Запись видео в эпоху ЭЛТ: трубка видеокамеры

Мы все смотрели видеозаписи концертов и мероприятий, начиная с 1950-х годов, но, вероятно, никогда не задумывались, как это было сделано. Ведь запись движущихся изображений на пленку ведется еще с конца 19 века. Неужели так и продолжалось до изобретения ПЗС-сенсоров изображения в 1980-х годах? Неа.

Хотя пленка все еще широко использовалась в 1980-х годах, когда фильмы и даже целые телесериалы, такие как «Звездный путь: Следующее поколение», записывались на пленку, основной слабостью пленки является необходимость перемещать физическую пленку. Представьте себе прямую видеотрансляцию с Луны в 1969 году, если бы существовали только пленочные видеомагнитофоны.

Давайте посмотрим на трубку видеокамеры: почти забытую технологию, которая сделала возможным развитие телерадиовещания.

Принцип записи на пленку не сильно отличается от принципа фотографии. Интенсивность света записывается в один или несколько слоев, в зависимости от типа пленки. Хромогенная (цветная) пленка для фотографии обычно состоит из трех слоев: красного, зеленого и синего. В зависимости от интенсивности света в этой части спектра он сильнее влияет на соответствующий слой, что проявляется при проявлении пленки. Очень известный тип пленки, в которой используется этот принцип, — это Kodachrome.

Хотя пленка отлично подходит для фотосъемки и кинотеатров, она не соответствует концепции телевидения. Проще говоря, фильм не транслируется. Прямые трансляции были очень популярны на радио, и телевидению нужно было иметь возможность распространять движущиеся изображения быстрее, чем катушки с пленкой могли бы пересылаться по стране или миру.

Учитывая состояние электроники в первом десятилетии 20-го века, некоторая форма электронно-лучевой трубки была очевидным решением, позволяющим каким-то образом преобразовывать фотоны в электрический ток, который можно было интерпретировать, передавать и, возможно, хранить. Идея так называемой трубки видеокамеры стала предметом многочисленных исследований в течение этих десятилетий, что привело к изобретению диссектора изображений в 1920-х годах.

В диссекторе изображения использовалась линза для фокусировки изображения на слое светочувствительного материала (например, оксида цезия), который испускает фотоэлектроны в количестве, соответствующем интенсивности количества фотонов. Фотоэлектроны из небольшой области затем преобразуются в электронный умножитель, чтобы получить показания той части изображения, которая попадает на светочувствительный материал.

Хотя диссектор изображений в основном работал так, как предполагалось, низкая светочувствительность устройства приводила к получению плохих изображений. Только при сильном освещении можно было разглядеть сцену, что делало ее непригодной для использования в большинстве сцен. Эта проблема не была решена до изобретения иконоскопа, в котором использовалась концепция пластины для хранения заряда.

Иконоскоп добавил к светочувствительному слою конденсатор на основе серебра, используя слюду в качестве изолирующего слоя между небольшими шариками серебра, покрытыми светочувствительным материалом, и слоем серебра на обратной стороне слюдяной пластины. В результате глобулы серебра заряжались фотоэлектронами, после чего каждый из этих «пикселей» глобулы можно было индивидуально сканировать катодным лучом. Благодаря сканированию этих заряженных элементов результирующий выходной сигнал был значительно улучшен по сравнению с диссектором изображения, что сделало его первой практической видеокамерой после ее появления в начале 1930-х годов.

Однако он все еще имел довольно шумный выходной сигнал: анализ EMI показал, что его эффективность составляла всего около 5%, поскольку вторичные электроны разрушали и нейтрализовали накопленные заряды на пластине хранения во время сканирования. Решение заключалось в том, чтобы отделить хранение заряда от функции фотоэмиссии, создав, по сути, комбинацию диссектора изображений и иконоскопа.

В этом «иконоскопе изображений», или супер-эмитроне, как его еще называли, фотокатод захватывал фотоны с изображения, а полученные фотоэлектроны направлялись на мишень, которая генерировала вторичные электроны и усиливала сигнал. Мишень в британском супер-Эмитроне по конструкции аналогична пластине для хранения заряда иконоскопа: низкоскоростной электронный луч сканирует накопленные заряды, чтобы предотвратить образование вторичных электронов. Супер-Эмитрон впервые был использован BBC в 1937 году для мероприятия на открытом воздухе во время съемок возложения венка королем во время Дня перемирия.