在可以用電磁波通過大氣傳輸信息后不久,人們不可避免地開始思考及試驗用無線電傳輸視頻圖像。
美國最早進(jìn)行商業(yè)廣播的廣播電臺是KDKA。1920年,僅僅在此歷史性事件發(fā)生的幾年后,被尊為電視之父的貝爾德(John Logie Baird)在其倫敦實驗室無線傳輸了最早的電視圖像。
Baird開發(fā)了一種電視形式,在該形式中,物體用一種稱為“尼普科夫掃描盤”機(jī)械掃描,尼普科夫掃描盤是一種其上有一螺旋鉆孔圖案的掃描盤。光從物體反射到掃描盤,在掃描盤旋轉(zhuǎn)時其中每一個孔顯示某種圓形圖案。
在此掃描盤面對物體的反面,硒光電管作為傳感器把通過掃描盤孔的光轉(zhuǎn)換為調(diào)制的電信號。為正確再現(xiàn)圖像,貝爾德的系統(tǒng)使接收機(jī)內(nèi)掃描盤的旋轉(zhuǎn)速度與發(fā)射機(jī)內(nèi)掃描盤的旋轉(zhuǎn)速度保持一致。
多孔掃描盤
這里應(yīng)該指出,與歷史上其它許多發(fā)明不同,電視發(fā)明的獨特之處是歸功于一個人,但過程如常有點復(fù)雜。貝爾德作為其發(fā)明基礎(chǔ)的多孔掃描盤是在19世紀(jì)80年代中期由德國發(fā)明家尼普科夫發(fā)明的。事實上,尼普科夫發(fā)明其掃描盤是用來以電方式傳輸運動圖像,而他確實也用硒光電管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
旋轉(zhuǎn)的尼普科夫掃描盤產(chǎn)生圓形掃描線;在掃描盤一個相當(dāng)小的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)(稱為觀察口)觀看它掃描的圖像。在觀察口區(qū)域內(nèi)部,掃描線描述圓形部分。尼普科夫掃描盤提供的分辨率它包含的孔數(shù)量—孔數(shù)量越大,分辨率越高。貝爾德的系統(tǒng)據(jù)說使用了約30個孔,給出的分辨率能力約30線。歷史報告顯示,典型地使用有30~100個孔的掃描盤,包含200個孔的“HD”掃描盤一直在開發(fā)。
貝爾德用其機(jī)械系統(tǒng),最初能傳輸輪廓像,進(jìn)而是1925年首次電視播送人臉,并在1926年播送運動物體。
1929年,BBC開始用貝爾德系統(tǒng)播送電視圖像,甚至于初步的節(jié)目,直至1936年BBC開始用EMI開發(fā)的405行電子掃描電視系統(tǒng)。
這里我們再次指出,雖然貝爾德發(fā)明了電視,但EMI卻殊途同歸。相對于貝爾德系統(tǒng),405行顯然是高清了。
其它系統(tǒng)迅速加盟BBC的405行、50Hz電子系統(tǒng),它們各使用441、450和455掃描行。這些系統(tǒng)的場/幀頻為50Hz或60Hz,由當(dāng)?shù)仉娏€頻率決定。
第二次大戰(zhàn)期間,英國及其它地方大部分電視廣播都暫停了,而電視開發(fā)工作作為一種娛樂媒體也完全停止。不過在二戰(zhàn)期間,法國和德國仍在試驗有約1000線分辨率的電視系統(tǒng)。
戰(zhàn)爭期間,德國Ternseh演示了一種1029行系統(tǒng),它是一種傳輸軍用地圖的系統(tǒng),此模擬系統(tǒng)的缺點是要求15MHz的帶寬。
在法國,試驗工作在分別有567行和1000行的兩套系統(tǒng)上展開,但二戰(zhàn)后,法國開始用819線系統(tǒng)播出。60年代中期,歐洲全部國家都采納了彩色電視傳輸系統(tǒng),這些系統(tǒng)采用PAL或SECAM,兩者都有625總行數(shù),576有效行。
大西洋對岸
1935年美國RCA公司演示了一種343行電視系統(tǒng)。1936年,無線電制造商協(xié)會RMA(現(xiàn)為消費電子協(xié)會CEA)兩個委員會提出美國電視頻道必須標(biāo)準(zhǔn)化為6MHz的帶寬,并推薦441行、隔行掃描、30fps的電視系統(tǒng)。此建議中提議的射頻調(diào)制系統(tǒng)采用雙邊帶、調(diào)幅傳輸,限制它能傳輸?shù)囊曨l帶寬至2.5MHz。1938年,此RMA提議被改為采用殘留邊帶(VSB)傳輸,而非雙邊帶。在殘留邊帶方案中,只有上邊帶(載頻以上部分)及低邊帶的少部分或殘留部分被傳輸。VSB提高傳輸視頻帶寬能力到4.2MHz。其后的1941年,第一個國家電視制式委員會采納現(xiàn)在用于美國的525行總行頻的殘留邊帶制式。
1954年,第二個NTSC采納用于美國及其它國家模擬電視傳輸?shù)募嫒軳TSC的彩色電視制式。此用于6MHz美國電視頻道的制式允許傳輸每圖像高度約333電視線的有限水平分辨率,及傳輸包含525總行數(shù)的一幀、483有效行,幀頻29.97fps。現(xiàn)在,所有非NTSC國家都采納某種形式的PAL或SECAM模擬電視傳輸。所有441、405和819行系統(tǒng)都被625總行數(shù)及約576有效行的PAL或SECAM取代,其中大多數(shù)種類的幀頻都為25fps。大部分這些系統(tǒng)采用的頻道帶寬帶都大于美國的頻道帶寬,即7或8MHz,給出5.75MHz的視頻帶寬能力,因此水平分辨率及行頻更高。
我們已經(jīng)看到現(xiàn)在的HDTV行頻并無革命性的發(fā)展,因為據(jù)說某德國公司在二戰(zhàn)期間已開發(fā)出使用超過1000行的全電視系統(tǒng),而法國在幾乎同一時間也已有一套能工作的、播出1000行的傳輸系統(tǒng),二戰(zhàn)后使用819行系統(tǒng)開始正常播出。
這些模擬高行頻系統(tǒng)的主要問題是它們要求大視頻帶寬,以及相稱的大帶寬RF頻道。在數(shù)字電視廣播時代,數(shù)字壓縮技術(shù)使得存儲和傳輸這些高行頻信號成為可能,同時占據(jù)非常小的帶寬。