Цветное телевидение?.. Это почти просто! - Евгений Айсберг

Молодой экскурсовод с большим энтузиазмом относится к своей новой работе; объясняет он очень просто, и студенты не переговариваются; они внимательно слушают и даже задают вопросы.

Когда вся группа собралась около него, он начал свой рассказ:

— Теперь мы войдем в совершенно новый зал — его всего лишь неделю тому назад открыли для посетителей. Это Отдел специальных электронно-лучевых трубок и методов воспроизведения цветных телевизионных изображений.

Он открыл дверь, и группа вошла в новый зал. Экскурсовод запер дверь, прошел через расступившуюся перед ним группу и указал на стоящее в зале устройство внушительных размеров. Как только он заговорил, студенты немедленно смолкли.

— Все вы знакомы с принципами цветного телевидения; вы также знаете, что в приемнике на выходе декодирующего устройства мы получаем три видеосигнала, которые соответственно представляют красный, зеленый и синий цвета, содержащиеся в цветном изображении.

Он выдержал паузу. Стоящие напротив него студенты утвердительно кивнули головами; в это время профессор, высоко подняв бровь, внимательно разглядывал студентов, выясняя, нет ли среди них лентяя, который не сумел воспользоваться его поучительными уроками и до сих пор остался в неведении относительно этих элементарных понятий цветного телевидения. Экскурсовод продолжил свои объяснения:

— Первой приходит в голову идея использовать три таких же кинескопа, как в черно-белом телевизоре, подавая на них соответственно сигналы R, G и В. Если перед кинескопом, на который подается сигнал R, поставить красный фильтр, перед кинескопом, получающим сигнал G — зеленый фильтр, а перед третьим кинескопом — синий фильтр, то получим три изображения в основных цветах; для получения полного цветного изображения достаточно совместить оптическим способом эти три первичные изображения (рис. 28).

Рис. 28. Проектор с тремя электронно-лучевыми трубками. Изображения с трубок K1, К2 и К3 окрашиваются фильтрами R, G и B и проецируются тремя объективами на общий экран.

Снова тридцать голов склонились в знак понимания. Молодой человек чувствовал себя в своей стихии; он полюбил эту небольшую группу слушателей и был счастлив иметь возможность объяснить этим девственным умам то, что сам он постиг несколько лет тому назад.

— Один из способов совмещения первичных изображений заключается в использовании трех проекционных кинескопов и в проецировании с помощью объективов трех полученных изображений на общий экран.

Он нажал кнопку на пульте, у которого стоял; зал постепенно погрузился в темноту, и его белый халат причудливо выделялся на сером фоне аппаратуры. Все головы повернулись к экрану, который медленно разворачивался в нескольких метрах от установки. Цветное изображение очаровательной молодой женщины в соломенной шляпке появилось на экране. Экскурсовод неожиданно нажал две кнопки сразу, и женщина вдруг стала вся зеленой. Дружный взрыв смеха приветствовал такую метаморфозу; профессор, улыбаясь, шепнул студентам «тихо». Демонстратор подождал, пока шум уляжется, и продолжал:

— То, что вас так позабавило, представляет собой зеленую составляющую цветного изображения. Я выключил видеосигналы красного и синего. Теперь посмотрите одну синюю составляющую, а затем одну красную… и, наконец, полное цветное изображение.

Эксперимент был весьма убедительным. Однако один студент попросил слова: «Почему вдоль соломенной шляпки идет кайма зеленого цвета?».

И так как все засмеялись, а профессор нахмурил брови, он сразу же раскаялся, что задал нелепый вопрос. Демонстратор взглянул на изображение и повернулся к аудитории.

— Вы указали на постоянную проблему воспроизведения цветных изображений. Это то, что называют недостатком наложения, или, как чаще говорят, сходимости. Вы легко это поймете; мои три кинескопа со своими объективами нацелены на экран так, чтобы их оптические оси сходились вместе в центре этого экрана. Но если кинескоп, экран которого параллелен экрану, дает изображение строго прямоугольной формы, то у двух других вследствие параллакса изображение получается несколько искаженным — оно имеет трапецеидальную форму (рис. 29). Поэтому мы вынуждены «предварительно искажать» изображения двух крайних кинескопов посредством электрического воздействия на их системы развертки и так отрегулировать эту коррекцию, чтобы во всех точках экрана геометрия проецируемых изображений была строго идентичной.

Рис. 29. Неправильная сходимость из-за трапецеидальной деформации изображений.

Он занялся целой батареей маленьких ручек, и присутствующие увидели, как зеленая кайма стала уже и исчезла совсем, а затем появилась с противоположной стороны!

— Как вы видите, я перекрутил регулятор.

Он вновь занялся регулировкой, и изображение, наконец, стало безукоризненно четким.

— Обратите внимание на то, что контраст и яркость должны быть одинаковыми на всех трех кинескопах, чтобы можно было получить белый цвет без цветной доминанты. Вы сами понимаете, что если на красном кинескопе контраст или яркость будет выше, чем на других, то изображение получится с красным оттенком. Но необходимо идти еще дальше: все кинескопы должны иметь одинаковую нелинейность — без этого условия невозможно правильно воспроизвести нейтральную серую шкалу.

Излучаемый кинескопом свет не пропорционален напряжению видеосигнала. Свет определяется по формуле

L = U·γ

где L — яркость, U — напряжение сигнала, а γ — гамма зависит от конструкции электронной пушки и напряжения на электродах. Следовательно, даже при использовании идентичных кинескопов нужно так регулировать напряжение, чтобы все три характеристики свет/напряжение были идентичными (рис. 30).

Рис. 30. Характеристики свет/напряжение кинескопов проектора с тремя электронно-лучевыми трубками (или трех пушек цветного масочного кинескопа).

Гамма зеленого больше гаммы синего, которая в свою очередь больше гаммы красного. Черный и белый цвета при данном напряжении между нулем и величиной, соответствующей белому, получаются без цветной доминанты, но кинескоп излучает красного света больше, чем синего, и синего больше, чем зеленого. Поэтому серые тона неизбежно страдают от красно-фиолетовой доминанты.

Экскурсовод включил свет в зале и направился к другой установке; это было вертикальное сооружение, в верхней части которого находилось нечто похожее на иллюминатор. Он взглянул на этот иллюминатор и повернулся к студентам.

— Вместо проецирования на экран можно с помощью системы зеркал совместить три изображения, в результате чего полное изображение будет существовать только в наших глазах. Можно даже обойтись без цветных фильтров перед кинескопами, так как некоторые зеркала, которые называются дихроичными, обладают свойством отражать только один основной цвет и пропускать оба других. Иначе говоря, это избирательные полупрозрачные зеркала. То, которое отражает красные лучи, пропускает синие и зеленые, а отражающие синие лучи пропускает красные и зеленые. Теперь вы можете подойти и посмотреть в дихроичный монитор.

И пока юноши по одному подходили полюбоваться в конце тоннели миловидным личиком той же молодой женщины в соломенной шляпке, демонстратор продолжал объяснять:

— В дихроичном мониторе все три кинескопа симметричны относительно оптической оси системы и, следовательно, вызываемая параллаксом трапецеидальная деформация отсутствует. И тем не менее недостаток схождения может иметь место, если центровка кадра, амплитуда или линейность развертки всех трех кинескопов не отрегулированы строго одинаково. Следовательно, имеется регулировка совмещения, хотя воздействует она иным образом: необходимо, чтобы геометрия изображения на всех трех кинескопах была абсолютно идентичной (рис. 31).

Рис. 31. Дихроичный монитор.

Модулированный «синим» сигналом кинескоп KВ излучает белый свет, а дихроичное зеркало ДЗВ отражает лишь синюю составляющую этого света. Эта составляющая беспрепятственно проходит через дихроичное зеркало Д3R и достигает глаза. Из белого света, излучаемого кинескопом КR дихроичным зеркалом Д3R, выделяется красная составляющая, которая и направляется к глазу, а сине-зеленая составляющая проходит через зеркало и, следовательно, теряется. Излучение с кинескопа KG проходит через оба дихроичных зеркала и в результате глаза достигает только зеленая составляющая этого излучения.