2001年

EMI 2001 放送スタジオ カメラは、カメラ本体内にレンズを内蔵した、初期の非常に成功した英国製Plumbiconスタジオカメラでした。4 本の 30 mm チューブにより、 1 本は比較的高解像度のモノクロ信号の生成専用となり、他の 3 本はそれぞれ赤、緑、青の信号を提供します。カメラの大部分で半導体が使用されていましたが、高感度ヘッド アンプには、設計の第一世代でも熱電子管が使用されていました。

レンズをカメラ本体に組み込むことには、良い面と悪い面の両方がありました。良い面としては、カメラの光学的な結節点が重心に近くなり、台座などの移動可能なカメラマウントで使用する場合に操作がより簡単かつ直感的になることが挙げられます。悪い面としては、レンズメーカーがカメラにフィットするように調整できるレンズが限られることです。このため、2001 は屋外放送には魅力が薄れました。

2001 は重くて大きかった。各コーナーの引き出しハンドルを使って、レンズを取り付けたカメラを安全に移動するには 4 人必要だった。また、別のリモート カメラ コントロール ユニットも必要で、この 2 つを接続するケーブルは 2 インチ以上も太かった。標準のサーボ制御スタジオズーム レンズは、水平画角が 5 ～ 50° で、最短焦点距離は 36 インチ (J タイプ) または 18 インチ (K タイプ) だった。

EMI 2001 は、フィリップスが 3 ウェイ スプリッター用に開発したのと同じ斬新な原理を使用して、4 ウェイ プリズム アセンブリを使用して光を各成分に分割しました。これらの新しいアセンブリは、プリズム内の全反射の特性を利用して光をピックアップ チューブに導きました。この技術は、1961 年に最初に申請された特許に記載されています。^[1] 3 ウェイ プリズムは、LDE3 カメラの説明にも記載されています。^[2]

このようにプリズムアセンブリを使用する技術は、プリズムアセンブリがすっきりとコンパクトで、製造の再現性が大幅に向上したため、以前の光分割装置よりもはるかに優れていました。また、以前に経験した二重像の問題（板ガラスダイクロイックミラーで一般的）も解消されました。さらに、ダイクロイック面への光の入射がほぼ垂直であるため、偏光に対する感度が低下しました。^[1]

その結果、EMIは、この方法の利点をすべて維持するために、新しいカラーカメラにプリズムスプリッターの4チューブバージョンを使用することを選択しました^[3]。しかし、4チューブ用の単一のプリズム配置を考案することは、3チューブの場合よりも簡単ではなく、当初はいくつかの代替案が検討されました。

プリズムブロックの初期の構成（サムネイル参照）では、3つのピックアップチューブが共通平面にあるが、4つ目（赤）のチューブが他の3つに対してほぼ直角に突き出ていると考えられていました。（この構成は、ロシアの4チューブカメラタイプKT-116Mで使用されることになっていた。^[4]）

EMI 2001 の最終的な光学配置では、緑色のプリズムが、緑色の光を横向きに偏向させるため、約 45 度の完全に銀メッキされたミラーに変更され、最終的に 4 本のスポーク配置になりました (カメラの背面から見ると、4 本のチューブが斜めの十字に見えます)。この光学配置により、カメラの断面寸法が定義されました (小さくはありません - 380 × 380 mm) が、ズーム レンズをカメラ本体内に配置できるようになりました。また、チューブ ベースは外側の角で簡単にアクセスできるため、スキャン コイルを取り外すことなく、個々のピックアップ チューブを取り外すことができました。

NTSC、PAL、SECAM方式の複合信号は、広帯域の輝度信号と、BY および RY を含む 2 つの狭帯域の色差信号で構成されています。輝度管からの信号の帯域制限バージョンをそのまま使用して色差信号を生成すると、色エラーが発生します。これは、カラー処理で予想される輝度特性は、赤、緑、青の特定の比率を使用して特別な方法で作成する必要があるのに対し、輝度管からの信号は、従来の白黒カメラからの信号に似た、より一般的な単色特性を持っているためです。さらに、信号にガンマ補正を適用すると、状況はさらに複雑になります (表示管は、おおよそ γ ≈ 2.2 の二乗特性を持っています)。

以下に示すように、NTSC（PALまたはSECAM）の輝度特性をシミュレートするように輝度応答を形成することは有益ではあるが、それだけでは十分ではない（例えば、必要な輝度関数を持つ光を通過させる光学フィルターを輝度管の前に配置することによって^[5]、または必要な輝度関数を持つ光を輝度管に反射する特殊な二色性表面によって^[6]）。

基本的な3色システムの場合、NTSC、PAL、SECAMの広帯域輝度信号（Y'）は次のように表される。^{[7] [8]}

${\displaystyle Y'=0.3R^{\frac {1}{\gamma }}+0.59G^{\frac {1}{\gamma }}+0.11B^{\frac {1}{\gamma }}}$

適切なスペクトル整形が施された独立した発光管の場合、出力信号 (Y) は次のように表されます。

${\displaystyle Y=0.3R+0.59G+0.11B}$

これをガンマ補正すると次のようになります。

${\displaystyle Y^{\frac {1}{\gamma }}=(0.3R+0.59G+0.11B)^{\frac {1}{\gamma }}}$

${\displaystyle Y^{\frac {1}{\gamma }}}$ R = G = B の場合を除き、等しくありません。これは中間色 (グレー) に相当します。${\displaystyle Y'}$

_{R N}と B _{N を}含む2つの狭帯域色差信号を導出する場合、輝度信号(y')の帯域制限バージョン、すなわち次のものが必要です。

${\displaystyle y'=0.3R_{N}^{\frac {1}{\gamma }}+0.59G_{N}^{\frac {1}{\gamma }}+0.11B_{N}^{\frac {1}{\gamma }}}$

しかし、発光管からの帯域制限信号は次のようになります。

${\displaystyle y^{\frac {1}{\gamma }}=(0.3R_{N}+0.59G_{N}+0.11B_{N})^{\frac {1}{\gamma }}}$

前述のように、 は と等しくありません。 ガンマ補正された輝度信号を単に y' の代わりに使用すると、飽和色に対して顕著な色誤差が生じる可能性があります。 ${\displaystyle y^{\frac {1}{\gamma }}}$${\displaystyle y'}$${\displaystyle y^{\frac {1}{\gamma }}}$

EMI 2001では、この問題を克服するためにデルタL補正^{[3] [9]}と呼ばれるプロセスが使用されています。

帯域制限された輝度差補正信号 ΔL が形成されます。ここで、

${\displaystyle \Delta L=y^{\frac {1}{\gamma }}-y'}$

この狭帯域信号は、低周波数での広帯域輝度チャネルを補正するために使用されるため、送信されるモノクロ信号は次のようになります。

${\displaystyle Y^{\frac {1}{\gamma }}-\Delta L=Y^{\frac {1}{\gamma }}-(y^{\frac {1}{\gamma }}- y')}$

この補正された輝度信号により、4 管カメラの鮮明な輝度ディテールを維持しながら、正しい色表現が得られます。狭帯域の R、G、B 信号はガンマ補正され、適切なマトリックス回路に適用されて補正が行われます。グレースケールのシーンでは= となり、信号は輝度管のみの信号に戻ります。 ${\displaystyle y^{\frac {1}{\gamma }}}$${\displaystyle y'}$

2001 の回路は、ピックアップ チューブと、初期のカメラではヘッド アンプの初段を除いてすべてソリッド ステートでした。回路では、図に簡略化して示すように、「リング オブ スリー」アンプ構成が広く使用されていました。この回路は、さまざまな用途に簡単に適応できました。

通常の非反転モードでは、抵抗器R2の底部は接地され、入力は（1）_{のVを介して行われます。このモードでは、アンプは「電流帰還アンプ」のように動作します。[} ^10]この回路は、従来の電圧帰還オペアンプとは異なり、ゲインが増加しても（R2を減少させることにより）帯域幅を維持します。^[11]

この回路には「A」に「仮想アース」ポイントがあり、反転増幅器または加算増幅器が可能です。このモードでは、TR1のベースは接地され、入力はV _in (2)と直列抵抗R2を介して行われます。

EMI 2001 は、4 つのチャネルすべてでバンド定義フィルタを使用しました。カラー チャネルと狭帯域輝度チャネルでは、ローパス フィルタの通過帯域はガウス形状でした^[12]。このようなフィルタは「シャープ カット」ではありませんが、線形位相であり、過渡時のオーバーシュートは無視できます。広帯域輝度チャネルでは、帯域幅は 6.8 MHz で 3 dB カットオフする線形位相ローパス フィルタによって定義されました。その設計は、Bodeのラティス フィルタ法に従っています^[13]。

2 つのフィルタの振幅応答を以下に示します。また、線形位相/周波数特性からの 2 つのフィルタの位相偏差も示します。これは次のように表されます。

${\displaystyle \phi (f)=-6.36\times 10^{-5}\times f}$

ここで、fは Hz 単位の周波数、φ (f) は度単位です。低周波数では、2 つのフィルタの伝播遅延は両方とも同じです (約 177 ns)。

「ブルーミング」とは、画像内の明るい部分が隣接する暗い部分に「にじみ」、その結果画像の鮮明さとディテールが失われる状況を指します。^{[14] [15] [16]}この状態は、移動するハイライトに続いて画像全体に走る 「彗星の尾」^{[14]を引き起こします。}

初期のプランビコン カメラで撮影した画像は彗星の尾やブルーミングの影響を受けやすく、ビジコンやイメージ オルシコン管を採用していた前世代のカメラではこれらの影響は大きな問題ではありませんでしたが、プランビコン管では厄介な特徴でした。

問題は、画像の非常に明るい部分で、ピックアップ管のビーム電流がターゲットを完全に放電するのに不十分な場合に発生しました。ターゲット電圧を下げ、ピックアップ管のビーム電流を増やすと、問題は軽減されましたが、初期のプランビコンでは、解像度の低下と遅延の増加につながりました。^[17]

プランビコン管のこの問題は、1960年代初頭にはすでに懸念事項となっていた^[18]。初期のプランビコンカメラはすべてこの問題を抱えており、^[19] EMI 2001もその1つだった。^{[20] [21]}メッシュ管を別にすると、解像度を落とさずに高いビーム電流を流せるようになったため、いくらか改善された。^[22]一部のカメラでは、過負荷を感知したときに動的補正を行うコメットテール防止回路（ACT回路）が導入されたが、EMI 2001では使用されなかった。

この問題は、1960年代後半にプラムビコンの管に「彗星尾防止」銃が追加されるまで、満足のいく解決には至らなかった。^{[23] [24]} 1970年代に生産された新しいカメラの設計では、新しい改良された管を組み込むことができ、通常はそうしていた。2001年のカメラの中には、新しい管を使用できるような改造がされたものもあったが、追加された回路が複雑だったため、改造手順は困難だった。

EMI が供給した 2001 とその後の 2001/1 には、いかなる形態の ACT (コメットテール防止) も HOP (ハイライト過負荷保護) もありませんでした。そのため、1970 年代に供給された次世代のカメラと比較すると、この点でパフォーマンスが劣っていました。1960 年代中期から後半にかけての真の放送用カメラの第一世代には ACT がなかったので、EMI 2001 は珍しいものではありませんでした。

2001 年のような古い録画を観察すると、彗星の尾がしばしば色のついた「しみ」や「斑点」 (通常は光源や反射率の高い表面や磨かれた表面からの反射光によって生じる) になるので、番組が EMI 2001 (またはその他の第 1 世代 PAL カラー カメラ) を使用して画像を撮影したかどうかは非常に簡単にわかります。これは、カメラに ACT 回路がなかったためです。

一部の放送局はカメラを改造して ACT を搭載しましたが、ACT/HOP の改造は容易ではありませんでした。新しい HOP カメラ管が 4 本必要で、管ベース、配線ハーネス、ヘッド アンプ 4 台、ビデオ アンプ 4 台、管ビーム電流ボードのすべてに作業が必要だったからです。ACT と HOP は、フライバック期間中に管内の追加電極を使用してターゲットを「フラッド放電」することで機能します。管の放出に損傷が発生する可能性があるため、HOP 電圧の設定には細心の注意が必要でした。取り付け後、ACT 回路は彗星の尾が「しみ」として現れないように調整されました。

ACT 回路を後付けした場合でも、2 つの異なる色が混ざり合った彗星の尾 (1 つの色がもう 1 つの色の中にあるようなもの) が発生する場合や (たとえば、赤い彗星の尾の内側に緑色の小さな彗星の尾がある)、彗星の尾がピンクなどの非原色になる場合があります。この問題は、ACT 回路の設定が適切に一致していない場合に発生しました。

1963年、2001の開発に先立ち、EMIのエンジニアによって実験的な4管カメラ^[25]が製作された。この実験カメラはRCAの新しい4管カメラTK-42 ^[26]に触発されたもので、同じ管配置、すなわち4+輝度チャンネルには1 ⁄ 2インチ（110 mm）の画像オルシコン管が1本、カラーチャンネルには1インチ（25 mm）のビジコン管が3本搭載されていた。さらに、実験用カメラには一体型Varotal IIIズームレンズが搭載されていた。1964年にBBCで実演され^[17]、評価はまちまちだった。カメラからの画像の色彩測定は期待外れだったが、輝度のディテールは鮮明だった。

このカメラの生産バージョンとしてEMI 2000が計画されていたが、BBCが当初ビジコン管を指定していたため、このカメラは製造されなかった。生産前にBBCは方針を変更し、フィリップス社から供給された新しく入手可能なプランビコン管^[27]を新しいカメラEMI 2001に採用したが、新しい管の性能パラメータを統合回路に適応させるために設計の修正が必要となり、生産が遅れた。^[3] 開発の遅れにより、このカメラの生産量は1967年のBBCのカラーテレビサービスの開始までに準備できず、マルコーニMk VII 4管カメラが緊急発注された。1968年初頭にEMI 2001の生産準備が整ったとき、BBCが発注したマルコーニMk VIIカメラ^{[6] [28]}はテレビセンターの天気予報、ニュース、プレゼンテーションスタジオに移動された（カメラマンが通常とは異なる姿勢でカメラを操作することによる不快感を訴えていたため、移動はそれほど問題にならないだろう）。 BBCはフィリップスLDK3三管カメラも発注しており^[29]、主に屋外放送や一部の地方スタジオで使用されていた。

EMIの技術者は1963年に米国を訪れ、RCAの新しい4管カラーカメラTK42を視察した。^[5]この訪問の直後、EMI研究所は、同じフォーマットを使用した実験用カメラの製作に着手した。製作には、既存のEMIカメラの部品を流用するなど、集中的な作業がわずか6週間で済んだ。輝度チャンネルにはEMIタイプ203イメージオルシコンモノクロスタジオカメラ^[30] 、カラーチャンネルにはタイプ204産業用カラーカメラ^{[31] [32]}から部品が取り出された。このカメラには、3本のビジコン管と、板ガラスダイクロイックミラーを使用した色分割システムが搭載されていた。さらに、実験用カメラのボディには、Varotal IIIズームレンズが組み込まれていた。カメラは、押し出しアルミニウムのリブと平らな側面パネルを備えたシンプルな箱型構造に収められていた。^[33]

実験用カメラは1963年にBBCに披露され、賛否両論の評価を受けた。当時BBCは、新たに入手可能になったプランビコンのピックアップチューブを使用した初期のフィリップス3管カメラを評価していた。^{[34] [2] [i]} BBCのエンジニアは、高彩度のカラー画像を撮影できるようにセットアップしていたが、EMIカメラの「色付き」画像には満足しなかった。

当時のカメラの性能をより正確に判断するため、BBCは実験的なEMIカメラ、フィリップス製カメラ、マルコーニ製3IOカメラの比較テストを実施した。^[17]これらのテストでは、 EMIカメラの画像の色彩測定は他の2つのカメラに比べて劣るものの、最も鮮明な画像を提供した。

BBC がこの実験用カメラをあまり歓迎しなかったにもかかわらず、EMI は 4 管のコンセプトを貫き、ウッド^[17]の提案に従ってプランビコン管を使用するようになったが、作業開始までに多少の遅れがあった。遅れの理由はいくつかある。第一に、EMI の役員会はプロジェクトに必要な資金を投入することを躊躇した。第二に、作業をどこに行うか決断できなかったが、最終的には、放送機器部門 (EMI のモノクロカメラとスタジオ機器の既存の供給元) ではなく、研究所のカラーテレビ部門が選ばれた。第三に、プランビコン管の供給元がフィリップスのみであったため、供給の信頼性に懸念があった。^[ii]第四に、初期のプランビコン ピックアップ管の品質基準にばらつきがあり、一部の管では画像が不安定になることがわかったため、懸念があった。^[17]管の品質に関するほとんどの問題はフィリップスによってすぐに解決されたが、「彗星の尾」と「ブルーミング」に関する懸念は残った。

1964 年後半、EMI 委員会が新しいカメラの承認を与えた後、作業は急速に進みました。カメラは 4 つのプランビコン ピックアップ チューブとソリッド ステート回路を使用し、標準でズーム レンズを備え、プリズム光学系を使用する予定でした。遅れて開始された後、1966 年に最初の完全に機能するプロトタイプが BBC および他の組織に公開されましたが、これは BBC の新しいカラー サービス導入のスケジュールに間に合うだけの時間でした。

初期のカメラでは、ヘッドアンプの最初の段階で熱電子バルブ (真空管) を使用していましたが、後にFETアンプが導入され、そのようなカメラはタイプ 2001/1 と呼ばれています。カメラ内のピックアップ管を除く他のすべての回路はソリッド ステートでした。

タイプ 2001 の販売は英国で大成功を収めました。1967 年以降、英国でカラー サービスが急速に拡大する中、BBC や多くの独立系テレビ局がスタジオにこのカメラを設置しました。しかし、EMI が英国での注文を履行した頃 (1960 年代の終わり頃) には、米国市場のブームは過ぎ去り、ヨーロッパ市場はまだ十分に発展していなかったか、すでに Philips のカメラが優勢でした。さらに、ライバル会社がすでに新しい設計を発表しており、EMI は 4 管構成のカメラの市場が限られていることに気付きました。

1966年に初めて製造され、1970年代初頭までにはBBCテレビのほぼすべてのスタジオと多くの局外放送（OB）ユニットに2001が装備されました。 ^[37] Thames Television、Yorkshire Television、Associated Television / Central Independent Television、Granada、HTV、Anglia、London Weekend Television、Independent Television Newsなど、いくつかのITV会社がこのカメラを購入またはリースしました。初期のケーブルテレビ局であるRediffusion Cablevision、Sheffield Cablevision 、インナーロンドン教育局の教育テレビ部門などの独立系組織もこのカメラを購入しました。

EMI 2001 は海外で販売される際、Thomson SAブランドで販売されたため、「Thomson TH.T 2001」と呼ばれました。EMI と Thomson SA はビジネス上のつながりがなかったため、このようになった経緯は不明です。

トムソン2001もEMIと同様にプランビコンを使用していましたが、フランス語で印刷されたパンフレットにより、ビジコン管を使用していると推定されました。^[38]しかし、ファインダーの四角が白ではなく銀色になり、前面と側面のブランド名が変更された以外は、カメラは同じでした。

アメリカでは、このカメラはインターナショナル・ビデオ・コーポレーションによってIVC/EMI 2001-B（4管）として販売され、別のバージョンとして3管のIVC/EMI 2001-Cも販売された。^{[39] [40] [41] 2001を購入したアメリカの放送局は、}シカゴのWSNS-TV のみであることが知られている。これは、放送開始初期のことであった。^[42]

カメラの予想寿命はなかったが、重くて熱を発する4管式の設計は新品の時からやや時代遅れとみなされ、英国外の放送局へのカメラの販売がほぼ失敗に終わった一因となった。さらに、EMIが1970年代後半に放送機器部門を閉鎖すると、スタジオはカメラの技術サポートとスペアパーツのサポートを受けられなくなった。その結果、1970年代後半にはITVの複数の会社がカメラの交換を開始し、最後の商業放送事業者であるヨークシャーとセントラルは、両社とも1986年に段階的にカメラを廃止した（セントラルは主に1984年にカメラを処分したが、バーミンガムでの放送の継続とプレゼンテーションに1986年まで使用された）。しかし、BBCはその後も数年間、 BBCテレビジョンセンター、さまざまな地方拠点、BBCエルストリーセンターでそのようなカメラを多数運用し続け、最後にエルストリーに置かれたカメラは1991年7月であった。これらのカメラは、1984年にBBCがセントラルからエルストリーを買収した際にセントラルが残した同一のカメラと、それ以前に処分されたBBC EMI 2001を「再利用」することで稼働し続けられた。

ランク・テイラー・ホブソンは、他の会社で完全に手が回っているとして、EMI の新しいカメラ用のズームレンズの提供を断ったが、アンジェニュー (ピエール・アンジェニューを参照) は、このプロジェクト用のズームレンズの供給に興味を示した。このフランス企業は、このカメラ用に 2 つのズームレンズを提供した。1 つはスタジオ用の 10:1 ズームで、もう 1 つは屋外放送用の大型ユニットであった。どちらもカメラ本体内に収納可能であったが、OB レンズは少し突出していた。

4 方向プリズム スプリッターを収容するには、3 チューブ スプリッターと比較して、レンズの背面から画像焦点面までの距離が長く必要でした。これはレンズ設計者に厳しい要求を課しましたが、Angenieux は各ピックアップ チューブの前にフィールド平坦化レンズを取り付けることで EMI の要件を満たすことができました。初期のカメラではこの配置が使用されていましたが、後のズーム設計ではこれらのレンズは不要になりました。

サーボモーターとサーボアンプはエバーシェッドパワーオプティクス社から供給された。^[43] サーボモーターのドライバーアンプはレンズの横のカメラ本体に取り付けられていた。サーボ駆動のズームレンズと関連するアンプ回路はカメラの重量をかなり増加させた。さらに、サーボドライバーをカメラ本体に組み込んだため、他社のズームレンズは使用できなかった。

一体型ズームレンズはEMI 2001の人気機能で、カメラマンに好まれ、テレビ業界では「カメラマンのカメラ」と呼ばれることもあった。^{[44] [45] [46] [47]}突出したズームレンズがないため、スタジオカメラの長さはわずか537mmで、狭いスペースでも使用でき、パンも非常に簡単に行えた（慣性モーメントが低かった）。さらに、パンしながら撮影した画像はより自然な見た目だった。カメラの操作の柔軟性はトレーニングビデオで実証された。^[48]

ズームレンズ一体型カメラは英国内で人気があったが、このコンセプトは他の国のカメラのデザインや販売にはほとんど影響を与えなかった。このコンセプトを踏襲したのは、マルコーニの小さくてすっきりした Mk VIII ^[49]と、数年後にリンク社が発売したカメラ^[50]だけだった。ほとんどのカメラメーカーは、レンズがカメラの前に突き出ている形式の方がレンズサプライヤーの選択肢が広く、もちろんカメラ設計者にとっては楽な形式だったと主張したが、カメラオペレーターのズームレンズ一体型コンセプトへの熱意は、設計者に長期的な影響を与えなかった。EMI でさえ、新しいカメラ Type 2005 ^[51]でズームレンズ一体型の概念を放棄した。このカメラは、水平に配置された 3 つのチューブを備えた、フィリップスの初期の実験用カメラを彷彿とさせる形式だった^{[52] 。}

4管式テレビカメラ

• 元 BBC OB オペレーターによる EMI 2001 のラインアップ プロセスのデモンストレーション
• 元 BBC OB カメラマンが EMI 2001 での勤務経験を語る
• BBC テック オペレーションズの歴史サイト
• 放送テレビカメラ博物館
• ロンドンのテレビスタジオに関するマーティン・ケンプトンのウェブサイトには、EMI 2001 を含む、数十年にわたるさまざまなカメラの業界における使用に関する多くの情報が掲載されています。