Registrare video nell'era dei CRT: il tubo della videocamera

Abbiamo tutti guardato video di concerti ed eventi risalenti agli anni '50, ma probabilmente non ci siamo mai chiesti come fosse possibile farlo. Dopotutto, la registrazione di immagini in movimento su pellicola veniva effettuata già alla fine del XIX secolo. Sicuramente è così che si è continuato a fare fino all'invenzione dei sensori di immagine CCD negli anni '80? No.

Sebbene la pellicola fosse ancora comunemente usata negli anni '80, con film e persino intere serie televisive come Star Trek: The Next Generation registrate su pellicola, il principale punto debole della pellicola è la necessità di spostare la pellicola fisica. Immaginate il feed video in diretta dalla Luna nel 1969 se solo i videoregistratori basati su pellicola fossero esistiti.

Diamo un'occhiata al tubo della videocamera: la tecnologia quasi dimenticata che ha consentito l'industria radiotelevisiva.

Il principio alla base della registrazione su pellicola non è molto diverso da quello della fotografia. L'intensità della luce viene registrata in uno o più strati, a seconda del tipo di pellicola. La pellicola cromogenica (a colori) per la fotografia ha generalmente tre strati, per rosso, verde e blu. A seconda dell'intensità della luce in quella parte dello spettro, avrà un effetto maggiore sullo strato corrispondente, che sarà visibile durante lo sviluppo della pellicola. Un tipo di pellicola molto familiare che utilizza questo principio è Kodachrome.

Sebbene la pellicola fosse eccellente per la fotografia e il cinema, non si adattava al concetto di televisione. In poche parole, il film non viene trasmesso. Le trasmissioni in diretta erano molto popolari alla radio e la televisione avrebbe dovuto essere in grado di distribuire le sue immagini in movimento più velocemente di quanto le bobine di pellicola potessero essere spedite in tutto il paese o nel mondo.

Considerando lo stato dell’arte dell’elettronica nel primo decennio del XX secolo, una qualche forma di tubo a raggi catodici era la soluzione ovvia per convertire in qualche modo i fotoni in una corrente elettrica che potesse essere interpretata, trasmessa e plausibilmente immagazzinata. L'idea di un cosiddetto tubo per videocamera divenne il fulcro di molte ricerche durante questi decenni, portando all'invenzione del dissettore di immagini negli anni '20.

Il dissettore dell'immagine utilizzava una lente per focalizzare un'immagine su uno strato di materiale fotosensibile (ad esempio ossido di cesio) che emette fotoelettroni in una quantità relativa all'intensità del numero di fotoni. I fotoelettroni di una piccola area vengono quindi manipolati in un moltiplicatore di elettroni per ottenere una lettura da quella sezione dell'immagine che colpisce il materiale fotosensibile.

Sebbene i dissettori di immagini funzionassero sostanzialmente come previsto, la scarsa sensibilità alla luce del dispositivo produceva immagini scadenti. Solo con un'illuminazione estrema è possibile distinguere la scena, rendendola inutilizzabile per la maggior parte delle scene. Questo problema non venne risolto fino all’invenzione dell’iconoscopio, che utilizzava il concetto di piastra di accumulo della carica.

L'iconoscopio aggiungeva un condensatore a base d'argento allo strato fotosensibile, utilizzando la mica come strato isolante tra piccoli globuli d'argento ricoperti con il materiale fotosensibile e uno strato d'argento sul retro della piastra di mica. Di conseguenza, i globuli d'argento si caricherebbero di fotoelettroni dopodiché ciascuno di questi "pixel" dei globuli potrebbe essere scansionato individualmente dal raggio catodico. Scansionando questi elementi carichi, il segnale di uscita risultante era molto migliorato rispetto al dissettore di immagini, rendendolo la prima videocamera pratica fin dalla sua introduzione all'inizio degli anni '30.

Aveva ancora un'uscita piuttosto rumorosa, tuttavia, con l'analisi EMI che mostrava che aveva un'efficienza solo del 5% circa perché gli elettroni secondari interrompevano e neutralizzavano le cariche immagazzinate sulla piastra di stoccaggio durante la scansione. La soluzione è stata quella di separare la funzione di accumulo della carica dalla funzione di fotoemissione, creando quella che è essenzialmente una combinazione tra un dissettore di immagini e un iconoscopio.

In questo "iconoscopio dell'immagine", o super-Emitron come veniva anche chiamato, un fotocatodo catturerebbe i fotoni dall'immagine, con i fotoelettroni risultanti diretti verso un bersaglio che genera elettroni secondari e amplifica il segnale. La piastra bersaglio nel super-Emitron del Regno Unito è simile nella costruzione alla piastra di accumulo della carica dell'iconoscopio, con un fascio di elettroni a bassa velocità che scansiona le cariche immagazzinate per prevenire elettroni secondari. Il super-Emitron fu utilizzato per la prima volta dalla BBC nel 1937 per un evento all'aperto durante le riprese della deposizione della corona da parte del re durante il giorno dell'armistizio.