La cámara de estudio de transmisión EMI 2001 fue una de las primeras cámaras de estudio Plumbicon de fabricación británica, muy exitosa , que incluía la lente dentro del cuerpo de la cámara. Cuatro tubos de 30 mm permitían que un tubo se dedicara exclusivamente a producir una señal monocromática de resolución relativamente alta, mientras que los otros tres tubos proporcionaban señales roja, verde y azul. Aunque se usaban semiconductores en la mayor parte de la cámara, los amplificadores de cabezal de alta sensibilidad todavía usaban válvulas termoiónicas en la primera generación del diseño.
La integración de la lente dentro del cuerpo de la cámara tuvo efectos tanto positivos como negativos. En el lado positivo, significó que el punto nodal óptico de la cámara estaba cerca del centro de gravedad, lo que podía hacer que el manejo fuera más fácil e instintivo cuando se utilizaba en monturas de cámara móviles, como pedestales. El lado negativo fue que los fabricantes de lentes estaban limitados en cuanto a qué lentes podían adaptar para que se ajustaran a la cámara. Esto hizo que la 2001 fuera menos atractiva para las transmisiones en exteriores.
La 2001 era pesada y grande. Las asas extraíbles en cada esquina requerían cuatro personas para mover la cámara de forma segura con el objetivo en su lugar. También requería una unidad de control remoto de cámara independiente y el cable que conectaba las dos tenía más de 5 cm de grosor. El objetivo de estudio con zoom servocontrolado estándar tenía un ángulo de visión horizontal de 5 a 50°, con una distancia mínima de enfoque de 91 cm (tipo J) o 45 cm (tipo K).
El EMI 2001 utilizó un conjunto de prismas de cuatro vías para dividir la luz en sus componentes, utilizando los mismos principios novedosos que había desarrollado Philips para su divisor de tres vías. Estos nuevos conjuntos utilizaban la propiedad de la reflexión interna total, dentro de los prismas, para dirigir la luz a los tubos captadores. Las técnicas se describieron en una patente presentada por primera vez en 1961. [1] El prisma de tres vías también se describió en una descripción de la cámara LDE3. [2]
La técnica de utilizar un conjunto de prismas de esta manera era muy superior a los anteriores sistemas de división de luz, ya que el conjunto de prismas era ordenado y compacto y la reproducibilidad en la fabricación mejoró mucho. También se eliminaron los problemas que se experimentaban anteriormente con la doble imagen (comunes con los espejos dicroicos de vidrio). Además, debido a la incidencia casi normal de la luz sobre las superficies dicroicas, se redujo la sensibilidad a la luz polarizada. [1]
Por consiguiente, EMI decidió utilizar una versión de cuatro tubos del divisor de prismas para su nueva cámara a color [3] , con el fin de conservar todas las ventajas del método. Sin embargo, diseñar una disposición de prisma único para cuatro tubos era menos fácil que para tres y, en un principio, se consideraron varias alternativas.
En una configuración inicial del bloque de prismas, que se muestra en la miniatura, se pensó que tres de los tubos de captación estarían en un plano común, pero con el cuarto tubo (rojo) sobresaliendo, casi en ángulo recto con los otros tres. (Esta configuración se iba a utilizar en la cámara rusa de cuatro tubos tipo KT-116M. [4] )
Para la disposición óptica final de la EMI 2001, se cambió el prisma verde por un espejo completamente plateado a unos 45 grados, para desviar la luz verde hacia los lados, lo que dio como resultado la disposición final de cuatro radios. (Cuando se observaban desde la parte posterior de una cámara, los cuatro tubos se veían como una cruz diagonal). Esta disposición óptica definía las dimensiones de la sección transversal de la cámara (que no era pequeña: 380 × 380 mm), pero permitía ubicar el objetivo zoom dentro del cuerpo de la cámara. También era posible retirar los tubos de captación individuales sin necesidad de quitar las bobinas de escaneo, ya que las bases de los tubos eran fácilmente accesibles en las esquinas exteriores.
Las señales compuestas de los sistemas NTSC , PAL y SECAM están formadas por una señal de luminancia de banda ancha y dos señales de diferencia de color de banda estrecha que contienen BY y RY. Si se utiliza una versión de banda limitada de la señal del tubo de luminancia para derivar las señales de diferencia de color, sin modificación, se producirían errores de color. Esto se debe a que la característica de luminancia esperada por el procesamiento del color debe estar compuesta de una manera particular, utilizando proporciones específicas de rojo, verde y azul, mientras que la señal del tubo de luminancia tiene una característica monocromática más general similar a la de una cámara convencional en blanco y negro. Además, la aplicación de la corrección gamma a las señales complica aún más la situación (los tubos de visualización tienen, aproximadamente, una característica de ley cuadrática con γ ≈ 2,2).
Como se muestra a continuación, es beneficioso, pero no suficiente, dar forma a la respuesta de luminancia para simular la característica de luminancia NTSC (PAL o SECAM) (por ejemplo, colocando un filtro óptico delante del tubo de luminancia para pasar la luz con la función de luminosidad requerida, [5] o mediante una superficie dicroica especial que refleje la luz al tubo de luminancia con la función de luminosidad requerida [6] ).
Para un sistema básico de tres colores, la señal de luminancia de banda ancha (Y'), para NTSC, PAL y SECAM, viene dada por: [7] [8]
En el caso de un tubo de luminancia separado, con una conformación espectral adecuada, la señal de salida (Y) viene dada por:
que al corregirse gamma da como resultado:
Al derivar las dos señales de diferencia de color de banda estrecha que contienen R N y B N , se requiere una versión de banda limitada de la señal de luminancia (y'), a saber:
pero la señal de banda limitada del tubo de luminancia es:
Como antes, no es igual a . Si simplemente se utiliza la señal de luminancia con corrección gamma en lugar de y', se producen errores de color que pueden ser apreciables en el caso de colores saturados.
En el EMI 2001 se utiliza un proceso conocido como Corrección Delta-L [3] [9] para superar este problema.
Se forma una señal de corrección de diferencia de luminancia de banda limitada, ΔL, donde:
Esta señal de banda estrecha se utiliza para corregir el canal de luminancia de banda ancha en frecuencias bajas, por lo que la señal monocromática transmitida se convierte en:
Con esta señal de luminancia corregida, se obtiene la reproducción cromática correcta, manteniendo al mismo tiempo el detalle nítido de luminancia de una cámara de 4 tubos. Las señales R, G y B de banda estrecha se corrigen por gamma y se aplican a un circuito de matrizado adecuado para obtener la corrección. Con escenas en escala de grises = y la señal vuelve a ser la del tubo de luminancia únicamente.
Los circuitos del modelo 2001 eran todos de estado sólido, a excepción de las válvulas captadoras y, en las primeras cámaras, la primera etapa de los amplificadores de preamplificador. Los circuitos hacían un uso extensivo de la configuración de amplificador de "anillo de tres", que se muestra simplificada en la figura. Este circuito se adaptó fácilmente para diversos usos.
En el modo normal, no inversor, la parte inferior de la resistencia R2 está conectada a tierra y la entrada es a través de V en (1). En este modo, el amplificador se comporta de manera similar a un "amplificador de retroalimentación de corriente". [10] El circuito mantiene su ancho de banda a medida que aumenta la ganancia (al reducir R2), a diferencia de un amplificador operacional de retroalimentación de voltaje convencional. [11]
El circuito tiene un punto de " tierra virtual " en "A" para que sea posible utilizar amplificadores inversores o sumadores. En este modo, la base de TR1 está conectada a tierra y la entrada es a través de V en (2) y la resistencia en serie R2.
El EMI 2001 utilizó filtros de definición de banda en los cuatro canales. Para los canales de color y luminancia de banda estrecha, los filtros de paso bajo tenían una banda de paso con forma gaussiana [12] y, aunque dichos filtros no eran de "corte nítido", eran de fase lineal y generaban sobreimpulsos insignificantes en los transitorios. El canal de luminancia de banda ancha tenía su ancho de banda definido por un filtro de paso bajo de fase lineal con un corte de 3 dB a 6,8 MHz. Su diseño sigue los métodos de filtro de red de Bode . [13]
A continuación se muestran las respuestas de amplitud de los dos filtros. También se muestran las desviaciones de fase de los dos filtros con respecto a la característica lineal de fase/frecuencia, dadas por:
donde f es la frecuencia en Hz y φ (f) en grados. A bajas frecuencias, los retardos de propagación de los dos filtros son iguales (177 ns, aproximadamente).
"Blooming" se refiere a la situación en la que las áreas brillantes de una imagen "se filtran" en las áreas oscuras adyacentes, con la consiguiente pérdida de nitidez y detalle de la imagen. [14] [15] [16] La condición conduce a "colas de cometa" [14] que se extienden a través de una imagen, siguiendo los reflejos en movimiento.
Las imágenes de las primeras cámaras Plumbicon eran susceptibles a las colas de cometas y al efecto blooming y, aunque estos efectos no habían sido una preocupación importante en la generación anterior de cámaras, que empleaban tubos vidicón u orticón de imagen, eran una característica molesta de los tubos Plumbicon.
Los problemas surgieron cuando la corriente del haz de un tubo captador era insuficiente para descargar completamente el objetivo en áreas muy brillantes de una imagen. Reducir el voltaje del objetivo y aumentar la corriente del haz del tubo captador ayudó a mitigar el problema pero, con los primeros Plumbicons, esto resultó en pérdida de resolución y mayor retardo. [17]
Este problema con los tubos Plumbicon ya era motivo de preocupación a principios de los años 1960 [18] y todas las primeras cámaras Plumbicon lo padecían, [19] incluida la EMI 2001. [20] [21] Con los tubos de malla separados hubo alguna mejora, porque se podían utilizar corrientes de haz más altas sin pérdida de resolución. [22] Algunas cámaras introdujeron circuitos anti-cola de cometa para proporcionar corrección dinámica, cuando se detectaba una sobrecarga (circuitos ACT), pero estos no se usaron en la EMI 2001.
El problema no se resolvió satisfactoriamente hasta finales de los años 1960, cuando se introdujo un cañón adicional "anticola de cometa" en los tubos Plumbicon. [23] [24] Los nuevos diseños de cámaras, producidos en los años 1970, pudieron incluir los nuevos tubos mejorados, y generalmente lo hicieron. Algunas cámaras del año 2001 se modificaron para aceptar los nuevos tubos, pero fue un procedimiento de actualización difícil, debido a la complejidad de los circuitos adicionales.
Tal como lo suministraba EMI, la 2001 y la posterior 2001/1 no tenían ningún tipo de ACT (anticola de cometa) ni HOP (protección contra sobrecarga de luz alta). Por eso, su rendimiento era deficiente en este aspecto, en comparación con la siguiente generación de cámaras suministradas en la década de 1970. Ninguna de las cámaras de primera generación de transmisión verdaderas de mediados y finales de la década de 1960 tenía ACT, por lo que la EMI 2001 no era una excepción.
Al observar grabaciones antiguas, como las de 2001, es muy fácil determinar si un programa utilizó EMI 2001 (o cualquier otra cámara color PAL de primera generación) para capturar las imágenes, ya que las colas de los cometas a menudo eran "manchas" o "salpicaduras" de colores (generalmente causadas por una fuente de luz o luz que se refleja en una superficie altamente reflectante o pulida) simplemente porque la cámara no tenía circuitos ACT.
Algunas emisoras modificaron sus cámaras para que tuvieran ACT, pero la adaptación de ACT/HOP no fue una modificación fácil, ya que se necesitarían cuatro nuevos tubos de cámara HOP, las bases de los tubos, el mazo de cables, cuatro amplificadores de cabeza y cuatro amplificadores de vídeo y las placas de corriente del haz del tubo, todo ello habría necesitado trabajo. ACT y HOP funcionan mediante el uso de un electrodo adicional en el tubo para "descargar por inundación" el objetivo durante el período de retorno. Se necesitaba mucho cuidado al configurar los voltajes HOP, ya que podría producirse daño a la emisión del tubo. Una vez instalados, los circuitos ACT se ajustaron para que la cola del cometa no pareciera una "mancha".
Incluso cuando se habían instalado circuitos ACT, a veces se producían colas de cometa, que consistían en una mezcla de dos colores separados, un color dentro del otro (por ejemplo, una cola de cometa que es roja con una cola de cometa más pequeña dentro de la otra que puede ser verde), o la cola del cometa puede ser de un color no primario, como el rosa. Los problemas se produjeron cuando los ajustes de los circuitos ACT no coincidían bien.
En 1963, antes del desarrollo del modelo 2001, los ingenieros de EMI construyeron una cámara experimental de cuatro tubos [25] . Esta cámara experimental se había inspirado en la nueva cámara de cuatro tubos de RCA, la TK-42 [26], y utilizaba la misma disposición de tubos, es decir, un tubo de 4+Tubo Orthicon de 1 ⁄ 2 pulgada (110 mm)en el canal de luminancia y tres tubos Vidicon de 1 pulgada (25 mm)en los canales de color. Además, la cámara experimental tenía un objetivo zoom Varotal III montado integralmente . Se demostró a la BBC en 1964 [17] donde recibió una recepción mixta. Las imágenes de la cámara tenían una colorimetría decepcionante , pero un detalle de luminancia nítido.
Se planeó una versión de producción de esta cámara, la EMI 2000, pero esta cámara nunca se construyó después de que la BBC hubiera especificado inicialmente los tubos Vidicon. Antes de la producción, la BBC cambió la política para adoptar los nuevos tubos Plumbicon [27] disponibles suministrados por Philips, en la nueva cámara, la EMI 2001, lo que retrasó la producción ya que fueron necesarias revisiones de diseño para acomodar los parámetros de rendimiento de los nuevos tubos en los circuitos con los que se integrarían. [3] Después de los retrasos en el desarrollo, las cantidades de producción de esta cámara no estaban listas para el lanzamiento del servicio de televisión en color de la BBC en 1967 y se ordenaron urgentemente cámaras Marconi Mk VII de cuatro tubos. Cuando la EMI 2001 estuvo lista para producción a principios de 1968, las cámaras Marconi Mk VII que la BBC ordenó [6] [28] se trasladaron a los estudios de clima, noticias y presentaciones en el Centro de Televisión (donde el movimiento sería un problema menor ya que los operadores de cámara se habían quejado de incomodidad por operarlas con posturas inusuales). La BBC también había encargado cámaras de tres tubos Philips LDK3, [29] utilizadas principalmente para transmisiones exteriores y en algunos estudios regionales.
Los ingenieros de EMI visitaron los Estados Unidos en 1963 para ver la nueva cámara a color de cuatro tubos de RCA, la TK42. [5] Inmediatamente después de esta visita, EMI Research Labs se embarcó en un programa para construir una cámara experimental utilizando el mismo formato. La construcción tomó sólo seis semanas de intenso esfuerzo, ayudado por la canibalización de piezas de cámaras EMI existentes. Se tomaron elementos de una cámara de estudio monocromática EMI Type 203 Image Orthicon , [30] para el canal de luminancia, y una cámara a color industrial Type 204, [31] [32] para los canales de color. Esta cámara contenía tres tubos Vidicon y un sistema de división de color utilizando espejos dicroicos de vidrio . Además, se integró un objetivo zoom Varotal III en el cuerpo de la cámara experimental. La cámara estaba alojada en una estructura simple en forma de caja con nervaduras de aluminio extruido y paneles laterales lisos. [33]
La cámara experimental fue presentada a la BBC en 1963, donde recibió una recepción mixta. En ese momento, la BBC estaba evaluando una cámara Philips de tres tubos que utilizaba algunos tubos captadores Plumbicon recientemente disponibles. [34] [2] [i] Los ingenieros de la BBC la habían configurado para producir imágenes en color altamente saturadas y no estaban impresionados por las imágenes "teñidas" de la cámara EMI.
Para evaluar mejor el rendimiento de las cámaras existentes en ese momento, la BBC organizó pruebas comparativas entre la cámara experimental EMI, una cámara Philips y una cámara Marconi de tres IO. [17] En estas pruebas, la colorimetría de las imágenes de la cámara EMI se comparó desfavorablemente con las otras dos, pero proporcionó las imágenes más nítidas.
A pesar de la tibia recepción de la BBC a la cámara experimental, EMI persistió con el concepto de cuatro tubos, pero ahora utilizando tubos Plumbicon, como sugirió Wood [17] , aunque hubo algún retraso antes de que comenzara el trabajo. Hubo varias razones para el retraso. En primer lugar, la junta directiva de EMI dudó en proporcionar la inversión financiera necesaria para el proyecto. En segundo lugar, hubo indecisión sobre dónde ubicar el trabajo pero, finalmente, se eligió al Departamento de TV en color de los Laboratorios de investigación en lugar de la División de equipos de transmisión (el proveedor existente de las cámaras monocromas y el equipo de estudio de EMI). En tercer lugar, hubo preocupación por la confiabilidad del suministro de tubos Plumbicon, ya que Philips era el único proveedor. [ii] En cuarto lugar, hubo preocupaciones con respecto a los estándares de calidad variables de los primeros tubos de captación Plumbicon, ya que se descubrió que algunos tubos producían imágenes inestables. [17] Aunque la mayoría de los problemas con la calidad de los tubos fueron resueltos rápidamente por Philips, seguían existiendo preocupaciones con respecto a las "colas de cometa" y el "blooming".
Después de que la junta de EMI aprobara la nueva cámara, a finales de 1964, el trabajo en ella avanzó rápidamente. La cámara iba a utilizar cuatro tubos captadores Plumbicon y circuitos de estado sólido, incluir un objetivo zoom como estándar y utilizar óptica prismática. Después del inicio tardío, el primer prototipo completamente operativo se mostró a la BBC y a otros en 1966, justo a tiempo para cumplir con los plazos de la BBC para la introducción de su nuevo servicio en color.
Las primeras cámaras utilizaban válvulas termoiónicas (tubos de vacío) en las primeras etapas de los amplificadores principales, pero más tarde se introdujeron los amplificadores FET , a los que se les denominó tipo 2001/1. Todos los demás circuitos de las cámaras, aparte de los tubos captadores, eran de estado sólido.
Las ventas del Type 2001 tuvieron mucho éxito en el Reino Unido. La BBC y muchas de las compañías de televisión independientes instalaron las cámaras en sus estudios durante la rápida expansión de los servicios de color en el Reino Unido después de 1967. Sin embargo, cuando EMI completó sus pedidos en el Reino Unido (hacia finales de la década), se había perdido el auge del mercado estadounidense y el mercado europeo aún no se había desarrollado por completo o ya estaba dominado por las cámaras Philips. Además, las empresas rivales ya estaban sacando nuevos diseños y EMI ahora solo encontró un mercado limitado para una cámara con una configuración de cuatro tubos.
Producida por primera vez en 1966, a principios de la década de 1970 casi todos los estudios de BBC Television y muchas unidades de transmisión exterior (OB) estaban equipados con la 2001. [37] Varias empresas de ITV compraron o alquilaron la cámara, incluidas Thames Television , Yorkshire Television , Associated Television / Central Independent Television , Granada , HTV , Anglia , London Weekend Television e Independent Television News . Empresas independientes como las primeras estaciones de televisión por cable Rediffusion Cablevision , Sheffield Cablevision y la división de televisión educativa de la Inner London Education Authority también compraron la cámara.
Cuando se vendía en el extranjero, el EMI 2001 se comercializaba bajo la marca Thomson SA , de ahí "Thomson TH.T 2001". No se sabe cómo se produjo esto, ya que EMI y Thomson SA no tenían vínculos comerciales.
Las Thomson 2001, al igual que las EMI, también utilizaban Plumbicons; sin embargo, debido a un folleto impreso en francés , se presumió que utilizaban tubos Vidicon . [38] Pero, aparte de los cuadrados plateados del visor (en lugar de blancos) y el cambio de marca en el frente y los costados, las cámaras eran las mismas.
En los Estados Unidos , las cámaras fueron comercializadas por International Video Corporation como IVC/EMI 2001-B (cuatro tubos), con otra versión, la IVC/EMI 2001-C, que constaba de tres tubos. [39] [40] [41] Solo se sabe que una estación estadounidense compró la 2001: WSNS-TV en Chicago , en los primeros años de su funcionamiento. [42]
Aunque no se predijo la vida útil de la cámara, el diseño de cuatro tubos, pesado y de funcionamiento en caliente, se consideró algo obsoleto incluso cuando era nuevo, lo que contribuyó al fracaso casi total de la cámara para venderse a las emisoras fuera del Reino Unido. Además, cuando EMI cerró la División de Equipos de Transmisión a fines de la década de 1970, los estudios se vieron privados de soporte técnico y de repuestos para sus cámaras. En consecuencia, varias empresas de ITV comenzaron a reemplazarlas a fines de la década de 1970 y los últimos operadores comerciales (Yorkshire y Central) las eliminaron gradualmente en 1986 (en general, Central se había deshecho de ellas en 1984, sin embargo, se utilizaron para la continuidad y la presentación de su operación en Birmingham hasta 1986). Sin embargo, la BBC mantuvo varias de estas cámaras en funcionamiento en el BBC Television Centre , sus diversas sucursales regionales y su BBC Elstree Centre durante algunos años después, la última en Elstree hasta julio de 1991; Se mantuvieron en funcionamiento "canibalizando" cámaras idénticas que Central dejó cuando la BBC le compró Elstree en 1984, así como cámaras BBC EMI 2001 desechadas en años anteriores.
Rank Taylor Hobson se negó a ofrecer un objetivo zoom para la nueva cámara de EMI, alegando que estaba totalmente comprometido con otra cosa, pero Angenieux (véase Pierre Angenieux ) expresó su interés en suministrar objetivos zoom para el proyecto. La empresa francesa ofreció dos objetivos zoom para la cámara; el primero era un zoom 10:1 para uso en estudio y el segundo una unidad más grande para transmisiones en exteriores. Ambos podían acomodarse dentro del cuerpo de la cámara, aunque el objetivo OB sobresalía un poco.
Para acomodar un divisor de prisma de cuatro vías, se necesitaba una distancia adicional desde la parte posterior de la lente hasta el plano focal de la imagen, en comparación con un divisor de tres tubos. Esto impuso exigencias severas para el diseñador de lentes, pero Angenieux pudo cumplir con los requisitos de EMI, siempre que se instalaran lentes de aplanamiento de campo delante de cada tubo captador. Las primeras cámaras usaban esta disposición, pero con los diseños de zoom posteriores, estas lentes se volvieron innecesarias.
Los servomotores y los servoamplificadores fueron suministrados por Evershed Power Optics. [43] Los amplificadores de los servomotores se montaron en el cuerpo de la cámara junto con el objetivo. El objetivo zoom accionado por servomotor y el circuito amplificador asociado añadieron considerablemente el peso de la cámara. Además, la incorporación de los servomotores dentro del cuerpo de la cámara impidió el uso de otros tipos de objetivos zoom.
El objetivo zoom integrado era una característica popular de la EMI 2001, que gustaba a los operadores de cámara y, en la industria de la televisión, a veces se la denominaba "la cámara del camarógrafo". [44] [45] [46] [47] Sin un objetivo zoom que sobresaliera, la cámara de estudio tenía solo 537 mm de largo, lo que le permitía usarse en espacios pequeños y moverse con mucha facilidad (tenía un bajo momento de inercia). Además, las imágenes producidas durante el movimiento panorámico tenían un aspecto más natural. La flexibilidad operativa de la cámara se demostró en videos de capacitación. [48]
Aunque la cámara con zoom integrado era popular en el Reino Unido, este concepto tuvo poca influencia en los diseños o las ventas de cámaras en otros lugares. Sólo Marconi, con su pequeña y elegante Mk VIII [49] y las cámaras de Link unos años más tarde [50] siguieron el concepto. La mayoría de los fabricantes de cámaras afirmaban que un formato en el que el objetivo sobresalía por delante de la cámara ofrecía una mayor variedad de proveedores de objetivos y, por supuesto, era un formato que facilitaba la vida a los diseñadores de cámaras, por lo que se descubrió que el entusiasmo de los operadores de cámara por el concepto de zoom integrado tenía poca influencia a largo plazo en los diseñadores. Incluso EMI abandonó la idea de tener un objetivo zoom integrado con su nueva cámara, la Type 2005 [51], que tenía un formato que recordaba a la primera cámara experimental de Philips, con sus tres tubos configurados horizontalmente. [52]
Cámara de televisión de cuatro tubos
