История создания и перспективы развития телевидения (стр. 2 из 4)

Принцип отображения изображения

Шведскому химику Йёнсу Якобу Берцелиусу, открывшему в 1817 году элемент селен, и в голову не могло прийти, что его открытие станет первой вехой на пути к телевидению. Между тем, это именно так: спустя 50 лет было замечено особое свойство селена и некоторых других материалов изменять свое электрическое сопротивление при освещении. Чем ярче свет, падающий на селеновую пластинку, тем легче она проводит ток.

Если из маленьких кусочков селена сделать мозаику, соединить проводами каждый кусочек с маленькой лампочкой, спроецировать на мозаику изображение и пустить по проводам ток, то лампочки, соединенные с более освещенными кусочками мозаики, будут гореть ярче, а соединенные с затемненными участками - тусклее. Получим изображение, удаленное от оригинала на длину проводов. Впервые такое решение предложил американец Джордж Кэрри в 1880 году, но оно никогда не было осуществлено: уж больно громоздким было бы сооружение при более или менее значительном количестве элементов мозаики. Нужно было искать какой-то другой путь.

Еще в 1833 году бельгийский физик Жозеф Плато наклеил на периферию диска рисунки, запечатлевшие последовательные позы танцующей балерины, и стал вращать диск перед окошком, в котором помещалось лишь одно изображение. Когда диск вращался с какой-то определенной скоростью, зритель видел в окошке балерину, плавно исполнявшую свой танец. Так была открыта важная особенность человеческого зрения - его инерционность, то есть свойство "видеть" какое-то короткое время изображение, когда его уже на самом деле не существовало: предыдущее изображение балерины "сцеплялось" с последующим без зазора, глаз не успевал заметить промежутка между ними.

Инерционность зрения использовали создатели кинематографа: сидя в кинотеатре, мы не замечаем, что на экране каждую секунду сменяют друг друга 24 неподвижных изображений, а напряженно следим за погоней или сочувствуем страданиям любимой актрисы. А для того, чтобы на экране все было так, как в жизни, нужно, чтобы съемка происходила с той же скоростью 24 кадра в секунду.

Механическая развертка

Схема построчной развертки

Чтобы выйти из тупика, изобретатели, работавшие над созданием "дальновидения", тоже воспользовались инерционностью зрения, но пошли еще дальше, применив принцип "развертывания" изображения.

Представьте себе, что вы сидите перед экраном в том же зале, но на экран падает не тот широкий пучок света, который несет изображение кадра целиком, а тонкий луч, который с огромной скоростью пробегает по экрану так же, как взгляд наших глаз пробегает страницу книги, строчку за строчкой. Луч все время меняет свою яркость: в одних местах экрана светлеет, в других темнеет, и из-за инерционности зрения мы увидим то же, что и в кино: изображение во весь экран. А если скорость пробегания луча по экрану намного больше, чем скорость смены кадров, эффект движения тоже сохранится.

Вырисовывалась такая схема телепередачи: изображение оптически проецируется на селеновую пластинку, но не все сразу, а лучом построчно; через пластинку проходит ток, который пульсирует в соответствии с изменением освещенности пластинки; пульсирующий ток передается на источник света, яркость которого меняется при пульсации тока; луч от этого источника «бегает» по экрану с той же скоростью и по такому же шаблону, что и луч, "развертывающий" изображение-оригинал.

Преимущества такой схемы были очевидны, остановка была за малым: перейти от идеи к ее реальному воплощению. В 1884 году немецкий инженер (вернее, будущий инженер - тогда он был еще студентом) Пауль Нипков запатентовал устройство «электрический телескоп», в котором для «развертывания» изображения были применены диски с отверстиями, расположенными по спирали. При вращении диска отверстие у периферии пробегало верхнюю «строчку» изображения, следующее отверстие, расположенное чуть ближе к центру, - вторую строчку и т. д. За один оборот диска «разворачивалось» все изображение.

Когда Пауль Нипков сделал свое открытие, он был студентом, совсем молодым человеком. Патент на изобретение ему удалось получить не сразу. По окончании университета он начал работать в управлении железных дорог, где занимался конструированием сигнальных систем. И многие из его изобретений в этой области также были запатентованы, прежде всего - системы аварийной сигнализации. Но главным его открытием, безусловно, оказалось, как потом называли, механическое телевидение.

Принцип сканирования с помощью диска Нипкова стал основой для телевизионной системы шотландского ученого Джона Бэрда, который в 1926 году впервые продемонстрировал публике передачу изображения и воспроизведения его на экране. Телевизионная система шотландского ученого Джона Бэрда очень отличалась от современного телевидения. Она была основана на механической системе сканирования с использованием металлического диска с отверстиями - изобретения Пауля Нипкова. Достоинство системы Бэрда заключалось в том, что из-за очень малой разрешающей способности экрана можно было передавать телевизионное изображение, используя обычную средневолновую радиосистему. Бэрд мог передавать изображение, используя радиосистему компании BBS. И все это происходило в середине 20-х годов.

Бэрд первым в мире продемонстрировал телевизионное изображение, которое, однако, было размером примерно с почтовую марку. Оно было очень слабым и мерцающим, с очень невысокой разрешающей способностью. Многие ученые, знакомые с системой Бэрда, отмечали, что ее нельзя было усовершенствовать в рамках самой этой системы без изменения фундаментальных технологических принципов работы телевидения.

Любопытно, что Бэйрд назвал свой прибор «телевизором», и это воистину был телевизор (в смысле — передатчик изображения), а не современный «телеприемник». Бэйрд продемонстрировал свой прибор в одном из лондонских универмагов в Сохо. Но изобретателю не удалось добиться передачи полутонов, и на экране были видны лишь силуэты вместо лиц. В 1926 году неутомимый шотландец сделал повторную попытку — на сей раз публика, присутствовавшая на первом публичном телесеансе в истории, была потрясена. Спустя еще два года Бэйрд впервые создал действующую модель цветного телевизора — за 30 лет до его широкого практического использования (в 1929 году экспериментальная телевизионная передача в цвете была проведена и сотрудниками американской компании Bell).

Диски Нипкова оказались удивительно живучими: они использовались в ранних телевизионных передачах вплоть до начала 30-х годов. В дисках было 30 отверстий, что соответствовало 30 строкам развертки, а для того, чтобы получить четкое изображение, необходимо иметь в 20 раз больше строк. Поскольку при этом диск увеличивался до совершенно неприемлемых размеров, все отчетливей проявлялась тупиковасть направления, базировавшегося на механической развертке изображения.

Изобретение электронной развертки

Между тем еще в 1907 году российский ученый Борис Львович Розинг предложил использовать для развертки катодно-лучевую трубку, изобретенную за 10 лет до этого немецким физиком Карлом Брауном и применявшуюся в осциллографах. Невесомый электронный луч в этой трубке можно было заставить «пробегать» по «строчкам» изображения с огромной скоростью. Будучи преподавателем Петербургского Технологического института, Борис Львович Розинг запатентовал систему «катодной телескопии», предложив для преобразования электрических сигналов в видимое изображение электронно-лучевую трубку. 9 мая 1911 года Розинг продемонстрировал свое изобретение коллегам и вскоре был удостоен Золотой медали Российского технического общества. Историки телевидения, в том числе и американские, единодушно утверждают, что патент Розинга сыграл основополагающую роль в создании современного телевидения, а его приоритет признан во всем мире.

Принцип работы катодной трубки Розинга стал основой для изобретения более совершенных устройств передачи изображений. В этой трубке вместо механического диска, который, как предвидел Розинг, не мог позволить увеличить качество изображения, то есть разрешение или количество строк на экране, использовался электронный луч (или электронный пучок), который направлялся системой электродов – катодов, отклоняющих электронный пучок на нужное расстояние. Что позволяло засветить лучом мишень с большей точностью и за меньший промежуток времени.

Выдающийся ученый, профессор Розинг разделил участь многих замечательных российских интеллигентов: в 1931 году во время очередной сталинской «чистки» он был арестован и выслан на 3 года в Архангельск, но не дожил до окончания срока и умер в 1933 году от кровоизлияния в мозг. Ему не удалось довести до конца задуманное. Это сделал в Соединенных Штатах его ученик Владимир Зворыкин.

Схема трубки Розинга

В.К. Зворыкин

Идея создания телевизора, в котором изображение будет «рисоваться» электронным лучом, возникла у Зворыкина уже во время учебы в Петербургском технологическим институте. Окончил его Владимир Зворыкин в 1912 году, а спустя два года началась Первая мировая война, и молодому радиоспециалисту пришлось надеть военную форму. После Октябрьской революции Зворыкину тоже было не до научных опытов: ему, как бывшему белому офицеру, грозил арест. В 1918 году В. К. Зворыкин уехал из страны, а в 1919 году поселился в США.

Только спустя год после приезда в Америку Зворыкин был принят на работу в фирму WestinghouseElectric. В 1923 году новый сотрудник собрал, весьма далекий от совершенства образец системы электронного телевидения. Однако убедить русского инженера в бесперспективности электронного телевидения оказалось невозможно. Каждый день до позднего вечера он упорно трудился в лаборатории над совершенствованием своего изобретения.