История кино, телевидения и видеозаписи

Рис. 219. Создатели первого киноаппарата — братья Огюст и Луи Люмьер

Кино. В конце 19-го столетия во Франции братьями Огюстом и Луи Люмьер (рис. 219) был создан первый аппарат, сочетавший все основные элементы кинокамеры (1895 г). Летом и осенью 1895 г. ими было снято десять коротких фильмов по 16 метров каждый, которые стали основой всего кинематографа. В декабре 1895 г. в Париже был открыт первый кинотеатр, где 28 декабря того же года состоялся первый киносеанс. Аппарат братьев Люмьер был прост и

¹ От латинского глагола videre — видеть.

надежен. В небольшом деревянном корпусе находились объектив, грейфер — механизм для продвижения пленки, обтюратор — уст­ройство, позволяющее закрывать объектив в момент смены одного кадра другим, и две кассеты для пленки (подающая и принимаю­щая). Аппарат приводили в движение ручкой. Нормальная скорость пленки в этом аппарате была 16 кадров в секунду. В задней стенке аппарата поместили дверцу. Поместив за ней дополнительный ис­точник света, съемочный аппарат преобразовывался в проекцион­ный аппарат.

В России подобный аппарат был создан в начале 1896 г. А. Са­марским и И. Акимовым, а первая демонстрация кинофильма со­стоялась в Москве 4 мая 1896 г. Уже к концу 1896 г. в мире насчи­тывалось несколько оптико-механических систем киносъемочной и кинопроекционной аппаратуры.

В 1926 г. в СССР было создано звуковое кино (система «Таге-фон», изобретатель Тагер П. Г.), и уже в 1929 г. вышел в прокат первый звуковой фильм «Путевка в жизнь».

Кинокамера стала мощным инструментом научного познания, в том числе и криминалистического, ведь любое мало-мальски за­метное событие в политической и научной жизни кинодокументали­сты фиксировали на пленке. Так, в 1901 г. в Чикаго было зафикси­ровано покушение на 25-го президента Соединенных Штатов Америки Уильяма Мак-Кинли, а несколько позже — на Дж. Кеннеди. Уже в то время предпринимались попытки использования зафикси­рованной информации в целях установления личности преступников.

Значительные успехи в кинопромышленности позволили оце­нить реальность создания системы телевизионного вещания с це­лью передачи информации на расстояние беспроводным путем.

Телевидение. Начало развития телевидения относится к 1875-1877 гг., когда были сформулированы основные принципы получе­ния и передачи сигналов изображения движущихся объектов. Сам термин «телевидение» впервые был использован преподавателем Артиллерийской академии из Санкт-Петербурга К. Д. Перским. Док­лад «Телевидение как электрическое кино» прозвучал 24 августа 1900 г. на IV Международном конгрессе в Париже¹.

¹ См.: Меркулов Д. Телевидению — 80 лет // Наука и жизнь. № 1. 2006. С. 76- 77.

Реализация идеи передачи изображения на расстояние стала возможна с появлением преобразователя световой энергии в элек­трическую и механизма строчной развертки.

Преобразование световой энергии в электрическую осуществ­лялось светочувствительным датчиком за счет фотоэффекта — эмиссии электронов под действием света. Светочувствительный датчик появился благодаря работам русского ученого А. Г. Столе­това, открывшего явление фотоэффекта.

Механизм строчной развертки предложил немецкий железнодо­рожник П. Нипков (рис. 220). В 1884 г. он запатентовал диск с рав­номерно расположенными по спирали маленькими отверстиями.

Рис. 220. П. Нипков (1860-1940) — создатель механического устройства для телевизионной развертки

Вращающийся диск, помещенный в фокальной плоскости объек­тива, позволяет за один оборот последовательно передать все элементы изображения (рис. 221). Поскольку наш зрительный ап­парат обладает инерционностью, то при быстром вращении диска изображение будет выглядеть как единое целое.

Рис. 221. Схема развертки с использованием диска Нипкова

Электромеханическое телевидение. С 1900 по 1920 гг. в Англии, Германии, России, США, Франции были проведены много­численные работы по совершенствованию механического сканиро­вания движущихся изображений.

Примерно за 20 лет до изобретения кинематографа независимо друг от друга португалец де Перейра и отечественный ученый И. Полумордвинов впервые высказали идею о возможных способах реализации дальновидения — передачи информации на расстояние.

Переломным для телевидения стал 1922 г., который знаменате­лен созданием телевизионного электромеханического оборудова­ния. Первая публичная презентация телевизионной системы со­стоялась 26 января 1926 г. шотландским инженером Д. Бердом. В 1928 г. Д. Берд провел передачу телевизионного сигнала из Лон­дона на корабль, находящийся в Атлантическом океане, откуда сиг­нал ретранслировался в Нью-Йорк. Несколько позже Д. Берд де­монстрировал телевизионную систему цветного изображения, в которой стоял диск Нипкова с тремя рядами отверстий, закрытых светофильтрами красного, зеленого и синего цветов. Однако пер­венство создания цветного телевидения принадлежит преподава­телю механических наук и черчения Казанского соединенного про-

мышленного училища А. А. Полумордвинову. В 1900 г. 5 августа состоялось его выступление с докладом «Светораспределитель для аппарата, служащего для передачи изображений на расстоя­ние со всеми цветами и их оттенками и всеми тенями».

В 1929 г. британская вещательная корпорация ВВС провела испы­тания аппаратуры 30-строчного телевизионного формата. С данного момента начались ежедневные трансляции телевизионных пере­дач, в том числе со звуковым сопровождением. Система работала до 1936 г.

Она предназначалась для записи видеосигналов механического ТВ с полосой 375-7500 Гц, что соответствовало ТВ-передаче с час­тотой 12,5 кадра в секунду и количеством строк в кадре 30.

Заслуживает внимания опыт Д. Берда по созданию на экране движущихся стереоскопических образов, а также разработка тех­нологии записи видеопрограмм на алюминиевые диски — прообра­зы современных DVD-дисков.

Американская компания «Дженерал Электрик» с 11 мая 1928 г. начала регулярную трансляцию телепередач в Нью-Йорке, исполь­зуя 24-строчный формат, а к концу года телевизионная сеть со­стояла уже из 15 станций.

Образование отечественного телевидения датируется 1921 г. Работы в данном направлении проводились в Нижегородской ра­диолаборатории под руководством М. А. Бонч-Бруевича. В 1923 г. поступили сообщения из Всесоюзного электротехнического инсти­тута (ВЭИ) в Москве об успешной передаче видеосигналов на большом расстоянии. В 1924 г. директором физико-технического института профессором А. Ф. Иоффе была предпринята попытка создания техники для беспроводного «дальновидения». Изобрета­тель создал несколько вариантов приемно-передающих систем, в том числе для Наркомата обороны.

В 1929 г. приступили к проектированию промышленных элек­тромеханических устройств с диском Нипкова. Первый выход в эфир состоялся 1 октября 1931 г. из Московского городского совета профсоюзов.

В 1932 г. на ленинградском заводе «Коммунар» под руково­дством А. Я. Брейтбарта была выпущена промышленная партия из 20 телеприставок Б-2 с механической разверткой и размером экра­на 3x4 см. В 1934 г. в Москве на заводе «Физэлектроприбор» было налажено серийное производство телевизоров с экраном размером 6x9 см. Однако механическое телевидение было промежуточным этапом в развитии телевизионных систем. Основным недостатком

применявшихся в то время оптико-механических систем была низ­кая светочувствительность. Указанный недостаток отсутствует у электронных систем. В них свет действует на фотоэлемент непре­рывно, обеспечивая накопление заряда, который считывается один раз в течение кадра.

Электронное телевидение. Многие историки считают 1879 г. началом эры электронного телевидения. Именно тогда английский физик У. Крукс обнаружил, что нагретый катод газоразрядной лам­пы испускает невидимые лучи, названные им «катодными», кото­рые представляют собой поток электронов. В то же время У. Крукс исследовал люминофоры — неорганические вещества, которые светятся под воздействием потока электронов.

В 1895 г. 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. Принцип работы катодной трубки К. Брауна стал прототипом электронно-лучевой трубки современного кинескопа.

Рис. 222. Б. Розинг (1869-1933) — изобретатель кинескопа

В 1907 г. профессор Санкт-петербургского технологического ин­ститута Б. Л. Розинг (рис. 222) разработал образец электронно­лучевой трубки с магнитной разверткой из двух пар взаимно-перпендикулярных катушек, укрепленных на горловине баллона.

Признанным создателем электронной системы телевидения яв­ляется русский эмигрант Владимир Зворыкин, эмигрировавший в США, и советский ученый С. И. Катаев. Первый был последовате­лем русского ученого Б. Розинга, который в мае 1911 г. в Санкт-Петербурге впервые публично продемонстрировал электронное телевизионное изображение с помощью катодно-лучевой трубки Брауна.

Значительным открытием в области телевидения стало изобре­тение в 1931 г. иконоскопа — первой передающей электронно­лучевой трубки. Этот принцип был реализован в 1933-1934 гг. в США и СССР на передающей электронно-лучевой трубке «иконо­скоп». Его автором является В. К. Зворыкин (выходец из России, работавший в США) (рис. 223). Регулярное телевизионное вещание в СССР началось с 1939 г.

Рис. 223. В. К. Зворыкин (1889-1982) — русский инженер, создатель электронного телевидения

С 1 октября 1967 г. Центральное телевидение СССР начало пе­редачи цветных телевизионных программ в системе SECAM, кото­рую разработал французский инженер Анри де Франс. Первая вне­студийная цветная передача состоялась 7 ноября в Москве на Красной площади. Съемка проводилась с помощью эксперимен­тальной передвижной телевизионной станции цветного телевидения.

На сегодня параллельно существуют три системы цветного те­левидения и видеозаписи. По этой причине произошла унификация телевизионной и видеозаписывающей аппаратуры с целью совмес­тимости различных систем. Большинство современных видеосис­тем имеют возможность записывать и воспроизводить изображе­ние, кодированное разными способами (SEKAM, PAL, NTSC).

Действующая ныне система 625/50 — мировая система телеви­зионного разложения для стран с частотой сети питания 50 Гц. Система эта разработана и реализована как вещательная в 1948 г. в России и лишь годы спустя к ней присоединились другие страны. Авторы С. Катаев и С. Новаковский высказали идею ее создания в 1944 г.

В 50-х гг. прошлого столетия развитие электронного телевиде­ния послужило стимулом создания устройства для записи видео­сигнала. Прямая трансляция телепередач не всегда была возмож­на и не обеспечивала требуемого зрительского эффекта. В этом случае был успешно использован опыт звукозаписи: механической (грампластинки), фотографической (в кинофильмах) и магнитной (в аудио- магнитофонах).

В 1954 г. фирма RCA (Radio Corporation of America) продемонст­рировала аналогичное магнитофону устройство продольной маг­нитной видеозаписи на ленту, движущуюся вдоль магнитных голо­вок с огромной для звукозаписи скоростью (9,15 м/с).

Магнитная видеозапись. Технологическую революцию на те­лецентрах совершили видеомагнитофоны, первое упоминание о которых появилось в печати в 1956 г. Эра практического примене­ния магнитной видеозаписи в телевизионном вещании началась в результате разработки фирмой АМРЕХ (США) принципа попереч­но-строчной записи на магнитную ленту вращающимися магнитны­ми головками.

Первым изготовителем видеомагнитофонов стала фирма АМРЕХ (США), основателем которой был русский эмигрант Алек­сандр Михайлович Понятое, в прошлом полковник русской армии. Как заслуженный человек, он имел право на титул «Его Превосхо­дительство» (англ. ЕхеКепсе), что послужило названием фирмы в сочетании с его инициалами.

Предложенный изначально принцип продольно-строчной видео­записи требовал высокой скорости движения магнитной ленты от­носительно магнитной головки, что было необходимо для записи широкого частотного диапазона видеосигнала. Объем записи при этом был не велик и приводил к быстрому износу магнитной ленты.

Применение в видеомагнитофонах наклонно-строчной записи позволило уменьшить число магнитных головок и ширину приме­нявшейся магнитной ленты.

Наклонно-строчная запись изначально применялась в про­фессиональной видеозаписывающей аппаратуре в период 1975-1976 гг. Ее достоинством является возможность изменения темпа движения (в кадре) воспроизводимого изображения, которое дости­гается изменением скорости движения ленты в видеомагнитофоне при сохранении скорости вращения магнитных головок. Этот прин­цип видеозаписи и воспроизведения используется и в бытовой ви­деотехнике до настоящего времени (ускоренный, замедленный ре­жимы, стоп-кадр).

Первый промышленный аппарат для магнитной видеозаписи был изготовлен в 1956 г. До первых опытов получения изображения на магнитную ленту видеомагнитофоны применялись только для записи телевизионных программ в стационарных условиях. Даль­нейшее развитие электроники и непрерывное усовершенствование технических средств привели к созданию портативных видеомагни­тофонов и видеокамер.

Первоначально изображение записывалось на обычную магнит­ную ленту, качество было невысоким из-за недостаточной его кон­трастности. В последующем, для увеличения качества изображе­ния, рабочий слой стали изготавливать из магнитного порошка гамма-оксид железа или оксид хрома. Данные материалы приме­няются до настоящего времени при изготовлении магнитной ви­деоленты.

История звукозаписи. Попытки записи звука предпринимались еще в XVI в. В XIX в. изделия, имитировавшие звучание музыкаль­ных инструментов, получили широкое распространение. Носителем в таких устройствах были обычно диски, карты или ленты с перфо­рацией, валики с выступами и т. д. Собственно, об аудиозаписи здесь можно говорить лишь условно: «аудпоносители» конструиро­вались вместе с самими устройствами.

Считается, что первым человеком, который высказал идею зву­козаписи и звуковоспроизведения, был француз Шарль Кро, кото­рый в 1867 г. изобрел «аутографический телеграф». Запись и вос­произведение звука впервые были сделаны Томасом Эдисоном в 1877 г. До этого времени не существовало способов фиксации, со­хранения и воспроизведения звукового сигнала.

В 1887 г. в США фонограф был запатентован Томасом Эдисо­ном. Первые звукозаписи, сделаные на фонографе, были очень короткие, шумные, со значительными искажениями.

«Граммофон» был изобретен в 1888 г. Эмилем Берлинером (1851-1929 гг.). Название образовалось от перевернутого слова «фонограф». На стеклянную подложку он наносил сажу с парафи­ном. После записи фонограмма покрывалась лаком и служила для получения отпечатка на хроможелатиновом слое. Позднее стали применять кислотное травление, в качестве подложки использо­вать цинк, а в качестве защитного слоя — воск. Применяя в качест­ве носителя цинковую пластину, протравленную в хромовой кисло­те, получали гальванопластические копии. Впоследствии Берлинер организовал производство граммофонов.

Граммофон воспроизводит плоские диски со скоростью 78 обо­ротов в минуту. Диски достаточно похожи на современные винило­вые пластинки.

Граммофоны были популярны до 1950 г. В 1948 г. стали выпус­каться виниловые пластинки со скоростью ЗЗУз об/мин и стали бо­лее прочными, обеспечивая при этом высокое качество звучания. Выпуск пластинок, частота вращения которых при воспроизведении составляла 78 об/мин, был прекращен в 1960 г.

Виниловые пластинки были популярны вплоть до 80-х годов прошлого столетия, но постепенно вытеснены более удобными компакт-кассетами разработки 1964 г., производства фирмы Фи­липс (Phillips). В 1961 г. стало популярным FM радио.

В 1969-1971 гг. появились первые образцы четырехканальной квадрафонической звукозаписывающей и воспроизводящей аппа­ратуры.

В 1982 г. фирмами SONY и Phillips была применена оптическая запись с помощью полупроводникового лазера на компакт-диски. Звук на них записывался в цифровой форме, а систему отличало высокое качество звучания. Распространению компакт-дисков спо­собствовали их долговечность, малые габариты и удобство экс­плуатации. Компакт-диск изготавливается из прозрачного полиме­ра. На рабочей поверхности с отражающим слоем расположены канавки, в канавке записываются цифровые коды в виде углубле­ний (питов информации).

В XXI в. на смену компакт-дисков пришли видеодиски формата DVD, позволяющие записывать значительно больший объем визу­альной и звуковой информации. Долговечность записи на магнит-

ной видеоленте составляет порядка 15 лет, а длительность хране­ния видеозаписи на DVD составляет 80-100 лет.

Запись звука осуществляется продольным способом, как в обычных аудиомагнитофонах, — прямая аналоговая запись с высо­кочастотным подмагничиванием. Для звуковой дорожки отводилось место на краю видеоленты. Выделив две такие дорожки, можно по­лучить стереофоническую звукозапись. Однако при малых скоро­стях движения ленты в видеомагнитофоне получить высококачест­венную запись звука трудно, особенно при малой ширине дорожки. Поэтому был применен способ записи звука с частотной модуляци­ей (как у видеосигнала), который позволил записывать звук с высо­ким качеством на то же место видеоленты, где записывается и ви­деосигнал.

Видеозаписывающая аппаратура и технологии видеозаписи со­вершенствуются до настоящего времени. Технические средства видеозаписи стали доступными, компактными и позволяют полу­чать высококачественные статические и динамические изображе­ния. Возможности их также высоки, а совместимость с компьютер­ной техникой позволяет формировать электронные видеотеки, справочно-вспомогательные, оперативно-разыскные и криминали­стические учеты, производить обработку в графических и видеоре­дакторах.