Телевидение и системы связи: краткий экскурс в историю

Телевидение и радио - составные части современного понятия "связь", под которым подразумеваются электромагнитные способы сбора, обработки и передачи информации. Мы говорим "связь через спутник", "оптоволоконная связь", "телефонная связь", "мобильная связь", "проводная и беспроводная связь", "каналы и линии связи". Увеличиваясь количественно (шутка сказать - семь миллиардов!), человечество не только не потеряло связей друг с другом, но и умножило их, укрепило. Стремление к этому наблюдалось на протяжении многих веков. Разве дым сигнальных костров, который предупреждал о приближении опасности, не являлся средством связи в доступной первобытному человеку форме? Или гонцы, скороходы, преодолевавшие сотни километров, чтобы как можно скорее доставить важную весть, функционально отличаются от электрического сигнала, передаваемого по проводам или через эфир? Только скоростью они отличаются, а по результату - одно и то же.

В своей книге "Очерки истории телевидения" В.А.Урвалов предлагает читателю цепочку открытий , сделанных с незапамятных времен и до наших дней, которые в результате привели к созданию как самого телевидения, так и индустрии, производящей приемо-передающие устройства и системы. Телевидение - это комплексная наука и технологии, использующие достижения целого ряда отраслей знаний (физики, химии, биологии, физиологии, оптики, светотехники, фотоэлектроники, радиотехники), открытия и изобретения ученых (французских, английских, американских, немецких и российских) конца XIX - начала XX века. Вот некоторые из них: 1864 год - открытие Дж.Максвеллом (Англия) электромагнитных волн; 1866 год - открытие А.Э.Беккерелем (Франция) фотоэлектрического эффекта; 1873 год - открытие У.Смитом (США) внутреннего фотоэффекта; 1880 год - П.И.Бахметьев (Россия) впервые предложил принцип передачи изображения на расстояние; 1883 год - открытие Т.А.Эдисоном (США) термоэлектронной эмиссии; 1887 год - открытие Г.Герцем (Германия) внешнего фотоэффекта; 1888-1890 годы - установление А.Г.Столетовым (Россия) основных закономерностей внешнего фотоэффекта; 1891 год - изобретение Н.Тесла (США) беспроводных методов связи; 1895 год - изобретение Г.Маркони (Италия) и А.С. Поповым (Россия) радио; 1896 год - открытие А.А.Беккерелем (Франция) люминесценции и радиоактивности; 1897 год - изобретение К.Брауном (Германия) электронно-лучевой трубки; 1902 год - открытие Л.Остином (Германия) вторично- электронной эмиссии. Основной вехой на пути разработки телевидения можно назвать в XX веке аналоговое телевидение, которое заложило основу для последующего, более совершенного, способа передачи на дальние расстояния. В XXI веке на смену аналоговому телевидению пришло цифровое телевидение, обеспечивающее существенно лучшее качество передачи изображения и меньшие габариты. Телевизионная система представляет собой совокупность оптических, электрических и радиотехнических устройств, передающих изображения на расстояние. В основе работы телевизионной системы, независимо от ее назначения и сложности, находятся следующие основные принципы: функцию преобразования спроецированного объективом оптического изображения в электрический телевизионный сигнал выполняет видеокамера, основным элементом которой является датчик изображения, включающий оптический узел, преобразователь "свет-сигнал", устройство развертки и предварительный усилитель сигнала изображения; функцию передачи электрических сигналов к получателю выполняет состоящий из передающей и приемной частей канал радиосвязи; функцию обратного преобразования электрических сигналов в видимое телевизионное изображение выполняет приемное устройство. Аналоговым называется телевидение из-за формы телевизионного сигнала, повторяющей форму распределения яркости изображения. А цифровое телевидение определяется как система, в которой передаваемый телевизионный сигнал является последовательностью кодовых (цифровых) комбинаций электрических импульсов. При приеме цифровой телевизионный сигнал преобразуется в аналоговый с последующим воспроизведением изображения на экране кинескопа. Развитие телевидения происходило поэтапно как эволюционным путем, так и революционным. Можно выделить три основных периода в развитии телевидения, и в каждом из них рассмотреть выдающуюся роль талантливых ученых и изобретателей - пионеров в различных областях телевидения.

I период Механическое телевидение (1920-1935 годы) , названное так в связи с тем, что развертка осуществляется механически с помощью вращающегося светонепроницаемого "диска Нипкова" с крошечными отверстиями, расположенными по спирали Архимеда, изобретенного немецким инженером польского происхождения П.Г.Нипковым в 1885 году. II период Электронное телевидение (1935-1970 годы) , названное так в связи с тем, что развертка осуществляется электронным лучом (сфокусированным потоком электронов). С конца 30-х годов в качестве преобразователей "свет-сигнал" стали применяться вакуумные электронно-лучевые передающие трубки со светочувствительной мишенью. По типу фотоэффекта светочувствительной мишени передающие трубки разделяются на приборы с внешним фотоэффектом (под действием падающего на фотослой света он испускает фотоэлектроны) и с внутренним фотоэффектом (под действием падающего на фотослой света изменяется его электропроводность). Для удовлетворения требований разных заказчиков в достижении необходимых параметров (высокая разрешающая способность, чувствительность в требуемом световом диапазоне, гарантированный срок службы, малая инерционность, малые габариты) разрабатывалось множество различных по конструкции и принципу работы трубок как с внутренним (видикон, плюмбикон, сатикон, кремникон), так и с внешним фотоэффектом (иконоскоп, суперортикон, изокон). Однако независимо от типа передающей трубки общим для них всех является создание и хранение на мишени потенциального рельефа, соответствующего входному оптическому изображению, и считывание его электронным лучом, осуществляющим поэлементную развертку мишени путем прочерчивания на ней растра. Растр - последовательность параллельных друг другу видеострок на мишени или экране электронно-лучевой трубки. Для приема телевизионного сигнала, соответствующего оптическому изображению, используется также вакуумная электронно-лучевая трубка - кинескоп . В качестве датчиков видеосигнала электронно-лучевые телевизионные трубки завоевали лидирующее положение, но с 70-х годов на смену им пришли твердотельные преобразователи "свет-сигнал" с зарядовой связью (ПЗС), в основе работы которых лежит явление внутреннего фотоэффекта. Однако твердотельные фотоприемники не вытеснили полностью со сцены электронно-вакуумные приборы. III период Цифровое телевидение . Этот период начался в 1970 году с использования твердотельных преобразователей "свет-сигнал". История твердотельных датчиков изображения берет свое начало в 1963 году, когда инженер С.Р.Моррисон из американской компании Honeywell Со изобрел "полупроводниковое фоточувствительное устройство" - фотосканер. В 1969 году благодаря разработкам инженеров Bell Laboratory B.Бойла (Канада) и Дж.Смита (США) на свет появился Charge Coupled Device (CCD) - прибор с зарядовой связью (ПЗС). Для перехода к цифровому телевидению на современном уровне техники возникает необходимость в преобразовании аналогового видеосигнала в цифровую форму и обратного преобразования в аналоговую форму перед воспроизведением изображения в приемном устройстве. В цифровой телевизионной системе для приема видеосигнала изображения используется плоскопанельный телевизор, пришедший на смену кинескопу.

Ссылки: