Электронное телевидение

Следующий этап в развитии ТВ связан с именами множества ученых, но, пожалуй, основные изобретения были сделаны нашими соотечественниками.26 февраля 1888 г. Русский ученый, профессор Московского университета Александр Григорьевич Столетов (1839-1896) продемонстрировал внешний фотоэффект - явление "вырывания" электронов с поверхности вещества под действием света. Прибор, созданный Столетовым, стал прообразом современных фотоэлементов.

Профессор Петербургского технологического института Борис Львович Розинг (1869-1933) работал над электронной системой телевидения, действующей по сей день. К этому времени уже существовала электронно-лучевая трубка.25 июня 1907 г. Б.Л. Розинг получил в России привилегию на "способ электрической передачи изображений на расстояние". Позднее ученый напишет: "Катодный пучок есть именно то идеальное перо, которому самой природой уготовано место в аппарате получения изображения в электрическом телескопе. Оно обладает тем ценнейшим свойством, что его можно непосредственно двигать с какой угодно скоростью при помощи электрического или магнитного поля, могущего быть притом возбужденным со скоростью света с другой станции, находящейся на каком угодно расстоянии". Заметим, что в это время шли активные разработки систем механического ТВ, но Борису Львовичу уже был понятен тупик выбранного пути. Реализацию "электронной телескопии" он видел в применении безынерционных приборов, где необходимо было заставить двигаться пучок электронов. Было бы преувеличением сказать, что система ТВ Б.Л. Розинга была полностью электронной: в передающей камере для развертки изображения он применял оптико-механическую систему вращающихся зеркал (усовершенствованный диск Нипкова). Электрические сигналы поступали на электронно-лучевую трубку Брауна. Яркость свечения экрана зависит от количества электронов, попадающих на единицу площади. Чтобы заставить электронный луч отклоняться ("бегать") по экрану, на него воздействовали магнитным или электрическим полем.

мая 1911 года Борис Львович получил на мониторе свою знаменитую "решетку" - белые полосы на черном фоне. Значимость работ была оценена во всем мире, но, к сожалению, работу не удалось завершить: в 1931 г. Розинга арестовали " за финансовую помощь контрреволюционерам", а спустя два года он скончался в архангельской ссылке.

Работы Б.Л. Розинга были опубликованы и известны в мире. Казалось бы, зачем надо было "держаться" за механическое телевидение, вкладывая в него немалые средства? Правда, такой вопрос кажется разумным сегодня, а в 30-е годы технические возможности распространения сигнала были сильно ограничены. При развертке в 30 строк полоса частот в эфире была менее 10 кГц, что позволяло транслировать сигнал на средних волнах. При резко возрастающей разрешающей способности экрана неминуемо пришлось бы перемещаться на диапазон УКВ, как в современном телевидении, что было бессмысленным в то время, так как покрыть территорию страны дорогостоящими ретрансляторами в голодающей стране было невозможно, а тянуть электрические кабели до каждого потребителя в то время было утопией. Завершить работу по созданию электронного ТВ удалось Владимиру Козьмичу Зворыкину (1889-1982) - ученику Бориса Львовича, работавшему в студенческие годы у него ассистентом. В 1912 г. Зворыкин окончил Петербургский технологический институт, затем повышал уровень своих знаний в Париже, а вернувшись в Россию, был призван в армию. Во время Первой мировой войны Владимир Козьмич отвечал за радиосвязь, проявив себя талантливым офицером. Потом революция 1917г. И вынужденная эмиграция в США - вынужденная, потому что Зворыкин узнал, что ордер на его арест уже выписан. В 1929 г. Зворыкина пригласил на работу президент КСА ("Радио корпорейшн оф Америка") Дэвид Сарнов (1891-1971), тоже выходец из России. Будучи дальновидным человеком, Сарнов решил финансировать разработки в области телевидения, подсчитав вместе со Зворыкиным необходимые инвестиции в 100 тыс. долларов. Тогда они еще не предполагали, что результат обойдется дороже в 500 раз. В 1931 г.В.К. Зворыкин создает передающую телевизионную трубку - иконоскоп, с большим количеством фотоэлементов. В трубке использовался метод накопления зарядов. Фотоэлементы складывались в мозаичную систему, электронный луч чертил по мозаике горизонтальные строчки, по отдельности разряжая участок за участком, в результате чего образовывались электрические импульсы, соответствующие освещенности объекта съемки. Главная проблема в создании электронного телевидения была решена. С этого момента изменяется путь развития ТВ - оно превращается в электронное средство массовой информации. Достаточно продуктивно над электронной телевизионной камерой работал Фило Франсуорт (США), который пытался найти поддержку в киноиндустрии (студия "Парамаунт") и у газетного магната Херста, но получил отказ: кино и пресса рассматривали ТВ как конкурента. Тем не менее его передающая трубка "диссектор" была простой и надежной и даже применялась в качестве экспериментального ТВ в США и Англии, но, лишившись инвестиций, без усовершенствования не могла конкурировать с разработками конкурентов. В 1933 и 1934 гг. по приглашению советского правительства В.К. Зворыкин посещает СССР с докладами о своих изобретениях. Советские ученые угадывают секрет получения мозаичной мишени1 и уже через год демонстрируют ему действующую ТВ-установку.

Параллельно и независимо от американских разработок в СССР над иконоскопом работал Семен Исидорович Катаев (р. 1904). Проект передающей телевизионной трубки он разработал до Зворыкина, но первым получить практический результат не смог.

В Англии, стране первой телевизионной трансляции, разрешение ТВ достигло 240 строк. После американского революционно-технологического рывка англичане тоже стали склоняться к электронному ТВ: в 1936 г. Компания "Эми-Маркони" продемонстрировала систему с разложением на 405 строк. Это вполне закономерно, так как один из руководителей компании, Айзек Шенбер, ранее был студентом Б.Л. Розинга в Петербурге. Механическое ТВ транслировалось в Великобритании регулярно с 1929 г., но со 2 ноября 1936 г. Передачи регулярно выходили с электронной разверткой луча. Немецкий ученый Манфред фон Арденне показал электронную систему с четкостью изображения 100 строк в 1931 г., но его технология передающей трубки с "бегущим лучом" заметно уступала иконоскопу В.К. Зворыкина. Успешным этапом развития немецкого телевидения явилась трансляция с XI Берлинской олимпиады 1936 г. К 1937 г. Разрешение немецких приемников достигло 441 строки, а в научных разработках находились приемники с разрешением более 1000 строк. Германия являлась самой радиофицированной страной в Европе, а к началу 1939г. В стране начался массовый выпуск "народных телевизоров".

Цветное телевидение

Как ни странно, работы в области цветного телевидения начались параллельно с черно-белым "дальновидением". Первую цветную трехкомпонентную систему ТВ ("Телефот") предложил в 1900 г. Александр Аполлонович Полумордвинов (1874-1942). Развертка луча производилась посредством диска Нипкова с цветными светофильтрами. В 1902 г. Полумордвинов подает заявку на новое устройство - "аппарат для передачи изображения и способ этой передачи в связи с одновременной передачей звука". К сожалению, аппаратура не была закончена, хотя, по мнению специалистов, проект, основанный на методах последовательного смешения цветов, был вполне работоспособен. В 1907г. Патент на проект двухцветного телевидения с одновременной цветовой передачей в Германии разработал выходец из России Ованес Абгарович Адамян (1879-1932). Позднее он переезжает в Россию и в 1925 г. Патентует трехкомпонентную последовательную передачу цветов (RGB). В развертывающем устройстве было три серии отверстий, каждое из которых закрывалось красным, синим и зеленым светофильтрами. Реализовать эту идею в 1928 г. Было суждено знаменитому Дж. Берду. Основная проблема данной схемы заключалась в ее несовместимости с черно-белыми ТВ-приемниками, кроме того, эпоха механического телевидения приближалась к концу.

В США аналогичными разработками занимался Питер Голдмарк (компания CBS), но Федеральная комиссия связи в 1943 г. Утвердила монохромный стандарт. В сущности, внедрение цвета на телевизионном экране было похоже на проникновение цвета в фотографию: технологически это было уже возможно, но читателям или зрителям вполне хватало черно-белой информации на оттиске или экране.

Во время войны работы по внедрению цветного ТВ почти во всех странах, за исключением Великобритании, были прекращены.

В СССР исследования по цветному электронному ТВ возобновились в 1947г., а 7 ноября 1952 г. В Ленинграде была успешно проведена экспериментальная передача. Перед странами встала дилемма: вписываться в существующий стандарт черно-белого телевидения, что с технической точки зрения было невероятно сложно, или разрабатывать совершенно новый стандарт, в этом случае обладатели черно-белых приемников не смогли бы в принципе видеть передачи цветного формата. Поэтому, несмотря на технические сложности, мир выбрал в ущерб качеству совместимость систем. Основные характеристики цвета - это яркость (больше-меньше света), цветовой тон (длина электромагнитных волн вызывает цветовое ощущение) и насыщенность (степень разбавления одного из основных цветов белым цветом). Когда зритель смотрит на экран ТВ, он видит цвета в проходящем свете, поэтому почти любой цвет можно получить смешением трех основных цветов: красного, синего и зеленого.

Телевизионная строка формируется движением электронного луча слева направо. Одновременно видимые строки (вследствие инерционности зрения) называются телевизионным растром. Совокупность строк видимого изображения называется телевизионным кадром.

Наше зрение острее реагирует на изменение яркости, чем на изменение цвета, поэтому, как правило, яркостных сигналов передается больше, чем цветных.

Черно-белое изображение можно полностью передать яркостным сигналом (от черного до белого), оттенки RGB-цветов можно передать цветоразностными сигналами. Существующие в данное время телевизионные стандарты несовместимы друг с другом, правда, современные телевизоры способны автоматически перестраиваться с одного стандарта на другой. Европейские и американский стандарты изначально были зависимы от частоты переменного тока: в Европе и России эта величина составляет 50 Гц, в Америке, Канаде, Японии - 60 Гц. Поэтому количество полей в Европе - 50 и 25 кадров в секунду, а в Северной Америке - 60 и 30 кадров в секунду.