Gravação de vídeo na era dos CRTs: o tubo da câmera de vídeo

Todos nós assistimos a vídeos de shows e eventos que datam da década de 1950, mas provavelmente nunca nos perguntamos como isso foi feito. Afinal, o registro de imagens em movimento em filme era feito desde o final do século XIX. Certamente foi assim que continuou a ser feito até a invenção dos sensores de imagem CCD na década de 1980? Não.

Embora o filme ainda fosse comumente usado na década de 1980, com filmes e até mesmo séries de televisão inteiras como Star Trek: The Next Generation sendo gravadas em filme, a principal fraqueza do filme é a necessidade de mover o filme físico. Imagine o feed de vídeo ao vivo da Lua em 1969 se apenas gravadores de vídeo baseados em filmes existissem.

Vejamos o tubo da câmera de vídeo: a tecnologia quase esquecida que possibilitou a indústria de radiodifusão.

O princípio por trás da gravação em filme não é muito diferente da fotografia. A intensidade da luz é registrada em uma ou mais camadas, dependendo do tipo de filme. Filme cromogênico (cor) para fotografia geralmente tem três camadas, para vermelho, verde e azul. Dependendo da intensidade da luz naquela parte do espectro, afetará mais a camada correspondente, que aparece quando o filme é revelado. Um tipo de filme muito conhecido que usa esse princípio é o Kodachrome.

Embora o filme fosse excelente para fotografia e cinemas, não se encaixava no conceito de televisão. Simplificando, o filme não transmite. As transmissões ao vivo eram muito populares no rádio, e a televisão precisaria ser capaz de distribuir suas imagens em movimento mais rapidamente do que bobinas de filme poderiam ser enviadas pelo país ou pelo mundo.

Considerando o estado da arte da eletrônica na primeira década do século 20, alguma forma de tubo de raios catódicos era a solução óbvia para, de alguma forma, converter fótons em uma corrente elétrica que pudesse ser interpretada, transmitida e concebivelmente armazenada. Essa ideia para o chamado tubo de câmera de vídeo tornou-se o foco de muitas pesquisas durante essas décadas, levando à invenção do dissecador de imagens na década de 1920.

O dissecador de imagem usou uma lente para focalizar uma imagem em uma camada de material fotossensível (por exemplo, óxido de césio) que emite fotoelétrons em uma quantidade relativa àquela da intensidade do número de fótons. Os fotoelétrons de uma pequena área são então manipulados em um multiplicador de elétrons para obter uma leitura daquela seção da imagem que atinge o material fotossensível.

Embora os dissecadores de imagens basicamente funcionassem como pretendido, a baixa sensibilidade à luz do dispositivo resultou em imagens ruins. Somente com iluminação extrema é possível distinguir a cena, tornando-a inutilizável para a maioria das cenas. Esse problema não seria resolvido até a invenção do iconoscópio, que usava o conceito de uma placa de armazenamento de carga.

O iconoscópio adicionou um capacitor à base de prata à camada fotossensível, usando mica como camada isolante entre pequenos glóbulos de prata cobertos com o material fotossensível e uma camada de prata na parte de trás da placa de mica. Como resultado, os glóbulos de prata seriam carregados com fotoelétrons, após o que cada um desses 'pixels' de glóbulos poderia ser escaneado individualmente pelo raio catódico. Ao escanear esses elementos carregados, o sinal de saída resultante foi muito melhorado em comparação com o dissecador de imagens, tornando-a a primeira câmera de vídeo prática após sua introdução no início dos anos 1930.

Ele ainda tinha uma saída bastante ruidosa, no entanto, com análise por EMI mostrando que tinha uma eficiência de apenas cerca de 5% porque os elétrons secundários interromperam e neutralizaram as cargas armazenadas na placa de armazenamento durante a varredura. A solução foi separar o armazenamento de carga da função de emissão de fotos, criando o que é essencialmente uma combinação de dissecador de imagem e iconoscópio.

Nesse 'iconoscópio de imagem', ou super-Emitron como também era chamado, um fotocátodo captaria os fótons da imagem, com os fotoelétrons resultantes direcionados a um alvo que gera elétrons secundários e amplifica o sinal. A placa-alvo no super-Emitron do Reino Unido é semelhante em construção à placa de armazenamento de carga do iconoscópio, com um feixe de elétrons de baixa velocidade escaneando as cargas armazenadas para evitar elétrons secundários. O super-Emitron foi usado pela primeira vez pela BBC em 1937 para um evento ao ar livre durante as filmagens da coroa de flores colocada pelo rei durante o Dia do Armistício.