазинах, на ярмарках и выставках для показа покупателям новых моделей товаров и различных информаций. Телевизионные изображения должны демонстрироваться при этом на больших просветных экранах направленного действия, обеспечивающих яркость изображения, достаточную для наблюдения в освещенном помещении.
В нашем кратком обзоре наряду с установками, уже использующимися на практике, описывались установки, применение которых — дело ближайшего будущего.
Радио 1955