50. Вниз головой

А А теперь посмотрите через то же качающееся зеркало на экран телевизора. Вы увидите что-то подобное рис. 59. Конечно, то, что изображений не одно, а несколько, вполне объяснимо: изображение на экране появляется и пропадает 50 раз в секунду. Но вот что странно: несколько изображений видкц кверху ногами, в то время как другие видны нормально. Объясните причины переворачивания изображений.

Рис. 59

Б Большинство из вас знакомо с принципами современного телевидения и без труда разберется в описанном явлении. Для тех, кто не успел познакомиться с ними, нужны некоторые пояснения. Изображение на экране телевизора возникает не все целиком одновременно. Его рисует электронный луч, обегая весь экран поочередно, точка за точкой, так, как взор читателя обегает страницу книги при чтении. Луч сначала рисует слева направо верхнюю строку изображения, затем, несколько спустившись, возвращается налево и рисует вторую строку, третью и так до самой нижней, последней. После этого луч возвращается в левый верхний угол экрана и начинает рисовать второй кадр. В секунду луч рисует пятьдесят кадров (здесь для простоты мы опустили некоторые тонкости, вроде так называемой чересстрочной развертки).

Советуем решить вспомогательную задачу. Как выглядело бы изображение в зеркале, если бы вышла из строя кадровая развертка и луч на экране телевизора имел только движение по горизонтали и не имел бы движения по вертикали, т. е. если бы луч все строки кадра накладывал одну на другую?

В На рис. 60, а показан телевизионный "кадр" в случае, когда все строки кадра наложились друг на друга. Пусть зеркало вращается так, что изображение экрана в нем описывает окружность против часовой стрелки. Будем рассматривать изображение "кадра" А на левой половине окружности в зеркале, где изображение зеркалом смещается вниз. Там кадр будет развернут вниз (рис. 60, б): строки 1,2,3, ... будут показаны глазу одна под другой, причем самая ранняя строка 1 будет выше всех, а самая поздняя - ниже всех. Высота кадра, на экране равная нулю, в зеркале будет видна как

где t - продолжительность зарисовки кадра на экране, v_З - скорость вращения изображения из-за вращения зеркала.

Рис. 60

Как видите, в случае выхода из строя вертикальной развертки вашего телевизора у вас есть возможность развернуть изображение вручную, с помощью зеркала (правда, инерционность свечения экрана приведет к некоторому размазыванию изображения). Отметим, что на заре телевидения развертка с помощью вращающихся зеркал применялась в телевизорах, пока ее не вытеснили электронные методы развертки.

Будем следить теперь за изображением "кадра" А на правой половине окружности, где изображение зеркалом смещается вверх. Там самая ранняя строка "кадра" окажется ниже всех, кадр будет развернут снизу вверх (рис. 60, в). Высота кадра s будет той же, если скорость вращения зеркала не изменилась.

Рассмотрим теперь изображение при нормальной работе телевизора, когда на экране видна не одна-единственная строка, а полный кадр (рис. 60, г) высотой h, в котором изображение развернуто по высоте за счет движения электронного луча сверху вниз со скоростью ил. На левой стороне окружности в зеркале кадр будет растянут, по высоте до величины s + h = t(v_З + v_Л), так как там скорость луча и скорость зеркала суммируются (рис. 60, д). На правой же стороне окружности скорость электронного луча и скорость зеркала направлены встречно. Поэтому кадр там будет вести себя по-разному. Там, где вертикальная скорость луча превосходит вертикальную скорость зеркала (А и В на рис. 59), изображение будет развернуто сверху вниз, т. е. нормально, "вверх головой" (в точках А и В зеркало растягивает изображение главным образом по горизонтали). Там, где вертикальные скорости луча и зеркала окажутся равными по величине, кадр, развернутый на экране лучом, будет "свернут" обратно движением зеркала (С и К на рис. 59). А там, где вертикальная скорость зеркала превосходит вертикальную скорость луча (D, Е, F, Н), изображение будет перевернуто "вверх ногами": самая ранняя строка кадра (рис. 60, ?) окажется самой нижней, самая поздняя - верхней. Высота кадра в зеркале будет равна s - h = t(v_З - v_Л).