电视技术发展史

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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。
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• 有线电视的发展经历了三个阶段，第一阶 段是共用天线电视系统。第二阶段是电缆 电视，用同轴电缆传输信号，又叫闭路电 视。这两个阶段又称为传统有线电视系统， 只能单向向用户传输电视节目。被称为第 三阶段的现代有线电视系统，开始于上世 纪80年代后期，是一个双向传输系统，可 以提供交互式数字电视以及普通电话、可 视电话、Internet接入等综合性服务，从 而实现视频、数据、话音三网合一。
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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。
• 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。
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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。
• 1954年，美国全国广播公司（ABC）正式播 送彩色电视节目。
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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-Definition television)。
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• 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。
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• 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。
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• 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。
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有线电视的局部覆盖
• 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 的功能，开始自制节目并进行现场直播，形成了一 套独立完整的有线电视广播体系。70年代后期卫星 电视出现后，天上的卫星电视广播和地面有线系统 结合，使有线电视得到迅速发展。“无线上星、有 线入户”逐渐成为电视传播的主要形式。
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• 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。
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1、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。
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• 借助高科技手段，电视的传播速度和覆 盖范围都是其他媒体难以匹敌的。电视 具有极强的时效性，能对正在发生的事 情进行追踪报道，卫星电视转播和直播 能够真正实现“天涯共此时”。
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• 电视还具有互动性，电视演播现场的人际 交流和面向每一个家庭的播出，使众多的 观众参与了电视节目。观众还可以通过电 话、手机短信等其他媒体参与电视的交流 和互动。
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• 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。
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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。
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• 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。
• 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。
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• 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。
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• 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。
• 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。
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• 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。