LYME передал цветное композитное видео по лучу красного лазера

У телевизора жёлтый RCA-кабель словно исчезает посередине: с одной стороны в него входит композитное видео, с другой появляется цветная картинка, а между ними остаётся красный луч. В проекте LYME лазер не делит изображение на кадры, байты и пакеты. Его яркость буквально повторяет аналоговую видеоволну CVBS, включая строчную синхронизацию, яркостный сигнал и цветовую поднесущую.

Именно поднесущая делает опыт гораздо интереснее обычной оптической телеметрии. Для NTSC она лежит около 3.58 МГц, для PAL — около 4.43 МГц; ошибку фазы декодер превращает в ошибку цвета. Автор проекта Даниел Йорданов поставил целью полосу порядка 5 МГц и собрал оптический участок из деталей, которые выглядят почти анахронизмом рядом с современным видеостримингом.

Передатчик принимает CVBS через разделительную ёмкость и узел смещения с потенциометром 10 кОм. Эмиттерный повторитель на 2N2222 меняет ток красного лазерного модуля в такт входному напряжению. На приёмной стороне фотодиод BPW34 работает с обратным смещением, превращает поток фотонов в ток, а LM318N включён трансимпедансным усилителем. Так оптическая мощность снова становится видеонапряжением для телевизора или USB-захватчика.

Самая содержательная часть схемы спрятана в нескольких пикофарадах. В обратной связи LM318 стоят 2.2 кОм и 8.2 пФ: для этой RC-цепи отдельно получается частота около 8.8 МГц. Готовый приёмник неизбежно медленнее и капризнее: в него входят ёмкость фотодиода, вход усилителя, дорожки платы и запас устойчивости. В LTspice автор заложил для BPW34 25 пФ и получил запас по фазе свыше 45°. Это разумная отправная точка, однако не стендовое доказательство: Vishay указывает для BPW34 типичные 25–40 пФ уже при обратном смещении 3 В.

Отдельный инженерный сюжет возник на выходе. Последовательный резистор 75 Ом сделал изображение через EasyCap заметно стабильнее и убрал горизонтальное размазывание. Он мог подавить звон кабеля, развязать LM318 с ёмкостной нагрузкой либо просто изменить уровень сигнала; при входе 75 Ом такая цепь заодно делит амплитуду примерно пополам. Без осциллограмм на нагрузке нельзя выбрать одну причину, зато опыт хорошо показывает, насколько CVBS чувствителен к привычным для RF-инженера мелочам согласования.

Авторское видео и независимая заметка Hackaday подтверждают цветную картинку на телевизоре и захвате. Полная АЧХ, отношение сигнал/шум, искажения, запас по внешней засветке и дальность пока не опубликованы. Не указаны также мощность и класс лазера, поэтому масштабировать установку без оценки фототока и безопасности для глаз нельзя. Но сам факт уже красив: аналоговая видеоволна пережила свободное пространство, сохранив достаточно формы и фазы, чтобы телевизор увидел в луче обычный кабель.

Первоисточники
GitHub / milar111, LYME101 — https://github.com/milar111/LYME101
Hackaday.io / Daniel Yordanov, LYME — https://hackaday.io/project/206230-lyme
Texas Instruments, LM318-N datasheet — https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm318-n.pdf
Vishay, BPW34 datasheet — https://www.vishay.com/doc/?81521=