Sistema de color secuencial de campo
Sistema de televisión en color en el que la información de los colores primarios se transmite en imágenes sucesivas

Un sistema de color secuencial de campo ( FSC ) es un sistema de televisión en color en el que la información de color primario se transmite en imágenes sucesivas y que se basa en el sistema de visión humana para fusionar las imágenes sucesivas en una imagen en color. Un sistema de color secuencial de campo fue desarrollado en 1940 por Peter Goldmark para CBS , que era su único usuario en la radiodifusión comercial. La Comisión Federal de Comunicaciones lo adoptó el 11 de octubre de 1950 como estándar para la televisión en color en los Estados Unidos . Su debut en transmisión regular fue el 25 de junio de 1951. Sin embargo, unos meses después, CBS finalizó la transmisión en color el 20 de octubre de 1951. En marzo de 1953, CBS retiró su sistema de color como estándar, creando una apertura para sistemas de color totalmente electrónicos de otros fabricantes.

A finales de los años 1960, la NASA revivió el sistema Goldmark-CBS para transmitir vídeo en color desde los módulos de mando del Proyecto Apolo , utilizando una cámara desarrollada por Westinghouse Electric Corporation . La cámara en color de Westinghouse se adaptó para transmitir eventualmente desde la superficie lunar. A partir del Apolo 10 , en mayo de 1969, las cámaras de televisión en color secuenciales volaron en todas las misiones espaciales tripuladas de la NASA hasta finales de los años 1980, cuando las cámaras basadas en CCD las reemplazaron. Después del cambio de siglo XXI, los proyectores de procesamiento digital de luz (DLP) para el consumidor utilizan un solo chip y producen color mediante el proceso de color secuencial, utilizando una rueda de color para los proyectores frontales y traseros.

Invenciones predecesoras

Según el historiador de televisión Albert Abramson, AA Polumordvinov inventó el primer sistema de color de campo secuencial. Polumordvinov solicitó su patente rusa 10738 en 1899. Este sistema escaneaba imágenes con dos cilindros giratorios. [1] Una patente alemana posterior de A. Frankenstein y Werner von Jaworski describía otro sistema de campo secuencial. Al igual que el sistema CBS, esta patente incluía una rueda de color. Frankenstein y Jaworski solicitaron su patente 172376 en 1904. [1]


El 3 de julio de 1928, John Logie Baird demostró una versión de la televisión en color secuencial de campo, utilizando un sistema de televisión mecánico anterior a su uso de tubos de rayos catódicos y produciendo una imagen en color vertical de aproximadamente 10 cm (4 pulgadas) de alto. Fue descrita en la revista Nature :

El procedimiento consistía en explorar primero el objeto cuya imagen se quería transmitir con un punto de luz roja, luego con un punto de luz verde y finalmente con un punto de luz azul. En la estación receptora se empleaba un proceso similar, presentándose al ojo con rapidez imágenes rojas, azules y verdes. El aparato utilizado en el transmisor consistía en un disco perforado con tres espirales sucesivas de agujeros. Los agujeros de la primera espiral estaban cubiertos con filtros rojos, los de la segunda con filtros verdes y los de la tercera con filtros azules. Se proyectaba luz a través de estos agujeros y se proyectaba una imagen de los agujeros en movimiento sobre el objeto. El disco giraba a 10 revoluciones por segundo y, de esta manera, se transmitían treinta imágenes completas cada segundo: diez azules, diez rojas y diez verdes.
En la estación receptora gira un disco similar al disco transmisor, y detrás de este disco, en línea con el ojo del observador, hay dos lámparas de descarga luminiscente. Una de estas lámparas es un tubo de neón y la otra un tubo que contiene vapor de mercurio y helio. Por medio de un conmutador, el tubo de vapor de mercurio y helio se coloca en circuito durante dos tercios de una revolución y el tubo de neón durante el tercio restante. La luz roja del neón se acentúa colocando filtros rojos sobre los orificios de visualización de la imagen roja. De manera similar, los orificios de visualización correspondientes a las imágenes verde y azul se cubren con filtros adecuados. Las luces azul y verde provienen ambas del tubo de mercurio y helio, que emite luz rica en ambos colores. [2]

Baird demostró una versión modificada de dos colores en febrero de 1938, utilizando una disposición de filtros rojo y azul-verde en el transmisor; el 27 de julio de 1939 demostró además ese sistema de escaneo de color en combinación con un tubo de rayos catódicos con rueda de filtro como receptor. [3] En diciembre de 1940, había demostrado públicamente una versión de 600 líneas del sistema. [4] [5]

Sistema de color secuencial de campo Goldmark-CBS

Diagramas de patente del sistema de color secuencial de campo CBS: Fig. 1 el sistema de transmisión, Fig. 2 el sistema de recepción, Fig. 3 el disco de filtro de color.

Descripción del sistema

El sistema secuencial de campo de la CBS era un ejemplo de sistema de televisión mecánico porque dependía en parte de un disco de filtros de color que giraba a 1440 rpm dentro de la cámara y el receptor, capturando y mostrando imágenes de televisión en rojo, verde y azul en secuencia. La velocidad de campo se incrementó de 60 a 144 campos por segundo para superar el parpadeo de las imágenes en color separadas, lo que dio como resultado 24 cuadros de color completos por segundo (cada uno de los tres colores se escaneaba dos veces, siendo el doble entrelazado el estándar para toda la televisión electrónica: 2 escaneos × 3 colores × 24 cuadros por segundo = 144 campos por segundo), en lugar de los 30 cuadros/60 campos por segundo estándar de la televisión monocroma. Si la señal de color de 144 campos se transmitiera con el mismo detalle que una señal monocroma de 60 campos, se necesitaría 2,4 veces el ancho de banda . Por lo tanto, para mantener la señal dentro del ancho de banda estándar de 6 MHz de un canal, la resolución vertical de la imagen se redujo de 525 líneas a 405 . La resolución vertical fue del 77% del monocromo y la resolución horizontal fue del 54% del monocromo. [6]

Debido a estas variaciones en la resolución y la velocidad de cuadros con respecto a los estándares NTSC para transmisión de televisión, las transmisiones en color secuenciales de campo no podían verse en los receptores en blanco y negro existentes sin un adaptador (para verlas en monocromo) o un adaptador-convertidor (para verlas en color). [7]

Fracaso comercial

El sistema de televisión en color secuencial de la CBS se mostró por primera vez a la prensa el 4 de septiembre de 1940. [8] Se telecineó una película de 16 mm en color en un televisor en color y se mostró a la prensa reunida en el laboratorio de la CBS de Peter Goldmark en Nueva York. [8] La primera demostración a la prensa del color en vivo desde cámaras de televisión en un estudio se realizó en 1941. [9] El sistema se mostró por primera vez al público en general el 12 de enero de 1950. [10]

La Comisión Federal de Comunicaciones adoptó el sistema de color CBS como estándar para la televisión en color en los Estados Unidos el 11 de octubre de 1950. [11] Las pruebas públicas comenzaron en noviembre de 1950. [11] CBS Television comenzó a transmitir en color regularmente, siete días a la semana, el 25 de junio de 1951, en el área de la ciudad de Nueva York, con un programa de variedades de una hora presentado por Arthur Godfrey. [12] [13]

En junio de 1951, Philco ofreció 11 modelos de televisión que podían mostrar transmisiones en color de CBS en blanco y negro. [14] CBS compró su propio fabricante de televisores en abril de 1951 cuando ninguna otra compañía produciría televisores en color utilizando el sistema. [15] La producción de receptores en color CBS-Columbia comenzó en septiembre y se ofrecieron por primera vez para la venta minorista en octubre. [16] Las transmisiones en color secuenciales en campo fueron suspendidas por CBS el 20 de octubre de 1951 después de mostrar el partido de fútbol universitario de la Universidad de Carolina del Norte contra la Universidad de Maryland. [17]

El cese de las transmisiones en color y la venta de televisores en color se produjo principalmente por la solicitud de la Autoridad Nacional de Producción (NPA), que prohibió la fabricación de televisores en color para el público en general durante la Guerra de Corea . [18] Allen B. DuMont , propietario de DuMont Television Network , sospechaba que CBS capituló tan fácilmente debido a la total falta de interés público en la televisión en color no compatible, y que la NPA era una buena excusa para reducir costos y terminar con lo que era un negocio que perdía dinero. [19] Solo se habían fabricado 200 televisores en color para la venta comercial, y solo 100 de ellos se habían enviado, cuando CBS suspendió sus transmisiones en color. [20] CBS anunció en marzo de 1953 que había abandonado cualquier plan adicional para su sistema de color. [21]

Mientras tanto, RCA continuó trabajando y mejorando su sistema de televisión en color compatible con NTSC , que se demostró por primera vez en 1949. En la primavera de 1953, RCA desarrolló un sistema de televisión en color totalmente electrónico que adoptó NTSC. [22] El color compatible con NTSC reemplazó al sistema secuencial de campo como estándar de televisión en color para los Estados Unidos cuando la FCC lo aprobó para uso público el 17 de diciembre de 1953. [23]

Cámara lunar en color Westinghouse

Elegir un proceso de color

Stan Lebar, director del proyecto de cámaras de televisión Apollo de Westinghouse, muestra la cámara a color secuencial de campo a la izquierda y la cámara monocromática de la superficie lunar a la derecha.

Las cámaras de televisión en color para estudios de transmisión de la década de 1960, como la RCA TK-41 , eran grandes, pesadas y consumían mucha energía. Utilizaban tres tubos de imágenes para generar señales de video rojo, verde y azul (RGB) que se combinaban para producir una imagen en color compuesta . Estas cámaras requerían una óptica compleja para mantener los tubos alineados. Dado que las variaciones de temperatura y la vibración fácilmente desalineaban un sistema de tres tubos, se necesitaba un sistema más robusto para las operaciones en la superficie lunar. [24]

En la década de 1940, CBS Laboratories inventó un sistema de color temprano que utilizaba una rueda, que contenía seis filtros de color, rotada frente a un solo tubo de cámara de video para generar la señal RGB. [25] Llamado sistema de color de campo secuencial, utilizaba video entrelazado , con campos de video de color alternados secuencialmente para producir un cuadro de video completo. Eso significaba que el primer campo sería rojo, el segundo azul y el tercer campo verde, coincidiendo con los filtros de color en la rueda. [25] Este sistema era más simple y más confiable que una cámara de color estándar de tres tubos, y más eficiente energéticamente. [24]

La cámara

Stanley Lebar y su equipo de Westinghouse querían añadir color a su cámara ya en 1967, y sabían que el sistema CBS probablemente sería el mejor sistema para estudiar. [26] La cámara lunar en color de Westinghouse utilizó una versión modificada del sistema de color secuencial de campo de CBS. [25] Una rueda de color, con seis segmentos de filtro, se colocó detrás de la montura del objetivo. Giraba a 9,99 revoluciones por segundo, produciendo una velocidad de barrido de 59,94 campos por segundo, la misma que el vídeo NTSC. La sincronización entre la rueda de color y la velocidad de barrido del tubo captador se proporcionaba mediante un imán en la rueda, que controlaba el generador de pulsos de sincronización que regía la sincronización del tubo.

La cámara a color utilizaba el mismo tubo de imagen de vídeo SEC que la cámara lunar monocromática que voló en el Apolo 9. La cámara era más grande, midiendo 430 milímetros (17 pulgadas) de largo, incluyendo el nuevo objetivo zoom. El objetivo zoom tenía una longitud focal variable de 25 mm a 150 mm, es decir, una relación de zoom de 6:1. En su ángulo más amplio, tenía un campo de visión de 43 grados, mientras que en su modo de telefoto extremo, tenía un campo de visión de 7 grados. La apertura variaba de F4 a F44, con una clasificación de transmisión de luz T5. ​​[27]

Decodificación de color y procesamiento de señales

Se necesitaba procesar la señal en las estaciones receptoras terrestres para compensar el efecto Doppler , causado por el alejamiento o acercamiento de la nave espacial a la Tierra. El efecto Doppler distorsionaba el color, por lo que se desarrolló un sistema que empleaba dos grabadoras de cinta de vídeo (VTR), con un retardo de bucle de cinta para compensar el efecto. [25] La señal limpiada se transmitió luego a Houston en blanco y negro compatible con NTSC . [Nota 1]

A diferencia del sistema CBS, que requería un receptor mecánico especial en un televisor para decodificar el color, la señal se decodificaba en el Centro de Control de Misiones de Houston. Este procesamiento de video se producía en tiempo real. El decodificador grababa por separado cada campo rojo, azul y verde en una grabadora de disco magnético analógica. Actuando como un búfer de cuadros, enviaba luego la información de color coordinada a un codificador para producir una señal de video en color NTSC y luego la enviaba al grupo de transmisión. [24] Una vez decodificado el color, no era necesaria la conversión de escaneo, porque la cámara en color funcionaba a la misma velocidad de entrelazado de video de 60 campos por segundo que el estándar NTSC. [26]

Historial operativo

Se utilizó por primera vez en la misión Apolo 10. La cámara utilizaba el canal de banda S adicional del módulo de mando y la gran antena de banda S para adaptarse al mayor ancho de banda de la cámara. Solo se utilizó en el módulo lunar cuando estaba acoplado al módulo de mando. A diferencia de las cámaras anteriores, contenía un monitor de vídeo portátil que podía conectarse directamente a la cámara o flotar por separado. Combinado con el nuevo objetivo zoom, permitió a los astronautas tener una mayor precisión en el encuadre. [25]

El Apolo 12 fue la primera misión en utilizar la cámara a color en la superficie lunar. A los 42 minutos de haber comenzado la transmisión de la primera EVA, el astronauta Alan Bean apuntó inadvertidamente la cámara al Sol mientras se preparaba para montarla en el trípode. El brillo extremo del Sol quemó el tubo captador de vídeo, dejando la cámara inservible. Cuando la cámara regresó a la Tierra, se envió a Westinghouse, y pudieron obtener una imagen en la sección del tubo que no estaba dañada. [29] Se reescribieron los procedimientos para evitar tales daños en el futuro, incluida la adición de una tapa de lente para proteger el tubo cuando la cámara se reposicionó fuera de la MESA.

El cuadro EVA del Apollo 14 demuestra el problema del " florecimiento " con la cámara a color.

La cámara a color cubrió con éxito las operaciones lunares durante la misión Apolo 14 en 1971. Los problemas de calidad de imagen aparecieron debido a que el control automático de ganancia (AGC) de la cámara tenía problemas para obtener la exposición adecuada cuando los astronautas estaban en situaciones de luz de alto contraste, y provocó que los trajes espaciales blancos estuvieran sobreexpuestos o " florecieran ". La cámara no tenía un circuito de corrección de gamma . Esto provocó que los tonos medios de la imagen perdieran detalle. [30]

Después del Apolo 14, solo se utilizó en el módulo de mando, ya que la nueva cámara construida por RCA la reemplazó para las operaciones en la superficie lunar. La cámara a color Westinghouse siguió utilizándose durante la década de 1970 en las tres misiones Skylab y en el proyecto de pruebas Apolo-Soyuz .

Los premios Emmy de 1969-1970 por logros sobresalientes en desarrollo técnico y de ingeniería fueron otorgados a la NASA por los aspectos conceptuales de la cámara de televisión en color Apollo y a Westinghouse Electric Corporation por el desarrollo de la cámara. [31]

Uso posterior

Durante los primeros nueve meses de color NTSC en 1953-1954, CBS continuó utilizando sus cámaras de televisión en color con sistema de secuencia de campo, con la velocidad de campo y la señal adaptadas a los estándares NTSC, hasta que RCA entregó su primer modelo de producción de una cámara en color NTSC a tiempo para la temporada 1954-55. [ cita requerida ]

La Unión Soviética fue el único otro país que experimentó con un sistema de color secuencial de campo. En 1954 fabricó una pequeña cantidad de receptores de color que utilizaban un disco de color mecánico. [32]

Los proyectores de procesamiento de luz digital (DLP) modernos suelen utilizar ruedas de color para generar imágenes en color, normalmente funcionando a un múltiplo de la velocidad de cuadros del video. [33]

Véase también

Notas

  1. ^ La señal sin procesar de la Luna, con sus señales fluctuantes de sincronización de TV , se envió al primer VTR y se grabó en una cinta de 2 pulgadas. La cinta no se puso en cola en esa máquina, sino que se reprodujo en el segundo VTR, utilizando la señal de sincronización estable de la casa para reproducirla y corregir cualquier problema de sincronización causado por el efecto Doppler (esta corrección de la base de tiempo ahora se logra mediante métodos digitales desde mediados de la década de 1970). [28]

Referencias

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