Disco Nipkow - Nipkow disk

Esquemático mostrando os caminhos circulares traçados pelos orifícios em um disco de Nipkow

Um disco Nipkow (às vezes anglicizado como disco Nipkov; patenteado em 1884), também conhecido como disco de varredura , é um dispositivo de varredura de imagens mecânico, rotativo e de operação geométrica , patenteado em 1885 por Paul Gottlieb Nipkow . Esse disco de varredura foi um componente fundamental na televisão mecânica e, portanto, nas primeiras televisões , durante as décadas de 1920 e 1930.

Operação

O dispositivo é um disco giratório mecanicamente de qualquer material adequado (metal, plástico, papelão, etc.), com uma série de orifícios circulares igualmente distantes de igual diâmetro perfurados nele. Os furos também podem ser quadrados para maior precisão. Esses orifícios são posicionados para formar uma espiral de uma volta começando de um ponto radial externo do disco e prosseguindo para o centro do disco. Quando o disco gira, os furos traçam padrões de anéis circulares, com diâmetros interno e externo dependendo da posição de cada furo no disco e espessura igual ao diâmetro de cada furo. Os padrões podem ou não se sobrepor parcialmente, dependendo da construção exata do disco. Uma lente projeta uma imagem da cena à sua frente diretamente no disco. Cada buraco na espiral faz uma "fatia" da imagem, que é captada como um padrão temporal de luz e escuridão por um sensor. Se o sensor for feito para controlar uma luz atrás de um segundo disco de Nipkow girando sincronicamente na mesma velocidade e na mesma direção, a imagem será reproduzida linha por linha. O tamanho da imagem reproduzida é novamente determinado pelo tamanho do disco; um disco maior produz uma imagem maior.

Ao girar o disco enquanto observa um objeto "através" do disco, de preferência através de um setor circular relativamente pequeno do disco (a janela de visualização ), por exemplo, um quarto angular ou oitavo do disco, o objeto parece "varrido" linha por linha , primeiro por comprimento ou altura ou mesmo diagonalmente, dependendo do setor exato escolhido para observação. Girando o disco rapidamente, o objeto parece completo e a captura do movimento torna-se possível. Isso pode ser intuitivamente entendido cobrindo todo o disco, exceto uma pequena área retangular com papelão preto (que permanece fixo), girando o disco e observando um objeto através da pequena área.

Vantagens

Uma das vantagens de usar um disco de Nipkow é que o sensor de imagem (ou seja, o dispositivo que converte luz em sinais elétricos) pode ser tão simples quanto uma única fotocélula ou fotodiodo , já que a cada instante apenas uma área muito pequena é visível através do disco (e janela de exibição) e, portanto, a decomposição de uma imagem em linhas é feita quase que sozinha, com pouca necessidade de tempo de linha de varredura e resolução de linha de varredura muito alta . Um dispositivo de aquisição simples pode ser construído usando um motor elétrico acionando um disco Nipkow, uma pequena caixa contendo um único elemento sensível à luz (elétrico) e um dispositivo de focagem de imagem convencional (lente, caixa escura , etc.).

Outra vantagem é que o dispositivo receptor é muito semelhante ao dispositivo de aquisição, exceto que o dispositivo sensível à luz é substituído por uma fonte de luz variável, acionada pelo sinal fornecido pelo dispositivo de aquisição. Alguns meios de sincronizar os discos nos dois dispositivos também devem ser concebidos (várias opções são possíveis, que vão desde sinais de controle manual até eletrônico).

Esses fatos ajudaram imensamente na construção da primeira televisão mecânica realizada pelo inventor escocês John Logie Baird , bem como as primeiras comunidades de "entusiastas da TV" e até mesmo transmissões de rádio de imagem experimental na década de 1920.

Desvantagens

A resolução ao longo da linha de varredura de um disco Nipkow é potencialmente muito alta, sendo uma varredura analógica. No entanto, o número máximo de scanlines é muito mais limitado, sendo igual ao número de furos no disco, que na prática variou de 30 a 100, com raros discos de 200 furos testados.

Outra desvantagem do disco Nipkow como dispositivo de digitalização de imagens : as linhas de varredura não são linhas retas, mas curvas . Portanto, o disco de Nipkow ideal deve ter um diâmetro muito grande, o que significa menor curvatura , ou uma abertura angular muito estreita de sua janela de visualização. Outra forma de produzir imagens aceitáveis ​​seria fazer furos menores ( escala milimétrica ou mesmo micrométrica ) mais próximos dos setores externos do disco, mas a evolução tecnológica favoreceu os meios eletrônicos de aquisição de imagens.

Outra desvantagem significativa está na reprodução de imagens na extremidade receptora da transmissão, que também foi realizada com um disco Nipkow. As imagens eram tipicamente muito pequenas, tão pequenas quanto a superfície usada para digitalização, que, com as implementações práticas da televisão mecânica , tinha o tamanho de um selo postal no caso de um disco de 30 a 50 cm de diâmetro.

Outras desvantagens incluem a geometria não linear das imagens digitalizadas e o tamanho impraticável do disco, pelo menos no passado. Os discos Nipkow usados ​​nos primeiros receptores de TV tinham aproximadamente 30 a 50 cm de diâmetro, com 30 a 50 orifícios. Os dispositivos que os utilizavam também eram barulhentos e pesados, com qualidade de imagem muito baixa e muita cintilação. A parte de aquisição do sistema não era muito melhor, exigindo uma iluminação muito poderosa do assunto.

Os scanners de disco compartilham uma limitação importante com o dissecador de imagens Farnsworth . A luz é transmitida ao sistema de detecção conforme a pequena abertura varre todo o campo de visão. A quantidade real de luz coletada é instantânea, ocorrendo por meio de uma abertura muito pequena, e o rendimento líquido é apenas uma porcentagem microscópica da energia incidente.

Os iconoscópios (e seus sucessores) acumulam energia no alvo continuamente, integrando energia ao longo do tempo. O sistema de varredura simplesmente "pega" a carga acumulada à medida que passa por cada local no alvo. Cálculos simples mostram que, para receptores fotossensíveis igualmente sensíveis, o iconoscópio é centenas a milhares de vezes mais sensível do que o disco ou o scanner Farnsworth.

O disco de digitalização pode ser substituído por um espelho poligonal, mas isso sofre do mesmo problema - falta de integração ao longo do tempo.

Formulários

Além da televisão mecânica acima mencionada, que não se tornou popular pelas razões práticas mencionadas acima, um disco de Nipkow é usado em um tipo de microscópio confocal , um microscópio óptico poderoso .

Referências

links externos