Владимир Козьмич Зворыкин - [39]

Сделать эту мечту реальностью и входит в задачу телевидения. Однако такая задача очень сложна и для своего решения требует множества составных элементов, большинство из которых до последних лет не было даже известно.

Смысл вйдения на большом расстоянии можно интерпретировать как мгновенную передачу изображения на данное расстояние. Но для этого необходимы исключительно быстродействующие, безынерционные средства связи. Открытие электричества и развитие электросвязи заложили основу для будущей реализации телевидения.

Первым шагом, который обеспечил возможность преобразования изображения в электрический сигнал, явилось открытие в мае 1873 г. фотопроводимости селена. Дальнейшему продвижению вперед способствовало открытие фотоэлектрического эффекта, сделанное Герцем пятнадцатью годами позже. Последующие годы ознаменовались быстрым развитием данного направления благодаря исследованиям эффекта фотопроводимости, проведенным Гальвак- сом, Элстером, Гейтелем и другими.

О том, с каким энтузиазмом воспользовались экспериментаторы этими новыми достижениями, свидетельствует тот факт, что первое решение проблемы телевидения с помощью селенового элемента было предложено Кэри в 1875 г., т.е. спустя лишь два года после открытия свойств селена. Кэри предложил имитировать человеческий глаз мозаикой, составленной из большого числа миниатюрных селеновых элементов. Следующая попытка сконструировать подобную мозаику с небольшим числом элементов была сделана Айртоном и Перри в 1877 г. Позднее, в 1906 г., Риньо и Фурнье применили мозаику такого типа для передачи простых образов и букв. Их передатчик представлял собой "шахматную доску" из 64 селеновых элементов, каждый из которых соединялся двумя проводами с соответствующим затвором на аналогичной "шахматной доске" приемника. Изображение проецировалось на селеновые элементы, создавая в них электрические токи, которые в свою очередь управляли затворами. Задняя подсветка системы затворов позволяла воспроизводить изображение.

Идея разбиения изображения на небольшие элементы, преобразования яркости каждого из них в электрический ток и передачи этих токов по отдельным проводам сама по себе хороша, но делает систему технически сложной. Чтобы передать высококачественное изображение таким способом, потребовалось бы огромное количество пар проводов, что, разумеется, непрактично. Для упрощения этой задачи Нипков в 1884 г. предложил передавать не все элементы изображения одновременно, а точку за точкой, сканируя изображение с помощью диска. Таким образом, появлялась возможность передачи изображения по одному проводу или по одному каналу связи, что существенно упрощало задачу.

Однако введение одного лишь сканирующего диска еще не решало всей задачи, поскольку не хватало ряда других важных элементов. Почти 40 лет спустя, разработка усилительных электронных ламп для целей радиосвязи и газоразрядных ламп создала предпосылки для реализации телевидения, и рядом изобретателей была продемонстрирована передача телевизионных изображений по радио.

В последующие несколько лет развитие этого направления техники продвигалось быстрыми темпами и, несмотря на трудности, возникавшие в процессе разработок, были получены впечатляющие результаты. Практически все работы проводились с применением механических методов развертки на основе дисков Нипкова, многогранных зеркал, зеркальных винтов и т.п. Такие методы отличались сложностью чисто механического характера, связанной с конструированием прецизионных сканирующих устройств, увеличением числа элементов изображения и особенно с получением достаточной освещенности. Последнее ограничение буквально воздвигло каменную стену, которая не позволяла увеличить разрешение передаваемых изображений и тем самым добиться требуемого качества, что практически исключало всякую надежду на передачу внестудийных сцен, т.е. на достижение истинной цели телевидения.

Чтобы полностью понять причину этой трудности, следует вспомнить, что во всех обычных системах телевидения используется поточечная развертка изображения, при которой на фоточувствительный элемент воздействует свет от той или иной заданной точки лишь в течение очень короткого интервала времени, соответствующего времени освещения одного элемента изображения. Предположим, что для получения изображения высокого качества требуется 70 ООО элементов изображения. При 20 кадрах в секунду это означает, что время передачи одного элемента изображения составляет 1/1 400 000 секунды. С другой стороны, выходной сигнал фотоэлемента, поступающий на усилитель, пропорционален интенсивности света и времени, в течение которого свет воздействует на фотоэлемент. Простой расчет показывает, насколько микроскопичным будет выходной сигнал фотоэлемента при таком числе элементов изображения. Если взять обычную фотографическую камеру с относительным отверстием объектива 1:4,5, то при ярко освещенной внестудийной сцене полный световой поток, падающий на фотопластинку, составит примерно 1/10 люмена. Если фотопластинку, рассчитанную на 70 000 элементов изображения, заменить сканирующим диском и использовать фотоэлемент с чувствительностью 10 микроампер на люмен, то получим фототок от единичного элемента изображения: