Історія виникнення телебаченняТелебачення (на етапі його виникнення, раннє телебачення) — це сукупність методів та засобів передавання та приймання зображення (візуальної інформації) на відстані в реальному часі, за допомогою дротового електричного зв'язку або бездротового радіозв'язку. Методи (теорія), це загальні, концептуально — теоретичні засади певного виду телебачення а засоби («залізо»), практично виконані пристрої для реалізації даного виду телебачення (в подальшому ТБ). Засоби передавання призначені для розкладу зображення на елементи та їх перетворення в електричний сигнал з наступним передаванням. На сучасному етапі розвитку ТБ, це телецентр, телестудія, тощо, обладнані стаціонарними та мобільними передавальними телекамерами. Засоби приймання призначені для відтворення зображення з прийнятого електричного сигналу. Це телевізійні приймачі (телевізори) для перегляду телевізійних програм. Процеси перетворення та відтворення зображення мають бути синхронізовані, тобто має бути забезпечена синхронність (рівність за частотою) та синфазність (рівність за фазою) цих процесів. Засоби передавання та засоби приймання складають систему ТБ. Передавання звукового супроводу, на етапі виникнення ТБ, не вважалося першочерговим завданням. Термін «телебачення» у 1900 році, був запропонований російським фізиком К. Перським. До того та ще й після, були в ужитку терміни — синоніми: телескопія, електроскопія, далекобачення тощо[1]. Критерієм (основною ознакою, правилом) виникнення певного виду ТБ є публічна демонстрація його практично виконаних засобів. Тільки цей критерій істини дає змогу «поставити крапки над і» в питаннях виникнення того чи іншого засобу ТБ без додаткового, досить тривалого та складного, професійного, на рівні наукового дослідження, аналізу призначення, складу видів ТБ та їх засобів, що до того ще й існували у «сиву» давнину. Види систем телебаченняВ залежності від виду компонентів (складових частин) засобів систем ТБ, можна виділити наступні види ТБ:
В деяких статтях не розділяють ТБ на напівелектронне та електронне, а в деяких називають електронним ТБ, засоби якого складаються з довільних компонентів (в тому числі з електромеханічних) але з приймальною та передавальною ЕПТ. Ця плутанина, ймовірно, викликана спробами змінити дату (на більш ранню) виникнення конкретного «електронного» ТБ, яке насправді є напівелектронним. Або це є теоретичні дослідження, стадія розробки схем, патентування, тощо, дійсно електронного ТБ, але не підтверджені його практичним виконанням та демонстрацією. Таке зустрічається при описі робіт Б. Розінга, В. Зворикіна, Ф. Фарнсуорта та інших. Проте, практично виконане, електронне ТБ може передавати рухоме ( як окремий випадок також і нерухоме) зображення а напівелектронне ТБ — тільки нерухоме зображення. Тобто об'єктивний критерій — практика є основним критерієм істини. Наприклад, в описі система ТБ В. Зворикіна 1923 року названа електронною, а про передавання на практиці даною системою рухомого зображення невідомо. Або сповіщається про те, що так зване «електронне» ТБ здатне для передавання тільки нерухомого зображення. Це говорить про те, що це може бути напівелектронне ТБ або дійсно електронне ТБ на стадії доопрацювання, тобто практично не завершене. Або як у випадку з Ф. Фарнсуортом, коли його вид ТБ із використанням приймальної та передавальної ЕПТ, ще рано у вересні 1927 року, коли було здійснено передавання нерухомого зображення в його лабораторії, називати електронним ТБ, поки не відбулась його практична реалізація та публічна демонстрація. В даному випадку, дата його виникнення, «момент істини», полягав в демонстрації бездротового передавання рухомого зображення публічно, вперше в Америці у вересні 1928 року для працівників редакції газети. Виникнення електромеханічного телебаченняВ загальному, передавали візуальну інформацію дистанційно ще в давні часи. Це були сигнальні вогнища, що сповіщали про важливі події, сигналізація семафорами, сигнальними прапорами та прожекторами на флоті, геліограф, де інформацію передавали азбукою Морзе за допомогою сонячних «зайчиків», тощо. При цьому спостерігачі отримували інформацію в межах прямого бачення. Природні явища: ніч, туман, сніг, дощ зводили нанівець ці види зв'язку. Проте, наприклад, армійський геліограф в сонячну погоду забезпечував дальність передавання на відстані до 75 км, а рекорд склав 295 км між двома горами в Америці[2][3]. Передумови виникнення електромеханічного ТБЗ впровадженням телеграфу, ентузіасти розпочали практичні дослідження для передавання та отримання зображень, використовуючи для цього телеграфні лінії. Шотландський годинникар, винахідник Олександр Бейн 1840 року виготовив та запатентував 1843 року, пристрій для електричного передавання зображень з їх електрохімічним відтворенням. Воно полягало у зміні кольору паперу просоченого хімікаліями, що чутливі до електричного струму. Використовувався рухомий контакт, що ковзав на поверхні паперу. Задовільної якості переданих зображень досягти не вдалось через недосконалу синхронізацію. Проте швидкість прийомопередавання графічного зображення (азбуки Морзе) була збільшена в п'ять — сім разів. Англійський фізик Фредерік Бейквелл 1847 року удосконалив пристрій О. Бейна, за рахунок поліпшення синхронізації та вперше здійснив дротове передавання зображення на відстань біля 50 миль. Якість зображення була невисокою, тому далі лабораторних досліджень справа не пішла[4]. Протягом 1856 —1861 років італійський священик, фізик — ентузіаст Джованні Казеллі розробив та виготовив пристрій, що знайшов комерційне застосування для передавання зображень телеграфними дротами, названий автором «пантелеграф». Це був чавунний апарат висотою біля 2 метрів у вигляді букви «А». До вершини був приєднаний маятник вагою біля 8 кг. Синхронізація рухів маятників у передавальному та приймальному апаратах забезпечувалася високоточними годинниковими механізмами. Зображення, що підлягало до передавання, наносили спеціальним непровідним чорнилом на провідну металеву основу. Платиновий контакт, приєднаний до маятника передавача, сканував паралельними рядками поверхню основи. При цьому, в залежності чи був контакт з основою, чи був відсутній при русі по непровідному чорнильному зображенню, створювалися або були відсутні електричні імпульси, що по лінії надходили до приймача. До маятника приймача був приєднаний залізний контакт. Відбувалось аналогічне, синхронізоване із скануванням в передавальному апараті, сканування поверхні паперу, просоченого фероціанідом калію[5], що змінював свій колір при проходженні струму. Таким чином здійснювалось електрохімічне відтворення переданого зображення. Роздільна здатність пантелеграфу була 3 лінії на мм, розмір зображення (білого кольору на блакитному тлі) міг бути до 10 см на 15 см[6]. Загальним недоліком, розглянутих пристроїв було використання контактного сканування. Подальший розвиток ТБ викликали відкриття 1873 року внутрішнього фотоефекту американським фізиком Віллабі Смітом[en] та 1887 року зовнішнього фотоефекту німецьким вченим Генріхом Герцом. Це створило умови для передавання реальних зображень без їхньої попередньої підготовки. 1881 року англійський фізик Шелфорд Бідвілл застосував селеновий фотоелемент у передавальному пристрої, що дало змогу вперше здійснити безконтактне сканування зображення, сформованого оптичною системою лінз. Його пристрій отримав назву «стальне телебачення», тому що об'єкт, зображення якого передавалось, при цьому мав завмирати на декілька хвилин під час сканування[4]. Створення даних пристроїв показало шляхи подальшого розвитку методів та практичного виконання засобів для передавання рухомих зображень. Це рядкове сканування зображення, з одночасним його перетворенням у електричний сигнал в передавальному засобі (аналіз, розгортка, растеризація) та синхронізоване із процесом рядкового сканування, рядкове відтворення зображення в приймальному засобі (синтез, векторизація, рендеринг). 1878 року португальський професор Андріано де Пайва опублікував статтю в журналі «Телефонія, телеграфія, телескопія» про використання електричних сигналів для поелементного передавання зображень[7]. Перші електромеханічні системи ТБ
При обертанні диску, його отвори (через те що були розташовані спірально) один за одним сканували зображення практично горизонтальними паралельними рядами згори до низу. Кількість рядків відповідала кількості отворів на диску. В залежності від кількості світла, що проникало через рухомі отвори, змінювалась напруга фотоелементу. Так здійснювалось сканування зображення та одночасне його перетворення в електричний відеосигнал. Для відтворення зображення також використовувався диск з такою самою кількістю отворів, що обертався синхронно з передавальним диском. Рухомі отвори освітлювались джерелом світла, яскравість якого змінювалась (модулювалась) у відповідності до напруги відеосигналу. Для цього у патенті був застосований прообраз електрооптичного модулятора що складався з аналізатора, газового пристрою зміни кута поляризації під дією керувальної напруги та нормалізатора. Пізніше в якості модульованого джерела світла застосовували неонову лампу що мала високу частоту зміни яскравості світла (до десятків кілогерц). Так формувався один кадр зображення, після чого процес повторювався. Через інерційність зору, при достатній кількості повторення кадрів за одиницю часу, людина сприймає зображення цілком. Мінімальною кількістю кадрів вважають 16 кадрів на секунду (частота кадрів 16 Гц), при меншій частоті спостерігають мерехтіння зображення. Відповідно частота рядків: частоту кадрів множать на кількість отворів, тобто на кількість рядків в одному кадрі. Диск Ніпкова практично не використовувався до появи електронних підсилювальних пристроїв[4][8].
Електромеханічне телебачення конкурувало з електронним до сорокових років минулого століття[4]. Хоча зображення було неякісним, але електромеханічне ТБ мало переваги перед електронним ТБ. Мала частотна смуга телевізійного сигналу (до десятків кілогерц), давала можливість використовувати середньохвильовий діапазон для трансляції електромеханічного ТБ на значні відстані, як звичайної радіомовної радіостанції. Для приймання телепрограм на відстанях в сотні кілометрів можна було використовувати побутовий радіоприймач з додатковим пристроєм для відтворення зображень. Пристрій міг бути промислового виготовлення або саморобним, що робило цей вид ТБ широкодоступним[12]. Електронне ТБ було складне у виготовленні (досить високотехнологічне) та потребувало частотної смуги в одиниці мегагерц, тобто для передавання зображення однією системою ТБ потрібно було би використати діапазони довгих, середніх та пів діапазону коротких радіохвиль. Тому для передавання електронного ТБ використовують діапазон метрових радіохвиль та коротших, що поширюються в зоні прямого бачення (десятки кілометрів). Тобто збільшення якості зображення привело до ускладнення засобів ТБ та зменшення зони поширення сигналу ТБ. Проте сучасні системи ТБ дозволяють значно збільшити зону приймання ТБ за рахунок додаткового ускладнення передавальних (та деякою мірою і приймальних) засобів з використанням нових видів зв'язку: супутниковий, радіорелейний, кабельний т. ін. Виникнення електронного телебаченняПочаток електронному ТБ поклали дослідження електронних (катодних) променів, які проводили в основному, англійські та американські фізики. 1869 року Юліус Плюккер відкрив катодні промені, а 1879 року його учень Йоган Гіторф провів дослідження їх властивостей. 1879 року Вільям Крукс продовжив цю роботу та виявив, що магнітне поле викликає відхилення променів, а при їх попаданні на деякі речовини, в подальшому названі люмінофорами, викликає їх світіння. Люмінофорами покривали екрани приймальних трубок. 1894 року німецький фізик Філіп Ленард виявив лінійну залежність світіння люмінофора від сили струму в колі виникнення електронних променів.1899 року Й. Гіторф та В. Віхарт запропонували здійснювати фокусування променів за допомогою магнітного поля[13]. Передумови виникнення електронного ТБПрактичним застосуванням досліджень електронних променів було створення трубки Крукса, яка використовувалась для вивчення катодних променів. На її основі, 1897 року німецькими дослідниками Фердинандом Брауном та його помічником Джонатаном Зеннеком[en], була створена осцилографічна ЕПТ для дослідження швидкоплинних електричних процесів, названа трубкою Брауна. В процесі подальшої модернізації, з метою поліпшення її технічних характеристик, в трубці Брауна був застосований розжарювальний катод, вертикальна та горизонтальна електромагнітна розгортка, модулятор катодних променів. Це дало можливість використовувати трубку як електронний відтворювач зображень та створення на її основі приймального електронного тракту ТБ. В подальшому на основі трубки Брауна був створений кінескоп[13]. 8 червня 1906 року німецькі винахідники Макс Дікманн[de] і Густав Глейдж, співробітники лабораторії Брауна, використали трубку Брауна для електронного відтворення зображення та запатентували 10 жовтня того ж року (пат. DRP 184710). Розмір нерухомого зображення був 3х3 см. Для передавання графічних зображень використовувався наявний на той час «проектор», що перетворював нанесені лінії в електричний сигнал [14]. Багато практичних питань з розробки засобів електронного ТБ було вже вирішено авторами електромеханічних систем ТБ. Найважливіші з них, це синхронізовані процеси аналізу та синтезу зображень. Перші напівелектронні системи ТБ
Трафарет встановлювали паралельно диску, при обертанні якого, щітки ковзали по трафарету, та забезпечували з ним гальванічне з'єднання, створюючи відеосигнал. Таким чином здійснювалось контактне сканування трафаретів, зображення яких передавалось. Приймачем була трубка Брауна з екраном 3х3 дюйми, розгортка, відповідно, була 10 кадрів за секунду по вертикалі та 20 рядків по горизонталі. За допомогою даного напівелектронного ТБ передавались нерухомі зображення[14][15]. Публічної демонстрації розробленого ТБ не здійснювалось, бо на той час в наукових колах Німеччини телебачення було асоційоване з вдалим фокусом або вічним двигуном, тобто поза всіма науковими законами. Фердинанд Браун був категорично проти використання «не за призначенням» його осцилографічної трубки, тобто «наука тільки заради науки». Навіть 1913 року, коли М. Дікман спробував прочитати доповідь про свої досягнення в телебаченні то сенат університету не дав на це згоди[14][15].
9 травня 1911 року на засіданні Російського наукового товариства Б. Розінг продемонстрував класичну систему напівелектронного ТБ та здійснив передачу зображення чотирьох білих смуг на чорному фоні. Число рядків — 12. З'єднання передавача з приймачем було дротове. Через інерційність електромеханічного тракту передавання, можна було здійснювати передавання лише нерухомих зображень. В науковій лабораторії Б. Розінга працював його студент та помічник, В. Зворикін, який був зацікавлений питаннями розвитку систем ТБ, а Розінг, як істинно вчений нічого не приховував від свого учня. 1919 року В. Зворикін емігрував до Америки де продовжив роботу над телебаченням, а Б. Розінгу була сфабрикована судова справа більшовицьким режимом та він помер у засланні. В подальшому ряд дослідників пропонували свої системи ТБ в яких використовувались рухомі зеркала та інші способи для здійснення розгортки в передавальному тракті: 1917 року американець Р. Ніколсон, 1922 року француз Ж. Валансі, 1924 року німець М. Дікман, 1929 року американець В. Зворикін та інші[13]. Перші електронні системи ТБ
26 липня та 4 серпня 1928 року у Ташкенті відбулась публічна демонстрація ТБ та приймання науковою комісією місцевого університету. На зеленому екрані приймальної ЕПТ діаметром 20 см[18] спостерігали пішоходів, трамвай, що перетинав площу та обличчя людини, в якому всі впізнали І. Білянського, який здіймав та одягав кашкета, повертав голову, розмовляв (беззвучно). Зображення було стійким та чітким, але на нього час від часу накладались чорно-білі смуги, як результат впливу іскрових завад від електричного та автомобільного транспорту. Проведення відеосеансу було зафіксоване кінохронікою. Безпровідне передавання рухомих зображень здійснювалось на відстані десятків метрів[17][18][19][20].
16 листопада 1929 року, Зворикін, який на той час працював уже в компанії «RCA», подав заявку та отримав патент США № 2109245 на ЕПТ, так званий кінескоп. Демонстрація електронного ТБ з рухомим зображенням відбулося 18 листопада 1929 року. Це була 120 — рядкова система електронного телебачення зі швидкістю 24 кадри на секунду, з новою трубкою — кінескопом[21][22][23].
Тільки до осені 1928 року йому вдалось уникнути застосування електромеханічних елементів та провести 1 вересня 1928 року публічну демонстрацію електронного ТБ. Патент був отриманий 26 вересня 1930 року з пріоритетом від 7 січня 1927 року. Для передавання рухомих зображень автором використовувалась трубка власної конструкції, названа дисектором. Приймання здійснювалось електронною трубкою з екраном синього кольору розміром квадратний дюйм, з частотою 20 кадрів на секунду. Патенти, що стосувались розробки дисектора, викупила за 1 мільйон доларів компанія «RCA» в якій працював В. Зворикін[22][26]. Проте стверджується[27], що тільки 1929 року телевізійна система Ф. Фарнсуорта була вдосконалена шляхом усунення моторного генератора, після чого в ній вже не було механічних частин.
Хронологія виникнення та піонери раннього телебаченняПерші (ранні) системи ТБ були призначені для прийомопередавання, як правило, лише чорно-білого зображення без звукового супроводу. Починаючи з передавання графічних символів 1840 року та закінчуючи появою електронних систем ТБ до середини тридцятих років минулого століття майже на всіх континентах, можна вважати терміном виникнення телебачення. В даному розділі приведені тільки практично виконані, вперше публічно продемонстровані системи ТБ. Описані теоретично в статтях, патентах та інших джерелах, системи ТБ в хронології не відображені.
Розвиток електронної елементної бази ТБ: вакуумних (передавальних та приймальних ЕПТ, підсилювальних, генераторних та інших) приладів та з часом напівпровідникових (діоди, тріоди, інтегральні мікросхеми та інші) дав поштовх до створення нових систем електронного ТБ. Це відповідно призвело до винаходів, розробок нових методів та засобів для передавання в телестудіях та нових видів телевізорів. Ці системи ТБ мають кращі технічні характеристики, менші масо — габаритні показники та нові функційні та експлуатаційні можливості: кольорове, об'ємне (3D), "розумне", цифрове, інтернет ТБ, тощо. Див. такожПро Українських піонерів радіо і телебачення
Примітки
|
Portal di Ensiklopedia Dunia