ЧЕРНОВИК
Совместная работа:
Когда мы говорим, голос передает закодированную в звуки (слова) информацию последовательно. Здесь мы можем, подобно грамофонной пластинке, в линию записать изменение сигнала во времени.
Такое описание (фонограмму) можно передать по радио, записать на любой носитель с последовательным доступом.
С изобажением сложнее: для нас, привыкших к компьютерным терминам, это массив точек, bitmap. Как-то нужно двухмерную плоскость упаковать в последовательный сигнал -- зависимость уровня от времени. Дальше этот сигнал будет закодирован для передачи или записи, но сперва нужно его разобрать в последовательность.
Казалось бы, причем тут точки-тире? Здесь речь про более позднее изобретение, при помощи которого в начале ХХ века передавали изображения и даже газеты.
Работавшие до 2000х годов модемы, соединявшие компьютеры поверх обычных коммутируемых телефонных линий, хоть и были значительно технологичнее фототелеграфа, но выполняли ту же задачу -- передачу информации по проводам в виде последовательного сигнала.
Начнем с простого: как работал фототелеграф? Вам может быть знакома более современная его версия -- факс.
Изображение (лист) закреплялось на барабане, барабан вращался, а вдоль него по спирали двигалась фотопара: лампа и фотоэлемент. В зависимости от яркости отраженного от барабана света, менялся уровень сигнала, а на другой стороне "провода" находилось такое же устройство, куда заряжался лист фотобумаги. Лампочка светилась ярче при высоком уровне сигнала, гасла при низком. Так аналоговым способом по спирали последовательно "сканировалось" исходное изображение на передатчике и "печаталась" его копия на приёмнике.
Этот принцип использовался и в первых звукозаписывающих устройствах - фонографах Эдиссона: там игла нарезала звуковую дорожку на восковом валике, тоже по спирали.
Итак: изображение (пока статичное) передавали, сканируя его. То есть, проходя по спирали (как фототелеграф) или по строкам (как факс). При этом, содержание изображения никак не влияло на скорость или точность передачи. Хотя, это не совсем так:
Начнем с того, что между телеграфом и радио разница (помимо среды передачи) есть, но она в нашем случае не так важна: проводная связь менее подвержена помехам, чем радиоэфир.
Вернемся в начало ХХ века, когда уже был популярен кинематограф, работало радио, телеграф и телефон. Не хватало только возможности передавать движущееся изображение по радио. С этим довольно быстро справились, хотя получалось не очень качественно. Первые механические системы телевидения имели низкое разрешение и восторга не вызывали. Позднее, в конце 20х годов была создана технология электронного телевидения, в которой получение и воспроизведение движущегося изображения выполнялось при помощи радиоламп -- иконоскопа и кинескопа соответственно.
При этом, площадь изображения, сфокусированного на плоскости иконоскопа "сканировалась" электронным лучом по строкам, сигнал передавался на приёмник и там в то же время электронный луч рисовал (тоже сканировал) строки изображения.
Между передатчиком и приёмником сигнала мог быть проводной канал связи, но популярность телевидению обеспечила радиосвязь. По соседству с голосовой радиопередачей передавался телевизионный сигнал -- он занимал намного больший частотный диапазон в эфире.
Сканирование электронным лучом в кинескопе заметно глазу: за одну секунду луч в телевидении стандартной четкости (625 строк) проходит по видимой части экрана 576 строк 25 раз. Первые электронные телевизионные системы имели развертку 433 строки.
Как человеческий глаз при этом видел изображение на плоскости экрана, а не бегающий луч?
Экран кинескопа покрыт люминофором -- веществом, которое при возбуждении потоком электронов, излучает свет, причем, гаснет не сразу, а продолжает светиться некоторое время -- поэтому после прохождения луча люминофор сохранял изображение.
Но все равно было заметно мерцание. Отчасти эту проблему решили так называемой чересстрочной разверткой -- луч проходил по экрану дважды за один кадр: по четным и по нечетным строкам. При этом экран засвечивался более равномерно.
Любопытно, что видеозапись на пленку в итоге использовала эту особенность формирования изображения на экране, об этом далее.
Телевидение не так похоже на кинематограф, как это может показаться стороннему наблюдателю. Отличия проявляются и по принципу формирования кадра, и по способу записи, и даже по частоте кадров. В кино принята частота 24 кадра в секунду, но в различных телевизионных системах -- 25 или 30.
Учитывая, что кинопленка использовалась на телевидении до самого конца ХХ века в качестве носителя (еще в 80е-90е годы часть новостных репортажей снимали на кинопленку), довольно странным решением выглядит использование другой частоты кадров для телевидения.
Причина здесь в электрических помехах и в слабой электронной базе начала 30х годов. В телевизионном изображении важно было сихнронно начинать проход луча по экрану. Электронная компонентная база была дорогой и громоздкой, зато в любом месте, где могли работать телевизор или телекамера, был бесплатный источник частоты -- электрическая сеть переменного тока. В Европе электропитание имеет частоту 50 Герц, в США -- 60 Герц. Поскольку каждый кадр воспроизводится двумя полукадрами (проходами луча по экрану), выходит, что при синхронизации от электросети телевизор может работать с частотой 25 кадров (50 полукадров) в секунду в Европе и 30 кадров (60 полукадров) в секунду в США.
Совпадение частоты кадров с частотой электропитания позволяло также устранить "плавающие" помехи от электросети, а на одной с кадровой разверткой частоте помехи не так заметны.
С воспроизведением кинопленок получилось неудобно: если в Европе пленку просто ускоряли на один кадр в секунду, то в США пришлось придумывать сложную систему с частичным смешиванием кадров.
В уже ушедших в прошлоге, но все-таки цифровых DVD мы можем видеть наследие решений, принятых в начале 30х годов при создании телевидения: