Хроматрон - Chromatron

В Хроматрон это цветной телевизор электронно-лучевая трубка дизайн изобретен Нобелевская премия -победитель Эрнест Лоуренс и разработан на коммерческой основе Paramount Pictures, Sony, Litton Industries и другие. Chromatron обеспечивает более яркие изображения, чем обычные системы цветного телевидения, использующие теневая маска, но множество проблем не позволили ему получить широкое распространение, несмотря на годы разработки. В конце концов Sony отказалась от него в пользу своего знаменитого Тринитрон система с использованием апертурная решетка.

История

Цветное телевидение

Цветное телевидение изучалось еще до того, как коммерческое вещание стало обычным явлением, но серьезное рассмотрение этой проблемы было принято только в конце 1940-х годов. В то время предлагалось несколько систем, которые использовали отдельные красный, зеленый и синий сигналы (RGB), транслируемые последовательно. Большинство систем транслируют целые кадры последовательно с цветным фильтром (или "гель "), который вращался перед обычной черно-белой телевизионной трубкой. Поскольку они передавали отдельные сигналы для разных цветов, все эти системы были несовместимы с существующими черно-белыми наборами. Другая проблема заключалась в том, что механический фильтр заставлял их мерцать, если только использовались очень высокие частоты обновления. Несмотря на эти проблемы, США Федеральная комиссия связи (FCC) выбрал стандарт последовательных кадров 144 кадра / с из CBS в качестве стандарта цветного вещания в 1950 году.[1]

RCA работали совершенно по разным направлениям, используя систему яркости-цветности. Эта система не кодировала и не передавала сигналы RGB напрямую; вместо этого он объединил эти цвета в один общий показатель яркости, "яркость ". Яркость близко соответствовала черно-белому сигналу существующих трансляций, что позволяло отображать его на существующих телевизорах. Это было главным преимуществом по сравнению с механическими системами, предлагаемыми другими группами. Информация о цвете затем отдельно кодировалась и складывалась в сигнал как высокочастотная модификация для получения композитное видео сигнал - на черно-белом телевидении эта дополнительная информация будет рассматриваться как небольшая случайность интенсивности изображения и будет казаться размытой, но ограниченное разрешение существующих наборов сделало это невидимым на практике. В наборах цветов сигнал будет извлечен, декодирован обратно в RGB и отображен.

Хотя система RCA имела огромные преимущества, она не была успешно разработана, поскольку было трудно производить подходящие трубки для отображения. Черно-белые телевизоры использовали непрерывный сигнал, и на трубку можно было нанести ровный люминофор. В системе RCA цвет постоянно менялся вдоль линии, что было слишком быстро для любого механического фильтра. Вместо этого люминофор пришлось разбить на дискретный узор из цветных пятен. Сфокусировать правильный сигнал на каждой из этих крошечных точек было за пределами возможностей электронные пушки эпохи. В ранних экспериментах RCA использовались трехламповые проекторы или зеркальные системы, известные как "Тринископ ".[2]

Теневые маски

RCA в конечном итоге решила проблему отображения цветных изображений с их введением теневая маска. Теневая маска состоит из тонкого листа алюминия с крошечными отверстиями. фото травление в него, размещенный сразу за передней поверхностью кинескопа. Три пушки, расположенные треугольником, были нацелены в отверстия. Блуждающие электроны на краю луча отсекались маской, создавая резко сфокусированное пятно, которое было достаточно маленьким, чтобы попасть на одноцветный люминофор на экране. Поскольку каждое из пистолетов нацелено на отверстие под немного другим углом, пятна люминофора на трубке можно было немного разделить, чтобы предотвратить перекрытие.

Недостатком этого подхода было то, что при любом заданном уровне мощности пушки теневая маска отфильтровывала большую часть сигнала. Чтобы сигнал на экране не перекрывался, точки нужно было разделить и покрыть примерно 25% его поверхности. Это приводило к очень тусклым изображениям, требующим гораздо большей мощности для получения полезного изображения. Более того, система сильно зависела от относительных углов лучей между тремя орудиями, что требовало постоянной регулировки пользователем, чтобы гарантировать, что орудия поражают правильные цвета. Несмотря на это, техническое превосходство системы RCA было подавляющим по сравнению с системой CBS, и она была выбрана в качестве новой NTSC стандарта в 1953 году. Первая передача с использованием нового стандарта произошла в первый день Нового года в 1954 году, когда NBC передала Турнир Парад роз.[3]

Несмотря на это раннее начало, всего через несколько лет после начала регулярного телетрансляции, потребительский интерес к цветным телевизорам начался очень медленно. Тусклые изображения, постоянные корректировки и высокие затраты удерживали их в собственной нише. Низкое признание потребителей привело к отсутствию цветового программирования, что еще больше снизило спрос на наборы в курица или яйцо ситуация. В Соединенных Штатах в 1960 году на каждые 50 проданных наборов продавался только 1 набор цветов.[4]

Хроматрон

В 1951 г. Эрнест Лоуренс, лауреат Нобелевской премии 1939 г. и профессор Калифорнийский университет в Беркли наиболее известен как отец циклотрон, запатентовал новое решение проблемы декодирования цвета. Эта система, «Хроматрон» или просто «Трубка Лоуренса», использовала электронную систему фокусировки вместо механического решения RCA.[5] Система состояла из серии тонких металлических проволок или пластин, размещенных вокруг1⁄2-дюйм за люминофорным экраном. Проволока использовалась для электрической фокусировки лучей и изгиба их на правильные люминофоры, которые располагались в виде вертикальных полос. Люминофор покрывает более 50% площади экрана, тогда как современные теневые маски покрывают около 25%. Это привело к получению гораздо более ярких изображений при том же уровне мощности.

Каждый фокусирующий элемент состоял из пары проводов и проводящего алюминиевого покрытия на обратной стороне люминофоров. Экран обычно заряжался потенциалом от 3000 до 4500 В между проводами и алюминием, что приводило к искривленному электрическому полю между сеткой и экраном. Когда электронный луч из пушки попадал в область между сеткой и экраном, он ускорялся и фокусировался в крошечное пятно, обычно падая на зеленый люминофор. Изменяя относительное напряжение между двумя проводами в каждой паре, луч будет изгибаться в одном или другом направлении, что позволяет контролировать цвет. В отличие от теневой маски, весь сигнал в конечном итоге достиг экрана, что еще больше снижает требования к мощности.[6]

Если сигнал цветности отсутствовал или намеренно игнорировался, система фокусировки отключалась и ее мощность добавлялась к пушке. В результате получился немного более сильный и несфокусированный луч, который попал во все три цветные полосы и дал черно-белое изображение.[6] Пространство между полосами означало, что общее изображение будет примерно таким же ярким, как у обычного черно-белого набора. Набор теневых масок требовал, чтобы все три пушки были включены для получения черно-белого изображения, а поскольку цветные пятна были небольшими, их мощность должна была быть очень высокой.

Еще одним преимуществом фокусировки около экрана было то, что электронный луч изгибался и попадал на люминофоры на лицевой пластине трубки под прямым углом, независимо от того, под каким углом пучок находился за фокусером. Это позволило изготавливать трубки с гораздо более высокими углами отклонения, чем обычные трубки - 72 градуса в отличие от более типичных 45. Таким образом, хроматронные трубки имели гораздо меньшую глубину для любого заданного горизонтального размера.[6]

Хроматрон также имел несколько недостатков. Во-первых, существует фундаментальное соотношение между ускорением, обеспечиваемым сеткой и электронной пушкой в ​​задней части трубки; Для того, чтобы сеть могла успешно управлять лучом, она должна была иметь значительную долю от общей мощности. К сожалению, механическая компоновка сети ограничивала ее напряжением около 5000 В или менее, что, в свою очередь, ограничивало электронную пушку относительно низким напряжением около 8000 В. Таким образом, общая мощность в Chromatron была меньше, чем в обычных лампах, что компенсировало ее естественную мощность. яркость в некоторой степени.[7]

Более насущной проблемой была механическая схема сетки. Заставить тонкие провода оставаться выровненными с цветными полосами на экране, оказалось, что дизайн Ахиллесова пята.

Коммерческие разработки

В Калифорнийский университет в Беркли создали "Лаборатории хроматического телевидения" для коммерческого развития системы в партнерстве с Paramount Pictures кто предоставил финансирование развития. Они начали производство 22-дюймовых пробных образцов PDF 22-4 в 1952 и 1953 годах с площадью дисплея 14 на 11 дюймов.

На практике с конструкцией возникли серьезные проблемы. Поскольку система фокусировки должна была быстро перемещать луч, чтобы генерировать правильные цвета, приходилось использовать очень высокие напряжения и мощности, что приводило к проблемам искрения и радиочастота (RF) шум. На провода необходимо было подать около 50 Вт радиочастотной мощности, чтобы отклонить электронный луч и направить его на полосу правильного цвета.[8] Последний особенно раздражал при использовании в качестве основы для телевизора, поскольку шум мешал радиоприемникам, принимавшим передачи. В конечном итоге университет отказался от интереса к Chromatron, но Paramount продолжила разработку как системы для отображения пленки во время монтажа, что означало, что радиочастотный шум не представлял проблемы. Разработка все еще продолжалась в начале 1960-х годов, когда их работы были куплены Sony.

Несмотря на эти проблемы, перспективы системы Chromatron были настолько велики, что ряд компаний продолжали разработку системы на протяжении 1950-х годов. Дизайн Chromatron был также лицензирован для множества других целей; Litton Industries использовали Chromatron с двухцветным дисплеем (сине-красный) как основу для Идентификация друга или врага система.

Попытка Sony

К 1961 году Sony была крупным японским производителем черно-белых телевизоров, но совсем не имела технологии цветного телевидения. Дилеры Sony спрашивали, когда они могут рассчитывать на набор цветов, и отдел продаж начал оказывать давление на инженеров, чтобы просто лицензировать дизайн теневой маски у другого производителя и начать производство. Масару Ибука отказался, очевидно, демонстрируя сильное личное ощущение, что дизайн теневой маски был в корне ошибочным.[4]

В марте 1961 года Ибука, Акио Морита и Нобутоши Кихара присутствовал на IEEE выставка на Колизей Нью-Йорка. Это был первый визит Кихары в США, и он провел много времени, блуждая по выставочной площадке. На малом Автометрический Он увидел демонстрацию Хроматрона и поспешил найти Мориту и Ибуку, чтобы показать им. Когда Морита увидел дисплей, он сразу же начал договариваться о встрече на следующее утро, чтобы посетить лаборатории Chromatic на Манхэттене.[9] К концу встречи на следующий день Морита получил лицензию на производство «трубки Chromatron и цветного телевизионного приемника с ее использованием».[10]

В начале 1963 года Сэнри Мияока был отправлен в лабораторию Chromatic, чтобы организовать передачу технологии Sony, что привело к закрытию Chromatic. Его не впечатлили лаборатории, и он назвал подвал без окон "убожеством".[11] Американская команда поспешила указать на недостатки в конструкции Chromatron, сказав Мияоке, что конструкция безнадежна. К сентябрю 1964 года в Японии был построен 17-дюймовый прототип, но серийные испытания показали серьезные проблемы.

Ибука оставался стойким сторонником технологии и продолжал строительство нового завода по их производству недалеко от Станция Осаки в Токио. Это оказалось неразумным; в ранних сериях можно было бы использовать от 1 до 3 пробирок из каждой 1000 произведенных труб. Остальные страдали от проблем с выравниванием, когда цвета переходили от одного к другому на экране, что было невозможно исправить после того, как трубка была закрыта. Пригодные к употреблению лампы были быстро отправлены в демонстрационные залы Sony, несмотря на низкую доходность, и Ибука сделал этот продукт главным приоритетом продаж для Sony. Это тоже оказалось неразумным; низкая урожайность означала, что стоимость производства составляла около 400 000 иен, но Sony была вынуждена продать их по 198 000 иен (500 долларов США), чтобы быть конкурентоспособными.[11]

Производственные проблемы так и не были решены, что привело к усилению напряженности между Ибукой и Моритой. В ноябре 1966 г. Кадзуо Ивама сказал Сусуму Ёсида что компания была близка к разорению, и что команде нужно было повысить урожайность до конца года, иначе продукт придется отменить. Между тем, RCA добилась большого прогресса в улучшении своей технологии теневых масок, и новые участники, такие как General Electric "s"Porta-Color "предлагал другие преимущества. Sony явно отставала от остального рынка, следуя подходу Chromatron.[12]

Ибука наконец объявил, что лично возглавит поиск альтернативной системы. Его команда из 30 инженеров и физиков исследовала широкий спектр подходов в поисках уникальной системы Sony. Прочитав несколько отчетов, Ибука вызвал 29-летнего физика Мияока к себе в кабинет вместе с Ёсидой и спросил его, можно ли заставить работать его подход с использованием одного пистолета. Мияока пытался оставить работу ради репетиции виолончели и опрометчиво заявила, что это сработает. Результатом стал знаменитый Тринитрон система, которая поступила в продажу в 1968 году и получила широкое признание.[13]

Ограниченные продажи

Перед продажей первых телевизоров Trinitron в Соединенных Штатах было построено ограниченное количество 7-дюймовых хроматронов, которые предлагались для продажи в Соединенных Штатах, начиная с апреля 1968 года как KV 7010U. Они были заменены примерно через три месяца на КВ 7010УА Трубка Тринитрон. [1]

Sony КВ 7010У В CRT использовалась недавно изобретенная пушка Trinitron в сочетании с проволочной сеткой Chromatron PDA вместо теневой маски или апертурной решетки.

Описание

Основной концепцией, определявшей Chromatron, была система фокусировки около экрана, которая обеспечивала разрешение луча, необходимое для точного попадания на отдельные цветные полосы люминофора. Сетка не только фокусировала сигнал, но и направляла его к правильным цветам.

Люминофоры были шелкография на заднюю часть трубки полосами шириной 2 мил с зазорами между ними шириной 2 мил, а затем покрыть алюминием, чтобы экран стал проводящим. Поскольку сетку приходилось заряжать до относительно высокого напряжения, алюминиевое покрытие было довольно толстым, что в некоторой степени затемняло изображение.

Люминофоры имели узор RGB-BGR-RGB. Сетка фокусировки была выровнена таким образом, чтобы луч обычно фокусировался на зеленых полосках в середине каждой пары проводов. Чтобы получить разные цвета, например синий, луч нужно было бы потянуть вправо для одного пикселя, а затем влево для следующего. Поскольку соседние полосы люминофора были общими для одного из проводов, это означало, что одна установка напряжения будет давать синий цвет на двух соседних пикселях. Поскольку единый кадр цветного телевидения не состоит из одного цвета, систему отклонения приходилось постоянно изменять по мере того, как луч перемещался по экрану.

Смотрите также

Примечания

[1]

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ Эд Рейтан, "Система последовательной цветности полей CBS" В архиве 2010-01-05 на Wayback Machine, 24 августа 1997 г.
  2. ^ Эд Рейтан, "Система последовательной цветности точек RCA" В архиве 2010-01-07 на Wayback Machine, 28 августа 1997 г.
  3. ^ Джек Гулд, "Телевидение в обзоре: Цвет NBC", Нью-Йорк Таймс, 4 января 1954 г.
  4. ^ а б Sony, п. 42.
  5. ^ Электронно-лучевая патент.
  6. ^ а б c Резюме.
  7. ^ История
  8. ^ https://www.earlytelevision.org/chromatron.html
  9. ^ Sony относится к Chromatic Television под названием «Autometric Laboratories», хотя в других источниках это имя не упоминается.
  10. ^ Sony, п. 43 год
  11. ^ а б Sony, п. 44.
  12. ^ Sony, п. 45
  13. ^ Sony, п. 48

Библиография

  • Джон Натан, "Sony: Частная жизнь", Houghton Mifflin Harcourt, 2001, ISBN  0-618-12694-5
  • Сергей Шевчук, "Краткое изложение результатов исследования 27 сентября 1951 г.", UCRL-1563, Радиационная лаборатория, Калифорнийский университет, 14 ноября 1951 г., стр. 2–4.
  • Милтон Кауфман и Гарри Томас, «Введение в цветное телевидение», Тейлор и Фрэнсис
  • Эдвард В. Герольд, "История и развитие цветного кинескопа", Труды Общества отображения информации, Volume 15, Issue 4 (август 1974), стр. 141–149

Патенты

  • Патент США 2692532, "Аппарат для фокусировки катодных лучей", Эрнст О. Лоуренс, Калифорнийский университет / Лаборатории хроматического телевидения (оригинальный патент Chromatron)
  • Патент США 2866094, «Схема преобразования симметричного сигнала в асимметричный», Hoffman Electronics
  • Патент США 3368105, "Система высоковольтного питания для электронно-лучевых трубок с использованием средств защиты с задержкой времени", Sony

дальнейшее чтение

  • "Это цветной телевизор: посмотрите запись, чтобы увидеть, что впереди", Телепрограмма, 26 июня - 2 июля 1953 г., стр. 5–7.
  • Марк Хейер и Эл Пински, "Интервью с Гарольдом Б. Лоу", Центр истории IEEE, 15 июля 1975 г.