기계식 텔레비전
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1. 개요
기계식 텔레비전은 19세기 팩시밀리 기술에서 시작되어, 회전하는 니프코우 원판을 사용하여 영상을 스캔하고 전송하는 최초의 텔레비전 기술이다. 1884년 파울 니프코우가 니프코우 원판을 발명하고, 1920년대 존 로지 베어드와 찰스 프랜시스 젠킨스 등에 의해 실질적인 텔레비전 시스템이 개발되었다. 기계식 텔레비전은 1930년대 전자식 텔레비전의 등장으로 점차 쇠퇴했지만, 컬러 텔레비전 기술과 현대적 응용 분야에서 그 기술적 원리가 활용되었다.
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| 기계식 텔레비전 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | 텔레비전 기술 |
| 개발 시기 | 1880년대 ~ 1930년대 |
| 전신 | 전자 텔레비전 |
| 작동 원리 | |
| 주사 방식 | 기계적 스캔 장치 |
| 디스플레이 방식 | 스크린 |
| 주요 구성 요소 | |
| 스캔 장치 | 회전 디스크 (니프코프 디스크 등) 또는 거울 |
| 광원 | 네온관 또는 백열전구 |
| 동기화 장치 | 모터 및 제어 회로 |
| 역사 | |
| 초기 개발자 | 폴 니프코프 (니프코프 디스크 발명) |
| 주요 개발자 | 존 로지 베어드 찰스 프랜시스 젠킨스 허버트 E. 아이브스 |
| 상용화 시도 | 1920년대 후반 ~ 1930년대 초반 |
| 기술적 한계 | 낮은 해상도, 작은 화면 크기, 불안정한 이미지 |
| 단종 시기 | 1930년대 중반 (전자 텔레비전의 등장으로 대체) |
| 특징 | |
| 장점 | 간단한 구조, 저렴한 생산 비용 (초기) |
| 단점 | 낮은 해상도, 작은 화면 크기, 불안정한 이미지, 소음, 낮은 신뢰성 |
| 기술적 세부 사항 | |
| 해상도 | 30 ~ 240 라인 |
| 화면 크기 | 일반적으로 작음 (몇 인치) |
| 프레임 속도 | 초당 12 ~ 30 프레임 |
| 동기화 방식 | 기계적 또는 전기적 동기화 |
| 활용 | |
| 초기 텔레비전 방송 | 실험 방송, 제한적인 상용 방송 |
| 교육용 자료 | 기술 교육, 과학 시연 |
| 취미 및 DIY 프로젝트 | 아마추어 무선, 자작 텔레비전 |
| 관련 기술 | |
| 니프코프 디스크 | 기계식 스캔의 기본 원리 |
| 베어드 텔레비전 시스템 | 초기 기계식 텔레비전 시스템의 대표적인 예 |
| 전자 텔레비전 | 기계식 텔레비전을 대체한 현대 텔레비전 기술 |
2. 역사
텔레비전의 역사는 크게 기계식 텔레비전 시대와 전자식 텔레비전 시대로 나뉜다.
19세기, 팩시밀리 기술은 기계식 래스터 스캔 기술의 기초를 닦았다. 알렉산더 베인은 1843년부터 1846년까지 팩시밀리 기계를 개발하였고, 프레데릭 베이크웰은 1851년 작동하는 실험실 버전을 시연하였다. 조반니 카셀리는 1856년부터 전신선을 이용하는 최초의 실용적인 팩시밀리 시스템을 상용화했다.[1][2][3]
1873년 윌로비 스미스가 셀레늄의 광전도성을 발견하면서, 셀레늄 셀이 기계식 스캔 시스템의 수광소자로 사용되기 시작했다. 1885년 헨리 서튼은 호주 밸러랫에서 니프코우 회전 원판, 셀레늄 광전지, 니콜 프리즘, 커 효과 셀을 이용해 전신선을 통해 영상을 전송하는 장치인 텔레판을 설계했다.[4]
1909년 에른스트 루머는 25개의 셀레늄 셀을 이용한 텔레비전 시스템을 시연했다. 그는 벨기에 브뤼셀 사법궁에서 리에주까지 115km 거리의 전화선을 통해 간단한 이미지 전송을 성공적으로 시연했다. 그의 장치는 요소 수의 제한으로 간단한 기하학적 모양만 표현할 수 있었고, 비용 또한 매우 높았다.[9]
파울 니프코우는 1884년에 니프코우 원판을 제안하고 특허를 받았다.[14] 콘스탄틴 페르스키(Constantin Perskyi)는 1900년 8월 24일 파리에서 열린 만국 박람회에서 국제 전기 회의에 발표한 논문에서 "텔레비전"이라는 단어를 만들었다.[16]
스코틀랜드의 발명가 존 로지 베어드(John Logie Baird)는 1925년에 니프코우 원판을 사용한 최초의 프로토타입 비디오 시스템을 일부 제작했다. 1925년 3월 25일, 베어드는 런던의 셀프리지 백화점에서 움직이는 텔레비전 실루엣 영상을 최초로 공개 시연했다.[18]
미국의 발명가 찰스 프랜시스 젠킨스(Charles Francis Jenkins)도 텔레비전을 개척했다. 그는 1913년에 "무선으로 하는 동영상"에 대한 기사를 발표했지만, 목격자를 위해 움직이는 실루엣 이미지를 전송한 것은 1923년 12월이었고, 실루엣 사진의 동기화된 전송을 공개적으로 시연한 것은 1925년 6월 13일이었다.[20][21] 1925년 12월 25일, 다카야나기 겐지로(Kenjiro Takayanagi)는 일본 하마마쓰 공업고등학교에서 니프코우 원판 스캐너와 CRT 디스플레이를 사용한 40선 해상도의 텔레비전 시스템을 시연했다.
벨 연구소의 허버트 E. 아이브스(Herbert E. Ives)와 프랭크 그레이는 1927년 4월 7일에 기계식 텔레비전의 극적인 시연을 선보였다. 1928년 제너럴 일렉트릭(General Electric)은 뉴욕주 스케넥터디의 GE 공장에서 방송하는 자체 실험용 텔레비전 방송국인 ''W2XB''를 개설했다. 소련에서는 레온 테레민(Léon Theremin)이 거울 드럼 기반 텔레비전을 개발하고 있었다. 1935년 독일 국영 방송(Reichs-Rundfunk-Gesellschaft)은 베를린에서 180선 방송 테스트를 실시했다.[28]
존 로지 베어드의 1928년 컬러 텔레비전 실험은 골드마크의 더욱 발전된 계열 순차 컬러 시스템에 영감을 주었다.[31] 이후 동시 컬러 시스템이 CBS-골드마크 시스템을 대체했지만, 기계식 컬러 방식은 계속 사용되었다. 초기 컬러 TV는 매우 비쌌으며, 저렴한 어댑터를 통해 흑백 NTSC 텔레비전 수상기 소유자는 컬러 방송을 수신할 수 있었다. 이러한 어댑터 중 가장 두드러진 것은 1955년 NTSC에서 계열 순차 변환기인 Col-R-Tel이다.[33] 이후, 아폴로 달 탐사 미션도 계열 순차 기술을 채택했다.[34]
진공관을 이용한 전자식 텔레비전의 발전으로 기계식 시스템은 텔레비전의 주류에서 밀려나기 시작했다. 1927년 9월 필로 파인스워스가 샌프란시스코에서, 그리고 1934년 필라델피아의 프랭클린 연구소에서 공개적으로 처음 시연한 진공관 텔레비전은 기계식 텔레비전을 빠르게 추월하고 있었다. 1939년, 라디오 코퍼레이션 오브 아메리카(RCA)는 뉴욕시에서 열린 1939년 세계 박람회에서 전자식 텔레비전을 시연하기 시작했다. 미국의 소수 공립 대학에서 운영하는 방송국에서 기계식 텔레비전 방송은 1939년에 종료되었다.
몇몇 기계식 텔레비전 시스템은 브라운관 텔레비전과 비교할 만한 화질로 수 피트 또는 수 미터 너비의 영상을 만들 수 있었다. 시카고의 울리세스 아만드 사나브리아(Ulises Armand Sanabria)가 개발한 시스템이 그러한 예이다. 1934년 사나브리아는 약 약 9.14m 크기의 영상을 투사하는 시스템을 시연했다.[38] 1930년대 최고의 기계식 텔레비전은 스코포니(Scophony) 시스템으로, 400줄 이상의 영상을 생성하고 최소 9x 크기의 화면에 표시할 수 있었다.
2. 1. 초기 연구
19세기, 팩시밀리 기술은 기계식 래스터 스캔 기술의 기초를 닦았다. 알렉산더 베인은 1843년부터 1846년까지 팩시밀리 기계를 개발하였고, 프레데릭 베이크웰은 1851년 작동하는 실험실 버전을 시연하였다. 조반니 카셀리는 1856년부터 전신선을 이용하는 최초의 실용적인 팩시밀리 시스템을 상용화했다.[1][2][3]1873년 윌로비 스미스가 셀레늄의 광전도성을 발견하면서, 셀레늄 셀이 기계식 스캔 시스템의 수광소자로 사용되기 시작했다.
1885년 헨리 서튼은 호주 밸러랫에서 니프코우 회전 원판, 셀레늄 광전지, 니콜 프리즘, 커 효과 셀을 이용해 전신선을 통해 영상을 전송하는 장치인 텔레판을 설계했다.[4] 1890년 서튼의 설계는 국제적으로 출판되었고,[5] 1896년 워싱턴의 이브닝 스타에는 정지 영상 전송 및 보존에 사용된 사례가 실렸다.[6]
1909년 에른스트 루머는 25개의 셀레늄 셀을 이용한 텔레비전 시스템을 시연했다. 그는 벨기에 브뤼셀 사법궁에서 리에주까지 115km 거리의 전화선을 통해 간단한 이미지 전송을 성공적으로 시연했다. 당시 이 시연은 "세계 최초의 작동하는 텔레비전 장치 모델"로 묘사되었다.[8] 그의 장치는 요소 수의 제한으로 간단한 기하학적 모양만 표현할 수 있었고, 비용 또한 매우 높았다. 셀레늄 셀 하나당 15파운드(45USD)였기 때문에, 4,000셀 시스템은 6만 파운드(180000USD), 1만 셀 메커니즘은 15만 파운드(450000USD)로 추산되었다. 루머는 1910년 브뤼셀 만국박람회에서 더 많은 셀을 사용하는 고급 장치 건설을 후원하기를 희망했지만, 추정 비용 25만 파운드(750000USD)는 너무 높았다.[9]
2. 2. 기계식 텔레비전의 등장
파울 니프코우는 1884년에 니프코우 원판을 제안하고 특허를 받았다.[14] 이것은 나선형 구멍 패턴이 있는 회전 원판으로, 각 구멍은 영상의 한 줄을 스캔했다. 니프코우의 회전 원판 "영상 래스터화 장치"는 송신기와 수신기 모두에서 대부분의 기계식 스캔 시스템에 사용된 핵심 메커니즘이었다.[15]콘스탄틴 페르스키(Constantin Perskyi)는 1900년 8월 24일 파리에서 열린 만국 박람회에서 국제 전기 회의에 발표한 논문에서 "텔레비전"이라는 단어를 만들었다. 페르스키의 논문은 니프코우와 다른 사람들의 연구를 언급하면서 기존의 전기 기계 기술을 검토했다.[16]
스코틀랜드의 발명가 존 로지 베어드(John Logie Baird)는 1925년에 니프코우 원판을 사용한 최초의 프로토타입 비디오 시스템을 일부 제작했다. 1925년 3월 25일, 베어드는 런던의 셀프리지 백화점에서 움직이는 텔레비전 실루엣 영상을 최초로 공개 시연했다.[18] 1926년 1월 26일까지 그는 라디오를 통해 움직이는 얼굴 영상의 전송을 시연했다. 이것은 널리 세계 최초의 공개 텔레비전 시연으로 여겨진다.
미국의 발명가 찰스 프랜시스 젠킨스(Charles Francis Jenkins)도 텔레비전을 개척했다. 그는 1913년에 "무선으로 하는 동영상"에 대한 기사를 발표했지만, 목격자를 위해 움직이는 실루엣 이미지를 전송한 것은 1923년 12월이었고, 실루엣 사진의 동기화된 전송을 공개적으로 시연한 것은 1925년 6월 13일이었습니다. 1925년 젠킨스는 니프코우 원판을 사용하여 메릴랜드의 해군 무선국에서 워싱턴 D.C.의 그의 연구실까지 거리에 걸쳐 48선 해상도의 렌즈가 장착된 원판 스캐너를 사용하여 움직이는 장난감 풍차의 실루엣 이미지를 전송했다.[20][21]
1925년 12월 25일, 다카야나기 겐지로(Kenjiro Takayanagi)는 일본 하마마쓰 공업고등학교에서 니프코우 원판 스캐너와 CRT 디스플레이를 사용한 40선 해상도의 텔레비전 시스템을 시연했다.
벨 연구소의 허버트 E. 아이브스(Herbert E. Ives)와 프랭크 그레이는 1927년 4월 7일에 기계식 텔레비전의 극적인 시연을 선보였다.
1928년 제너럴 일렉트릭(General Electric)은 뉴욕주 스케넥터디의 GE 공장에서 방송하는 자체 실험용 텔레비전 방송국인 ''W2XB''를 개설했다.
소련에서는 레온 테레민(Léon Theremin)이 거울 드럼 기반 텔레비전을 개발하고 있었다.
1935년 독일 국영 방송(Reichs-Rundfunk-Gesellschaft)은 베를린에서 180선 방송 테스트를 실시했다.[28]
2. 3. 컬러 텔레비전
존 로지 베어드의 1928년 컬러 텔레비전 실험은 골드마크의 더욱 발전된 계열 순차 컬러 시스템에 영감을 주었다.[31] 피터 골드마크가 발명한 CBS 컬러 텔레비전 시스템은 1940년에 이러한 기술을 사용했다.[32] 골드마크의 시스템에서 방송국은 전자적으로 색상 채도 값을 전송하지만, 기계적 방법도 사용되었다. 송신 카메라에서 기계식 디스크는 반사된 스튜디오 조명에서 색조(색상)를 필터링한다. 수신기에서는 동기화된 디스크가 CRT에 동일한 색조를 칠한다. 시청자가 컬러 디스크를 통해 그림을 보면 그림이 풀 컬러로 나타난다.이후 동시 컬러 시스템이 CBS-골드마크 시스템을 대체했지만, 기계식 컬러 방식은 계속 사용되었다. 초기 컬러 TV는 매우 비쌌다. 당시 가격으로 1000USD가 넘었다. 저렴한 어댑터를 통해 흑백 NTSC 텔레비전 수상기 소유자는 컬러 방송을 수신할 수 있었다. 이러한 어댑터 중 가장 두드러진 것은 1955년 NTSC에서 계열 순차 변환기인 Col-R-Tel이다.[33] 이 시스템은 NTSC 주사 속도로 작동하지만, 구식 CBS 시스템과 같은 디스크를 사용한다. 이 디스크는 흑백 수상기를 계열 순차 수상기로 변환한다. 한편, Col-R-Tel 전자 장비는 NTSC 색상 신호를 복구하고 디스크 재생을 위해 순차적으로 배열한다. 전자 장비는 또한 디스크를 NTSC 시스템과 동기화한다. Col-R-Tel에서 전자 장비는 채도 값(색차)을 제공한다. 이 전자 장비는 색차 값이 그림의 밝기(휘도) 변화 위에 중첩되도록 한다. 디스크는 그림 위에 색조(색상)를 칠한다.
Col-R-Tel 이후, 아폴로 달 탐사 미션도 계열 순차 기술을 채택했다. 달 컬러 카메라는 모두 컬러 휠을 가지고 있었다. 이들 웨스팅하우스와 후기 RCA 카메라는 계열 순차 컬러 텔레비전 사진을 지구로 보냈다. 지구 수신국에는 원시 컬러 비디오 신호를 NTSC 표준으로 변환하는 전자 장비가 포함되어 있었다.[34]
2. 4. 전자식 텔레비전으로의 전환
진공관을 이용한 전자식 텔레비전(이미지 디섹터와 기타 카메라 튜브 및 재생 장치용 CRT 포함)의 발전은 기계식 텔레비전이 텔레비전의 주류에서 밀려나기 시작했음을 의미했다. 기계식 텔레비전은 일반적으로 작은 이미지만을 만들었으며, 1930년대까지 주요 텔레비전 방식이었다.1927년 9월 필로 판스워스가 샌프란시스코에서, 그리고 1934년 필라델피아의 프랭클린 연구소에서 처음 공개 시연한 진공관 텔레비전은 기계식 텔레비전을 빠르게 추월하고 있었다. 판스워스의 시스템은 1936년에 처음 방송에 사용되었으며, 빠른 필드 스캔 속도로 400~600줄 이상의 해상도를 달성했고, 필코와 듀몬트 연구소의 경쟁 시스템도 등장했다. 1939년, 라디오 코퍼레이션 오브 아메리카(RCA)는 10년간의 소송 끝에 판스워스에게 그의 특허권에 대한 대가로 100만달러를 지불했고, RCA는 뉴욕시에서 열린 1939년 세계 박람회에서 전자식 텔레비전을 시연하기 시작했다.[1] 미국의 소수 공립 대학에서 운영하는 기계식 텔레비전 방송은 1939년에 종료되었다.[1]
2. 5. 기계식 텔레비전의 쇠퇴
진공관을 이용한 전자식 텔레비전의 발전은 기계식 시스템이 텔레비전의 주류 형태로서 지배력을 잃기 시작했음을 의미했다. 기계식 TV는 일반적으로 작은 이미지만 생성했고, 1930년대까지 주요 TV 방식이었다.1927년 9월 필로 파인스워스가 샌프란시스코에서, 그리고 1934년 필라델피아의 프랭클린 연구소에서 공개적으로 처음 시연한 진공관 텔레비전은 기계식 텔레비전을 빠르게 추월하고 있었다. 파인스워스의 시스템은 1936년에 처음 방송에 사용되었으며, 빠른 필드 스캔 속도로 400~600줄 이상의 해상도를 달성했고, 필코(Philco)와 듀몬트 연구소(DuMont Laboratories)의 경쟁 시스템도 등장했다. 1939년, 라디오 코퍼레이션 오브 아메리카(RCA)는 10년간의 소송 끝에 파인스워스에게 그의 특허권에 대한 대가로 100만달러를 지불했고, RCA는 뉴욕시에서 열린 1939년 세계 박람회에서 전자식 텔레비전을 시연하기 시작했다. 미국의 소수 공립 대학에서 운영하는 방송국에서 기계식 텔레비전 방송은 1939년에 종료되었다.
초기 음극선관 디스플레이는 크기가 작았다. 1938년의 '스코포니' 텔레비전 수상기는 기계식 디스플레이를 사용한 고급 텔레비전 수상기로, 당시 영국에서 사용되던 405선식 텔레비전 방식과 호환되는 405선의 영상을 가로 약 60.96cm 세로 약 50.80cm 크기의 디스플레이에 표시할 수 있었다. 극장 관객을 위한 버전은 가로 약 1.83m 크기의 디스플레이를 가지고 있었다. 또한 미국의 441선식 텔레비전 방식에도 설정할 수 있었다. 405선의 경우, 고속 스캐너와 약 저속 회전 거울 드럼을 제프리 셀(Jeffree cell)과 함께 사용하여 수은등에서 나오는 집속된 광선을 변조했다. 전자 회로에는 39개의 진공관을 사용했으며, 약 1000W의 전력을 소비했다. 인상적인 결과를 내고 시장에 진출했지만, 수상기는 매우 비쌌고 음극선관 텔레비전의 두 배 정도 가격이었다. 상업적으로 성공하지 못했고, 제2차 세계 대전 기간 동안 영국의 텔레비전 방송이 중단되어 스코포니의 운명을 결정지었다.[35][36]
몇몇 기계식 텔레비전 시스템은 후속 기술인 브라운관 텔레비전과 비교할 만한 화질로 수 피트 또는 수 미터 너비의 영상을 만들 수 있었다. 당시 브라운관 기술은 작고 밝기가 낮은 화면으로 제한되었다. 시카고의 울리세스 아만드 사나브리아(Ulises Armand Sanabria)가 개발한 시스템이 그러한 예이다. 1934년 사나브리아는 약 약 9.14m 크기의 영상을 투사하는 시스템을 시연했다.[38]
1930년대 최고의 기계식 텔레비전은 스코포니(Scophony) 시스템을 사용했을 것이다. 이 시스템은 400줄 이상의 영상을 생성하고 최소 9x 크기의 화면에 표시할 수 있었다(실제로 이러한 유형의 모델이 몇 대 생산되었다).
스코포니 시스템은 영상을 생성하기 위해 상당히 고속으로 회전하는 여러 개의 드럼을 사용했다. 당시 미국 표준인 441선을 사용하는 하나의 시스템은 작은 드럼이 빠른 속도로 회전했다(두 번째로 느린 드럼은 수백 rpm으로 회전했다).
3. 기계식 텔레비전의 작동 원리
팩시밀리는 19세기에 개발된 최초의 기계식 래스터 스캔 기법이다. 알렉산더 베인은 1843년부터 1846년까지 팩시밀리 기계를 소개했고, 프레데릭 베이크웰은 1851년에 작동하는 실험실 버전을 시연했다. 조반니 카셀리는 1856년부터 전신선을 이용하는 최초의 실용적인 팩시밀리 시스템을 서비스에 투입했다.[1][2][3]
1873년 윌로비 스미스가 셀레늄의 광전도성을 발견하면서, 대부분의 기계식 스캔 시스템에서 수광소자로 사용된 셀레늄 셀의 기반이 마련되었다.
1885년, 헨리 서튼은 호주에서 니프코우 원판, 셀레늄 광전지, 니콜 프리즘, 커 효과 셀을 기반으로 전신선을 통해 영상을 전송하는 장치인 텔레판을 설계했다.[4] 1890년에는 서튼의 설계가 국제적으로 출판되었다.[5]
1909년, 독일 물리학자 어니스트 루머는 25개의 셀레늄 셀을 화소로 배열하여 전화선을 통해 간단한 이미지를 전송하는 텔레비전 시스템을 시연했다.[8] 이 장치는 간단한 기하학적 모양만 표현할 수 있었고, 비용이 매우 높았다.[9]
루머의 시연 이후, 프랑스 과학자 조르주 리뉴와 A. 푸르니에는 64개의 셀레늄 셀 매트릭스를 전자 망막처럼 사용하고, 수신기에서 커 셀과 회전 거울을 이용해 이미지를 표시하는 시스템을 발표했다. 이 시스템은 알파벳 문자를 전송할 수 있을 정도의 해상도를 가졌다.[11]
1911년, 보리스 로징과 블라디미르 즈보리킨은 기계식 미러 드럼 스캐너와 음극선관을 이용해 이미지를 전송하는 시스템을 만들었으나, 낮은 감도와 느린 반응 속도로 인해 움직이는 영상은 불가능했다.[13]
3. 1. 니프코 원판 방식
파울 니프코우는 1884년에 니프코우 원판을 제안하고 특허를 받았다.[14] 이것은 나선형 구멍 패턴이 있는 회전 원판으로, 각 구멍은 영상의 한 줄을 스캔했다. 니프코우의 회전 원판 "영상 래스터화 장치"는 송신기와 수신기 모두에서 대부분의 기계식 스캔 시스템에 사용된 핵심 메커니즘이었다.[15]
콘스탄틴 페르스키(Constantin Perskyi)는 1900년 파리 만국 박람회에서 "텔레비전"이라는 단어를 만들었는데, 그의 논문은 니프코우와 다른 사람들의 연구를 언급하면서 기존의 전기 기계 기술을 검토했다.[16] 리 드 포레스트(Lee de Forest)가 증폭 진공관인 트라이오드를 발명한 1907년이 되어서야 설계가 실용적으로 되었다.[17]
스코틀랜드의 발명가 존 로지 베어드(John Logie Baird)는 1925년에 니프코우 원판을 사용한 최초의 프로토타입 비디오 시스템을 일부 제작했다. 베어드의 시스템은 영상을 스캔하고 표시하는 데 모두 니프코우 원판을 사용했다. 베어드의 원판에는 구멍이 30개 있어서 인간의 얼굴을 인식하기에 충분한 30개의 주사선으로 구성된 영상을 생성했다.
미국의 발명가 찰스 프랜시스 젠킨스(Charles Francis Jenkins)도 1925년 젠킨스는 니프코우 원판을 사용하여 48선 해상도의 렌즈가 장착된 원판 스캐너를 사용하여 움직이는 장난감 풍차의 실루엣 이미지를 전송했다.[20][21]
1925년 12월 25일, 다카야나기 켄지로(Kenjiro Takayanagi)는 일본 하마마쓰 공업고등학교에서 니프코우 원판 스캐너와 CRT 디스플레이를 사용한 40선 해상도의 텔레비전 시스템을 시연했다.
전형적인 기계식 텔레비전에는 나선형으로 구멍이 뚫린 니프코 원판이 사용되었다.
3. 2. 거울 방식
DLP 프로젝터는 화소마다 스크린 쪽과 반대쪽 두 방향으로 움직이는 거울을 배치하여 빛의 유무를 제어한다.[1] 화소의 색은 광원 자체의 색을 변화시키는 전기적인 방법과 세 가지 색의 반투명 원반을 회전시켜 광원의 광량을 변화시키는 전기기계적인 방법이 있다.[1]3. 3. 비행 스팟 스캐너
비디오 신호를 생성하는 가장 일반적인 방법은 "비행 스팟 스캐너"였는데, 이는 당시 광전지의 낮은 감도를 해결하기 위해 개발되었다. 텔레비전 카메라로 사진을 찍는 대신, 비행 스팟 스캐너는 어두운 스튜디오에서 피사체 장면을 래스터 패턴으로 빠르게 스캔하는 밝은 광점을 투사했다. 피사체에서 반사된 빛은 여러 개의 광전지에 의해 감지되어 증폭되어 비디오 신호가 되었다.스캐너에서 좁은 광선은 회전하는 니프코우 원판의 구멍을 통과하는 아크 램프에 의해 생성되었다. 장면을 가로지르는 스팟의 각 스윕은 그림의 "스캔 라인"을 생성했다. 그림의 단일 "프레임"은 일반적으로 24, 48 또는 60개의 스캔 라인으로 구성되었다. 장면은 일반적으로 초당 15회 또는 20회 스캔되어 초당 15회 또는 20회의 비디오 프레임을 생성했다. 스팟이 떨어진 지점의 밝기가 다르면 반사되는 빛의 양이 달라졌고, 이는 광전지에 의해 비례적으로 변하는 전기 신호로 변환되었다. 충분한 감도를 얻기 위해 단일 셀 대신 여러 개의 광전지를 사용했다. 기계식 텔레비전 자체와 마찬가지로 비행 스팟 기술은 사진전신(팩시밀리)에서 발전했다. 이 스캔 방법은 19세기에 시작되었다.
비행 스팟 방식에는 두 가지 단점이 있었다.
- 배우는 어둠 속에서 공연해야 한다.
- 비행 스팟 카메라는 낮에 야외에서 제대로 작동하지 않는 경향이 있었다.
1928년, 미국의 제너럴 일렉트릭의 레이 켈은 비행 스팟 스캐너가 야외에서도 작동할 수 있음을 증명했다. 스캔 광원은 다른 입사 조명보다 밝아야 한다.
켈은 뉴욕 주지사 알 스미스의 사진을 텔레비전으로 방송한 24라인 카메라를 운영한 엔지니어였다. 스미스가 대통령직 민주당 후보 지명을 수락했을때, 스미스가 올버니의 주 의사당 밖에 서 있자, 켈은 사용 가능한 사진을 WGY 방송국에 있는 그의 동료 베드퍼드에게 보내는 데 성공했다. 리허설은 잘 진행되었지만, 실제 행사가 시작되자 뉴스릴 촬영기사들이 조명을 켰다.
불행히도 켈의 스캐너에는 램프만 들어 있었다. 조명은 스미스 주지사에게 훨씬 더 많은 빛을 비췄다. 이 조명은 켈의 이미징 광전지를 단순히 압도했다. 사실, 조명은 스캔되지 않은 이미지 부분을 스캔된 부분만큼 밝게 만들었다. 켈의 광전지는 스미스에게서 반사된 빛(AC 스캔 빔)과 조명에서 나오는 평평한 DC 광을 구분할 수 없었다.
이 효과는 스틸 카메라에서 과다 노출과 매우 유사하다. 장면이 사라지고 카메라는 평평하고 밝은 빛을 기록한다. 그러나 유리한 조건에서 사용하면 그림이 제대로 나온다. 마찬가지로 켈은 유리한 조건에서 야외에서 그의 스캐너가 작동한다는 것을 증명했다.
4. 현대적 응용
아마추어 무선 애호가들은 1970년대 이후로 기계식 텔레비전 시스템을 실험해왔다. 초기에는 네온 램프를 광원으로 사용했지만, 현재는 초고휘도 LED가 사용된다. 협대역 텔레비전에 대한 관심이 있는데, 이는 미만의 좁은 채널에 움직이는 이미지를 전송하는 방식이다. (현대 TV 시스템은 일반적으로 약 폭의 채널을 사용한다.) 저속 스캔 TV도 관련이 있는데, 1980년대까지는 P7 CRT를 사용하는 전자 시스템을, 그 이후에는 PC를 사용했다. 알려진 기계식 모니터로는 1970년대에 만들어진 팩스 프린터와 같은 모니터 두 종류와, 2013년에 만들어진 형광 페인트 코팅 소형 드럼 모니터가 있다. 이 드럼 모니터는 UV 레이저를 사용하여 회전하는 드럼에 이미지를 그린다.
DLP 프로젝터는 크기의 작은 정전기적 거울 배열을 사용하여 광원을 반사하고 이미지를 만든다. 저가형 DLP 시스템은 색상 휠을 사용하여 순차적인 색상 이미지를 제공하는데, 이는 초기 컬러 텔레비전 시스템에서 흔히 사용되던 방식이다.
레이저 프린터는 광기계 방식으로 고품질 영상을 생성하는 또 다른 예이다. 작은 회전 거울이 변조된 레이저 빔을 한 축으로 편향시키고, 광전도체의 움직임이 다른 축의 움직임을 제공한다. 고출력 레이저를 사용하는 레이저 비디오 프로젝터는 최대 1,024줄의 해상도를 가지며, 각 줄에는 1,500개 이상의 점이 있다. 이러한 시스템은 고품질 비디오 이미지를 생성하며, 플라네타리움 등에서 사용된다.
군사용 장파장 적외선 카메라도 기계식 기술을 사용한다. 회전 프리즘을 사용하여 525 또는 625선 표준 비디오 출력을 제공하며, 광학 부품은 게르마늄으로 만들어진다. 이와 유사한 카메라가 스포츠 행사에서 공이 배트에 맞은 위치를 보여주는 데 사용되기도 한다.
레이저 조명 장치 기술은 LaserMAME 프로젝트에서 컴퓨터 에뮬레이션과 결합된다.[37] 레이저 광선이 컴퓨터 제어 거울에서 반사되어 벡터 기반 이미지를 추적하며, 이는 MAME 에뮬레이션 소프트웨어의 수정된 버전에 의해 실행되는 클래식 아케이드 게임 이미지를 기반으로 한다.
5. 기술적 측면
기계식 텔레비전은 초기 텔레비전 기술 방식으로, 기계적인 장치를 사용하여 영상을 주사하고 표시했다.
일부 기계식 텔레비전은 오늘날의 텔레비전과 달리 수직으로 선을 주사했다. 베어드의 30선 시스템은 세로로 긴 직사각형 영상을 만들었는데, 이는 초상화와 풍경화 개념에서 유래한 "세로 방향" 이미지였다. 니프코우 원판 앞에 프레이밍 마스크를 배치하는 위치에 따라 주사선 방향이 결정되었다.
베어드의 초기 텔레비전 영상은 해상도가 낮아 한 사람만 보여줄 수 있었기 때문에 세로 이미지가 더 적합했다. 베어드는 가로 3단위, 세로 7단위 비율을 선택했는데, 이는 초상화의 절반 정도 너비였다. 베어드는 텔레비전을 점대점 통신으로 고려했을 수 있다. 벨 연구소의 허버트 이브스가 개발한 1927년 시스템도 수직 "세로" 그림을 생성했는데, 이는 AT&T가 텔레비전을 전화 통신에 사용하려 했기 때문이다.
반면, 미국, 독일 등에서는 다른 발명가들이 텔레비전을 오락 목적으로 사용할 계획이었다. 이들은 정사각형 또는 "가로" 그림으로 시작했다. (어니스트 알렉산더슨, 프랭크 콘래드, 찰스 프랜시스 젠킨스, 윌리엄 펙[39], 울리세스 아르망드 사나브리아의 텔레비전 시스템.[40]) 이들은 텔레비전이 사람들 간의 관계에 관한 것임을 인지하고, 두 사람을 촬영할 수 있는 공간을 허용했다. 이후 베어드도 그림 마스크를 수평 이미지로 바꾸었다.
상업용 기계식 텔레비전 방송 시대에는 축음기 레코더를 개조하여 영상을 기록하는 시스템인 "포노비전(Phonovision)"이 개발되었다. 이 시스템은 완벽하지 않았지만, 초기 방송 영상을 보존하는 데 성공했다.
스코틀랜드의 컴퓨터 엔지니어 도널드 F. 맥클린(Donald F. McLean)은 이러한 기록을 볼 수 있는 아날로그 재생 기술을 재구성했다.[41] 맥클린 박사의 소장품 중에는 존 로지 베어드(John Logie Baird)가 직접 제작한 테스트 녹음이 있다. "1928년 3월 28일"이라는 날짜와 "미스 파운스포드(Miss Pounsford)"라는 제목이 있는 디스크에는 여성의 얼굴이 담겨 있는데, 1993년 메이블 파운스포드(Mabel Pounsford)로 확인되었다.[42]
5. 1. 화면 비율
일부 기계식 텔레비전은 현대 텔레비전과 달리 수평이 아닌 수직으로 선을 스캔했다. 베어드의 30선 시스템이 그 예시인데, 이 시스템은 매우 좁고 세로로 긴 직사각형 영상을 만들었다.이는 오늘날 일반적인 "가로" 방향 대신 세로 이미지를 만들었다. 이러한 용어는 미술의 초상화와 풍경화 개념에서 유래했다. 니프코우 원판 앞에 프레이밍 마스크를 배치하는 위치가 스캔선 방향을 결정하는데, 왼/오른쪽에 배치하면 수직 스캔선, 상/하단에 배치하면 수평 스캔선이 만들어진다.
베어드의 초기 텔레비전 영상은 해상도가 낮아 한 사람만 선명하게 보여줄 수 있었다. 그래서 수직 "세로" 이미지가 수평 "가로" 이미지보다 더 적합했다. 베어드는 가로 3단위, 세로 7단위 비율을 선택했는데, 이는 전통적인 초상화의 절반 정도 너비이며, 일반적인 출입구 비율과 유사하다.
베어드는 오락용 텔레비전 대신 점대점 통신을 고려했을 수 있다. 벨 연구소의 허버트 이브스가 개발한 1927년 시스템도 대형 화면 텔레비전 시스템이자 당시 가장 발전된 텔레비전이었지만, 수직 "세로" 그림을 생성했다. AT&T가 텔레비전을 전화 통신에 사용하려 했기 때문에 수직 모양은 논리적이었다. 전화 통화는 보통 두 사람 간의 대화이므로, 화상 전화 시스템은 회선 양쪽에 한 사람씩 보여주는 것이 적합했다.
반면, 미국, 독일 등에서는 다른 발명가들이 텔레비전을 오락 목적으로 사용할 계획이었다. 이들은 정사각형 또는 "가로" 그림으로 시작했다. (어니스트 알렉산더슨, 프랭크 콘래드, 찰스 프랜시스 젠킨스, 윌리엄 펙[39], 울리세스 아르망드 사나브리아의 텔레비전 시스템.[40]) 이들은 텔레비전이 사람들 간의 관계에 관한 것임을 인지하고, 처음부터 두 사람을 촬영할수 있는 공간(투샷)을 위한 공간을 허용했다. 곧 이미지는 60선 이상으로 증가했고, 카메라는 여러 사람을 한 번에 촬영하기 쉬워졌다. 이후 베어드도 그림 마스크를 수평 이미지로 바꾸었다. 베어드의 "존 텔레비전"은 매우 좁은 화면 형식을 재고한 초기 사례이다. 오락 및 기타 목적을 위해 오늘날에도 가로형이 더 실용적인 형태로 남아 있다.
5. 2. 녹화
상업용 기계식 텔레비전 방송 시대에는 축음기 레코더를 개조하여 영상(음성은 제외)을 기록하는 시스템이 개발되었다. 이러한 시스템은 "포노비전(Phonovision)"으로 판매되었는데, 완벽하게 완성되지는 못했고 사용법이 복잡하고 비용이 많이 들었지만, 초기 방송 영상을 여러 개 보존하는 데는 성공했다.스코틀랜드의 컴퓨터 엔지니어인 도널드 F. 맥클린(Donald F. McLean)은 이러한 기록을 볼 수 있는 아날로그 재생 기술을 재구성하여, 1925년부터 1933년 사이에 제작된 기계식 텔레비전 녹음 자료에 대한 강의와 발표를 진행했다.[41]
맥클린 박사의 소장품 중에는 텔레비전 개척자 존 로지 베어드(John Logie Baird)가 직접 제작한 여러 개의 테스트 녹음이 있다. 그중 "1928년 3월 28일"이라는 날짜와 "미스 파운스포드(Miss Pounsford)"라는 제목이 있는 디스크에는 매우 활기찬 대화를 나누는 것으로 보이는 여성의 얼굴이 수 분 동안 담겨 있다. 이 여성은 1993년 친척에 의해 메이블 파운스포드(Mabel Pounsford)로 확인되었으며, 이 디스크에 짧게 등장하는 그녀의 모습은 인간의 모습을 담은 가장 초기의 텔레비전 비디오 녹화 중 하나이다.[42]
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