От пантотелеграфа к телескопии

Возможно, первую осуществленную на практике передачу на расстояние изображения по проводам осуществил итальянец Джованни Козелли (Giovanni Caselli), трудившийся в Российской империи. Используя принцип "факсимильной телеграммы", обоснованный шотландцем Александром Бейном (Alexander Bain) в 1842 году, Козелли представил двадцать лет спустя "химический телеграф". С помощью телеграфа нового типа можно было осуществлять передачу текста либо рисунка по проводам.

Новинка была названа "пантотелеграф Козелли", ее опробовали на телеграфной линии Санкт-Петербург - Москва. Устройство действительно работало, однако все при этом отчетливо увидели, что овчинка не стоит выделки. Оказывается, изображение для передачи по "пантотелеграфу Козелли" сначала нужно было вытравить на медной пластинке, а в пункте приема подобную пластинку подвергнуть химической обработке, отнимающей много времени. Наличие железной дороги, связывающей две российские столицы, позволяло переправить любую картинку примерно в те же сроки, что и посредством "химического телеграфа", причем безо всякой химии.

Карл Браун.

Как видим, во второй половине ХIХ века идея передачи изображения на расстояния не казалась ни крамольной, ни безнадежной. Уже в 1879 году английский физик Уильям Крукс (William Crookes) сконструировал первую в мире катодно-лучевую трубку (позднее, в 1895-м, ее усовершенствовал немецкий физик Карл Браун (Karl Ferdinand Braun), представив электронно-лучевую трубку; он даже получил изображение в виде одной-единственной неподвижной точки). Крукс также открыл люминофоры - вещества, светящиеся от воздействия катодных лучей. Впоследствии было обнаружено, что сила облучения люминофор напрямую влияет на яркость их свечения. А в 1897 году английский физик Джозеф Джон Томсон (Joseph John Thomson) доказал, что катодные лучи представляют собой поток электронов.

В 1880 году русский ученый Порфирий Иванович Бахметьев, трудившийся в областях биологии и физики, теоретически обосновал возможность функционирования телевизионной системы, которую ученый назвал "телефотограф". Бахметьев аппарат не построил, но именно он сформулировал один из фундаментальнейших принципов телевидения - разложение картинки на дискретные элементы для их последовательной отправки на расстояние. Стоит заметить, что независимо от Бахметьева подобную мысль озвучил португалец Адриану ди Пайва (в брошюре "Электрическая телескопия").

В 1887 году происходит еще одно знаменательно событие - немецкий физик Генрих Герц (Heinrich Rudolf Hertz) обнаружил явление фотоэффекта, когда из вещества под воздействием света вырываются электроны. Сам Герц объяснить увиденное не сумел, зато русский ученый Александр Столетов в феврале 1888 года осуществил успешную демонстрацию влияния света на электричество. Он же создал "электрический глаз" - "дедушку" современных фотоэлементов. Успехи Столетова открыли путь к преобразования световой энергии в электрическую.

"Диск Нипкова"

"Диск Нипкова".

Большой вклад в развитие телевидения внес немецкий изобретатель Пауль Нипков (Paul Julius Gottlieb Nipkow). Именно он в 1884 году запатентовал "электрический телескоп" (позже известный как "диск Нипкова"), который затем будет широко применяться в механическом телевидении. Этот диск имел ряд небольших отверстий, размещенных по спирали Архимеда. Свет, проникавший через отверстия, попадал на установленный напротив фотоэлемент, который превращал свет в электрические сигналы. Разложение изображения происходило за счет вращения диска.

Приемное устройство работало в обратном направлении. Принятые (и усиленные) сигналы поступали на неоновую лампу, перед которой размещался "диск Нипкова", точно такой, какой стоял в передаточном устройстве. Быстрое вращение диска позволяло видеть зрителю целую картинку.

Любопытно, что Нипков, создав свой диск еще студентом, был сильно удивлен, когда в 1923 году увидел свое изобретение в работе на международной выставке радиоаппаратуры. А двумя годами позже шведский инженер Джон Бэрд (John Logie Baird) впервые смог передать распознаваемые человеческие лица. Он же явился создателем первой телесистемы, передающей движущуюся картинку.

30-строчный телевизор Б-2.

Наибольшее распространение получило механическое ТВ с разложением на 30 строк. Например, в Советском Союзе с 1935 года на заводе им. Козицкого выпускались 30-строчные телевизоры Б-2 системы А. Я. Брейтбарта. В качестве экрана Б-2 использовали неоновую лампу размером 30х40 мм.

Самая первая телепередача

Вышеназванные открытия были в той или иной степени использованы преподавателем Петербургского технологического института Борисом Львовичем Розингом при создании первого телеэкрана. В 1907 году Розинг высказал идею, согласно которой следовало, что для преобразования электрических сигналов в светящиеся точки изображения нужно использовать усовершенствованную электронно-лучевую трубку Брауна.

Розинг создал такую трубку, где катодный луч (поток электронов), вызванный фотоэффектом, "бомбардирует" ее торец, изнутри покрытый слоем вещества, обладающего способностью светиться под воздействием катодного луча.

Любопытно, что развертка изображения в аппарате Розинга производилась без задействования оптико-механического устройства, что станет привычным для электронных телевизионных систем только в конце 30-х годов ХХ века.

Борис Львович Розинг.

В мае 1911 года Розингу удалось показать на стеклянном экране электронно-лучевой трубки настоящее телевизионное изображение. Переданной картинкой было изображение решетки, размещенной перед объективом передатчика. Принимающая трубка Розинга (с магнитным отклонением луча) обладала катодом, анодом, люминесцирующим экраном и диафрагмой, что позволяет назвать ее "отцом" современных кинескопов.

Заслуги Розинга были по достоинству оценены ученым миром - русское техническое общество наградило его в 1912 году золотой медалью и премией имени почетного члена общества К. Ф. Сименса. Годом ранее Розинг получил "Привилегию № 18076" на свой электронный телевизор.

Своеобразным подведением итогов стала статья Розинга "Электрическая телескопия (видение на расстоянии). Ближайшие задачи и достижения", опубликованная в 1926 году в журнале "Наука и техника" (№1).

Вообще, российские, а затем и советские ученые внесли значительный вклад в развитие телевидения, и об этих именах нужно помнить. Так, в середине 20-х годов прошлого века Лев Сергеевич Термен предложил систему "видения на далекое расстояние", которую, правда, засекретили и стали использовать в качестве видеонаблюдения. До пограничных войск (где систему намеревались установить) она не дошла, однако вполне работающий приемник был установлен в кабинете наркомвоенмора К. Е. Ворошилова. Передатчик во дворе наркомата передавал на приемник изображения людей, лица которых легко можно было распознать.

А изобретатель из Ташкента Борис Павлович Грабовский создал "телефот", способный передавать изображение на несколько метров (а потом и гораздо дальше). Правда, картинка получалась низкого качества.

Механическое vs Электронное

Типичный механический ТВ (без корпуса).

К началу 30-х советское руководство решило подержать малострочное механическое телевидение, оснащенное "диском Нипкова", которое было бы доступно широким массам. В 1930 году на базе Всесоюзного электротехнического института образовали лабораторию телевидения, которую возглавил Павел Васильевич Шмаков. Здесь началась разработка и создание передающего и принимающего устройств для механического телевидения с "диском Нипкова". Система позволяла получать изображение с разложением на 30 строк (1200 элементов, учитывая соотношение сторон кадра 3х4). Электросигналы, передающие картинку и звук, передавались раздельно, потому прием телепередачи требовал двух радиоприемников (один должен был иметь телевизионную приставку). Преобразование электрических сигналов в световые "возлагалось" на неоновую лампу, отчего экран механического телевизора испускал розовый свет.

Коротковолновой передатчик РВЭИ-1.

30 апреля 1931 года газета "Правда" опубликовала сообщение: "Завтра впервые в СССР будет произведена опытная передача телевидения (дальновидения) по радио. С коротковолнового передатчика РВЭИ-1 Всесоюзного электротехнического института (Москва) на волне 56,6 метра будет передаваться изображение живого лица и фотографии". И действительно, во время телесеанса зрители смогли увидеть сотрудников лаборатории и фотографии. Картинка звуком не сопровождалась.

Способный ученик Розинга, Владимир Зворыкин (русский эмигрант, родом из Мурома) показал в 1933 году в США передающую электронную трубку - иконоскоп. Это изобретение на долгие годы предопределило развитие электронного телевидения.

Опять же в СССР, почти параллельно со Зворыкиным (в 1931-м), аналогичную передающую трубку, названную "радиоглаз", создал Семен Исидорович Катаев. Трубка Катаева состояла из мельчайших ячеек, в которых под действием света накапливался электрический заряд. Более мощные и совершенные трубки (ортикон, суперортикон, суперэмитрон и др.), созданные позднее, использовали базисные принципы иконоскопа.

Владимир Зворыкин, создатель иконоскопа.

Первый электронный телевизор, годящийся для бытового использования, разработали в конце 1936 года в американской научно-исследовательской лаборатории RCA, которой, кстати, руководил Зворыкин. В 1939 году RCA выпустила первый телевизор для широких масс - модель RCS TT-5. Этот ТВ являлся тяжелым деревянным ящиком с 5-дюймовым экраном. Примерно 20 лет электронное и механическое телевидения конкурировали друг с другом, но к началу 40-х годов прошлого века последнее вынуждено было уступить дорогу более совершенной и перспективной системе.

Уже к 1933 году в СССР многие посчитали, что век электронного ТВ наступил, и в Москве в декабре 1933-го трансляции механического телевидения прекратились. Однако промышленность страны оказалась не готова к выпуску новых устройств, потому 11 февраля 1934 года возобновились (сначала - опытные), а затем (с 15 ноября того же года) постоянные трансляции механического ТВ. Отказаться от последнего в Москве решили только в апреле 1940 года, а в Киеве - незадолго до начала войны.

Тот самый КВН

Первым народным советским телевизором стал КВН, который производился на протяжении примерно 20 лет. Эту модель создали в 1949 году В. К. Кенигсон, Н. М. Варшавский и И. А. Николаевский. Собственно, первые буквы фамилий этих талантливых людей и составили аббревиатуру КВН. Сегодня ее знают, преимущественно, по популярной телеигре с бессменным ведущим А. Масляковым, начинавшим КВН-ское движение как раз в эпоху электронного тезки.

Модель КВН-49.

Телевизор КВН являлся трехканальным телеприемником, в котором использовалась схема прямого усиления с шестнадцатью лампами. Простота в эксплуатации и надежность конструкции обеспечили КВН долгую жизнь и любовь со стороны благодарных зрителей. Конечно, у популярной марки были недостатки. Самый главный из них - маленький экран; у КВН использовался кинескоп 18ЛК1Б с круглым экраном диаметром 18 сантиметров. По этой причине удобно смотреть передачи можно было лишь с расстояния менее 1 метра, что сокращало зрительскую аудиторию до 2-3 человек. Учитывая редкость телевизоров в то время, это было очень мало, ведь к обладателям КВН-ов смотреть передачи собирались все соседи.

Чтобы увеличить аудиторию, для КВН разработали линзу-приставку, заполняемую дистиллированной водой. Яркость телевизора была высокой, потому данное решение вполне себя оправдывало. Конечно, сегодня подобная конструкция вызывает лишь усмешку, однако в те далекие годы возможность "всем коллективом" смотреть трансляцию футбольных матчей оценивалась очень высоко.

Популярность телевидения сказывалась на быстром росте телевизионной сети СССР. Скажем, в 1953 году работало лишь три телевизионных центра, а через семь лет - уже 100 мощных телевизионных станций и 170 ретрансляционных станций мощностью поменьше.

Проблемы стандартизации

Первую советскую электронную систему ТВ (на 180 строк при 25 кадрах в секунду) создали в начале 1935 года в Ленинграде. 16 сентября 1937 года Опытный ленинградский телецентр (ОЛТЦ) стал вещать с использованием системы разложения 240 строк в кадре. А весной 1938-го электронное телевидение Советского Союза начало использовать стандарт 343/50 (где 50 - частота по вертикали).

Первый общий стандарт для электронного телевизионного вещания в СССР приняли 27 декабря 1940 года, в нем предусматривалась система разложения 441 строка в кадре. В том же году ленинградский завод "Радист" начал серийный выпуск телевизора индивидуального пользования под названием "17ТН-1". Стандарт 441/50 продержался недолго, как, впрочем, и стандарт разложения на 343 строки (его вновь использовал московский телецентр, когда возобновил работу 7 мая 1945 г.)

"Т1 Ленинград".

Генератор, создающий гасящие и синхронизирующие импульсы стандарта 625/50, заработал летом 1946 года. Однако студийного оборудования, как и бытовых телевизоров, поддерживающих новый стандарт, было крайне мало, потому-то в августе 1948 года ОЛТЦ был вынужден начать вещание по стандарту 441/50. 17 сентября того же года московский телецентр прекращает трансляции по стандарту 343/50, а 4 ноября - начинает вещание с использованием стандарта 625/50. Одним из первых советских телевизоров, поддерживающих стандарт 625/50, стал "Т1 Ленинград". Эти телеприемники собирали на завод им. Козицкого, впоследствии появились новые модели: "Т-2 Ленинград", "Т-3 Ленинград" и "Т-6 Ленинград". Модель "Т-3 Ленинград" выпускалась вместе с радиоприемником (размер телеэкрана составлял 12 дюймов).

В те послевоенные годы разнобой в мировых стандартах поражал воображение. Британцы, например, долгое время держались системы разложения на 405 строк. Автором этого стандарта, между прочим, выступил уроженец Пинска Исаак Шоэнберг, который служил главным инженером русской компании "Маркони" в Санкт-Петербурге, а в 1914-м эмигрировал в Англию.

Французы тоже избрали свой путь, оказавшийся, впрочем, тупиковым. Изначально предполагалось, что стандартом французского телевидения станет система разложения на 1000 строк (автор идеи - Рене Бартелеми (Rene Barthelemy)). Однако Анри де Франс (Henri Georges de France, впоследствии - разработчик SECAM) предложил разложение на 819 строк при полосе сигнала 10,5 МГц. Новый стандарт заработал в 1950 г. Через 15 лет французы все же приняли стандарт 625/50, хотя и продолжая еще лет двадцать поддерживать старую систему разложения, пока устаревшие модели телевизоров окончательно не были выброшены в утиль.

В США в начале 30-х годов появилась система разложения на 343 строки, созданная Зворыкиным; в 1935 году с ее использованием в Нью-Йорке началось регулярное вещание. В 1937 году Штаты перешли на стандарт 441/50, а в 1941 - на 525/60 (он же стандарт NTSC).

Однако победили иные мировые стандарты - 525/60 и 625/50. Оказалось, что даже более высокая четкость (которую, в частности, демонстрировала французская система) не является гарантом успешности стандарта. Добавим лишь, что система разложения на 625 строк легла в основу двух ведущих стандартов - PAL и SECAM.

Единение в цвете

В 50-х также развернулась работа по внедрению цветного телевидения, автором которого еще в 1928 году выступил Зворыкин. Однако реализация идеи запоздала, чему причиной стали и военные годы. Первый коммерческий цветной телевизор удалось в 1954 году представить RCA. Модель обладала 15-дюймовым экраном.

Цветной ТВ "Радуга".

В СССР цветные телепередачи принимали телевизоры "Радуга" с вращающимся светофильтром. Но эти приемники требовали расширения спектра видеочастот, а потому были несовместимы с уже работающей системой черно-белого телевидения. По этой причине в 1956 году лаборатория Ленинградского электротехнического института связи имени М. А. Бонч-Бруевича (руководитель - П. В. Шмаков) создала систему цветного телевидения с одновременной передачей цветов. Первая передача нового цветного телевидения была осуществлена в январе 1960-го с опытной станции вышеназванного института.

В марте 1965 года СССР и Франция подписали соглашение о сотрудничестве в области цветного телевидения, взяв за единый стандарт систему SECAM (фр. sequentiel couleur avec memoire - "последовательный цвет с памятью"). Совместная система SECAM-III на территории Советского Союза была принята за основу 26 июня 1966 года, а ее дебют состоялся 1 октября 1967 года. К этому знаменательному событию приурочили выпуск первой партии цветных телевизоров.

В 1967 году также был принят стандарт PAL (англ. phase-alternating line - "строка с переменной фазой"). Эту систему аналогового цветного телевидения приняли остальные страны Европы, исключая Францию. Она была разработана Вальтером Брухом (Walter Bruch), инженером немецкой компании Telefunken. PAL использует также Китай, Австралия и другие страны.

Третьим стандартом, который прижился в США, Канаде и Японии, стал NTSC (англ. national television standards committee - "национальный комитет по телевизионным стандартам"). Данную систему разработали в США; 18 декабря 1953 года началось цветное телевещание в этой системе.

Высокая стоимость цветных телевизоров и сложности внедрения цветного телевещания не позволяли вплоть до конца 80-х годов ХХ века сойти с мировой сцены черно-белому телевидению. Ну а сегодня привычное нам цветное аналоговое телевидение теснит более прогрессивное цифровое вещание. В последнем сигнал, превращаемый в последовательность цифровых кодов, передается микроустойчивым образом, поэтому передача осуществляется безо всяких искажений. Цифровая обработка допускает сжатие сигналов, что позволяет в одном частотном телевизионном канале передавать несколько программ.

Эпилог

Ведя рассказ о телевидении, никак нельзя в конце сказать расхожую фразу о том, что, мол, несмотря на свою прогрессивность в былые годы, оно утеряло свою актуальность и сейчас является архаикой. Наоборот, телевидение с каждым годом расширяет свое влияние. Оно лишь видоизменяется, совершенствуясь. И сегодня мы видим, что приходит время нового телевидения - цифрового. Уже пять европейских стран (Германия, Нидерланды, Швеция, Финляндия, Люксембург) прекратили в настоящий момент аналоговое наземное вещание. В 2010-2012 годах аналоговое ТВ собираются отправить на свалку истории еще 20 стран Европы.

В США давно планируемый полный переход на "цифру" отложен до июня текущего года. А вот Россия собирается "догнать" США и другие цивилизованные страны лишь в 2015 году, а то и позднее. Но, рано или поздно, весь мир перейдет на цифровое телевещание. Параллельно идет активный процесс замещения телевизоров с ЭЛТ на телевизионные приемники с плазменными или жидкокристаллическими дисплеями. К большому сожалению, нельзя сказать, что качество телепрограмм также прогрессирует год от года. Скорее приходится констатировать обратное. Но это, как уже было заявлено в самом начале, тема для совсем другой статьи.

Использование транзисторной техники для конструирования телевизионных приемников.

Уменьшение размеров телевизионной аппаратуры и возникновение видеотехники.

Использование интегральных схем для увеличения мощности компьютеров и компьютерных систем.

Повышение степени интеграции и миниатюризация компьютерной и видеотехники.

 

Методология радиотехники

Первый этап – накопление опытных данных, нуждающихся в систематизации и осмысливании (работы Ампера и Фарадея).

Второй этап – попытка создания математической теории, которая согласовывалась бы с опытными данными (работы Максвелла).

Третий этап – проверка и доработка теории (работы Герца и Хевисайда). Четвертый этап – создание действующих устройств, решающих определенную техническую задачу (работы Попова и Маркони).

Далее следует появление новых направлений, методология которых развивается по той же схеме (радиовещание, телевидение, радиолокация и т.д.).

 

Заключение.

Связь истории радиотехники с современностью.

Особенности развития теории и техники радиосвязи.