电视机的发明从尼普可夫圆盘开始

电视的诞生,是20世纪人类最伟大的发明之一。在现代社会里,没有电视的生活已不可想象了。各种型号、各种功能的黑白和彩色电视从一条条流水线上源源不断地流入世界各地的工厂、学校、医院和家庭,正在奇迹般地迅速改变着人们的生活。形形色色的电视,把人们带进了一个五光十色的奇妙世界。

尼普可夫圆盘

俄裔德国科学家保尔・尼普可夫还在中学时代,就对电器非常感兴趣。当时正是有线电技术迅猛发展时期。电灯和有轨电车取代了古老的油灯、蜡烛和马车,电话已出现并得到了普及,海底电缆联通了欧洲和美洲,这一切给人们的日常生活带来了极大的方便。后来他来到柏林大学学习物理学。他开始设想能否用电把图像传送到远方呢?他开始了前所未有的探索。经过艰苦的努力,他发现,如果把影像分成单个像点,就极有可能把人或景物的影像传送到远方。不久,一台叫作“电视望远镜”的仪器问世了。这是一种光电机械扫描圆盘,它看上去笨头笨脑的,但极富独创性。1884年11月 6日,尼普可夫把他的这项发明申报给柏林皇家专利局。在他的专利申请书的第一页这样写道:“这里所述的仪器能使处于A地的物体,在任何一个B地被看到。”一年后,专利被批准了。

这是世界电视史上的第一个专利。专利中描述了电视工作的三个基本要素:1.把图像分解成像素,逐个传输。2.像素的传输逐行进行。3.用画面传送运动过程时,许多画面快速逐一出现,在眼中这个过程融合为一。这是以后所有电视技术发展的基础原理,甚至今天的电视仍然是按照这些基本原则工作的。

1900年,在巴黎举行的世界博览会上第一次使用了电视这个词。可是最简单最原始的机械电视,是在许多年以后才出现的。

贝尔德和机械电视

一个偶然的机会,英国发明家约翰・贝尔德看到了关于尼普可夫圆盘的资料。尼普可夫的天才设想引起了他的极大兴趣。他立刻意识到,他今后要做的就是发明电视这件事。于是,他立刻动手干了起来。正是对发明电视的执著追求和极大热情支持着贝尔德,1924年,一台凝聚着贝尔德的心血和汗水的电视机终于问世了。这台电视利用尼普可夫原理,采用两个尼普可夫圆盘,首次在相距4英尺远的地方传送了一个十字剪影画。

贝尔(1888-1946)英国发明家。1926年制造出机械电视系统。

经过不断地改进设备提高技术,贝尔德的电视效果越来越好,他的名声也越来越大,引起了极大的轰动。后来“贝尔德电视发展公司”成立了。随着技术和设备的不断改进,贝尔德电视的传送距离有了较大的改进,电视屏幕上也首次出现了色彩。贝尔德本人则被后来的英国人尊称为电视之父。

几乎就在同时,德国科学家卡罗鲁斯也在电视研制方面做出了令人瞩目的成就。1942年,卡罗鲁斯小组(包括两名科学家,一名机械师和一名木工),造出一台设备。这台设备用两个直径为 1米的尼普可夫圆盘作为发射和接收信号的两端,每个圆盘上有48个1.5毫米的小孔,能够扫描 48行,用一个同步马达把两个圆盘连接起来,每秒钟同步转动10幅画面,图像投射到另一台接收机上。他们称这台机器为大电视。这台大电视的效果比贝尔德的电视要清晰许多。但是,他们从未进行过公开表演,因而他们的发明鲜为人知。不同国度的科学家几乎同时做出了类似发明,这充分说明了机械电视的发明是不依人的意志为转移的,它是人类在自然界面前拥有创造力的一个见证。

1928年,“第五届德国广播博览会”在柏林隆重开幕了。在这盛况空前的展示会中,最引人注目的新发明――电视机第一次作为公开产品展出了。从此,人们的生活进入了一个神奇的世界。然而,不能否认,有线的机械电视传播的距离和范围非常有限,图像也相当粗糙,简直无法再现精细的画面。因为只有几分之一的光线能透过尼普可夫圆盘的孔洞,为得到理想的光线,就必须增大孔洞,那样,画面将十分粗糙。要想提高图像细部的清晰度,必须增加孔洞数目,但是,孔洞变小,能透过来的光线也微乎其微,图像也必将模糊不清。机械电视的这一致命弱点困扰着人们。人们试图寻找一种能同时提高电视的灵敏度和清晰度的新方法。于是电子电视应运而生。

电子电视

1897年,德国的物理学家布劳恩发明了一种带荧光屏的阴极射线管。当电子束撞击时,荧光屏上会发出亮光。当时布劳恩的助手曾提出用这种管子做电视的接收管,固执的布劳恩却认为这是不可能的。

1906年德国制造的第一台电子电视图像接受机。

1906年,布劳恩的两位执著的助手真的用这种阴极射线管制造了一台画面接收机,进行图像重现。不过,他们的这种装置重现的是静止画面,应该算是传真系统而不是电视系统。1907年,俄国著名的发明家罗辛也曾尝试把布劳恩管应用在电视中。他提出一种用尼普可夫圆盘进行远距离扫描,用阴极射线管进行接收的远距离电视系统。特别值得指出的是,英国电气工程师坎贝尔・温斯顿,在1911年就任伦敦学会主席的就职演说中,曾提出一种令人不可思议的设想,他提出了一种现在所谓的摄像管的改进装置。他甚至在一次的讲演中几乎完美无缺地描述了今天的电视技术。可是在当时,由于缺乏放大器,以及存在其它一些技术限制,这个完美的设想没有实现。

俄裔美国科学家兹沃雷金,开辟了电子电视的时代。兹沃雷金曾经是俄国圣彼德堡技术研所的电气工程师。早在1912年,他就开始研究电子摄像技术。1919年兹沃雷金迁居美国,进入威斯汀豪森电气公司工作。他仍然不懈地进行电子电视的研究。1924年兹沃雷金的研究成果――电子电视模型出现。

兹沃雷金(1889-1982)美国发明家。1923年发明电子电视摄像管,1931年研究成功电视显像管。

兹沃雷金称模型的关键部位为光电摄像管,即电视摄像机。遗憾的是,由于图像暗淡,几乎同阴影差不多。1929年矢志不渝的兹沃雷金又推出一个经过改进的模型,结果仍然不很理想。美国的 ARC公司最终投资了 5千万美元,1931年兹沃雷金终于制造出了令人比较满意的摄像机显像管。同年,进行了一项对一个完整的光电摄像管系统的实地试验。在这次实验中,一个由240条扫描线组成的图像被传送给4英里以外的一架电视机,再用镜子把 9英寸显像管的图像反射到电视机前,完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程。

随着电子技术在电视上的应用,电视开始走出实验室,进入公众生活之中,成为真正的信息传播媒介。1936年电视业获得了重大发展。这一年的11月 2日,英国广播公司在伦敦郊外的亚历山大宫,播出了一场颇具规模的歌舞节目。这台完全用电子电视系统播放的节目,场面壮观,气势宏大,给人们留下了深刻的印象。对同年在柏林举行的奥林匹克运动会的报道,更是年轻的电视事业的一次大亮相。当时一共使用了 4台摄像机拍摄比赛情况。其中最引人注目的要算佐尔金发明的全电子摄像机。这台机器体积庞大,它的一个1.6米焦距的镜头就重45公斤,长 2.2米,被人们戏称为电视大炮。这4台摄像机的图像信号通过电缆传送到帝国邮政中心的演播室,在那里图像信号经过混合后,通过电视塔被发射出去。柏林奥运会期间,每天用电视播出长达 8小时的比赛实况,共有16万多人通过电视观看了奥运会的比赛。那时许多人挤在小小的电视屏幕前,兴奋地观看一场场激动人心的比赛的动人情景,使人们更加确信:电视业是一项大有前途的事业,电视正在成为人们生活中的一员。

到了1939年,英国大约有 2万个家庭拥有电视机,美国无线电公司的电视也在纽约世博览会上首次露面,开始了第一次固定的电视节目演播,吸引了成千上万个好奇的观众。二战的爆发使得刚刚发展起来的电视事业几乎停滞了10年。战争结束以后,电视工业又蓬勃发展起来,电视也迅速流行起来。1946年,英国广播公司恢复了固定电视节目,美国政府也解除了禁止制造新电视的禁令。一时间,电视工业犹如插上了翅膀,飞速发展起来。在美国,从1949年到1951年,短短三年来,不仅电视节目已在全国普遍播出,电视机的数目也从1百万台跃升为1千多万台,成立了数百家电视台。一些幽默剧、轻歌舞、卡通片、娱乐节目和好莱坞电影常常在电视中播出。千变万化的电视节目的出现,在公众中引起了强烈反响。在不长的时间里,公众就抛弃了其它的娱乐方式,闭门不出,如醉如痴地坐在起居室的电视机前,同小小的荧屏中展示的一切同悲共喜。电视愈来愈成为人们生活中必不可少的了。

1946年美国第一次播出黑白电视。图为50年代电视节目录制现场。

电视家族的主要成员

自从全电子电视出现以来,电视家族迅速兴旺发达起来。电视机的数量急剧增长,电视机的形状变得五花八门,电视机的功能也越来越全面。可以毫不夸张地说,令人目眩的新型电视机正以铺天盖地之势源源不断地涌向人们的生活中。在这电视机的洪流中,电子录像、卫星传播,以及各种新媒体更是倍受人们的青睐。

电子录像――金斯伯格和安德逊1956年设计制作的Modoll VRllo录像机的问世,使电技术向前迈进了一大步。

以前,人们制作电视节目一般采用两种方式。一种是用电视胶片把节目拍摄下来,冲印,再通过电子扫描播出。采用这种方法的一个最大的缺陷,是无法进行电视节目的实况转播。另外一种是用摄像机直接把信号播出去。这虽然满足了那些希望目睹现场情景的观众的需要,但是它不能记录和重放,失去了作为资料的历史价值。可见,以往的制作方法都有一种无法克服的缺憾。录像机的出现完全改变了这种状况。有了录像机,人们可以丝毫不受时间和空间的限制,把在纽约制作的节目带到世界各地播放,让人们同享欢乐。

1972年,日本索尼公司推出一种3/4英寸的盒式磁带,从根本上改变了电视节目的制方法。这种盒带看起来普普通通,非常小巧,它却是世界上第一个专业彩色录像放映系统。时至今日,录像技术如雨后春笋般发展起来。黑白、彩色、提式、盒式、各种型号和功能的录像机争奇斗艳,画面、声音、清晰度也越来越好。

卫星传播――1960年8月12日,在熊熊的烈焰中,又一枚火箭腾空而起,将一颗用于通信的卫星送入了广袤的太空。尽管这颗卫星只是一个巨大的金属球,只能用于反射无线电信号,但是,它开创了卫星通讯的先河。随着“信使者”及“电星” 1号卫星成功升入太空,进入地球轨道,卫星通讯进入实用阶段。

随着通信卫星的出现,电视的传播速度更快了。通过实况转播,各种世界性的体育盛会和重大科技信息,转眼之间传遍整个世界,电视传播的范围更广大。1982年有140 多个国家的百余亿人次在电视中看到了世界杯足球赛的比赛实况,观看人数之多是前所未有的,电视传播的地域界限缩小了。从1965年到1980年,国际通信卫星组织共发射了 5颗国际通信卫星,完全实现了全球通信。可以毫不夸张地说,通信卫星加强了人们的社会交往和相互了解。在高悬于太空中的通信卫星的照耀下,地球仿佛变小了,“全球村”时代来临了。

新媒介――家庭录像、电缆电视、卫星直播电视、多功能电视等新媒介的出现,带来了电视发展的一个新的潮流――由公共媒介向家庭媒介转变。

自从1/2带宽的家用录像机于1975年首批投放市场以后,家用录像事业以不可阻挡之势发展起来。有了录像机,人们可以更自由地随时随地观看自己喜欢的电视节目,而不再受制于电视台的时间表。人们有事外出而看不到想看的节目时,可以利用录像机的定时装置把它录下来供人们欣赏。录像机也可用来存贮资料和指导学习。当人们有兴趣时,还可以用家用摄像机拍下自己外出旅游、生日宴会和家庭节日聚会的情景,留作未来的回忆。

人们总希望能在电视中轻易地看到自己所喜爱的节目,有选择地收看某些节目。迎合这种心理,有线电视应运而生。有线电视一反过去电视节目大众化的作法,实行窄播传递,提供专门的娱乐节目频道、儿童节目频道、体育和新闻节目频道等满足部分观众的需要。

今天,电缆电视十分发达。到1980年,美国已有近 1万个电缆电视系统,电缆电视用户近5百万户,占家庭总数的52%。有线电视正在进入人们的日常生活之中,成为无线电视的强大竞争对手。

卫星直播电视――1983年11月 5日,美国USCI公司首次开始卫星直播。以前的卫星传播,要经过地面的接收,再把信号通过无线电或电缆传送出去。卫星直播电视与此不同,只要在同户家中装备一个直径1米左右的小型抛物面天线和一个调谐器(用来对信号进行解码),就可以直接接收卫星的下行信号。这对偏远地区有很大的实用价值。

多功能电视――自从1949年第 1台荫罩式彩电问世以来,短短几十年,电视获得了惊人的发展。从电子管电视、晶体管电视迅速发展到集成电路电视。目前,伴随着微电子和计算机技术的突飞猛进,电视正在向智能化、多功能和多用途化迈进。

如今的电视不仅用于收看电视节目,同时又可以是家用计算机、电子游戏机并可以预制录像带。人们不仅利用电视消息,而且可以通过卫星和电视进行遥感式诊病,使用家用电视控制家里的电器,进行电视报警、购物、记录、学习等等。此外,立体声电视、超大屏幕电视、高清晰度电视、激光视盘、家庭数据库等也不断地发展起来。也就是说,现代电视已经从一种公共媒介的收看工具,变成了包含众多信息系统的家庭视频系统中心。

1954年彩色电视试播成功。图为现代电视导播控制中心。

电视的发明深刻地改变了人们的生活,它不但使人们的休闲时间得到前所未有的充实,更重要的是它加大了信息传播空度和信息量,使世界开始变小。如今,电视已成为普及率最高的家用电器之一,而电视新闻、电视娱乐、电视广告、电视教育等已形成了巨大的产业。电视作为一项伟大的发明,给人类带来了视觉革命。

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