Телевидение. Диктофон Stenorette фирмы Grundig осуществлял запись звука на магнитную ленту

Диктофон Stenorette фирмы Grundig осуществлял запись звука на магнитную ленту

Радиола с чейнджером для виниловых пластинок компании Grundig

Профессиональный магнитофон фирмы AEG-Telefunken

Раритетные экземпляры продукции минского радиозавода, выставленные на берлинской выставке IFA 2005

Телевизор Б-2 с диском Нипкова, радиоприемником и репродуктором (Государственный Политехнический музей, Москва)

Мировая история видеозаписи тесно связана с телевидением (ТВ). В основе телевидения 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 Борисом Якоби, первооткрывателем гальванопластики, был разработан проект фототелеграфа, позволяющий передавать изображение с гальванопластической пластинки. Этот проект был реализован и успешно испытан уже в 1862 году на телеграфной линии Москва — С.-Петербург итальянским изобретателем Джованни Казелли, работавшим в России, когда впервые была доказана возможность передачи по проводам не только печатных знаков, но и статичных изображений (фотографий). Сегодня фототелеграф называют факсимильным аппаратом, факсом.
В 1858 году в Германии были разработаны так называемые гейслеровские трубки, названные по имени их создателя Генриха Гейслера. В отличие от ламп накаливания они были безинерционными, что очень важно для воспроизведения движущихся изображений. Эти трубки считаются первыми образцами преобразователей электрических сигналов в оптические.
В 1875 году американцем Дж. Керри была высказана идея создания системы передачи изображения, копирующая работу человеческого глаза. 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 телевидение передает изображение, содержащее около полумиллиона элементов (пикселей). Но где взять столько линий связи для одного телевизионного канала?
Предлагались различные системы ТВ, которые в основном так и оставались лишь идеями. Возможности реализовать их еще не было — из-за несовершенства самих идей, материальной базы и низкого уровня техники в целом. Но уже к концу XIX века все предпосылки к разработке практических систем телевидения были созданы. Всего до 1900 года изобретатели одиннадцати стран предложили 25 проектов таких систем, в том числе четыре проекта было предложено в России.
В 80-е годы XIX века — 30-е годы ХХ века 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 физик-экспериментатор Порфирий Бахметьев (1880). В 1884 году немецкий инженер польского происхождения Пауль Нипков получил патент на «оптико-механическое устройство», известное сегодня как диск Нипкова. В диске тридцать отверстий, расположенных по спирали Архимеда на периферии диска. Изображение передаваемого объекта фокусировалось на ограничительной (кадровой) рамке, расположенной в верхней части диска. При вращении диска каждое отверстие прочерчивало одну строку кадра, а один кадр содержал 30 строк по 40 элементов в каждой строке, т.е. всего было 1200 элементов изображения.
В 1888 году русским ученым-физиком А.Г. Столетовым было сделано открытие фотоэлектрической эмиссии (фотоэлемента), обосновавшее возможность непосредственного преобразования световой энергии в электрическую. Это открытие показало возможность преобразования оптических изображений в электрические сигналы, величина которых зависит от освещенности. В 1895 году известный всему миру русский ученый А.С. Попов создал приемник электромагнитных волн и обосновал возможность беспроводной связи. Эти два открытия являются физическими основами телевидения.
Автором первого проекта цветной телевизионной системы механического типа является русский инженер-электрик Александр Полумордвинов. В декабре 1899 года он предложил систему цветного телевидения, которая, как и все современные системы, основана на трехкомпонентной теории цветного зрения Ломоносова–Юнга–Гельмгольца. Александр Полумордвинов считается первым изобретателем системы цветного телевидения с последовательной передачей цветов. Другой российский ученый Ованес Адамян в 1907 году предложил уже проект системы с одновременной передачей цветовых сигналов (как в современных системах цветного телевидения).
Система механического телевидения, существовавшая до конца 30-х годов минувшего века, была устроена следующим образом. Объектив фокусировал изображение визируемого сюжета на рамку и на вращающийся за ней диск Нипкова, за которым установлен фотоэлемент. Ток фотоэлемента пропорционален освещенности элемента изображения, открывающегося отверстием диска Нипкова. На выходе фотоэлемента при вращении диска (развертке) получался так называемый видеосигнал, напряжение которого было пропорционально освещенности. Верхняя частота видеосигнала, несущего информацию о 1200 элементах изображения с кадровой частотой до 25 Гц, находится в пределах диапазона звуковых частот. Следовательно, сигнал изображения столь низкой четкости может передаваться радиовещательными станциями и быть записан обычным магнитофоном. В радиоприемнике этот сигнал усиливался и после детектирования поступал на неоновую лампу с плоским катодом, освещающую экран, за которым вращался точно такой же диск Нипкова. Вращение дисков на радиостанции и в приемнике строго синхронизировалось, для чего в паузах между кадрами передавались синхроимпульсы, управляющие вращением диска в приемнике.
Впечатление от первых телевизионных опытов было огромным. Представьте себе большой корпус с экранчиком величиной со спичечную коробку. Включили, начал разгоняться электродвигатель с диском. Вы с волнением прильнули глазом к оранжевому окошечку-экрану. Поначалу ничего не различаете, кроме мелькающих полос. Наконец, двигатель начинает работать синхронно с двигателем в передатчике (в некоторых приемниках синхронности добивались вручную, нажимая пальцем на вращающийся диск через специальное окошко в корпусе). Вот движение полос замедляется, останавливается, и вы различаете какую-то смутную тень. Человек! 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. Шмакова и В. Архангельского. Сигналы московской телестанции передавались на волнах 379 метров (видео, 30 строк, 12,5 кадров/с) и 720 метров (звук) и принимались в Ленинграде, Одессе, Харькове, Нижнем Новгороде, Томске и других городах. Таким образом, в текущем году мы будем отмечать 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 Э-4С (для приема звукового сопровождения) и упоминавшаяся уже «тарелка» репродуктора.
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 еще в 1907 году профессор Петербургского технологического института Борис 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 Борис Розинг получил «Привилегию № 18076» на приемную электронную трубку, прообраз современного кинескопа. Ассистировал профессору во время демонстрации опыта его студент Владимир Зворыкин, ставший впоследствии крупным ученым и изобретателем.
Эра современного телевидения начинается с легендарной встречи Давида Сарнова и Владимира Зворыкина, решивших приступить к практическому созданию электронного телевидения. Встреча двух гениев из России, точнее, «гениев места», по образному выражению Вайля, — ибо встретились они в нужное время в нужном месте — произошла в 1929 году (предлог «из» тут очень даже уместен, так как встреча проходила уже в Америке).
Давид Сарнов к тому моменту был президентом уже упоминавшейся Американской радиовещательной корпорации (RCA). Бывший питерский студент Розинга продемонстрировал Сарнову практическую работу своих новых изобретений — иконоскопа (передающей электронно-лучевой трубки) и кинескопа, знакомого теперь всем по домашним телевизорам.
Через десять лет, в 1939-м, компанией Сарнова была создана первая действующая телевизионная сеть, разработанная талантливым изобретателем из России. Она работала на международной ярмарке в Нью-Йорке, перед посетителями которой впервые выступил по телевидению президент Соединенных Штатов. Это был Франклин Делано Рузвельт.
В народ (американский) телевидение Зворыкина шагнуло уже после войны, в 1945-м, через сорок дней после ее окончания. А три года спустя в диапазоне метровых волн началось вещание и Московского телецентра (по стандарту разложения на 625 строк и 50 чересстрочных полей, с четкостью 500 телевизионных линий и полосой частот в 6 МГц). Этот стандарт был разработан в 1944 году Юрием Казначеевым, С.И. Катаевым и Сергеем Новаковским. Чтобы просмотр телепрограмм был доступен для всей семьи, перед крохотным кинескопом первого массового телевизора КВН-49 ставили огромную линзу… с водой.
Мало кто знает, что один из авторов этого стандарта Сергей Новаковский является и провозвестником набирающего сейчас популярность телевидения высокой четкости (HDTV). Еще в 1946 году он выступил с предложением о создании телевизионных систем на 1000 строк, а позднее под его руководством была разработана и изготовлена система HDTV на 1200 строк. Причем на десять лет раньше первого японского образца. И работает она до сих пор. Правда, в единственном экземпляре — в Центре управления полетами в подмосковном городе Королёве.
В ноябре 1952 года в нашей стране состоялась первая опытная передача цветного телевидения по последовательной системе, разработанной под руководством В.Л. Крейцера. Примерно в это же время опыты по последовательной передаче цветовых сигналов проводит американская корпорация CBS. В 1954 году была создана Московская станция цветного телевидения, которая в течение нескольких лет вела опытные передачи. Была выпущена партия цветных телевизоров «Радуга» с черно-белым кинескопом диаметром 18 см и с вращающимся трехцветным светофильтром. Что интересно, уже в наше время эта идея была позаимствована при создании одночиповых микрозеркальных видеопроекторов (DLP). Действительно, там крутится тот же самый светофильтр, что и в советских «Радугах» полувековой давности!
Тем временем (в 1953 году) в США в компании RCA была разработана система цветного телевидения с одновременной передачей всех цветовых сигналов и, что самое главное, совместимая со стандартом черно-белого телевидения. Годом позже эта система была утверждена в качестве национального стандарта комитетом по стандартам в области телевидения (National Television Standards Committee) и с тех пор известна под аббревиатурой NTSC. Впоследствии эта система была принята рядом стран северной и Южной Америки, а также Юго-восточной Азии.
Затем последовали разработки и ввод в эксплуатацию в 1966–1967 годах европейских систем PAL и SECAM. Система SECAM (SEquential Couleur Avec Memoire — последовательная передача цветов из памяти) была разработана в 1958 году во Франции, а система PAL (Phase Alternation Line — строчки с переменной фазой) — в Западной Германии. Практическое применение обе системы нашли в 60-х годах: PAL — в западной Европе, а SECAM — на своей исторической родине, во Франции, и в бывших ее колониях на севере Африки. В нашей стране цветное телевидение в стандарте SECAM появилось в 1967 году. Выбор стандарта не в последнюю очередь был продиктован политическими соображениями — лишь бы не система NTSC «американских империалистов» и не стандарт PAL «боннских реваншистов». А потом уж и страны Варшавского договора «добровольно» приняли SECAM. Кстати, изначально в основе создания своей системы во Франции лежала сходная идея.
Впрочем, не будем далее вдаваться в подробности. Нас прежде всего интересует история магнитной и оптической записи телевизионных сигналов. Но об этой истории, о современных проблемах видеозаписи — в следующих публикациях.