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1电视基础知识（二）——电视的发展历程2•1817年，瑞典科学家布尔兹列斯发现了化学元素硒。•1873年，英国科学家约瑟夫•梅发现了西元素的“光电作用”特性，从而为电视的发明奠定了基础。•1884年，德国工程师保罗•尼普科发明了机械性的无线电图像扫描盘。这种机械传真为电视的发明奠定了基础。•1929年，英国开始实验性电视广播，第一次公开播出的电视节目是著名工程师弗莱明的电视讲话。•美国是世界上最早开始电视试验广播的国家。第一座实验台在1928年问世。1941年，美国第一家商业电视台——全国广播公司的WNBT电视台开始正式播出。•1932年，法国政府在巴黎建立了第一座实验性电视台。•1936年11月，英国广播公司建成英国第一座正式的电视台，也是世界上第一座电视台。英国成为世界上第一个播出黑白电视的国家。•美国是世界上第一个播出彩色电视的国家。1940年，美国哥伦比亚广播公司和全国广播公司开始试验彩色电视。这项试验由于二次大战而中断。直到1954年才试验成功正式广播。从此，电视进入一个五光十色的时代。•1957年，前苏联发射第一颗人造地球卫星。从20世纪60年代开始，电视传播手段由过去的地面微波传送、局部覆盖，发展到利用同步卫星转播节目，进入洲际传播的时期。•1962年，美国“电星一号”（Telstar1）发射成功，它是世界上最早用来传播电视节目的通讯卫星。通讯卫星上天，开创了全球电视的新纪元。•1984年11月15日，美国新闻署的“世界电视网”系统正式对外定时播出节目，“其目的是要把它办成播发图像的美国之音那样的机构”。与此同时，欧洲国家的电视机构也开始注重美国“媒介殖民主义”的电视文化入侵和商业电视的入侵。31、电视传播的序幕——“尼普柯夫圆盘”•电视的基本原理早在电报发明时代就已经被提出来：把图像分解成像素，再把像素转换成电信号，电信号传送到远方后通过接收机把它还原为图像。1873年，英国的史密斯发现了硒的光敏性，即在有光照射的情况下导电性能增加。这种光敏材料的出现使光转换为电信号成为可能。4•1884年，还是一名大学生的德国发明家尼普柯夫提出了一种图像分解方案，由此拉开了电视传播的序幕。•尼普柯夫扫描圆盘上有一圈沿螺旋线排列的孔，当转动圆盘时，每一个孔就呈现出图像不同的部分，从而产生明暗程度不同的光信号。把这些光信号投射到硒光电管上，就转换为相应的电信号。整个圆盘的转动相当于对图像整体进行扫描。如果在接收端设置一个同样的尼普柯夫圆盘，并与发射端的圆盘同步旋转，那么，通过接收端圆盘的电光转换，可以再现原来的图像。尼普柯夫圆盘利用了人眼的“视觉暂留”现象，当圆盘的转速到达某一个值以后，复原的图像就不再是断续的图像片断，而是一个看起来连续的完整图像。5•尼普柯夫的圆盘扫描法，是解决电视机械扫描的经典方法，在电视发明史上占有重要的地位。1884年11月6日，尼普可夫把他的这项发明申报给柏林皇家专利局。他在专利申请书的第一页这样写道：“这里所述的仪器能使处于A地的物体，在任何一个B地被看到。”一年后，专利被批准了，这是世界电视史上的第一个专利。专利中描述了电视工作的三个基本要素：把图像分解成像素，逐个传输；像素的传输逐行进行；用画面传送运动过程时，许多画面快速逐一出现，在眼中这个过程融合为一个完整的动作。这是以后所有电视技术发展的基础原理，今天的电视仍然是这样工作的。•1900年，在巴黎举行的世界博览会上第一次使用了“电视”这个词。可是最简单最原始的机械电视，在20多年以后才出现。6贝尔德与电视的诞生•电视的诞生是与被誉为“电视之父”的英国工程师贝尔德紧紧联系在一起的。贝尔德在“尼普柯夫圆盘”的基础上进行了新的研究工作，于1925年发明了机械扫描式电视摄像机和接收机。•该电视装置采用尼普柯夫圆盘进行扫描，精度为30行，扫描频率为每秒5幅。他还采用了电子管对图像信号进行放大。尽管复原的图像很少、很不稳定，但确实能大体看出图像的面貌。7•1926年1月，贝尔德发明的机器有了明显的改善。他立刻给英国科学皇家学会写了一封信，请求该会实地观察。当贝尔德从一个房间把一个办公室勤杂工干活的活动影像传送到另一个房间时，应邀前来的专家们一致认为，这是一件难以置信的伟大发明。赞助者也很快意识到了这项发明的市场前景是广阔的，于是纷纷投资，成立了多家公司。8•经过不断改进设备提高技术，贝尔德的电视效果越来越好，名声也越来越大，引起了极大的轰动。后来“贝尔德电视发展公司”成立了，不断推出引起轰动的表演。1927年，他用电话线成功地实现了伦敦至格拉斯哥的电视画面传送，全程640公里。1928年春，贝尔德又尝试用短波传送电视信号，利用漂浮在大西洋中的汽船，把图像从伦敦传至纽约。1929年，贝尔德可以实现每秒12.5帧、每帧30行的电视传输。这一时期的贝尔德春风得意，他的技术脱颖而出，凌驾在其他电视发明家之上。9•1936年11月2日是人类历史上一个值得纪念的日子。这一天在伦敦亚历山大宫，英国广播公司（BBC）使用贝尔德的240行扫描机械电视系统，正式播出了一场规模宏大的歌舞晚会，因此，这一天被认为是世界电视的诞生日（在此之前，英国、美国等国家已经开始了电视实验广播，美国的第一座实验台出现于1928年，英国于1929年开始实验播出），BBC也被认为是世界上第一个电视台。当时电视的播出时间为每周13小时，传播范围仅限于亚历山大宫方圆35英里以内，几百名幸运的观众通过奇妙的电视匣子看到了有声有景的魔术般的景象。几个月后，BBC采用了新的电视设备，扫描线发展到405行，图像更加清晰。10电子电视系统的出现•尼普柯夫圆盘在发明的时候还只是一个方案，当时的光电流和电压的变化太小，而且信号放大技术还未出世，很难付诸实施。1897年，德国人布劳恩发明了一种带荧光屏的阴极射线管，当电子束撞击时荧光屏会发光。当时布劳恩的助手曾提出用这种管子做电视的接收管，固执的布劳恩却认为这是不可能的。1906年，布劳恩的助手迪克曼和格拉克用这种阴极射线管来显示线条和字母，这就是最早的电子显像管。11•1907年，俄国发明家罗辛将尼普柯夫圆盘与布劳恩管结合起来，设想了一种由前者发射信号、后者接收信号的电视系统。1908年，苏格兰工程师坎贝尔·温斯顿进一步设计出了发射端和接收端均采用阴极射线管的方案：发射端的阴极射线管由互相绝缘的光敏元件镶嵌而成，有待传输的图像投射到阴极管时，对不同光敏元件产生不同的电荷存储量，当用电子束对这些带电光敏元件进行扫描时，它们放电产生不同强度的电流。坎贝尔·温斯顿设计的发射端的阴极管，正是今天摄像管的雏形。1911年，俄罗斯圣彼得堡大学教授罗律格研制成功了世界上第一个电子束显像管电视实用模型，并成功地显示了第一幅简单的电视图像。12•但是由于当时的阴极管寿命短，扫描精度和速度均有限，因此一开始的电视研制工作还是沿着尼普柯夫圆盘机械扫描的思路进行。前面提到的贝尔德设计的就是机械电视系统。•20世纪20～30年代电视技术的发展受制于机械扫描固有的限度，图像不清晰、动作不连续、不自然，与实际图像有很大差异。高质量的图像传输需要高速度和高精度的扫描技术，但尼普柯夫圆盘难以胜任。人们又想起了布劳恩管，认识到坎贝尔·温斯顿方案是电视技术发展的必由之路。13•美籍俄国物理学家兹沃里金开辟了电子电视的时代。早在1923年，兹沃里金就发明了电子扫描技术，5年以后的1928年兹沃里金终于将利用电子扫描来摄取图像的光电摄像管制造出来，进行了一系列改进后，1933年，他公开发表了他的光电摄像管成果。与此同时，科学家们先后发明了电子发射管和电子接收管，实现了使电视摄像与显像完全电子化的过程。•自从电子扫描技术取代机械扫描技术，图像分辨率就大大提高了，电子电视以其潜在的前景优胜于机械电视。1935年，英国政府在为本国选择电视标准时，支持EMI（电子音乐工业公司）系统——一种在兹沃里金发明基础上改进的405行扫描线电子电视系统。所以，英国电视开播不久，贝尔德的机械电视系统便遭淘汰。14最初的电视录像技术•20世纪40年代，随着磁记录技术的发展和磁录音技术的日趋成熟，人们希望利用磁记录方式完成视频信号的存储和复制，以解决视频信号只能实况播出或通过电影胶片存储的问题。实现视频信号记录最早是沿用录音机中的固定磁头（将电信号和磁信号相互转换的部件）方式，然而视频信号比声音信号频率高，而且频带宽，为了实现高频记录，最早设计的磁带录像机采用高速走带的方法，为了实现宽频记录，则采取将视频信号分成若干段，由多个磁头分别记录，重放时再合成的方法。15•虽然当时美国无线电公司（RCA）和英国广播公司（BBC）分别推出了采用这种记录方式的样机，然而由于固定磁头高速走带的记录方式磁带消耗量大，难以实现高速稳定走带，这种采用方式最终没有成功，但这一工作为后来的研制工作积累了经验。•经过多年的探索和实践，美国安培公司终于突破了视频信号磁记录的难点，研制出旋转磁头低速走带的记录方法：将磁头安装在磁鼓上，磁带缠绕磁鼓，水平低速前进，而磁鼓反向高速旋转，磁头在旋转过程中完成数据的存取工作，并于1956年推出了第一部实际应用的旋转四磁头广播用录像机，成功解决了电视节目的存储、复制和后期制作的问题，揭开了磁带录像机发展的序幕。16从黑白电视到彩色电视•根据三基色原理，自然界中的大部分彩色都可以分解成红、绿、蓝三种基色光，而这三种基色光又可以按一定比例调配出自然界中的大部分色彩。彩色电视系统在传送彩色图像时，不需要传送彩色的所有光谱信息，只要传送三个基色信号，在接收端再对三个基色信号进行复合，便能重现彩色图像。17•与黑白电视不同的只是，原来只需要发送一种信号，现在增加到三种信号。这三种信号是同时发射还是顺序发射，决定了彩色电视不同的发展方向。“同时发射”可以与黑白电视机兼容，是当时公众能够接受的方式。18•1940年，美籍匈牙利人彼得·戈马在前人研究的基础上，制成了世界上第一部彩色电视机。他将拍摄物体的色彩分解成红、绿、蓝三种颜色，然后用编码器把它们组合成一个信号束，同时发射出去。接收时，电视机里安有解码器，能将信号分解还原成三种颜色的光束。当这些光束同时照射到屏幕上时，奇迹出现了：玫瑰变成了红色，树叶变成了绿色，天空是蓝的，云朵是白的……•1954年，美国全国广播公司（ABC）正式播送彩色电视节目。19全球并存的3种模拟彩色电视制式•目前世界各国的电视制式不尽相同，制式的区分主要在于其帧频的不同、分解率的不同、信号带宽以及载频的不同、色彩空间的转换关系不同等等。世界上现行的模拟彩色电视制式有三种：NTSC制、PAL制和SECAM制。这里不包括高清晰度彩色电视HDTV(High-Definitiontelevision)。20•NTSC制、PAL制和SECAM制都是兼容制制式。这里说的“兼容”有两层意思：一是指黑白电视机能接收彩色电视广播，显示的是黑白图像；另一层意思是彩色电视机能接收黑白电视广播，显示的也是黑白图像，这叫逆兼容性。•为了既能实现兼容性又要具有彩色特性，彩色电视系统应满足几方面的要求：必需采用与黑白电视相同的一些基本参数，如扫描方式、扫描行频、场频、帧频、同步信号、图像载频、伴音载频等；必须将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号，以及代表色度的两个色差信号，并将它们组合成一个彩色全电视信号同时进行传送。21•有线电视是经电缆或光缆组成的传输分配线路，将电视节目直接传送给用户接收机的一种区域性电视广播方式。初期的传输线路都采用电缆，所以也称电缆电视。20世纪70年代光缆问世后，以其优良的性能，至少在主干线正逐步取代电缆，而形成了光缆/同轴电缆混合(HFC)传输网路。有线电视的局部覆盖22•有线电视（CATV）的最初形式是共用天线系统，起源于1950年美国的偏远地区。是在电视覆盖区的边缘地带，选择有利地形和干扰小的场所，架设性能优良的电视接收天线，把收到的优质信号经过放大、处理后，用电缆分配给用户，这样就形成了多个电视用户共用一套接收天线的接收形式。随着技术的不断发展，共用天线系统逐渐超越了单纯接收的功