Historisch
Techniek vroeger en nu
Televisie
Servers » TechTalk » Historisch perspectief » Beeld » Televisie » Mechanische aftasting

Geschiedenis van de televisie

Er waren al televisieuitzendingen voor de tweede wereldoorlog. De keuze tussen een mechanisch systeem (Nipkow schijf) en een volledig electronisch systeem (iconoscoop en beeldbuis) was al gemaakt voor het begin van de oorlog.
-

-

Het is ongelofelijk hoe ingrijpend de evolutie van de televisie is geweest. Tegenwoordig kan men in real time beelden uit Amerika of Australie op zijn smartphone bekijken, en zelfs opnames doorsturen naar zijn familie die op vakantie is in Spanje.

We onderscheiden drie grote periodes:
  • De eerste proeven en uitzendingen tot aan de tweede wereldoorlog.

  • De staatsmonopolies (en later de commercieele zenders) en éénrichtingsverkeer

  • Internet, smartphones en 4G: iedereen kan televisie maken.

Bij deze driedeling toch een kleine opmerking: de duitsers bleven gedurende de oorlog televisieprogramma's uitzenden en de fransen namen de installaties over na de oorlog, en gebruikten dezelfde apparaten en televisienorm voor hun eigen uitzendingen.

De eerste proefnemingen over televisie werden gedaan in het interbellum. Er bestonden twee systemen: de mechanische Nipkow-schijf, en het electronisch toestel.



Nipkow schijf


"Televisor" 1928


Televisor bouwkit
(klik op de afbeelding voor een pagina uit een tijdschrift)

Nipkow-schijf

Het mechanisch systeem met Nipkow-schijf was gemakkelijk te implementeren, maar met een zeer beperkte resolutie en een gebogen scherm. Een toestel bestond uit een draaiende schijf met gaatjes. Dankzij de draaiende schijf werd altijd maar één deel van het beeld doorgelaten. In de camera gebruikte men een fotocel, in de televisie een neon-lamp. De schijf in de ontvanger werd gesynchroniseerd met de schijf in de zender.

De resolutie was beperkt tot een 100-tal lijnen maximum. Hoe meer lijnen er gewenst waren, hoe minder lichtgevoelig de camera was, en hoe minder licht van het neon lamp te zien was, want om een hogere resolutie te halen moest de opening kleiner zijn en de tijd dat een beelelement aktief was werd ook kleiner. De lichtgevoeligheid daalde kwadratisch met de resolutie. Ook bleef er minder en minder licht over van de neonbuis. In de praktijk bedroeg de resolutie 30 à 60 lijnen.

De eerste televisiebeelden konden via een gewone telefoonlijn verstuurd worden vanwege de lage bandbreedte. Er bestaan zelfs bandopnames van deze eerste "uitzendingen"!

Het ontvangstgedeelte was technisch eenvoudig en gebruikte het audiosignaal van een gewone radio-ontvanger (afgetapt aan de luidsprekeringang). Bepaalde dagen van de week zond de BBC "televisieprogramma's" uit in plaats van radioprogramma's. Dezelfde zenders en radio-ontvangers werden gebruikt.

De "televisor" bestond uit een een neon-lamp waarvan de helderheid gemoduleerd werd door het audiosignaal van de radio. De motor draaide aan 750 omwentelingen per minuut (12.5 beelden per seconde) en er was geen echte synchronisatie. Men moest manueel de motorsnelheid instellen met een regelbare weerstand zodat men een stabiel beeld bekwam. Eenmaal de motorsnelheid aangepast zorgde een kleine electromagneet die hetzelfde signaal kreeg als de lamp voor de synchronisatie (principe van de motor met variabele relectantie).


Baird Kit

Het televisiesysteem van Baird werd te koop aangeboden als kit en was bijzonder eenvoudig. Het bestond uit een schijf (waarvan enkel de buitenste gedeelte gebruikt werd), een regelbare weerstand om de rotatiesnelheid aan te passen (links) en een optisch systeem (rechts). Op de as is er een tandwiel gemonteerd en twee kleine electromagneten die met het videosignaal gevoed worden. Dit rudimentair systeem kon de rotatiesnelheid van de schijf synchroniseren met de beeldinhoud eenmaal dat de motor op de juiste snelheid draaide.

De neon-lamp had een afmeting van één duim op twee duimen (ongeveer 2.5 op 5cm). Het beeld dat waargenomen werd was niet groter. De televisiekits werden voorzien van een lenzenstelsel om het beeld wat te vergroten, maar daarbij werd het beeld nog minder helder. Er werden testen uitgevoerd met neon-buizen met kwikdamp; deze gaven licht dat meer wit was, maar de lineariteit ging daarbij verloren: grijstinten konden bijna niet weergegeven worden.



1931, voorstelling van een televisiestudio


Principe van de televisie (systeem van Baird)

Flying spot scanner

Bij het systeem met de Nipkov schijf die een deel van het beeld doorliet naar een fotocel was er een sterke lichtbron nodig: er was ongeveer 40kW nodig om de studio te belichten. Een geforceerde koeling moest voorzien worden.

Om de lage gevoeligheid van de opnamecel te compenseren ging men omgekeerd te werk: een zeer sterke projector belichte de presentator die in het donker opgesteld stond. De lichtstraal belichtte niet het volledig beeld, maar tastte het beeld af (flying spot scanner).

Het gereflekteerd licht dat in intensiteit gemoduleerd was door de helderheid van het deel dat belicht werd, werd opgevangen door een aantal fotocellen. De zaal was verder volledig donker en de muren waren zwart geschilderd om reflekties tegen te gaan. Rechts zie je een voorstelling van een dergelijk studio (jaren 1930).

Het systeem werkte omgekeerd: de "camera" was eigenlijk een sterke projector en de uitsnede werd bepaald door de projector anders te richten of te zoomen. Het systeem was enorm storend voor de presentator en het systeem werd niet in de praktijk gebruikt. Buiten was het systeem trouwens volkomen waardeloos.

Het systeem werd enkel gebruikt voor testdoeleinden voor de tweede wereldoorlog: in deze opstelling was het systeem niet bruikbaar in de praktijk. Het systeem dat voor de opname gebruikt werd was gewoon niet lichtgevoelig genoeg, of de flying spot scanner was storend en onbruikbaar in de praktijk. Uiteindelijk zag iedereen in dat het systeem van John Baird een doodlopende straat was.


Intermediate film system

De flying spot scanner (die hierboven beschreven wordt) is onbruikbaar in de praktijk. De enige oplossing (die zeker voor buitenopnames gebruikt moet worden) is een normale filmcamera te gebruiken, het beeld te ontwikkelen, fixeren en drogen, en die dan laten lopen naar een Nipkow schijf die een beeldelement naar de fotocel laat gaan.

De afbeelding rechts komt uit een kinderboek uit de jaren 1930, maar geeft precies weer hoe zo'n systeem werkte.

Omdat de Nipkow schijf een lage beeldfrekwentie heeft kan ook de film trager lopen: in plaats van 24 beelden per seconde volstaan 5 beelden per seconde.

Dit systeem kan ingezet worden voor zowel binnen- als buitenopnames, en men kan beschikken over de relatief hoge gevoeligheid van de filmemulsie, gevoeligheid die nog verder opgevoerd kan worden door relatief lange sluitertijden te gebruiken van 1/10 van een seconde te gebruiken, de Nipkovschijf laat immers niet veel meer beelden per seconde toe.

Op lokatie wordt de film belicht en direct ontwikkeld in een vrachtwagen (zowel beeld als geluid). De beelden werden dan afgetast met een flying spot scanner en uitgezonden, er is een vertraging van hoogstens een minuut.

Maar het systeem gebruikt nog steeds een mechanisch element die de algemene kwaliteit van het systeem beperkt: de Nipkov schijf. De gaatjes kunnen niet onbeperkt klein gemaakt worden, waardoor het aantal lijnen van een dergelijk systeem altijd beperkt zal blijven.

Een ander probleem is de moeilijke synchronisatie van de ontvangers: de nipkov-schijf genereert eigenlijk geen echte sync-pulsen en aan de andere kant is de rotatiesnelheid van de schijf niet stabiel genoeg.


Televisie als spotgenerator

Er bestaan ondertussen al televisies: ze zijn ontstaan uit de oscilloscoop. Maar men kan de nipkovschijf ook vervangen door een kleine televisie die een fijne lichtbundel produceert. Men gebruikt een fosforsoort met korte persistentie.

De televisie geeft een egaal wit beeld, maar het is om de spot te doen: de bewegende heldere spot van de televisie wordt door een lenzenstelsel overgebracht op de afbeelding (filmbeeldje) die zo afgetast wordt. Hoe dat dit te werk gaat ziet u op de pagina van de testbeeldgenerator (monoscope, zie link hieronder).

Dankzij het gebruik van een kleine televisie die de spot genereert is men verlost van de beperkingen van het mechanisch systeem: zowel de aftast-televisie als de televisietoestellen die voor de weergave gebruikt worden kunnen gemakkelijk met elkaar gesynchroniseerd worden.

Het principe van de lichtpuntaftaster wordt nog in sommige filmscanners gebruikt. Ook de monoscope (een soort testbeelgenerator) bleef lang in gebruik omdat die gemakkelijker te realiseren was dan een televisiecamera.

Omdat men geen Nipkovschijf gebruikt (die meer dan 99% van het licht tegenhoudt) stijgt het rendement van het systeem en volstaat een aangepaste beeldbuis als lichtbron voor de lichtpuntaftaster. Het was een vernuftig systeem om de beperkingen van de electronica te omzeilen.

Zo beschikt men nog over live beelden van de Olympische Spelen van 1936 in Berlijn. Normaal werd de opname niet meer gebruikt: er bestond zelfs een systeem om de oude gevoelige laag weg te halen, een nieuwe laag aan te brengen, die te belichten, te ontwikkelen, te scannen en opnieuw te gebruiken. Waarschijnlijk heeft men toen besloten om de opnames te bewxaren voor een latere herhaling. De beeldkwaliteit was natuurlijk uitstekend, want het was een directe opname op pellicule.

Televisieschermen bestonden dus al, maar het zou niet juist zijn dat er geen camera's waren. Er bestonden zelfs twee systemen: de image dissector en de iconoscoop. De image dissector die werkte zoals de Nipkow schijf (maar dan langs electronische weg) was zeer ongevoelig, en in de praktijk niet bruikbaar. De iconoscoop werd op zijn beurt beschermd door verschillende amerikaanse patenten en John Baird, die zijn eigen systeem wou promoten wou (en kon) de iconoscoop niet gebruiken.

De electronische systemen worden op een volgende pagina besproken. Hier gebruikt men eindelijk een echte televisiecamera.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's