Телевидение возникло из соединения нескольких технологий: передачи электрических сигналов, превращения света в ток, разложения изображения на последовательность точек, усиления радиосигнала и обратного преобразования в светящийся кадр. Поэтому у телевидения нет одного изобретателя. Механические системы Джона Лоуги Бэрда и электронные решения Фило Фарнсворта и Владимира Зворыкина были разными этапами общего пути.
Телеграф научил передавать информацию
Телеграф доказал, что сообщение можно закодировать электрическими импульсами и быстро отправить по проводу. Телефон добавил непрерывный сигнал, меняющийся вместе со звуковой волной. Радио избавило связь от провода. Но изображение содержит намного больше информации, чем одна буква или звук, поэтому требовался способ превратить плоскость в последовательность измерений.
История электрической связи подробно начинается в материале об изобретении телеграфа. Без усилителей, синхронизации и устойчивых каналов телевизионная передача была бы невозможна.
Фотография и фотоэлектрический эффект
Фотография научила фиксировать оптическое изображение, но обычная пластинка не создаёт электрический сигнал. Во второй половине XIX века исследователи обнаружили фотопроводимость селена: его электрические свойства меняются под действием света. Фотоэлемент мог оценить яркость участка изображения.
Одного датчика недостаточно для целого кадра. Нужно последовательно измерить множество точек и так же последовательно восстановить их у приёмника. Этот принцип называют развёрткой. Глаз из-за инерции восприятия соединяет быстро сменяющиеся строки и кадры в цельное движение.
Диск Нипкова и механическое телевидение
В 1884 году Пауль Нипков запатентовал вращающийся диск с отверстиями, расположенными по спирали. Каждое отверстие просматривало свою строку изображения. Свет после диска попадал на фотоэлемент, и меняющийся ток передавал яркость точек.
У приёмника синхронный диск направлял свет лампы по тем же строкам. Разрешение и яркость были низкими, а вращающиеся детали ограничивали размер экрана. Тем не менее в 1920-х Бэрд и другие экспериментаторы показали лица и движущиеся сцены. В США продавался механический Radiovisor Чарльза Дженкинса.
Электронно-лучевая трубка
Электронно-лучевая трубка направляет пучок электронов на покрытый люминофором экран. Магнитные или электрические поля отклоняют луч по строкам, а изменение силы пучка управляет яркостью точки. В трубке нет большого вращающегося диска, поэтому она позволяет увеличить скорость, разрешение и размер изображения.
Первые осциллографические трубки появились до телевизора. Главная задача состояла в создании полностью электронной камеры. В 1927 году Фило Фарнсворт продемонстрировал электронную передачу изображения с помощью своего преобразователя. Зворыкин развивал иконоскоп и вместе с лабораториями RCA работал над промышленной системой. Патентная борьба не отменяет вклад обеих команд.
Почему важны усилители и радио
Слабый ток фотоэлемента нужно усилить, не разрушив форму сигнала. Электронные лампы сделали такое усиление практичным. Генераторы развёртки заставляли передатчик и приёмник двигаться по кадру в одинаковом ритме. Радиопередатчик переносил видеосигнал на высокочастотной несущей.
Звук сначала мог идти по отдельному каналу. Сведение речи с изображением потребовало точной синхронизации. Похожую проблему решало кино, о чём рассказано в статье о появлении синхронного звука.
Цвет, запись и цифровое телевидение
Цветной экран воспроизводит изображение через красную, зелёную и синюю составляющие. Система должна была оставаться совместимой с огромным парком чёрно-белых приёмников, поэтому переход занял десятилетия. Магнитная видеозапись позволила показывать программу не только в прямом эфире и упростила монтаж.
В цифровом телевидении яркость и цвет кодируются числами, затем сжимаются и защищаются от ошибок. Плоские жидкокристаллические и OLED-панели заменили кинескоп, но развёртка, кадры и три цветовых канала сохранились в новой форме. О том, как экранное изображение стало отдельным языком, дополняет материал с фактами о фильмах.
Телевидение следует считать системой коллективных изобретений. Телеграф дал электрический канал, селен – светочувствительность, Нипков – развёртку, электронная трубка – быстрый экран, а Фарнсворт и Зворыкин помогли сделать камеру электронной. Только совместная работа этих частей создала привычное телевидение.
