» » Передача и прием изображений

Передача и прием изображений

П. В. Шмаков.

Краткое описание системы Телефункен-Каролус.

Благодаря достигнутым за последние годы успехам в области передачи изображений, интерес широких кругов направился на эту новейшую отрасль техники связи. Мысль о передаче по электрическому пути рукописей и изображений из одного места в отдаленное другое не нова. Попытки разрешить эту проблему относятся к середине прошлого столетия. Многие ученые и изобретатели стремились найти пригодные решения ее. Такие имена, как Бэн (1843), Бэкуэль (1847), Хипп (1851), Казелли (1855), Герард (1865), Д'Арлэнкур, Амштруц, Данлени, Пальмер, Миллс (около 1900) и Корн (1903), суть межевые столбы в истории развития передачи изображений по телеграфу. Испытанные этими изобретателями устройства отчасти применяются для передачи еще и при новейших способах. Первые опыты передачи изображений производились по проволочным линиям; с прогрессирующим развитием радиотехники была использована также возможность и беспроволочной передачи.

Чтобы передать некоторое изображение, оно должно быть разложено на большое число элементов. Яркость каждого такого элемента с помощью особых приборов, которые будут описаны ниже, изменяет пропорционально величину тока в некоторой цепи. Эти импульсы тока или направляются к отдаленному приемному аппарату по проволочной линии, или они служат для управления действием беспроволочного передатчика. На приемном конце приходящие токи или приводят в действие пишущие приборы для записи изображения, или они превращаются сначала в световые эффекты, которые по своей величине и положению должны согласоваться со световыми эффектами передаваемого изображения. В последнем случае запись происходит фотографическим путем.

Качество и ясность переданного изображения зависят прежде всего от величины отдельных элементов изображения. Можно представить себе разложение изображения на отдельные элементы в таком виде, как если бы изображение было разделено большим количеством тонких, пересекающихся под прямым углом продольных и поперечных линий, на множество маленьких квадратов. Чем чаще система линий, и, следовательно, чем меньше отдельные элементы изображения, тем более будет сходство воспроизведения с его оригиналом. Чтобы получить довольно хорошее изображение, элементы его ни в коем случае не должны быть больше ¼ квадратного миллиметра. Таким образом (при величине изображения в 5х5 см получается уже 10 000, а при величине в 10x10 см — 40 000 элементов изображения.

Во всех получивших практическое применение системах передачи изображений оригинал располагается на металлическом или стеклянном цилиндре. На стороне приемника применяют металлические цилиндры, на которые наматывается бумага, предназначенная для приема изображения. Цилиндры вращаются посредством электромоторов или пружинного привода.

Для того чтобы посылаемые передатчиком импульсы тока воспроизводили изображение на приемном конце без искажения, требуется известное соответствие во вращении цилиндров передатчика и приемника. Для этого употребляют так называемые синхронизирующие приспособления.

Оставляя до следующих номеров рассмотрение развития проблемы передачи изображений, мы в настоящей статье опишем систему Телефункен—Каролус. Эта система применяется немецкой фирмой Телефункен на линиях Берлин—Вена, Берлин—Мюнхен и Берлин—Буэнос-Айрес.

Эта же система в виде опыта начата осуществлением и у нас на линии Москва—Берлин. Местом установки является старая радиостанция им. Коминтерна, превращенная теперь НКПТ в Опытную радиостанцию, где в данное время работает ряд немецких инженеров, во главе с проф. Рукопом, совместно с советскими инженерами.

Как мы уже видели, процесс передачи изображений по радио можно разбить на следующие стадии.

Со стороны передатчика: разложение изображения на световые элементы; превращение яркости этих элементов в колебания тока; усиление этих токов; управление помощью их действия передатчика и излучение электромагнитных волн в пространство.

Со стороны приемника: прием волн, усиление токов высокой частоты; превращение их в токи низкой частоты; вторичное усиление до мощности достаточной для управления световым реле; управление яркостью светового пятна (элемента), проектируемого на светочувствительную бумагу; воспроизведение изображения помощью сложения его из отдельных элементов.

Проследим последовательно все эти стадии осуществления передачи изображений.

Передача и прием изображений


Для того чтобы разложить на элементы подлежащий передаче оригинал рукописи или какого-либо иного изображения, последний накладывается на металлический барабан, на который падает от сильного источника света узкий пучок, образующий точечное световое пятно на изображении величиною в 1/25 мм2. Барабан с изображением, вращаясь вокруг своей оси, одновременно движется поступательно, так что световое пятнышко как бы ощупывает все изображение по винтовой линии с величиною шага в 1/5 мм. При этих условиях на каждом квадратном дециметре изображения укладывается 250 000 световых пятнышек.

Передача и прием изображений


Каждый такой элемент изображения, последовательно освещаемый световым пучком, отражает от себя свет на особый весьма чувствительный прибор — фотоэлемент. Последний состоит из стеклянного баллона, наполненного до некоторого давления газом гелием, в котором помещены два электрода: катод из амальгамы калия и натрия, а анод — металлический. Если на катод попадает луч света, то с него начинают излучаться электроны, устремляясь к аноду. Таким образом межэлектродный промежуток становится проводящим, и если фотоэлемент включен в какую-либо цепь, то через него потечет ток. Изменяя интенсивность освещения катода фотоэлемента, будем изменять и силу тока в нашей цепи. Именно так обстоит дело при передаче изображений, так как световое пятнышко, пробегая по изображению, встречает на своем пути светлые или темные места, и отраженный свет, падающий на фотоэлемент, будет различной интенсивности. Для того, чтобы использовать отраженный свет от оригинала изображения, фотоэлементу придана кольцеобразная форма (рис. 1) с окошком посредине. Анод сделан в форме редкой сетки из тонкой проволоки, занимающей большую площадь, чем достигнута большая равномерность поля между катодом и анодом. Фотоэлемент помещается перед самым барабаном (черт. 2), и свет, проходя через отверстие и отражаясь от освещенной точки изображения, падает полностью на фотоэлемент. Даже слабый свет, отраженный от темных частей изображения, влияет на фотоэлемент.

Передача и прием изображений


На черт. 3 приведено семейство характеристик такого элемента для различных напряжений на аноде. Из рассмотрения характеристик видно, что в некоторых пределах интенсивности освещения сила тока, идущего через фотоэлемент, пропорциональна освещению. Это весьма важно для передачи без искажений.

Передача и прием изображений


Идущие в цепи фотоэлемента токи, соответствующие величине отраженного от изображения света, поступают в усилитель с сопротивлениями ν (черт. 4). После многократного усиления, эти изменяющиеся по амплитуде токи воздействуют на модулятор м. Но здесь имеет место не просто телефонная модуляция, а передача происходит телеграфно-модулированным методом. Для этой цели на пути светового луча S по выходе его из-за экрана В ставится вращающийся диск с отверстиями (черт. 5). Скорость вращения его и число отверстий зависит от желаемой скорости передачи. И если световой луч будет прерываться, скажем, 10 000 раз в секунду, то модуляция будет происходить с частотой 10 000 циклов в секунду. Величину потенциала на сетке модулятора можно представить кривой черт. 6; изменение яркости отраженного света будет изменять только амплитуду этой кривой. Таким образом изображение на приемной стороне должно получиться точечного характера.

Передача и прием изображений


Всякая система модуляции, употребляемая в радиотелефонии, пригодна для передачи изображений; Телефункен применяет так называемую модуляцию по методу грид-лика. Величина постоянного тока сетки и вместе с этим амплитуда колебаний генератора, g (черт. 4) с независимым возбуждением w регулируется модуляторной лампой, включенной параллельно блокировочному конденсатору С, которая с своей стороны управляется усиленным током фотоэлемента. Эти модулированные колебания поступают в антенну и создают электромагнитные волны.

Передача и прием изображений


На стороне приемника (черт. 7) принятые модулированные колебания высокой частоты выпрямляются. Полученный благодаря действию детектора ток низкой частоты, который колеблется в такт величинам яркости передаваемого изображения, после достаточного усиления подводится к световому реле Каролуса, К.

Передача и прием изображений


Прибор Каролуса, представляющий световое реле, является таким элементом в системе, которому в первую очередь обязаны успехам в повышении скорости передачи.

Этот прибор (рис. 8) состоит из конденсатора, между обкладками которого находится светопроницаемый диэлектрик, например нитробензол или сероуглерод. Электроды конденсатора имеют при расстоянии в несколько десятков миллиметров длину около 5 мм, и один из них присоединен к металлическому корпусу, а другой выведен через хороший изолятор (слоновая кость) на его крышку.

Передача и прием изображений


Способ действия реле основывается на явлении Керра, т. е. на вращении плоскости поляризации в сильных электростатических полях, подробное объяснение которого мы здесь опускаем ввиду его сложности

Обычно на реле дается еще постоянное добавочное напряжение в несколько сот вольт для того, чтобы сделать среду высокоизолирующей и диэлектрически свободной от потерь. Вследствие этого возможно выбрать очень малое расстояние, не опасаясь пробивания и кроме того достаточно уже сравнительно небольших напряжений, которые при теперешнем состоянии техники усилителей могут быть достигнуты без больших затруднений, для управления световым реле. Сила света, колеблющаяся между нулем и максимальной величиной, достаточно велика для того, чтобы и при высоких скоростях передачи получать довольно сильное освещение светочувствительной бумаги или фильмы

Новейшая модель светового реле Каролуса состоит из плоского металлического сосуда, в котором имеются два противостоящих стеклянных окна. Электродные пластинки конденсатора Керра сидят на куске слоновой кости и вставлены в металлический сосуд, наполненный нитробензолом. Световой луч, падая через окна, проходит между обкладками конденсатора.

Чтобы осуществить передачу без искажений, необходима хорошая синхронизация передаточного и приемного цилиндров. Хорошая синхронизация, вообще говоря, очень трудна, но эта трудность имеет и свои преимущества, а именно обеспечивает тайну передачи. Достаточно не оглашать число оборотов цилиндров, чтобы практически свести на нет возможность перехватывания.

Передача и прием изображений


Вращение цилиндров передатчика и приемника производится шунтовыми моторами постоянного тока, на осях которых для регулировки синхронизма насажены зубчатые венцы Z (рис. 9 и 10), типа колеса Латура, скользящие на значительном расстоянии над полюсным наконечником электромагнитов М. Перед зубчатым колесом помещается тлеющая лампа L (гелиевая трубка). На передающей и приемной станции находятся ламповые генераторы, служащие для возбуждения постоянной тональной частоты. Колебательные цепи ламповых генераторов тщательно заэкранированы от внешних влияний, которые могли бы действовать растраивающе на них. Обе цепи колебаний настраиваются на одинаковую частоту. Возбуждаемая ламповыми генераторами тональная частота подводится к электромагнитам и к гелиевой трубке, которая вспыхивает в такт тональной частоте.

Передача и прием изображений


Наличие синхронизма между цилиндрами передатчика и приемника обнаружится, когда вращающийся зубчатый венец, рассматриваемый в свете гелиевой трубки, будет казаться неподвижным. Точная установка числа оборотов приводного мотора на тональную частоту происходит с помощью добавочных сопротивлений, находящихся в якорной цепи мотора. Небольшие колебания в числе оборотов уравновешиваются действием электромагнитов, возбуждаемых в такт тональной частоте, на зубцы сидящего на валу мотора. При применении вышеописанных устройств точный синхронизм устанавливается перед началом передачи изображения следующим образом: на стороне передатчика излучаемая высокая частота модулируется тональной частотой от синхронизирующего катодного генератора. На приемной стороне модулированные колебания поступают в цепь с гелиевой трубкой, которая будет вспыхивать с числом раз в секунду равным числу перемен звукового тока передатчика. Каждая такая вспышка будет освещать венец приемного мотора и если число оборотов последнего равно звуковой частоте передатчика, то он будет казаться неподвижным. Если же при мгновенных освещениях будет заметно его вращение, то число оборотов подрегулировывается до кажущейся остановки. Это стробоскопический метод синхронизма.

После такой регулировки приходящие колебания выключаются и к гелиевой трубке подводятся колебания местного звукового генератора. Если при вспышках гелиевой трубки зубчатый венец приемного мотора также будет казаться неподвижным, то это значит, что частоты звуковых генераторов передатчика и приемника одинаковы. В противном случае частота, приемного звукового генератора регулируется до стробоскопической неподвижности вращающегося венца приемного мотора, число оборотов которого, конечно, при этом уже не меняется

Таким образом к началу каждой передачи устанавливаются синхронизирующие частоты передатчика и приемника. Они остаются, как показал опыт, втечение многих часов работы постоянными. Благодаря этому мероприятию удалось сделать синхронизацию независимой от атмосферных помех и избежать искажений, которые получались бы, благодаря нарушениям синхронизма

При применении коротких волн для радиопередачи возможно достигнуть высоких скоростей передачи. Для передачи изображения величиною в 10х10 сантиметров, по недавно произведенным опытам, потребовалось время около 20 секунд, т. е. в каждую секунду было передано 12 500 элементов изображения.

Совещание

Имя:*
E-Mail:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос:
Введите название сайта
Ответ:*