История развития отечественного телевидения

В августе 1949 года вступил в эксплуатацию новый современный телевизионный центр в Киеве. 

В 1950 г. профессор П.В. Шмаков с сотрудниками продемонстрировали работу созданной ими установки стереотелевидения. 

В 1950-1953 гг. проблемами СССР стало освоение телевидением огромной территории. На первых этапах решающую роль играл энтузиазм любителей. В разных городах стихийно возникают любительские студии. 

В 1950 г. Рязанский радиоклуб организует систематический прием сигналов МТЦ, удаленного на 170 км.  
23 февраля 1951 г. в Харькове был открыт первый в стране радиолюбительский телецентр стандарта 625/50. Его построили активисты Харьковского радиоклуба при поддержке Ленинградского физико-технического института и, в частности, Я.А. Рыфтина. Регулярно принимали передачи из Москвы радиолюбители Владимира, Ярославля и других городов.

В 1951 г. С.В. Новаковский в НИИ радио создает крупную отраслевую лабораторию телевидения, которой руководит до 1963 г. 

С 1 мая 1951 г. ОЛТЦ начал регулярные передачи по стандарту 625/50 и с этого момента в СССР был отменен стандарт 441/50.

С 7 ноября 1951 г. Киевский телецентр начал опытные телевизионные трансляции.

22 декабря 1951 г. решением Правительства в стенах Государственного авторемонтного завода № 2 было создано радиотехническое предприятие - Московский телевизионный завод, ныне "Рубин".

В 1952 г. в Сибири открыла первые передачи телевидения по стандарту 625/50 самодеятельная телевизионная студия Томского политехнического института.

В 1952 г. только в Москве и области парк телевизоров превысил 60 тысяч штук. Примерно столько же работало на остальной территории СССР. Было налажено серийное производство камер КТ-5 на супериконоскопе ЛИ-3, который позже был заменен на отечественный суперортикон. В камере впервые применен электронный видоискатель на кинескопе 18ЛК1Б, а также турель со сменными объективами. На базе ТВ камер КТ-5 во ВНИИТ создана трехкамерная ПТС-52. В ней была применена микроволновая линия связи на отечественном клистроне К-19. Частота несущей 2,5 ГГц. ПТС и радиолиния были рекомендованы в серийное производство. 

В 1952 г. успешно прошло испытание первой отечественной радиорелейной линии связи, работавшей в диапазоне 3,5 - 4,0 ГГц. В этой РРЛ были использованы отечественные усилители на лампах бегущей волны. Первая РРЛ работала на линии "Москва - Голицино", позже она была продолжена до Смоленска. 

1950-1960 гг. - годы интенсивного строительства в городах телевизионных центров и радиорелейных линий подачи программ, что позволило в короткие сроки смотреть телевизор во многих населенных пунктах страны. 
Телецентры сооружались двух типов: передающая ТВ станция со студиями для создания собственной ТВ программы и передающая станция без студий, ретранслирующая программы, принятые из других городов. Для обеспечения строительства большого количества телецентров в сжатые сроки использовались типовые проекты. Для крупных же городов проекты разрабатывались индивидуально. 
В качестве телевизионных опор возводились металлические мачты с оттяжками, металлические башни и железобетонные башни. По стоимости мачта дешевле башни, но для ее установки требуется большая площадь. 
В Ленинграде (Петербурге), Киеве, Ташкенте, Тбилиси, Ереване, Алма-Ате, Риге, Харькове сооружены металлические телевизионные башни по индивидуальным проектам. Железобетонные башни оригинальных архитектурных форм построены в Вильнюсе, Таллине, Баку, Новороссийске. Высота башен составляла 250-360 м.

2 Часть (техническая)

Открытие Столетова. Фотоэффект и фотоэлемент

 

Преобразование  оптического сигнала в электрический основывается на явлении фотоэффекта. Впервые прямое влияние света на электричество было обнаружено немецким физиком Г. Герцем во время его опытов с электроискровыми вибраторами. Герц установил, что заряженный проводник, будучи освещен ультрафиолетовыми лучами, быстро теряет свой заряд, а электрическая искра возникает в искровом промежутке при меньшей разности потенциалов. Замеченное явление было описано Герцем в его статьях 1887-1888 годов, но оставлено им без объяснения, так как физическую природу его он не знал. Не сумели правильно объяснить действие света на заряды и немецкий физик Гальвакс, и итальянский физик Риги, и английский физик Лодж, который, демонстрируя в 1894 году опыты Герца в своей знаменитой лекции «Творение Герца», лишь предположил химическую природу явления. И это неудивительно: электрон будет открыт Джозефом Джоном Томсоном лишь в 1897 году, а без упоминания об электроне объяснить фотоэффект невозможно.

Однако 26 февраля 1888 года заслужено считается  одним из замечательнейших дней в  истории науки и техники и, в частности, телевидения. В этот день великий русский ученый Александр  Григорьевич Столетов (1839-1896) блестяще осуществил опыт, наглядно продемонстрировавший внешний фотоэффект и показавший истинную природу и характер влияния  света на электричество.

Первые  опыты со светом А.Г. Столетов проводил с обычным электроскопом. Освещая  электрической дугой Петрова  цинковую пластину, заряженную отрицательно и соединенную с электроскопом, он обнаружил, что заряд быстро исчезал. Положительный же заряд не уничтожался, вопреки имевшемуся утверждению  Риги.

Для постановки точных опытов Столетов создал экспериментальный прибор, ставший  прообразом современных фотоэлементов.

Экспериментальный прибор Столетова

 

Прибор  состоял из двух плоскопараллельных дисков, один из которых был сетчатый и пропускал световые лучи. К дискам подводилось напряжение от 0 до 250В, причем к сплошному диску подключался  отрицательный полюс батареи. При  освещении сплошного диска ультрафиолетовым светом включенный в цепь чувствительный гальванометр отмечал протекание тока, несмотря на наличие воздуха между  дисками. Продолжая опыты, А. Г. Столетов установил зависимость фототока от величины напряжения батареи и  интенсивности светового пучка. Дальнейшие работы привели к созданию первого в мире фотоэлемента, представлявшего собой стеклянный баллон с кварцевым окном для пропускания ультрафиолетовых лучей. Внутрь баллона помещались электроды, один из которых был чувствителен к свету, газ откачивался. Современные фотоэлементы отличаются от первого лишь конструкцией электродов и их структурой.

Фотоэффект - явление вырывания электронов с  поверхности вещества под действием  света - был назван А.Г. Столетовым актиноэлектрическим  разрядом. Электронная природа фотоэффекта  была показана в 1899 году Дж. Дж. Томсоном и в 1900 году Ленардом, а полное объяснение было дано лишь в 1905 году А. Эйнштейном на основе квантовой теории. Сам же чувствительный к свету фотоэлемент был назван современниками «электрическим глазом».

Как развитие фотоэлемента в 1934 году советским  инженером Кубецким и, независимо, американцем Фарнсвортом был сконструирован фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), работа которого основана на использовании вторичных электронов, выбиваемых с анодов прибора вначале светом, а затем падающими на аноды первичными электронами. Таким образом, ФЭУ сочетает в себе фотоэлемент и усилитель с коэффициентом усиления в несколько миллионов единиц.

От  «электрического глаза» до современного телевизора огромный путь, на котором  нужно было решить три задачи: преобразовать  изображение в последовательность электрических сигналов, передать их на большое расстояние и сделать  обратное преобразование в приемном устройстве. Для передачи сигналов на большие расстояния идеально подошло  радио, достигшее в 20 веке высокого уровня развития, а вот по созданию преобразовательных систем путь был  пройден длинный и сложный.

 

Принцип отображения изображения

 

Шведскому химику Йёнсу Якобу Берцелиусу, открывшему в 1817 году элемент селен, и в голову не могло прийти, что его открытие станет первой вехой на пути к телевидению. Между тем, это именно так: спустя 50 лет было замечено особое свойство селена и некоторых других материалов изменять свое электрическое сопротивление при освещении. Чем ярче свет, падающий на селеновую пластинку, тем легче она проводит ток.

Если  из маленьких кусочков селена сделать  мозаику, соединить проводами каждый кусочек с маленькой лампочкой, спроецировать на мозаику изображение  и пустить по проводам ток, то лампочки, соединенные с более освещенными  кусочками мозаики, будут гореть ярче, а соединенные с затемненными участками - тусклее. Получим изображение, удаленное от оригинала на длину  проводов. Впервые такое решение  предложил американец Джордж Кэрри  в 1880 году, но оно никогда не было осуществлено: уж больно громоздким было бы сооружение при более или менее  значительном количестве элементов  мозаики. Нужно было искать какой-то другой путь.

Еще в 1833 году бельгийский физик Жозеф  Плато наклеил на периферию диска  рисунки, запечатлевшие последовательные позы танцующей балерины, и стал вращать диск перед окошком, в  котором помещалось лишь одно изображение. Когда диск вращался с какой-то определенной скоростью, зритель видел в окошке балерину, плавно исполнявшую свой танец. Так была открыта важная особенность  человеческого зрения - его инерционность, то есть свойство "видеть" какое-то короткое время изображение, когда  его уже на самом деле не существовало: предыдущее изображение балерины "сцеплялось" с последующим без зазора, глаз не успевал заметить промежутка между  ними.

Инерционность зрения использовали создатели кинематографа: сидя в кинотеатре, мы не замечаем, что  на экране каждую секунду сменяют  друг друга 24 неподвижных изображений, а напряженно следим за погоней или  сочувствуем страданиям любимой  актрисы. А для того, чтобы на экране все было так, как в жизни, нужно, чтобы съемка происходила с той  же скоростью 24 кадра в секунду.

 

Механическая развертка

 

Схема построчной развертки

 

Чтобы выйти из тупика, изобретатели, работавшие над созданием "дальновидения", тоже воспользовались инерционностью зрения, но пошли еще дальше, применив принцип "развертывания" изображения.

Представьте себе, что вы сидите перед экраном  в том же зале, но на экран падает не тот широкий пучок света, который  несет изображение кадра целиком, а тонкий луч, который с огромной скоростью пробегает по экрану так  же, как взгляд наших глаз пробегает  страницу книги, строчку за строчкой. Луч все время меняет свою яркость: в одних местах экрана светлеет, в других темнеет, и из-за инерционности  зрения мы увидим то же, что и в  кино: изображение во весь экран. А  если скорость пробегания луча по экрану намного больше, чем скорость смены кадров, эффект движения тоже сохранится.

Вырисовывалась  такая схема телепередачи: изображение  оптически проецируется на селеновую  пластинку, но не все сразу, а лучом  построчно; через пластинку проходит ток, который пульсирует в соответствии с изменением освещенности пластинки; пульсирующий ток передается на источник света, яркость которого меняется при  пульсации тока; луч от этого источника  «бегает» по экрану с той же скоростью  и по такому же шаблону, что и луч, "развертывающий" изображение-оригинал.

Преимущества  такой схемы были очевидны, остановка  была за малым: перейти от идеи к  ее реальному воплощению. В 1884 году немецкий инженер (вернее, будущий инженер - тогда он был еще студентом) Пауль  Нипков запатентовал устройство «электрический телескоп», в котором для «развертывания» изображения были применены диски с отверстиями, расположенными по спирали. При вращении диска отверстие у периферии пробегало верхнюю «строчку» изображения, следующее отверстие, расположенное чуть ближе к центру, - вторую строчку и т. д. За один оборот диска «разворачивалось» все изображение.

Когда Пауль Нипков сделал свое открытие, он был студентом, совсем молодым человеком. Патент на изобретение ему удалось получить не сразу. По окончании университета он начал работать в управлении железных дорог, где занимался конструированием сигнальных систем. И многие из его изобретений в этой области также были запатентованы, прежде всего - системы аварийной сигнализации. Но главным его открытием, безусловно, оказалось, как потом называли, механическое телевидение.

Принцип сканирования с помощью диска  Нипкова стал основой для телевизионной системы шотландского ученого Джона Бэрда, который в 1926 году впервые продемонстрировал публике передачу изображения и воспроизведения его на экране. Телевизионная система шотландского ученого Джона Бэрда очень отличалась от современного телевидения. Она была основана на механической системе сканирования с использованием металлического диска с отверстиями - изобретения Пауля Нипкова. Достоинство системы Бэрда заключалось в том, что из-за очень малой разрешающей способности экрана можно было передавать телевизионное изображение, используя обычную средневолновую радиосистему. Бэрд мог передавать изображение, используя радиосистему компании BBS. И все это происходило в середине 20-х годов.

Бэрд первым в мире продемонстрировал телевизионное изображение, которое, однако, было размером примерно с почтовую марку. Оно было очень слабым и мерцающим, с очень невысокой разрешающей способностью. Многие ученые, знакомые с системой Бэрда, отмечали, что ее нельзя было усовершенствовать в рамках самой этой системы без изменения фундаментальных технологических принципов работы телевидения.

Любопытно, что Бэйрд назвал свой прибор «телевизором», и это воистину был телевизор (в смысле — передатчик изображения), а не современный «телеприемник». Бэйрд продемонстрировал свой прибор в одном из лондонских универмагов в Сохо. Но изобретателю не удалось добиться передачи полутонов, и на экране были видны лишь силуэты вместо лиц. В 1926 году неутомимый шотландец сделал повторную попытку — на сей раз публика, присутствовавшая на первом публичном телесеансе в истории, была потрясена. Спустя еще два года Бэйрд впервые создал действующую модель цветного телевизора — за 30 лет до его широкого практического использования (в 1929 году экспериментальная телевизионная передача в цвете была проведена и сотрудниками американской компании Bell).

Диски Нипкова оказались удивительно живучими: они использовались в ранних телевизионных передачах вплоть до начала 30-х годов. В дисках было 30 отверстий, что соответствовало 30 строкам развертки, а для того, чтобы получить четкое изображение, необходимо иметь в 20 раз больше строк. Поскольку при этом диск увеличивался до совершенно неприемлемых размеров, все отчетливей проявлялась тупиковасть направления, базировавшегося на механической развертке изображения.

 

Изобретение электронной  развертки

 

Между тем еще в 1907 году российский ученый Борис Львович Розинг предложил использовать для развертки катодно-лучевую трубку, изобретенную за 10 лет до этого немецким физиком Карлом Брауном и применявшуюся в осциллографах. Невесомый электронный луч в этой трубке можно было заставить «пробегать» по «строчкам» изображения с огромной скоростью. Будучи преподавателем Петербургского Технологического института, Борис Львович Розинг запатентовал систему «катодной телескопии», предложив для преобразования электрических сигналов в видимое изображение электронно-лучевую трубку. 9 мая 1911 года Розинг продемонстрировал свое изобретение коллегам и вскоре был удостоен Золотой медали Российского технического общества. Историки телевидения, в том числе и американские, единодушно утверждают, что патент Розинга сыграл основополагающую роль в создании современного телевидения, а его приоритет признан во всем мире.