ТЕЛЕВИДЕНИЮ - 80 ЛЕТ
Кандидат технических наук Д. МЕРКУЛОВ. По материалам иностранной и отечественной печати.
ПРЕДКИ
Впервые принцип передачи изображения на расстояние изложил в 1880 году русский физик и биолог П. И. Бахметьев в докладе, прочитанном в Цюрихе (Швейцария) и позже напечатанном в российском научно-техническом журнале "Электричество". Он предложил разбить (сейчас бы сказали "развернуть") двухмерную картинку на отдельные элементы, после чего задать для каждого свой электрический сигнал и последовательно передать сигналы по линии связи. Эта основополагающая концепция до сих пор сохранилась в телевидении. Подобные проекты поэлементного сканирования изображения предлагали португалец А. Пайве, американцы Ж. Кэри и В. Сойер, француз К. Сенлек.
Но чтобы реализовать идею передачи изображений, необходимы были два устройства: преобразователь световой энергии в электрическую и механизм развертки.
Такой механизм предложил немецкий железнодорожник П. Нипков (встречается другое написание: Нипкоу). В 1884 году он запатентовал диск с равномерно расположенными по спирали маленькими отверстиями. Если поместить диск в плоскость фокуса фотообъектива и вращать его, то в каждый момент времени мы сможем наблюдать за ним на экране одну точку изображения. В течение одного оборота перед нами последовательно пройдут все элементы картинки. Поскольку человеческий глаз обладает инерционностью (примерно 0,1 с), то при быстром вращении диска изображение покажется слитным.
Светочувствительный датчик появился благодаря работам русского ученого А. Г. Столетова, открывшего явление фотоэффекта - эмиссии электронов под действием света.
Необходимые для рождения телевидения средства оказались в руках ученых и инженеров. Нужен был лишь небольшой толчок, который разбудил бы их творческую активность. Этим толчком стали изобретения радио и кино в 1895 году. Их быстрое распространение в начале 1900-х годов послужило стимулом для разработки аппаратуры, способной передавать изображения движущихся объектов на большие расстояния.
Сам термин "телевидение", сложившийся из двух слов: греческого tele (далеко) и латинского visio (видение), ввел в практику преподаватель Артиллерийской академии из Санкт-Петербурга К. Д. Перский, который выступил 24 августа 1900 года в Париже на IV Всемирном электротехническом конгрессе с докладом "Телевидение как электрическое кино", посвященным идеям П. И. Бахметьева, П. Нипкова и других изобретателей передачи графических образов.
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ
С 1900 по 1920 год в Англии, Германии, России, США, Франции были проведены многочислен ные работы по совершенствованию механического сканирования движущихся изображений.
Переломной для телевидения стала первая половина 1920-х годов. В 1922 году созданием телевизионного электромеханического оборудования занялся шотландский инженер Д. Берд. Уже в марте 1925 года в одном из крупнейших универмагов в Лондоне он показал действие приемно-передающей станции. Остановившиеся перед камерой посетители универмага могли видеть на экране приемника свои силуэты. К осени 1925 года он усовершенствовал аппаратуру, улучшив передачу полутонов изображений при съемках в студии, на открытом воздухе и при демонстрации кинофильмов. 26 января 1926 года в лондонской лаборатории Д. Берда состоялась первая публичная презентация телевизионной системы.
В электромеханическом телепередатчике (так в то время называли телевизионную камеру) за объективом размещался плоский диск Нипкова. На периферии диска по спирали расположены 30 квадратных отверстий площадью 1 мм2, а шаг по окружности составлял 40 мм. Диск вращался с частотой 12,5 об/с (750 об/мин). Идущие от объекта световые лучи различной яркости через отверстия попадали на фотоэлемент. Таким образом, за один оборот диска на фотоэлемент проецировался растр из 30 строк по 40 точек. Полоса частот сигнала получалась равной 30х40х12,5=15 000 Гц. Передавать такой не очень широкий спектр удавалось на несущей частоте средневолнового диапазона, а для приема сигнала годился обычный радиоприемник, к выходу которого и подключалось видеоустройство. Изображение на экране возникало благодаря безынерционной неоновой лампочке, менявшей яркость синхронно с сигналом. Ее свет направлялся в сторону диска Нипкова, работавшего в такт с диском телепередатчика, позади диска помещался экран. Первые телевизионные передачи, как и кино того времени, были немыми.
В 1928 году Д. Берд впервые "перекинул" телевизионный сигнал из Лондона на корабль, находящийся в центре Атлантического океана, а оттуда он ретранслировался в Нью-Йорк. Несколько позже Берд демонстрировал телевизионную систему цветного изображения, в которой стоял диск Нипкова с тремя рядами отверстий, закрытых светофильтрами красного, зеленого и синего цветов.
Но Берд не стал пионером цветного телевидения. Еще 5 августа 1900 года преподаватель механических наук и черчения Казанского соединенного промышленного училища А. А. Полумордвинов выступил с докладом, озаглавленным "Светораспределитель для аппарата, служащего для передачи изображений на расстояние со всеми цветами и их оттенками и всеми тенями", и провел демонстрацию трехкомпонентной фотомеханической трансляции цветных картин.
В 1929 году британская вещательная корпорация Би-би-си провела испытания аппаратуры 30-строчного телевизионного формата, после чего начала ежедневно транслировать получасовые программы, в том числе со звуковым сопровождением. Система работала до 1936 года.
В июне 1931 года Д. Берду удалось организовать прямую трансляцию репортажа конно-спортивных соревнований - знаменитого дерби в Эпсоме. Заслуживают внимания и его опыты по созданию на экране движущихся стереоскопических образов, а также разработка технологии записи видеопрограмм на алюминиевые диски - прообразы нынешних DVD. Некоторые из раритетов сохранились в музеях и частных коллекциях.
Малострочным телевидением занимались и в других технически развитых странах. Например, в США инженер Ч. Дженкинс в июне 1925 года в собственной лаборатории в Вашингтоне принял по радио с военного корабля, идущего по Атлантическому океану, изображение игрушечной мельницы, расположенной в помещении корабельной радиостанции. Экран насчитывал 48 строк, а частота кадров составляла 16 Гц.
Большие заслуги в развитии телевидения принадлежат специалистам Лаборатории Белла. Так, 23 мая 1927 года там собрались сотрудник и Американского института инженеров-электриков и Института радиоинженеров (общим числом 600 человек), чтобы сравнить качество изображений, передаваемых в Нью-Йорк по проводам из Вашингтона и по радио на расстояние 50 км (из местечка Виппени, штат Нью-Джерси). Эксперты не уловили разницы между тем и другим вариантами.
Американская компания "Дженерал Электрик" с 11 мая 1928 года начала регулярные передачи в Нью-Йорке, используя 24-строчный формат, и к концу года телевизионная сеть состояла уже из 15 станций. С июня 1931 года к ней присоединилась компания Си-би-эс с еженедельными 28 часами развлекательных программ. Приступившая к работе примерно в это же время телекомпания Эн-би-си, чтобы расширить зону уверенного приема, разместила свои антенны на верхней площадке самого высокого в Нью-Йорке здания Эмпайр-стейт -билдинг.
В Советской России первые упоминания в печати о телевидении появились в 1921 году. Речь шла о работе Нижегородской радиолаборатории под руководством М. А. Бонч-Бруевича. В 1923 году поступили сообщения из Всесоюзного Электротехнического института (ВЭИ) в Москве об успешных экспериментах по передаче видеосигналов на большие расстояния.
В 1924 году директор Физико-технического института профессор А. Ф. Иоффе предложил известному российскому инженеру Л. С. Термену заняться разработкой техники для беспроводного "дальновидения". Изобретатель создал несколько вариантов приемно-передающих систем, в том числе для Наркомата обороны. Приемная аппаратура размещалась в кабинете К. Е. Ворошилова, а камера - во дворе у входа в наркомат. На экране вполне удавалось различать мужчин и женщин и даже узнавать людей по лицам.
В 1929 году в ВЭИ приступили к проектированию промышленных приемных и передающих устройств для вещания на базе электромеханических устройств (с диском Нипкова) с разверткой на 30 строк по 40 точек. В системе предусматривались два отдельных приемника, настроенных на разные частоты: по одной шел видеосигнал, по другой - звуковое сопровождение. Телевизионная часть с экраном могла быть сконструирована в виде приставки, подключаемой к выходу обычного радиоприемника. Первую демонстрацию оборудования устроили 1 мая 1931 года в помещении института. Передача шла без звука, а для передачи видеосигнала использовалась частота 5,3 МГц (56,6 м).
Регулярные передачи велись из студии Московского радиотехнического узла, расположенного на Никольской улице в Москве. Первый выход в эфир состоялся 1 октября 1931 года. Передатчики находились на территории радиостанции Московского городского совета профсоюзов и работали на частотах 791,5 кГц (379 м) для изображения и 416,7 кГц (720 м) для звука. Благодаря особенности распространения электромагнитных колебаний средневолнового диапазона в вечернее время передачи из Москвы можно было принимать в Ленинграде, Нижнем Новгороде, Ростове, Смоленске, Томске и за границей. Часовые телепрограммы шли по три раза в неделю после полуночи, по окончании радиовещания. Показ кадров, как и в немом кино, сопровождался субтитрами для телезрителей, не имевших возможности приобрести второй радиоприем ник. В марте 1932 года заработала студия малострочного телевидения в Ленинграде.
В то время телеприемники и приставки промышленно не выпускались, и их отдельные экземпляры увидели свет благодаря радиолюбителям. Позже появилась возможность покупать необходимые детали с рекомендациями по их монтажу в магазинах или заказывать по почте через Посылторг. Это привлекло к техническому творчеству тысячи энтузиастов.
В 1932 году на ленинградском заводе "Коммунар" под руководством А. Я. Брейтбарта выпустили промышленную партию из 20 первых отечественных телеприставок Б-2 с механической разверткой и размером экрана 3х4 см. Всего заводом было изготовлено около 3000 приставок. Неоновая лампа приставки включалась в анодную цепь выходного каскада приемника вместо первичной обмотки звукового трансформатора. Чтобы вернуть приемнику стандартную конфигурацию, требовались несколько минут и элементарные навыки электрического монтажа. В мире специалистами и телезрителями приставка Б-2 была признана одной из наиболее простых и удачных конструкций за всю эпоху электромеханического телевидения.
Несколько позже, в 1934 году, в Москве на заводе "Физэлектроприбор" наладили серийное производство телевизоров с экраном большего размера (6х9 см). Их предполагали использовать для коллективных просмотров в клубах, красных уголках, зонах отдыха рабочих.
Регулярное вещание программ, рассчитанных на системы с механической разверткой, продолжалось до 1940 года. Однако уже к середине 1930-х годов многие ученые и инженеры понимали, что малострочное электромеханическое телевидение не имеет перспектив, так как не позволяет существенно улучшить разрешение и яркость изображения и соответственно увеличить размеры экрана. Но успех даже недостаточно совершенной техники подтвердил актуальность самой идеи телевидения, необходимость теоретических разработок в этой области и широкого внедрения их в практику. В техническом плане механическое телевидение оказалось фальстартом и тем не менее стало как бы предварительной заявкой на появление нового электронного средства массовой информации и развлечений.
ЭЛЕКТРОННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ
Многие историки считают 1879 год началом эры электронного телевидения. Именно тогда английский физик У. Крукс обнаружил, что нагретый катод газоразрядной лампы испускает невидимые лучи, названные им "катодными". Примерно в то же время Крукс исследовал люминофоры - неорганические вещества, которые светились под действием катодных лучей. (Позже было показано, что катодные лучи представляют собой не что иное, как поток электронов.) В 1895 году немецкий физик К. Браун на базе трубки У. Крукса разработал катодную трубку, в которой с помощью напряжения, подаваемого на металлические пластины, можно было отклонять электронный луч. Принципы работы трубки Брауна, ставшей прототипом электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), до сих пор используются в индикаторах осциллографов для исследований быстропротекающих процессов.
В 1907 году профессор санкт-петербургского Технологического института Б. Л. Розинг разработал образец электронно-лучевой трубки с магнитной разверткой из двух пар взаимно-перпендикулярных катушек, укрепленных на горловине баллона. В мае 1911 года Б. Л. Розинг продемонстрировал свое изобретение перед научной аудиторией.
Работы Б. Л. Розинга продолжил его ученик В. К. Зворыкин, эмигрировавший в 1919 году в США. Там в 1929 году его пригласили в исследовательское подразделение корпорации Ар-си-эй. Вице-президентом компании был в то время его соотечественник Д. А. Сарнов, который в 1930 году стал ее президентом. В 1931 году В. К. Зворыкин разработал модель высокочувствительной передающей ЭЛТ с накоплением зарядов сверхмалыми (точечными) фотоэлементами, названной "иконоскопом".
После завершения испытаний иконоскопа в 1934 году В. К. Зворыкин предложил электронную телевизионную систему с разрешающей способностью 240 строк, а в следующем году увеличил разрешение до 343 строк. В 1936 году в США началось регулярное телевещание в ультракоротковолновом диапазоне. Выбор диапазона был продиктован тем, что полоса частот электронного телевидения выросла по сравнению с электромеханическим на несколько порядков. Но теперь на одной несущей частоте передавался видеосигнал со звуковым сопровождением высокого качества.
В том же году в Германии телевизионные камеры Зворыкина использовались во время прямых трансляций Олимпийских игр в Берлине. По приглашению руководителей советской радиопромышленности В. К. Зворыкин дважды, в 1933 и 1934 годах, приезжал в СССР, посещал лаборатории, обменивался опытом работы, выступал с лекциями перед специалистами.
Регулярные передачи электронного телевидения в УКВ-диапазоне в 1936 году начались в Англии (405 строк), в 1938 году - в Германии (441 строка), Италии (441 строка) и Франции (455 строк).
В России подготовка к электронному телевизионному вещанию началась в середине 1930-х годов почти одновременно в Москве и Ленинграде. В столице телецентр решено было построить рядом с возведенной еще в 1922 году Шуховской башней, а на ее верхушке разместить передающие антенны. Оборудование для телецентра закупили в США у корпорации Ар-си-эй. Д. А. Сарнов и В. К. Зворыкин активно содействовали поставкам в СССР самой современной и качественной аппаратуры. Ленинградский телецентр (ЛТЦ) был оснащен отечественной техникой, рассчитанной на разрешение в 240 строк. Пробные передачи
ЛТЦ прошли в конце 1937 года. В Москве первый выход в эфир состоялся в марте 1938 года. К регулярным трансляциям телевизионных программ со стандартом разрешения в 343 строки МТЦ приступил 10 марта 1939 года. В обоих городах уверенный прием сигналов наблюдался в радиусе нескольких десятков километров.
В первые месяцы передачи принимали не более 100 телевизионных приемников. Серийное производство первого телеприемника ТК-1 с ЭЛТ, который изготавливали по американской лицензии и с использованием их документации, велось с середины 1938 года в Ленинграде на заводе им. Козицкого. К концу года было выпущено около 200 телевизоров. Перед началом Великой Отечественной войны их парк составлял до 2000 шт. Примерно столько же было изготовлено телевизоров модели ВРК (Всесоюзный радиокомитет).
Вторая мировая война приостановила работы по совершенствованию телевидения. А по ее окончании электромеханическое телевещание уже нигде не возобновилось. Электронное же телевидение к началу 1950-х годов во всех развитых странах стало, по сути, основным средством массовой информации и развлечений.
Читайте в любое время
