Л1-2_13-TV / History-TV

Телевидение

Воснове телевидения (ТВ) лежат физические процессы преобразования световой энергии в электрические сигналы, их передача по каналам связи, прием и преобразование электрических сигналов в оптическое изображение. Все основные составляющие ТВ были открыты или изобретены приблизительно к 1875 году. В частности, в 1851 году известным русским физиком и изобретателем Б.С. Якоби, первооткрывателем гальванопластики был разработан проект фототелеграфа, позволяющий передавать изображение с гальванопластической пластинки. Этот проект был реализован и успешно испытан в 1862 году на линии Москва–Петербург итальянским изобретателем Джованни Казелли, работавшим в России, чем впервые была доказана возможность передачи по проводам не только печатных знаков, но и статичных изображений (фотографий). Сегодня фототелеграф называют факсимильным аппаратом, факсом.

1858 году в Германии были разработаны гейслеровские трубки, названные так по фамилии их создателя Г. Гейслера. В отличие от ламп накаливания они были безынерционными, что важно для воспроизведения движущихся изображений. Эти трубки считаются первыми образцами преобразователей электрических сигналов в оптические.

В1875 году американцем Дж. Керри была предложена идея создания системы передачи изображения, копирующая глаз. Система предполагала наличие на передающей стороне панели с мозаикой фотоэлементов, на которой фокусировалось изображение. Каждый элемент должен был соединяться индивидуальной линией связи со своей газоразрядной лампой. Приемная сторона представляла собой панель с газоразрядными лампами, аналогичную по формату мозаике фотоэлементов. Проект Керри не был реализован,

так как предлагал одновременную передачу цветов со всех фотоэлементов. Каждый из них нес информацию одного элемента изображения, и чем их больше, тем выше четкость передаваемого изображения. Современное ТВ передает изображение содержащие около полумиллиона элементов (пикселей), но где взять столько линий связи для одного телевизионного сигнала?

Предлагались различные системы ТВ, которые в основном так и оставались идеями и не были реализованы из-за несовершенства материальной базы и низкого уровня техники в целом. Но уже к концу XIX века все предпосылки к разработке практических систем ТВ были. Всего до 1900 года изобретатели 11 стран предложили 25 проектов таких систем, в том числе 4 проекта было предложено в России.

В80-е годы XIX в. – 30-е годы ХХ в. разрабатывались системы механического телевидения, впервые реализующего основной принцип современного ТВ – последовательную передачу информации об освещенности всех элементов изображения. Разработчиками таких проектов были португалец Андриану ди Пайва (1878), француз Константин Сенлек (1879) и русский физикэкспериментатор Порфирий Бахметьев (1880).

В1884 году немецкий инженер

польского происхождения П. Нипков получил патент на «оптикомеханическое устройство», известное сегодня как «Диск Нипкова». В этом диске 30 отверстий, расположенных по спирали Архимеда на пе-

риферии диска. Изображение передаваемого объекта фокусировалось на ограничительной (кадровой) рамке, расположенной в верхней части диска. При вращении диска каждое отверстие прочерчи-

вало одну строку кадра, а один кадр содержал 30 строк по 40 элементов в каждой строке, т.е. всего 1200 элементов изображения.

В1988 году русским ученым-физиком А.Г. Столетовым было сделано открытие фотоэлектрической эмиссии (фотоэлемента), обосновавшее возможность непосредственного преобразования световой энергии в электрическую. Это показало возможность преобразования оптических изображений в электрические сигналы, величина которых зависит от освещенности.

В1893 году выдающийся сербский

изобретатель Никола Тесла на лекции в Сент-Луисе (США) впервые продемонстрировал беспроводную передачу сообщений, а два года спустя известный русский ученый А.С. Попов создал приемник электромагнитных волн. Эти достижения явились физическими основами телевидения.

Автором первого проекта цветной те-

левизионной системы механического типа

Nikola Tesla

является русский инженер-электрик А.А.

Полумордвинов. В декабре 1899 года он предложил систему цветного телевидения, которая, как и современные системы, основана на трехкомпонентной теории цветного зрения Ломоносова – Юнга – Гельмгольца. А.А. Полумордвинов считается первым изобретателем системы цветного телевидения с последовательной передачей цветов. Другой российский ученый О.А. Адамян в 1907 году предложил проект системы с одновременной передачей цветовых сигналов.

Система механического телевидения, существовавшая до конца 30-х годов минувшего века, была устроена следующим образом. Объектив фокусировал изображение визируемого сюжета на рамку

синхронизма добивались вручную, нажимая пальцем на вращающийся диск через специальное окошко в корпусе. Затем движение полос замедляется, останавливается, и вы различаете какую-то смутную тень – человека! Вот он шагнул, вытянул руку, и вы все это видите. Просто чудо! Вероятно, так и воспринимались первые телевизионные передачи из Москвы, осуществленные в 1931 году коллективом лаборатории Всесоюзного электротехнического института под руководством П.В. Шмакова и В.И. Архангельского. Сигналы московской телестудии передавались на волнах 379 метров (видео, 30 строк, 12,5 к/с)/ 720 метров (звук) и принимались в Ленинграде, Одессе, Харькове, Н.Новгороде, Томске и других городах. Таким образом, в этом году мы отмечаем 75 лет отечественного телевидения или “дальновидения”, как оно тогда называлось. Всего же в СССР было выпущено более 3000 телевизоров с размерами экрана 4х3 см и дисками Нипкова. В политехническом музее (Москва) выставлен сохранившийся образец такого телевизора. Это комплекс Б-2 конструкции Антона Брейтбарта. Кроме собственно телевизора, в него входит радиоприемник Э4-С для приема звукового изображения и тарелка-репродуктор.

Когда улеглись первые восторги, выяснилось, что у описанной системы механического телевидения, при всей ее простоте и дешевизне реализации, есть много принципиальных недостатков, не позволяющих считать ее перспективной. Вспомнили, что в 1907 году профессор Петербургского технологического института Б.Л. Розинг запатентовал, а в 1911 году продемонстрировал устройство, у которого изображение показывалось на экране электронно-лучевой трубки точка за точкой пучком катодных лучей, совершающим движения, синхронные с движениями осей световых пучков, идущих на станции отправления от элементов изображения к фотоприемнику. В том же году Б. Л. Розинг получил «Привилегию № 18076» на при-

емную электронную трубку, прообраз современного кинескопа. Интересно, что ассистировал профессору Б.Л. Розингу в демонстрации опыта талантливый студент В.К. Зворыкин, ставший впоследствии крупным ученым и изобретателем.

Эра современного телевидения начинается в 1929 г. с легендарной встречи в Америке выходцев из России Давида Сарнова и Владимира Зворыкина, решивших приступить к практическому созданию электронного телевидения. К тому времени Давид Сарнов был президентом Американской радиовещательной корпорации (RCA), и ему бывший питерский студент Зворыкин продемонстрировал работу своих новых изобретений – иконоскопа (передающей электронно-лучевой трубки) и кинескопа. Через 10 лет, в 1939 г., компанией Сарнова была создана первая телевизионная сеть, разработанная Зворыкиным. Она работала на международной ярмарке в Нью-Йорке, перед посетителями которой выступил по телевидению президент Соединенных Штвтов Франклин Делано Рузвельт. Это была система на 340 строк и 30 кадров в секунду. Через два года Соединенные Штаты приняли существующий и поныне стандарт на 525 строк.

К разработке первой советской экспериментальной системы электронного телевидения группа молодых ученых, возглавляемая 30-летним профессором Я.А. Рыфтиным, приступила под влиянием лекций В.К. Зворыкина, прочитанным им в Москве и Ленинграде.

Первым заметным успехом ее работы явилась демонстрация в 1935 г. электронной системы телевидения с четкостью 180 строк. В 1933 году П.В. Шмаков и П.В. Тимофеев разработали трубку с электронным переносом изображения, прообраза суперортикона – самой чувствительной передающей трубки, долгие годы проработавшей в телевидении.

Первые в Европе сеансы электронного телевизионного вещания были осуществлены на ВВС в Лондоне в ноябре 1936 года в результате большой работы, проделанной Шенбергом (Schoenberg) и его командой в компании EMI. Первоначально EMI делила эфирное время с механической системой вещания Берда (Baird), однако она давала худшее качество по сравнению с EMI и уже к февралю 1937 года уступила место полностью электронному вещанию. В этом же году электронная система на 445 строк была внедрена во Франции, затем последовали соответствующие системы на 441 строку в Германии и Италии.

Вамериканский народ телевидение Зворыкина шагнуло уже после войны, в 1945-м, через 40 дней после ее окончания. С 1948 г. в диапазоне метровых волн началось вещание Московского телецентра по стандарту разложения 625 строк/50 чересстрочных полей, предложенного в 1944 году С.И. Катаевым и С.В. Новаковским. Чтобы одновременный просмотр телевизионных программ был доступен для всей семьи, перед небольшим экраном первого массового телевизора КВН-49 ставилась огромная линза с водой.

В1946 г. С.В. Новаковский выступил с предложением о создании телевизионной системы на 1000 строк, а позднее под его руководством была разработана и изготовлена система HDTV на 1200 строк. Причем, на 10 лет раньше первого японского образца, и работает она до сих пор, правда, в единственном экземпляре – в Центре управления полетами в подмосковном городе Королеве.

Вноябре 1952 года в нашей стране состоялась первая опытная передача цветного телевидения по последовательной системе, разработанной под руководством В.Л. Крейцера. В 1954–1956 годах опытные передачи вела Московская станция цветного телевидения. Была выпущена небольшая партия цветных телевизоров «Радуга»

с ч/б кинескопом диаметром 18 см и вращающимся трехцветным светофильтром.

Из-за трудностей борьбы с помехами, вызванными влиянием электросети, первые телевизионные стандарты основывались на привязке частоты кадров к частоте переменного тока, так как только таким образом можно было существенно снизить заметность помех на экране. Так произошел раскол между стандартами Америки и Европы (в Северной Америке частота переменного тока – 60 Гц, а в Европе – 50 Гц). В 1952 году, в качестве попытки гармонизировать между собой американский и европейский подходы к телевидению, в Германии была предложена система GERVER. Считалось, что это нововведение облегчит разработку оборудования для преобразования ТВ-сигналов из одного стандарта в другой и, следовательно, будет способствовать трансатлантическому обмену программами, а также даст возможность европейским изготовителям использовать более совершенные компоненты американского производства. Частота строк в системе GERVER была выбрана очень близкой к соответствующей частоте в американской 525-строчной системе, но с принятой в Европе частотой 50 кадров в секунду, а не 60, как в Америке. Исходя из этого, число строк в системе GERVER составляло

(525×60)/50 = 630. В 50-60 годах система GERVER внедрялась в раз-

ных странах Европы, но в итоге от нее отказались, так как тем временем США значительно ушли вперед, запустив в 1953 году первую коммерческую систему цветного телевидения с кадровой частотой 59,94 Гц. Цветовая информация в ней кодировалась с помощью одной высокочастотной поднесущей цветности.

Американская система цветного телевидения получила название NTSC, так как была стандартизирована Национальным комите-

том по телевизионным системам (National Television System Committee). Через 8 лет во Франции Генри де Франс (Henry de France) изо-

брел «Систему последовательных цветов с памятью» (Sequentiel Couleur a Memoire – SECAM) с двумя чередующимися поднесущими цветности и линией задержки на одну строку. Хотя система SECAM требует для реализации гораздо более сложных телевизоров, ее преимущество состоит в том, что сигналы цветности в ней допускают большие искажения без существенных (видимых на экране) последствий. Примерно в это же время, воспользовавшись достижениями в технологиях ультразвуковых линий задержки, разработанных для системы SECAM в Германии, д-р Вальтер Брух (Walter Bruch) изобрел немецкую систему PAL (Phase Alternation Line – «Строка с изменяющейся фазой»). Система PAL, представляющая собой модификацию системы NTSC, сохраняет некоторую помехоустойчивость, присущую SECAM, приближаясь по достоверности цветов к NTSC. В 1967 голу, через 14 лет после внедрения NTSC, цветное телевидение SECAM было введено во Франции и Советском союзе, а PAL – в Германии и Великобритании. В дальнейшем возникло несколько модификаций систем цветного телевидения.