Петр Образцов - Русские гении за рубежом. Зворыкин и Сикорский

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.