Принцип відображення зображення

Шведський хімік Йенс Якоб Берцеліус, що відкрив в 1817 році елемент селен, і в голову не могло прийти, що його відкриття стане першою віхою на шляху до телебачення. Між тим, це саме так: через 50 років було відмічено особливу властивість селену і деяких інших матеріалів змінювати своє електричний опір при освітленні. Чим яскравіше світло, що падає на селенову платівку, тим легше вона проводить струм.

Якщо з маленьких шматочків селену зробити мозаїку, з'єднати проводами кожен шматочок з маленькою лампочкою, спроектувати на мозаїку зображення і пустити по дротах струм, то лампочки, з'єднані з більш освітленими шматочками мозаїки, горітимуть яскравіше, а з'єднані з затемненими ділянками - темніше. Отримаємо зображення, віддалене від оригіналу на довжину проводів. Вперше таке рішення запропонував американець Джордж Кері в 1880 році, але воно ніколи не було здійснено: аж надто громіздким було б спорудження при більш-менш значній кількості елементів мозаїки. Потрібно було шукати якийсь інший шлях.

Ще в 1833 році бельгійський фізик Жозеф Плато наклеїв на периферію диска малюнки, що відобразили послідовні пози танцюючою балерини, і став обертати диск перед віконцем, у якому містилося лише одне зображення. Коли диск обертався з якоюсь певною швидкістю, глядач бачив у віконці балерину, плавно виконувала свій танець. Так була відкрита важлива особливість людського зору - його інерційність, тобто властивість "бачити" якийсь короткий час зображення, коли його вже насправді не існувало: попереднє зображення балерини "зчіплювалися" з подальшим без зазору, очей не встигав помітити проміжку між ними.

Інерційність зору використовували творці кінематографа: сидячи в кінотеатрі, ми не помічаємо, що на екрані щосекунди змінюють один одного 24 нерухомих зображень, а напружено стежимо за гонитвою або співчуваємо стражданням улюбленої актриси. А для того, щоб на екрані все було так, як у житті, потрібно, щоб зйомка відбувалася з тією ж швидкістю 24 кадру в секунду.

Механічна розгортка

Схема порядкової розгортки

Щоб вийти з глухого кута, винахідники, які працювали над створенням "дальнобачення", теж скористалися инерционностью зору, але пішли ще далі, застосувавши принцип "розгортання" зображення.

Уявіть собі, що ви сидите перед екраном в тому ж залі, але на екран падає не той широкий пучок світла, який несе зображення кадру цілком, а тонкий промінь, який з величезною швидкістю пробігає по екрану так само, як погляд наших очей пробігає сторінку книги , рядок за рядком. Промінь весь час змінює свою яскравість: в одних місцях екрану світлішає, в інших темніє, і з-за інерційності зору ми побачимо те ж, що і в кіно: зображення на весь екран. А якщо швидкість пробігання променя по екрану набагато більше, ніж швидкість зміни кадрів, ефект руху теж збережеться.

Вимальовувалася така схема телепередачі: зображення оптично проектується на селенову платівку, але не всі відразу, а променем порядково; через пластинку проходить струм, який пульсує відповідно до зміни освітленості пластинки; пульсуючий струм передається на джерело світла, яскравість якого змінюється при пульсації струму; промінь від цього джерела «бігає» по екрану з тією ж швидкістю і за таким же шаблоном, що і промінь, "розгортають" зображення-оригінал.

Переваги такої схеми були очевидні, зупинка була за малим: перейти від ідеї до її реального втілення. У 1884 році німецький інженер (вірніше, майбутній інженер - тоді він був ще студентом) Пауль Ніпков запатентував пристрій «електричний телескоп», в якому для «розгортання» зображення були застосовані диски з отворами, розташованими по спіралі. При обертанні диска отвір у периферії пробігало верхню «рядок» зображення, наступне отвір, розташоване трохи ближче до центру, - другий рядок і т. д. За один оборот диска «розгорталося» все зображення.

Коли Пауль Ніпков зробив своє відкриття, він був студентом, зовсім молодою людиною. Патент на винахід йому вдалося отримати не відразу. Після закінчення університету він почав працювати в управлінні залізниць, де займався конструюванням сигнальних систем. І багато хто з його винаходів в цій області також були запатентовані, перш за все - системи аварійної сигналізації. Але головним його відкриттям, безумовно, виявилося, як потім називали, механічне телебачення.

Принцип сканування за допомогою диска Ніпкова став основою для телевізійної системи шотландського вченого Джона Берда, який в 1926 році вперше продемонстрував публіці передачу зображення і відтворення його на екрані. Телевізійна система шотландського вченого Джона Берда дуже відрізнялася від сучасного телебачення. Вона була заснована на механічній системі сканування з використанням металевого диска з отворами - винаходи Пауля Ніпкова. Гідність системи Берда полягало в тому, що через дуже малої роздільної здатності екрану можна було передавати телевізійне зображення, використовуючи звичайну середньохвильову радіосистему. Берд міг передавати зображення, використовуючи радіосистему компанії BBS. І все це відбувалося в середині 20-х років.

Берд першим у світі продемонстрував телевізійне зображення, яке, однак, було розміром приблизно з поштову марку. Воно було дуже слабким і мерехтливим, з дуже невисокою роздільною здатністю. Багато вчених, знайомі з системою Берда, відзначали, що її не можна було вдосконалити в рамках самої цієї системи без зміни фундаментальних технологічних принципів роботи телебачення.

Цікаво, що Бейрд назвав свій прилад «телевізором», і це воістину був телевізор (в сенсі - передавач зображення), а не сучасний «телеприймач». Бейрд продемонстрував свій прилад в одному з лондонських універмагів в Сохо. Але винахіднику не вдалося домогтися передачі півтонів, і на екрані було видно лише силуети замість осіб. У 1926 році невтомний шотландець зробив повторну спробу - цього разу публіка, яка була присутня на першому публічному телесеанси в історії, була вражена. Ще через два роки Бейрд вперше створив діючу модель кольорового телевізора - за 30 років до його широкого практичного використання (у 1929 році експериментальна телевізійна передача в кольорі була проведена і співробітниками американської компанії Bell).

Диски Ніпкова виявилися дивно живучими: вони використовувалися в ранніх телевізійних передачах аж до початку 30-х років. У дисках було 30 отворів, що відповідало 30 рядків розгортки, а для того, щоб отримати чітке зображення, необхідно мати в 20 разів більше рядків. Оскільки при цьому диск збільшувався до зовсім неприйнятних розмірів, все виразніше виявлялася тупіковасть напрямки, що базувався на механічній розгортці зображення.