20. Основи навчального телебачення

Телебачення - використання радіохвиль для передачі зображень рухомих об'єктів на відстань.

У 80-і роки XIX в. - 30-і роки XX в. розроблялися системи механічного телебачення, що вперше реалізувало основний принцип сучасного ТБ - послідовну передачу елементів зображення. Вказаний принцип був висунутий в кінці XIX в. португальським ученим А. ді Пайва і незалежно від нього - російським ученим П. И. Бахметьєвим. У 1884 р. німецький інженер П. Ніпков отримав в Германії патент на «оптико-механічний пристрій», що був диском з 30 отворами, розташованими по спіралі Архімеда. Зображення об'єкту проектувалося на верхню частину диска з рамкою для кадру. При обертанні диска кожен отвір прокреслював один рядок кадру, тобто один кадр містив 30 рядків, по 40 елементів в рядку.

Надалі позаду диска помістили фотоелемент, який виробляв відеосигнал, що передавався в ефір. У телевізійному приймачі за допомогою диска Ніпкова відбувалося перетворення відеосигналу в розгорнене зображення об'єкту. На початку 30-х років в наший країні діяла система механічного ТБ, яка мала істотний недолік - низьку чіткість зображення (причина - мала кількість рядків), тому надалі від неї відмовилися.

30-80-і роки з'явилися періодом розробки систем електронного телебачення. У основі сучасного телебачення лежать принципи розкладання зображення об'єкту на безліч елементів (утворення растру), перетворення потоку світла від кожного елементу в електричні відеосигнали, передачі їх в ефір і зворотне перетворення відеосигналів в зображення об'єкту. Процес здійснюється за допомогою електронно-променевих трубок (ЭЛТ) з магнітним фокусуванням світивши. Прообразом послужила електронно-променева трубка, створена в 1907 р. професором Петербурзького університету Б. Л. Розінгом. Трубка, що знаходиться в камері, що передає, називається іконоскоп, в приймачі - кінескоп.

З початку 30-х років системи електронного телебачення розробляли багато учених: В.К. Зворикін і Ф. Фарнсуорт (США), К. Свінтон (Великобританія), И.А. Адаміан, В. П. Грабовський, С. И. Катаєв (СРСР) і ін.

У сучасних телевізійних системах зображення об'єкту проектують на фотомішень - світлочутливу мозаїку з частинок срібла, нанесених на слюдяну пластинку-ізолятор, зворотна сторона якої металізована. В результаті фотоефекту на кожній частинці мозаїки утворюється електричний заряд (відеосигнал). Сила відеосигналу відповідає яскравості окремого елементу зображення об'єкту.

Електронний промінь, що створюється електронною гарматою, пересувається по поверхні мозаїки зліва направо і зверху вниз, прочитуючи відеосигнали кожного рядка. Пересуванням променя управляє електричний струм пилкоподібної форми, що подається на електромагніти відхиляючої системи ЭЛТ. На кожен окремий елемент фотомішені падає пучок електронів діаметром всього 0,02 мм. Це забезпечує можливість прочитувати .820 елементів в кожному рядку. Згідно стандарту, прийнятому в наший країні в 1948 г,, один кадр зображення на телебаченні містить 625 рядків, що передаються з частотою 25 кадрів/с. Від кількості рядків розгортки залежить чіткість зображення. Частота рядків, прийнята в інших країнах: у Великобританії - 405, США і Канаді - 525, в Західній Європі - 819.

Отримані відеосигнали поступають на відеопідсилювач, де після посилення вони змішуються з синхронізуючими імпульсами, що позначають почало і кінець кожного рядка і кадру. Таким чином формується повний телевізійний сигнал. Він поступає на радіопередавач телецентру для передачі до ефіру.

Телевізійне віщання традиційно ведеться на метрових хвилях - з першого по п'ятий канал на частотах 48,5-100 Мгц (6,2—3, м); потім щоб уникнути ТБ-перешкод в близько розташованих до телецентру містах було додано сім каналів в діапазоні частот J74-230 Мгц (1.7-1.3 м). В даний час 12 ТБ-каналів опинилося недостатньо і до них додали 20 каналів на дециметровых хвилях в діапазоні 470-630 Мгц (64-47 см), виходячи з того, що чим вище частота каналу, тим ширше смуга ТБ-сигналу. Для передачі зображення, що містить 625 рядків з частотою 25 кадрів/с, потрібний спектр частот близько 8 Мгц. Це і є смуга частот одного ТБ-каналу.

У телевізійному приймачі прийнятий з ефіру сигнал посилюється і подається на кінескоп. З ТБ-сигналу виділяються синхроімпульси, керівники роботою генераторів рядкової і кадрової розгортки. Екран кінескопа покритий люмінофором, який світиться при попаданні на нього променя електронного прожектора. Рухомий з великою швидкістю по строчках кадру електронний промінь викликає свічення окремих точок екрану. Унаслідок інерції зору це створює ілюзію свічення всього екрану. Так створюється зображення кадру. Звуковий супровід передається по окремому частотно-модульованому каналу (мал. 13).

Для передачі кольорового зображення в повний ТБ-сигнал додають сигнали кольоровості. Для цього кольорове зображення об'єкту розкладають на три одноколірні зображення (червоного, зеленого і синього кольорів), які передають три ЕЛТ. Відповідно, в ТБ-приймачі передбачено три електронні прожектори, промені яких, проходячи через отвори в масці, викликають свічення люмінофорів червоного, зеленого і синього кольорів. Маска є тонким металевим листом, що має 550 тис. отворів діаметром 0,25 мм. Люмінофор кольорового кінескопа містить 1,5 млн зерен люмінофорів червоного, зеленого і синього свічення, розташованих точно напроти отворів групами по три зерна кожного кольору. Три світивши від трьох ЕЛТ, зведені в одну крапку, падають в кожен окремий момент часу на одну групу люмінофорів, при цьому кожен промінь викликає свічення одного зерна люмінофора «свого» кольору. При розгортці промені переміщаються до наступного отвору в масці, що дозволяє сумістити на екрані сигнали трьох одноколірних зображень.

Регулярні передачі чорно-білого ТБ почалися в наший країні в 1938 р., кольорового - в 1967 р. В даний час в світі існує три системи кольорового ТБ. Система НТСЦ діє в США, Канаді, Японії і низці країн Центральною і Південною Америки/Система ЛІГ діє в Німеччині, Великобританії і інших країнах Західної Європи. Система СЕКАМ діє в СНД і низці країн Східної Європи. Системи розрізняються особливостями формування сигналів кольоровості, але їх може об'єднати єдиний стандарт цифрового відеозапису, що розробляється в даний час.

Період в історії розвитку ТБ, що почався в 80-і роки, характеризується застосуванням нових інформаційних технологій: лазерне телебачення, застосування супервеликих інтегральних схем і МІКРОЕОМ, створення нових типів екранів і т.д.

Вдосконалення кольорового телебачення нового покоління ведеться по наступних напрямах:

1. впровадження цифрових методів відеозапису;

2. автоматизація управління ТБ-системами;

3. включення вставок з телепрограм, що ведуться по паралельних каналах, в зображення програми, що проглядається;

4. створення портативних (плоских) телевізорів;

5. збільшення розмірів ТБ-екрану до 60 м2;

6. розробка мініатюрних ТБ-приймачів;

7. конструювання ТБ-систем багаторакурсів (голографічних, стерео і ін.), що дають тривимірне зображення об'єкту;

8. пошук способів передачі запахів за допомогою електричних сигналів для реалізації «ефекту участі глядача»;

9. створення телебачення високої чіткості (до 1500 рядків в кадрі);

1

Мал. 14. Телевізор

0) розробка телевізорів для середовища мультимедіа.

У цьому напрямі є видимі результати. У наший країні в 1985 р. під керівництвом И. Г. Басова реалізована ідея лазерного телебачення з екраном 12 м^:. Розроблена також модель планарного кінескопа, що забезпечує підвищену яскравість і соковитість квітів зображення. З технічної точки зору у кольорового ТБ є особливість, що полягає в тому, що в нім технічний пристрій і носій інформації не розділені, як в раніше описаних статичних, звукових і до телевізійних інтерактивно-звукових засобах

Проекційний широкоекранний телевізор з ЖК - экраном. Діагональ видимої частини екрану 127 див. Проекційна гармата для ЖК-экрана з 1,54 млн крапок на дюйм. Цифрове постійне зображення, екран анти відблиску високої контрастності із захистом від механічних пошкоджень, цифровий гребіньчатий фільтр, цифрове придушення шумів, відеовихід НТСЦ, стереозвук, система 3D, функція «Картинка і Картинка», телетекст з пам'яттю на 100 сторінок, таймер авто виключення, засоби захисту від використання дітьми, авто настроювання і сортування каналів, гніздо для навушників, аудіо виходів з фіксованим рівнем на задній панелі, аудіо відеовхід на передній панелі і 3 - на задній панелі.

Унікальні можливості ТБ (ефект присутності, документальність, інтимність) створюють враження, що передача адресована особисто глядачеві. Ця ілюзія спілкування забезпечує високий психолого - педагогічний ефект. В минулі роки існували два види учбових ТБ - програм: учбові передачі, підготовлені на Центральному ТБ (ЦТ) або місцевих студіях ТБ, що мають телепередавачі (так зване ефірне телебачення), і власні ТБ - передачі учбових закладів, підготовлені у вигляді відеозаписів для замкнутих систем ТБ, що не мають виходу і ефір (так зване «замкнуте» телебачення). Перша учбова передача, але фізиці для школярів відбулася 10 листопада 1958 р. в Москві. Тепер в основному школи самі створюють в рамках замкнутих телевізійних систем необхідні відеоматеріали для власного користування, що має як переваги, так і негативні сторони. Позитивними моментами такого віщання є те, що можна підготувати будь-який оперативний матеріал, широко використовувати місцеві можливості і особливості. З іншого боку, створення високоякісного учбового матеріалу вимагає відповідного рівня психолого - педагогічної, методичної і спеціальної підготовки, якій в більшості своїй вчителі шкіл через цілий ряд причин не завжди володіють.

Кабельне телебачення, що з'явилося в країні в кінці 80-х, може надати широкі можливості для використання телебачення в учбових цілях.

У системі кабельного телебачення США в даний час почали застосовувати волоконно-оптичний кабель замість звичайного коаксіального. Це дозволило у багато разів розширити смугу частот, а значить, і число програм, які можна передавати одночасно. Крім того, Оптичний кабель повністю захищений від електромагнітних перешкод і сам не створює перешкод іншим пристроям.

Замість телепрограм, отриманих з телецентру, на вхід такого телепередавача можна подавати, наприклад, сигнал з відеомагнітофона або телекамери, створюючи місцеві ТБ - програми шкіл, того технічного центру і тому подібне

Супутникове учбове телебачення розвинене перш за все в західних країнах і США. Принцип такого телебачення полягає в тому,що в студії формують програми і у вигляді сигналу посилають на супутник, який як відбивач розсіює його радіохвилею на територію віщання, а учбові заклади, побудувавши свої антени, приймають даний сигнал. Перевагою супутникових систем зв'язку є можливість здійснення зв'язку широкій смузі частот як з нерухомими, так і з рухомими об'єктами практично в будь-якій точці земної кулі.

Впровадження кабельного і супутникового телебачення в перспективі відкриває широкі можливості для використання телебачення в учбово-виховному процесі загальноосвітньої школи. Але в наший країні обидві системи телебачення не мають поки масового розповсюдження із-за високої вартості.