Sistema de color secuencial de campo

El sistema de secuencia de campos de la CBS fue un ejemplo de sistema de televisión mecánico porque dependía en parte de un disco de filtros de color que giraba a 1440 rpm dentro de la cámara y el receptor, capturando y mostrando imágenes de televisión rojas, verdes y azules en secuencia. La velocidad de campo se aumentó de 60 a 144 campos por segundo para superar el parpadeo de las imágenes de color separadas, lo que resultó en 24 fotogramas de color completos por segundo (cada uno de los tres colores se escaneaba dos veces, siendo el entrelazado doble estándar para toda la televisión electrónica: 2 escaneos × 3 colores × 24 fotogramas por segundo = 144 campos por segundo), en lugar de los 30 fotogramas/60 campos por segundo estándar del monocromo. Si la señal de color de 144 campos se transmitiera con el mismo detalle que una señal monocromática de 60 campos, se requeriría 2,4 veces el ancho de banda . Por lo tanto, para mantener la señal dentro del ancho de banda estándar de 6 MHz de un canal, la resolución vertical de la imagen se redujo de 525 líneas a 405 . La resolución vertical era del 77% de la monocromática, y la resolución horizontal era del 54% de la monocromática. ^{[ 6 ]}

Debido a estas variaciones en la resolución y la velocidad de fotogramas con respecto a los estándares NTSC para la transmisión de televisión, las transmisiones en color secuenciales de campo no podían verse en los receptores en blanco y negro existentes sin un adaptador (para verlas en monocromo) o un convertidor de adaptador (para verlas en color). ^{[ 7 ]}

El sistema de televisión en color secuencial de CBS se mostró por primera vez a la prensa el 4 de septiembre de 1940. ^{[ 8 ]} Una película en color de 16 mm se telecine a un televisor en color y se mostró a la prensa reunida en el laboratorio de CBS de Peter Goldmark en Nueva York. ^{[ 8 ]} La transmisión en color en vivo desde cámaras de televisión en un estudio se mostró por primera vez a la prensa en 1941. ^{[ 9 ]} El sistema se mostró por primera vez al público en general el 12 de enero de 1950. ^{[ 10 ]}

La Comisión Federal de Comunicaciones adoptó el sistema de color de CBS como estándar para la televisión en color en los Estados Unidos el 11 de octubre de 1950. ^{[ 11 ]} Las pruebas públicas comenzaron en noviembre de 1950. ^{[ 11 ]} CBS Television comenzó a transmitir en color de forma regular, los siete días de la semana, el 25 de junio de 1951, en el área de la ciudad de Nueva York, con un programa de variedades de una hora presentado por Arthur Godfrey. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

En junio de 1951, Philco ofreció 11 modelos de televisores que podían mostrar las transmisiones en color de CBS en blanco y negro. ^{[ 14 ]} CBS compró su propio fabricante de televisores en abril de 1951 cuando ninguna otra compañía produjo televisores en color utilizando el sistema. ^{[ 15 ]} La producción de receptores en color de CBS-Columbia comenzó en septiembre y se ofrecieron por primera vez para la venta al público en octubre. ^{[ 16 ]} Las transmisiones en color de secuencia de campo fueron suspendidas por CBS el 20 de octubre de 1951 después de mostrar el partido de fútbol americano universitario entre la Universidad de Carolina del Norte y la Universidad de Maryland. ^{[ 17 ]}

El cese de las transmisiones en color y la venta de televisores en color se debió principalmente a la solicitud de la Autoridad Nacional de Producción (ANP), que prohibió la fabricación de televisores en color para el público en general durante la Guerra de Corea . ^{[ 18 ]} Allen B. DuMont , propietario de DuMont Television Network , sospechaba que la razón por la que CBS capituló tan fácilmente fue la completa falta de interés público en la televisión en color no compatible, y que la ANP era una buena excusa para reducir costos y terminar con un negocio que generaba pérdidas. ^{[ 19 ]} Solo se habían fabricado 200 televisores en color para la venta comercial, y solo 100 de ellos se habían enviado, cuando CBS suspendió sus transmisiones en color. ^{[ 20 ]} CBS anunció en marzo de 1953 que había abandonado cualquier plan adicional para su sistema de color. ^{[ 21 ]}

Mientras tanto, RCA continuó trabajando en su sistema de televisión en color compatible con NTSC , que se había presentado por primera vez en 1949, y mejorándolo. Para la primavera de 1953, RCA desarrolló un sistema de televisión en color totalmente electrónico que fue adoptado por NTSC. ^{[ 22 ]} El sistema de color compatible con NTSC reemplazó al sistema secuencial de campos como estándar de televisión en color para los Estados Unidos cuando la FCC lo aprobó para uso público el 17 de diciembre de 1953. ^{[ 23 ]}

Las cámaras de televisión de estudio para transmisiones en color de la década de 1960, como la RCA TK-41 , eran grandes, pesadas y consumían mucha energía. Utilizaban tres tubos de imagen para generar señales de vídeo en rojo, verde y azul (RGB), que se combinaban para producir una imagen compuesta en color . Estas cámaras requerían una óptica compleja para mantener los tubos alineados. Dado que las variaciones de temperatura y las vibraciones podían desalinear fácilmente un sistema de tres tubos, se necesitaba un sistema más robusto para las operaciones en la superficie lunar. ^{[ 24 ]}

En la década de 1940, CBS Laboratories inventó un sistema de color primitivo que utilizaba una rueda con seis filtros de color, la cual giraba frente a un único tubo de cámara de video para generar la señal RGB. ^{[ 25 ]} Este sistema, denominado sistema de color secuencial de campos, utilizaba video entrelazado , con campos de video de color que se alternaban secuencialmente para producir un fotograma completo. Esto significaba que el primer campo sería rojo, el segundo azul y el tercero verde, coincidiendo con los filtros de color de la rueda. ^{[ 25 ]} Este sistema era más simple, más fiable y más eficiente energéticamente que una cámara de color estándar de tres tubos. ^{[ 24 ]}

Stanley Lebar y su equipo de Westinghouse querían añadir color a su cámara ya en 1967, y sabían que el sistema CBS probablemente sería el mejor sistema para estudiar. ^{[ 26 ]} La cámara lunar en color de Westinghouse utilizaba una versión modificada del sistema de color secuencial de campos de CBS. ^{[ 25 ]} Una rueda de color, con seis segmentos de filtro, se colocaba detrás de la montura del objetivo. Giraba a 9,99 revoluciones por segundo, produciendo una velocidad de barrido de 59,94 campos por segundo, la misma que el vídeo NTSC. La sincronización entre la rueda de color y la velocidad de barrido del tubo captador se proporcionaba mediante un imán en la rueda, que controlaba el generador de pulsos de sincronización que gobernaba la temporización del tubo.

La cámara a color utilizaba el mismo tubo de imagen de vídeo SEC que la cámara lunar monocromática del Apolo 9. La cámara era más grande, con una longitud de 430 milímetros (17 pulgadas) , incluyendo el nuevo objetivo zoom. Este objetivo tenía una distancia focal variable de 25 mm a 150 mm, es decir, una relación de zoom de 6:1. En su ángulo más amplio, tenía un campo de visión de 43 grados, mientras que en su modo teleobjetivo extremo, tenía un campo de visión de 7 grados. La apertura variaba de F4 a F44, con una transmitancia de luz T5 . ^{​​[ 27 ]}   

En las estaciones terrestres receptoras de la Tierra se requería procesamiento de señal para compensar el efecto Doppler , causado por el movimiento de la nave espacial alejándose o acercándose a la Tierra. El efecto Doppler distorsionaba el color, por lo que se desarrolló un sistema que empleaba dos grabadoras de vídeo (VTR), con un retardo de bucle de cinta para compensar dicho efecto. ^{[ 25 ]} La señal limpia se transmitía a Houston en blanco y negro compatible con NTSC . ^{[ Nota 1 ]}

A diferencia del sistema CBS, que requería un receptor mecánico especial en el televisor para decodificar el color, la señal se decodificaba en el Centro de Control de Misiones de Houston. Este procesamiento de video se realizaba en tiempo real. El decodificador grababa por separado cada campo rojo, azul y verde en una grabadora de disco magnético analógica. Actuando como un búfer de trama, enviaba la información de color coordinada a un codificador para producir una señal de video en color NTSC y luego la enviaba a la señal de transmisión. ^{[ 24 ]} Una vez decodificado el color, no era necesaria la conversión de escaneo, ya que la cámara en color funcionaba a la misma velocidad de entrelazado de video de 60 campos por segundo que el estándar NTSC. ^{[ 26 ]}

Se utilizó por primera vez en la misión Apolo 10. La cámara empleaba el canal adicional de banda S del módulo de mando y una gran antena de banda S para adaptarse a su mayor ancho de banda. Solo se utilizó en el módulo lunar cuando estaba acoplado al módulo de mando. A diferencia de las cámaras anteriores, incluía un monitor de vídeo portátil que podía acoplarse directamente a la cámara o flotar por separado. Combinado con el nuevo objetivo zoom, permitía a los astronautas una mayor precisión en el encuadre. ^{[ 25 ]}

Apolo 12 fue la primera misión en utilizar la cámara a color en la superficie lunar. Aproximadamente a los 42 minutos de la transmisión de la primera actividad extravehicular (EVA), el astronauta Alan Bean apuntó inadvertidamente la cámara hacia el Sol mientras se preparaba para montarla en el trípode. El brillo extremo del Sol quemó el tubo de captación de video, dejando la cámara inservible. Cuando la cámara regresó a la Tierra, se envió a Westinghouse, y lograron obtener una imagen de la sección del tubo que no estaba dañada. ^{[ 29 ]} Se revisaron los procedimientos para prevenir daños similares en el futuro, incluyendo la adición de una tapa para el objetivo para proteger el tubo cuando la cámara se recolocaba fuera de la MESA.

La cámara a color cubrió con éxito las operaciones lunares durante la misión Apolo 14 en 1971. Surgieron problemas de calidad de imagen debido a que el control automático de ganancia (AGC) de la cámara tenía dificultades para obtener la exposición correcta cuando los astronautas se encontraban en situaciones de luz de alto contraste, lo que provocó que los trajes espaciales blancos se sobreexpusieran o presentaran un efecto de " florecimiento ". La cámara no contaba con un circuito de corrección gamma . Esto resultó en la pérdida de detalle de los tonos medios de la imagen. ^{[ 30 ]}

Tras la misión Apolo 14, solo se utilizó en el módulo de mando, ya que la nueva cámara fabricada por RCA la sustituyó para las operaciones en la superficie lunar. La cámara en color de Westinghouse se siguió utilizando durante la década de 1970 en las tres misiones Skylab y en el Proyecto de Prueba Apolo-Soyuz .

Los premios Emmy de 1969-1970 a la Trayectoria Sobresaliente en Desarrollo Técnico/de Ingeniería fueron otorgados a la NASA por los aspectos conceptuales de la cámara de televisión en color del Apolo y a Westinghouse Electric Corporation por el desarrollo de la cámara. ^{[ 31 ]}