ДУХ 2001

EMI 2001 в свой последний день в студии C BBC Elstree Center Studio C в июле 1991 года. Последней программой в мире, использовавшей EMI 2001 для записи изображений, была EastEnders.

Студийная камера для вещания EMI британского производства , 2001 была первой и очень успешной Plumbicon студийной камерой которой находился объектив внутри корпуса камеры. Четыре 30-миллиметровые трубки позволили использовать одну трубку исключительно для создания монохромного сигнала относительно высокого разрешения, а каждая из трех других трубок обеспечивала красный, зеленый и синий сигналы. Несмотря на то, что в большей части камеры использовались полупроводники , в высокочувствительных предусилителях по-прежнему использовались термоэмиссионные клапаны первого поколения конструкции .

Дизайн

Интеграция объектива в корпус камеры имела как положительные, так и отрицательные последствия. С положительной стороны, это означало, что оптическая узловая точка камеры находилась близко к центру тяжести, что могло сделать работу более простой и интуитивно понятной при использовании на подвижных креплениях камеры, таких как пьедесталы. Обратной стороной было то, что производители объективов были ограничены в том, какие объективы они могли адаптировать к камере. Это сделало 2001 год менее привлекательным для внешнего вещания.

2001 год был одновременно тяжелым и масштабным. Для выдвижных ручек в каждом углу требовалось четыре человека, чтобы безопасно переместить камеру с установленным объективом. Также требовался отдельный блок дистанционного управления камерой, а соединяющий их кабель имел толщину более 2 дюймов. Стандартный с сервоуправлением студийный зум-объектив имел горизонтальный угол обзора от 5 до 50 ° с минимальным фокусным расстоянием 36 дюймов (тип J) или 18 дюймов (тип K).

Четырехтрубная призменная оптика

Ранняя «концептуальная сборка призм», в которой отдельные призмы были изготовлены из плексигласа.

Вид сверху системы в плоскости красно-синих каналов

Вид сверху системы в плоскости каналов яркости-зеленого цвета

В EMI 2001 использовалась четырехсторонняя призма для разделения света на компоненты, используя те же новые принципы, которые были разработаны Philips для трехстороннего делителя. В этих новых сборках использовалось свойство полного внутреннего отражения внутри призм, чтобы направлять свет на приемные трубки. Методы были описаны в патенте, впервые поданном в 1961 году. Трехсторонняя призма также была описана в описании камеры LDE3.

Такая техника использования призматического узла намного превосходила более ранние светоделительные устройства, поскольку призменный узел был аккуратным и компактным, а воспроизводимость производства была значительно улучшена. Также были устранены проблемы, возникавшие ранее при двойном изображении (обычные для дихроичных зеркал из листового стекла). Кроме того, из-за почти нормального падения света на дихроичные поверхности чувствительность к поляризованному свету была снижена.

Следовательно, EMI решила использовать четырехламповую версию призменного делителя для своей новой цветной камеры. чтобы сохранить все преимущества метода. Однако разработать единую призму для четырех трубок было сложнее, чем для трех, и первоначально рассматривалось несколько альтернатив.

В ранней конфигурации призматического блока, показанной на миниатюре, предполагалось, что три приемные трубки будут находиться в одной плоскости, но при этом четвертая (красная) трубка будет торчать вверх, почти под прямым углом к ​​трем другим. (Такая конфигурация должна была использоваться в российской четырехламповой камере типа КТ-116М. )

В окончательной оптической схеме на EMI 2001 зеленая призма была заменена на полностью посеребренное зеркало под углом примерно 45 градусов, чтобы отклонять зеленый свет в сторону, в результате чего получилась окончательная конструкция с четырьмя спицами. (Если смотреть сзади камеры, четыре трубки выглядели как диагональный крест). Такая оптическая схема определяла габариты камеры в поперечном сечении (а оно было немаленьким – 380×380 мм), но позволяло разместить зум-объектив внутри корпуса камеры. Кроме того, удаление отдельных приемных трубок стало возможным без необходимости снимать сканирующие катушки, поскольку основания трубок были легко доступны по внешним углам.

Создание изображения

Композитные сигналы систем NTSC , PAL и SECAM состоят из широкополосного сигнала яркости и двух узкополосных цветоразностных сигналов, содержащих BY и RY. Если для получения цветоразностных сигналов без модификации используется версия сигнала из яркостной трубки с ограниченной полосой пропускания, то возникнут цветовые ошибки. Это связано с тем, что яркостная характеристика, ожидаемая при обработке цвета, должна быть составлена ​​особым образом с использованием определенных пропорций красного, зеленого и синего, тогда как сигнал от яркостной трубки имеет более общую монохроматическую характеристику, подобную сигналу обычного черного цвета. и белая камера. Кроме того, применение гамма-коррекции к сигналам еще больше усложняет ситуацию (экранные лампы имеют примерно квадратичную характеристику с γ ≈ 2,2).

Как показано ниже, полезно, но недостаточно, формировать яркостную характеристику для имитации яркостной характеристики NTSC (PAL или SECAM) (например, размещая оптический фильтр перед яркостной трубкой для пропускания света с требуемая функция яркости, или специальной дихроичной поверхностью, которая отражает свет на люминесцентную трубку с требуемой функцией светимости ).

Для базовой трехцветной системы широкополосный сигнал яркости (Y') для NTSC, PAL и SECAM определяется следующим образом:

$Y'=0.3R^{\frac {1}{\gamma }}+0.59G^{\frac {1}{\gamma }}+0.11B^{\frac {1}{\gamma }}$

В случае отдельной яркостной трубки с соответствующим формированием спектра выходной сигнал (Y) определяется выражением:

$Y=0.3R+0.59G+0.11B$

что при гамма-коррекции дает:

$Y^{\frac {1}{\gamma }}=(0.3R+0.59G+0.11B)^{\frac {1}{\gamma }}$

$Y^{\frac {1}{\gamma }}$ не равно $Y'$ за исключением случаев, когда R = G = B, что соответствует нейтральным (серым) тонам.

При получении двух узкополосных цветоразностных сигналов, содержащих RN _и BN _, требуется версия сигнала яркости (y') с ограниченной полосой пропускания, а именно:

$y'=0.3R_{N}^{\frac {1}{\gamma }}+0.59G_{N}^{\frac {1}{\gamma }}+0.11B_{N}^{\frac {1}{\gamma }}$

но сигнал с ограниченной полосой пропускания от трубки яркости:

$y^{\frac {1}{\gamma }}=(0.3R_{N}+0.59G_{N}+0.11B_{N})^{\frac {1}{\gamma }}$

Как и прежде, $y^{\frac {1}{\gamma }}$ не равно $y'$. Если сигнал яркости с гамма-коррекцией $y^{\frac {1}{\gamma }}$ просто используется вместо y', тогда возникают цветовые ошибки, которые могут быть заметны для насыщенных цветов.

В EMI 2001 процесс, известный как коррекция Delta-L, используется для решения этой проблемы.

Формируется сигнал коррекции яркостного различия с ограниченной полосой пропускания ΔL, где:

$\Delta L=y^{\frac {1}{\gamma }}-y'$

Этот узкополосный сигнал используется для коррекции широкополосного канала яркости на низких частотах, поэтому передаваемый монохромный сигнал становится:

$Y^{\frac {1}{\gamma }}-\Delta L=Y^{\frac {1}{\gamma }}-(y^{\frac {1}{\gamma }}-y')$

Благодаря этому скорректированному сигналу яркости достигается правильная цветопередача, сохраняя при этом четкую яркость деталей четырехламповой камеры. Узкополосные сигналы R, G и B подвергаются гамма-коррекции и подаются на подходящую схему матричного преобразования для получения коррекции. Со сценами в оттенках серого $y^{\frac {1}{\gamma }}$ = $y'$ и сигнал возвращается только к сигналу яркостной трубки.

Транзисторные схемы – кольцо трех

Схема усилителя «кольцо из трех»

Схема в 2001 году была полностью полупроводниковой, за исключением звукоснимающих ламп и, в ранних камерах, первой ступени предусилителей. В схеме широко использовалась конфигурация усилителя «кольцо из трех», упрощенно показанная на рисунке. Эту схему можно было легко адаптировать для различных целей.

В нормальном, неинвертирующем режиме нижняя часть резистора R2 заземлена, а вход подается через V _в (1). В этом режиме усилитель ведет себя как «усилитель с обратной связью по току». Схема сохраняет свою полосу пропускания при увеличении усиления (за счет уменьшения R2), в отличие от обычного режима обратной связи по напряжению. усилитель.

Схема имеет точку « виртуальной земли » в точке «А», поэтому возможны инвертирующие или суммирующие усилители. В этом режиме база TR1 заземлена, а вход осуществляется через V _в (2) и последовательный резистор R2.

Линейно-фазовые фильтры, определяющие полосу пропускания

Схемы фильтров, определяющих полосу пропускания

EMI 2001 использовал фильтры, определяющие полосу пропускания во всех четырех каналах. Для цветовых каналов и узкополосной яркости фильтры нижних частот имели полосу пропускания гауссовой формы. и, хотя такие фильтры не были «острыми», они имели линейную фазу и давали незначительные выбросы в переходных процессах. Полоса пропускания широкополосного канала яркости определялась линейно-фазовым фильтром нижних частот с отсечкой 3 дБ на частоте 6,8 МГц. Его конструкция соответствует решетчатого фильтра методам Боде .

Отклики фильтра, определяющие диапазон

Амплитудные характеристики двух фильтров показаны ниже. Также показаны отклонения фазы двух фильтров от линейной фазочастотной характеристики, определяемые выражением:

$\phi (f)=-6.36\times 10^{-5}\times f$

где f — частота в Гц, а φ (f) — в градусах. На низких частотах задержки распространения обоих фильтров одинаковы (приблизительно 177 нс).

Хвосты и цветение комет

«Размытие» означает ситуацию, когда яркие области изображения «перетекают» в соседние темные области, что приводит к потере резкости и детализации изображения. Состояние приводит к «хвосту кометы». которые проносятся по изображению вслед за движущимися бликами.

На изображениях, полученных с помощью первых камер Пламбикона, наблюдались хвосты комет и цветение, и, хотя эти эффекты не вызывали серьезной проблемы в камерах предыдущего поколения, в которых использовались трубки видикон или ортикон изображения, они были раздражающей особенностью трубок Пламбикона.

Проблемы возникали, когда ток луча приемной трубки был недостаточен для полной разрядки мишени в очень ярких областях изображения. Снижение целевого напряжения и увеличение тока луча приемной трубки помогло смягчить проблему, но в ранних плюмбиконах это приводило к потере разрешения и увеличению задержки.

Эта проблема с трубками Plumbicon вызывала беспокойство уже в начале 1960-х годов. и все ранние камеры-пламбиконы страдали от этого, включая EMI 2001. При использовании отдельных сетчатых трубок были некоторые улучшения, поскольку можно было использовать более высокие токи луча без потери разрешения. В некоторых камерах использовались схемы защиты от хвоста кометы для обеспечения динамической коррекции при обнаружении перегрузки (схемы ACT), но они не использовались в EMI 2001.

Проблема не была решена удовлетворительно до конца 1960-х годов, когда в трубки Пламбикона была введена дополнительная пушка с «антикометным хвостом». Новые конструкции камер, выпущенные в 1970-х годах, могли включать в себя новые улучшенные трубки, и обычно так и было. Некоторые камеры 2001 года были модифицированы для установки новых ламп, но это была сложная процедура модернизации из-за сложности дополнительных схем.

ACT и EMI 2001/1

По данным EMI, модели 2001 года и более поздние версии 2001/1 не имели какой-либо формы ACT (антикометный хвост) или HOP (защита от высокой перегрузки). Вот почему ее характеристики в этом отношении были плохими по сравнению с камерами следующего поколения, выпущенными в 1970-х годах. Ни одна из первых камер вещательного поколения середины и конца 1960-х годов не имела ACT, поэтому EMI 2001 не был чем-то необычным.

При просмотре старых записей, таких как записи 2001 года, очень легко определить, использовала ли программа EMI 2001 (или любую другую цветную камеру PAL первого поколения) для захвата изображений, поскольку хвосты комет часто представляли собой цветные «капли». или «пятна» (обычно вызванные источником света или светом, отражающимся от сильно отражающей или полированной поверхности) просто потому, что в камере не было схем ACT.

Некоторые вещательные компании модифицировали свои камеры, чтобы использовать ACT, но модернизация ACT/HOP была непростой модификацией, поскольку потребовались бы четыре новые трубки для камер HOP, основания ламп, жгут проводов, четыре предварительных усилителя и четыре видеоусилителя, а также платы тока лампового луча. всем нужна работа, проделанная над ними. ACT и HOP работают за счет использования дополнительного электрода в трубке для «затопления» цели во время обратного хода. При настройке напряжения HOP требовалась большая осторожность, поскольку могло произойти повреждение излучения лампы. После установки схемы ACT были отрегулированы так, чтобы хвост кометы не выглядел как «капля».

Даже когда схемы ACT были модернизированы, иногда возникали хвосты комет, состоящие либо из смеси двух отдельных цветов, один цвет внутри другого (например, красный хвост кометы с меньшим хвостом кометы внутри, который может быть зеленый), или хвост кометы может быть неосновного цвета, например розового. Проблемы возникали, когда настройки цепей ACT не были хорошо согласованы.

Разработка

В 1963 году, еще до разработки модели 2001 года, была создана экспериментальная четырехламповая камера. был построен инженерами EMI. Эта экспериментальная камера была вдохновлена ​​новой четырехламповой камерой RCA TK-42 . и использовал ту же конструкцию трубок, т.е. 4 + 1 ⁄ 2 Изображение Orthicon дюйма (110 мм) Трубка в канале яркости диаметром 1 дюйм (25 мм) и три трубки Vidicon в цветных каналах. Кроме того, экспериментальная камера имела встроенный зум-объектив Varotal III . Он был продемонстрирован BBC в 1964 году. где он был встречен неоднозначно. Снимки с камеры имели разочаровывающую колориметрию , но четкую яркость деталей.

Была запланирована серийная версия этой камеры, EMI 2000, но эта камера так и не была построена после того, как BBC первоначально указала трубки Vidicon. Перед началом производства BBC изменила политику, приняв на вооружение новые доступные трубки Plumbicon. поставленная Philips в новой камере EMI ​​2001, производство которой было отложено, поскольку были необходимы изменения в конструкции, чтобы учесть рабочие параметры новых ламп в схемах, с которыми они будут интегрированы. После задержек в разработке объемы производства этой камеры не были готовы к запуску службы цветного телевидения BBC в 1967 году, и были срочно заказаны четырехламповые камеры Marconi Mk VII. Когда в начале 1968 года EMI 2001 была готова к производству, BBC заказала камеры Marconi Mk VII. были переведены в студии погоды, новостей и презентаций в Телецентре (где движение было бы меньшей проблемой, поскольку операторы жаловались на дискомфорт из-за работы с ними в необычных позах). BBC также заказала трехламповые камеры Philips LDK3. в основном используется для внешнего вещания и в некоторых региональных студиях.

Экспериментальная четырехламповая камера EMI

Инженеры EMI посетили Соединенные Штаты в 1963 году, чтобы осмотреть новую четырехламповую цветную камеру RCA TK42. Сразу после этого визита исследовательские лаборатории EMI. приступил к реализации программы по созданию экспериментальной камеры в том же формате. Строительство заняло всего шесть недель интенсивных усилий, чему способствовало использование частей существующих камер EMI. EMI Type 203 image Orthicon , Объекты были взяты с монохромной студийной камеры для канала яркости и промышленную цветную камеру типа 204, для цветовых каналов. Эта камера содержала три трубки Vidicon и систему разделения цветов с использованием дихроичных зеркал из листового стекла. Кроме того, в корпус экспериментальной камеры был интегрирован зум-объектив Varotal III. Камера была помещена в простую коробчатую конструкцию с ребрами из экструдированного алюминия и гладкими боковыми панелями.

Экспериментальная камера была продемонстрирована BBC в 1963 году и получила неоднозначную оценку. В то время BBC оценивала раннюю трехламповую камеру Philips, в которой использовались новые приемные Plumbicon . трубки Инженеры BBC настроили ее для получения очень насыщенных цветных изображений, и их не впечатлили «тонированные» изображения камеры EMI.

Чтобы лучше оценить характеристики существовавших на тот момент камер, BBC организовала сравнительные тесты между экспериментальной камерой EMI, камерой Philips и камерой Marconi с тремя входами-выходами. В этих тестах колориметрия снимков с камеры EMI отличалась от двух других, но она давала наиболее резкие снимки.

Развитие EMI ​​2001 г.

Несмотря на вялую реакцию BBC на экспериментальную камеру, EMI настаивала на концепции четырех ламп, но теперь использует трубки Plumbicon, как предложил Вуд. хотя перед началом работ произошла некоторая задержка. Причин задержки было несколько. Во-первых, правление EMI ​​не решалось предоставить финансовые инвестиции, необходимые для проекта. Во-вторых, возникла нерешительность относительно того, куда поместить работу, но в конечном итоге в отдел цветного телевидения исследовательских лабораторий. был выбран вместо подразделения Broadcast Equipment Division (существующего поставщика монохромных камер и студийного оборудования EMI). В-третьих, существовала обеспокоенность по поводу надежности поставок трубок Plumbicon, поскольку Philips была единственным поставщиком. В-четвертых, существовали опасения по поводу различных стандартов качества первых звукоснимателей Plumbicon, поскольку было обнаружено, что некоторые лампы дают нестабильное изображение. Хотя большинство проблем с качеством ламп было быстро решено Philips, оставались опасения по поводу « хвостов комет » и «расцветания».

После того, как в конце 1964 года совет директоров EMI одобрил новую камеру, работа над ней пошла быстрыми темпами. Камера должна была использовать четыре приемные трубки Plumbicon и твердотельную схему, включать в стандартную комплектацию зум-объектив и использовать призменную оптику. После позднего запуска первый полностью работоспособный прототип был показан BBC и другим в 1966 году, как раз вовремя, чтобы уложиться в сроки BBC для внедрения новой службы цветной печати.

В ранних камерах использовались термоэмиссионные клапаны (вакуумные лампы) в первых каскадах предусилителей, но позже были представлены усилители на полевых транзисторах , такие камеры получили обозначение типа 2001/1. Все остальные схемы в камерах, за исключением приемных трубок, были полупроводниковыми.

Продажи Type 2001 были очень успешными в Великобритании. BBC и многие независимые телекомпании установили камеры в своих студиях во время быстрого расширения услуг цветной печати в Великобритании после 1967 года. Однако к тому времени, когда EMI выполнила свои британские заказы (ближе к концу десятилетия), начался бум рынок США был упущен, а европейский рынок еще не полностью развился или на нем уже доминировали камеры Philips. Кроме того, конкурирующие компании уже представляли новые конструкции, и теперь EMI нашла лишь ограниченный рынок для камеры с четырехламповой конфигурацией.

Операционная история

Впервые выпущенный в 1966 году, к началу 1970-х годов почти все студии BBC Television и многие внешние вещательные подразделения были оснащены 2001 годом. Несколько компаний ITV приобрели или арендовали камеру, включая Thames Television , Yorkshire Television , Associated Television / Central Independent Television , Granada , HTV , Anglia , London Weekend Television и Independent Television News . Независимые компании, такие как первые кабельного телевидения станции Rediffusion Cablevision , Sheffield Cablevision и образовательное телевизионное подразделение Управления образования Внутреннего Лондона, также приобрели камеру.

При продаже за рубежом EMI 2001 продавался под брендом Thomson SA – отсюда и «Thomson TH.T 2001». Как это произошло, неизвестно, поскольку у EMI и Thomson SA не было деловых связей.

В Thomson 2001, как и в EMI, также использовались Plumbicons; однако, судя по брошюре, напечатанной на французском языке , предполагалось, что они использовали лампы Vidicon . Но, если не считать серебряных квадратов видоискателя (вместо белого) и смены названия бренда спереди и по бокам, камеры остались прежними.

В США камеры продавались компанией International Video Corporation как IVC/EMI 2001-B (четыре трубки), а также другая версия, IVC/EMI 2001-C, состоящая из трех трубок. Известно, что только одна американская станция приобрела 2001 год: WSNS-TV в Чикаго , в первые годы ее работы.

Хотя прогнозируемый срок службы камеры не был установлен, тяжелая конструкция с четырьмя трубками, работающая в горячем режиме, считалась несколько устаревшей, даже когда она была новой, что способствовало почти полной невозможности продажи камеры вещательным компаниям за пределами Великобритании. Более того, когда в конце 1970-х годов EMI закрыла подразделение вещательного оборудования, студии были лишены технической поддержки и запасных частей для своих камер. Следовательно, несколько компаний ITV начали заменять их в конце 1970-х годов, а последние коммерческие операторы (Йоркшир и Сентрал) прекратили их работу в 1986 году (в основном Central избавилась от них в 1984 году, однако они использовались для обеспечения непрерывности и представления информации). от ее деятельности в Бирмингеме до 1986 года). Однако BBC в течение нескольких лет после этого продолжала использовать несколько таких камер в Телецентре BBC , своих различных региональных отделениях и Центре BBC в Элстри , последняя из которых находилась в Элстри до июля 1991 года; они продолжали работать за счет «каннибализма» идентичных камер, оставленных Central, когда BBC приобрела у нее Elstree в 1984 году, а также BBC EMI 2001, проданных в предыдущие годы.

Зум-объективы 2001 года.

Рэнк Тейлор Хобсон отказался предложить зум-объектив для новой камеры EMI, заявив, что полностью взял на себя обязательства в другом месте, но Angenieux (см. Pierre Angenieux ) выразила заинтересованность в поставке зум-объективов для проекта. Французская компания предложила для камеры два зум-объектива; первый представлял собой зум 10:1 для использования в студии, а второй — более крупный для внешнего вещания. Оба можно было разместить внутри корпуса камеры, хотя оптический объектив немного выступал.

Для размещения четырехтрубного призматического делителя потребовалось дополнительное расстояние от задней части объектива до фокальной плоскости изображения по сравнению с трехтрубным делителем. Это предъявляло жесткие требования к разработчику линз, но Angenieux смогла удовлетворить требования EMI при условии, что перед каждой приемной трубкой были установлены линзы, сглаживающие поле. В ранних камерах использовалась такая конструкция, но с появлением более поздних моделей зумов эти объективы стали ненужными.

Серводвигатели и сервоусилители были поставлены компанией Evershed Power Optics. Усилители драйверов серводвигателей были установлены в корпусе камеры рядом с объективом. Зум-объектив с сервоприводом и связанная с ним схема усилителя значительно увеличили вес камеры. Кроме того, размещение сервоприводов в корпусе камеры исключало использование зум-объективов других производителей.

Преимущества встроенного зум-объектива

Встроенный зум-объектив был популярной особенностью EMI 2001, которая понравилась операторам, и в телеиндустрии ее иногда называли «камерой оператора». Без выступающего зум-объектива студийная камера имела длину всего 537 мм, что позволяло использовать ее в небольших помещениях и очень легко панорамировать (она имела низкий момент инерции). Кроме того, изображения, полученные при панорамировании, выглядели более естественно. Эксплуатационная гибкость камеры была продемонстрирована в обучающих видеороликах.

Хотя камера со встроенным зум-объективом была популярна в Великобритании, эта концепция мало повлияла на дизайн и продажи камер в других странах. Только Маркони со своим маленьким аккуратным Mk VIII и камеры от Линка несколько лет спустя следовал концепции. Большинство производителей фотоаппаратов заявляли, что формат, в котором объектив выступает перед камерой, дает больший выбор поставщика объективов и, конечно же, этот формат облегчил жизнь разработчикам фотоаппаратов, поэтому энтузиазм операторов фотоаппаратов по поводу интегрального объектива Было обнаружено, что концепция масштабирования не оказала большого долгосрочного влияния на дизайнеров. Даже EMI ​​отказалась от идеи использования встроенного зум-объектива со своей новой камерой Type 2005. Формат которого напоминал самую раннюю экспериментальную камеру Philips, с тремя горизонтально расположенными трубками.

См. также

Четырехламповая телекамера

Внешние ссылки

• Демонстрация процесса построения EMI 2001 бывшими операторами акушерства BBC.
• Бывшие операторы ПТС BBC рассказывают о своем опыте работы с EMI 2001.
• Сайт истории технических операций BBC
• Музей телекамеры
• На веб-сайте Мартина Кемптона о лондонских телестудиях содержится много информации об использовании различных камер на протяжении десятилетий, включая EMI 2001.