От пантотелеграфа к телескопии

Возможно, первую осуществленную на практике передачу на расстояние изображения по проводам осуществил итальянец Джованни Козелли (Giovanni Caselli), трудившийся в Российской империи. Используя принцип "факсимильной телеграммы", обоснованный шотландцем Александром Бейном (Alexander Bain) в 1842 году, Козелли представил двадцать лет спустя "химический телеграф". С помощью телеграфа нового типа можно было осуществлять передачу текста либо рисунка по проводам. Новинка была названа "пантотелеграф Козелли", ее опробовали на телеграфной линии Санкт-Петербург - Москва. Устройство действительно работало, однако все при этом отчетливо увидели, что овчинка не стоит выделки. Оказывается, изображение для передачи по "пантотелеграфу Козелли" сначала нужно было вытравить на медной пластинке, а в пункте приема подобную пластинку подвергнуть химической обработке, отнимающей много времени. Наличие железной дороги, связывающей две российские столицы, позволяло переправить любую картинку примерно в те же сроки, что и посредством "химического телеграфа", причем безо всякой химии.

Карл Браун.

Как видим, во второй половине ХIХ века идея передачи изображения на расстояния не казалась ни крамольной, ни безнадежной. Уже в 1879 году английский физик Уильям Крукс (William Crookes) сконструировал первую в мире катодно-лучевую трубку (позднее, в 1895-м, ее усовершенствовал немецкий физик Карл Браун (Karl Ferdinand Braun), представив электронно-лучевую трубку; он даже получил изображение в виде одной-единственной неподвижной точки). Крукс также открыл люминофоры - вещества, светящиеся от воздействия катодных лучей. Впоследствии было обнаружено, что сила облучения люминофор напрямую влияет на яркость их свечения. А в 1897 году английский физик Джозеф Джон Томсон (Joseph John Thomson) доказал, что катодные лучи представляют собой поток электронов. В 1880 году русский ученый Порфирий Иванович Бахметьев, трудившийся в областях биологии и физики, теоретически обосновал возможность функционирования телевизионной системы, которую ученый назвал "телефотограф". Бахметьев аппарат не построил, но именно он сформулировал один из фундаментальнейших принципов телевидения - разложение картинки на дискретные элементы для их последовательной отправки на расстояние. Стоит заметить, что независимо от Бахметьева подобную мысль озвучил португалец Адриану ди Пайва (в брошюре "Электрическая телескопия"). В 1887 году происходит еще одно знаменательно событие - немецкий физик Генрих Герц (Heinrich Rudolf Hertz) обнаружил явление фотоэффекта, когда из вещества под воздействием света вырываются электроны. Сам Герц объяснить увиденное не сумел, зато русский ученый Александр Столетов в феврале 1888 года осуществил успешную демонстрацию влияния света на электричество. Он же создал "электрический глаз" - "дедушку" современных фотоэлементов. Успехи Столетова открыли путь к преобразования световой энергии в электрическую.

"Диск Нипкова"

Большой вклад в развитие телевидения внес немецкий изобретатель Пауль Нипков (Paul Julius Gottlieb Nipkow). Именно он в 1884 году, за несколько лет до изобретения радио, запатентовал "электрический телескоп" (позже известный как "диск Нипкова"), который затем будет широко применяться в механическом телевидении. Этот диск имел ряд небольших отверстий, размещенных по спирали Архимеда. Свет, проникавший через отверстия, попадал на установленный напротив фотоэлемент, который превращал свет в электрические сигналы. Разложение изображения происходило за счет вращения диска. Приемное устройство работало в обратном направлении. Принятые (и усиленные) сигналы поступали на неоновую лампу, перед которой размещался "диск Нипкова", точно такой, какой стоял в передаточном устройстве. Быстрое вращение диска позволяло видеть зрителю целую картинку. Любопытно, что Нипков, создав свой диск еще студентом, был сильно удивлен, когда в 1923 году увидел свое изобретение в работе на международной выставке радиоаппаратуры. А двумя годами позже шведский инженер Джон Бэрд (John Logie Baird) впервые смог передать распознаваемые человеческие лица. Он же явился создателем первой телесистемы, передающей движущуюся картинку.

На передающей стороне, за диском располагался фотоэлемент, оценивающий яркость каждой точки изображения. Сегнетовые фотодетекторы того времени имели низкую чувствительность, поэтому студию приходилось заливать ярким светом, а лица дикторов гримировать фиолетовой краской — лишь бы улучшить качество изображения. В другом варианте, источники и детекторы света менялись местами: за диском ставилась яркая дуговая лампа, и светящаяся точка затемнённую студию; отражённый свет улавливался набором фотоэлементов.

Телезрители, в свою очередь, смотрели сквозь диск Нипкова на неоновую лампу, яркость которой определялась переданными из студии показаниями фотоэлементов. Картинка получалась размером с почтовую марку, поэтому перед диском ставилась увеличивающая линза. Занятно, что данные изображения вмещались в звуковой спектр, и принимались самым обычным радиоприёмником. По сути, телевизор был простой приставкой, которую мог собрать деревенский радиолюбитель. Основной проблемой было раздобыть неонку — всё остальное, от разметки диска до намотки электродвигателя, делалось своими руками. (В особо запущенных случаях вместо электродвигателя ставилась рукоятка, которую телезритель должен был вращать со скоростью строго 50 об/мин.). Качество изображения было, мягко говоря, низким и для съёмки требовалось сильное освещение.За то есть и плюсы. Невероятная надёжность и простота конструкции, по сравнению с электронными аналогами. И невероятная же простота радиосигнала, передаваемого телекамерой. Действительно, этот сигнал представлял собой всего лишь промодулированный по амплитуде сигнал. Всего то и требовалось «сообщить» лампочке проектора с какой яркостью ей светиться в данный момент времени. Частота сигнала могла быть абсолютно любая, энергии для передачи требовалось минимум, радиопомехи почти не мешали.

Джон Лоджи Берд в 1926 году провёл публичную демонстрацию перед членами Королевского института Великобритании первой в мире телепередачи. К слову сказать, Берд был очень талантливым учёным и кроме телевидения создал также радар (раньше официального автора), оптическое волокно и инфракрасную съёмку (приборы ночного видиния).

Разработки оптико-механического телевидения велись несколько десятилетий, со временем оно стало массовым. И просуществовало до изобретения электронной развёртки. И некоторое время и после. Например, в серьёз разрабатывалась оптико-механическая камера для лунохода.

Наши учёные тоже не отставали. Наибольшее распространение получило механическое ТВ с разложением на 30 строк. Например, в Советском Союзе с 1935 года на заводе им. Козицкого выпускались 30-строчные телевизоры Б-2 системы А. Я. Брейтбарта. В качестве экрана Б-2 использовали неоновую лампу размером 30х40 мм. И уже в 1940году в СССР было массовое телевидение в радиусе 2000км от Москвы. А вот так выглядел наш первый серийный телевизор. Даю подсказку: экран это тот ма-а-а-аленький белый квадратик справа на блоке. А круглая штука вверху вовсе не старинная спутниковая тарелка. Это звуковоспроизводящее устройство.