Первый проект телевидения был предложен польским инженером Нипковым. Вместо экрана передающей трубки он использовал диск со множеством круглых отверстий. На диск проектировалось изображение. При вращении диска каждое из отверстий прочерчивало одну строку. А так как отверстия размещались по спирали, каждая следующая строка прочерчивалась ниже, чем предыдущая. Свет, проходя через отверстие, попадал на фотоэлемент.
Поскольку любое изображение состоит из темных и светлых пятен, яркость луча, а вместе с ней и ток фотоэлемента много раз изменяли свое значение, пока какое-нибудь из отверстий прочерчивало очередную строку. А все 30 отверстий (в диске Нипкова их было именно столько) раскладывали изображение на 30 строк, превращая его в непрерывно меняющийся во времени электрический ток. Этим пульсирующим током и модулировали несущий сигнал.
В приемнике этот ток заставлял «мигать» электролампу. .Между лампой и экраном помещали второй диск Нипкова. Его отверстия прочерчивали на экране строки одновременно (синхронно) с диском на передающем конце. Такая идея передачи изображения довольно проста. Но какая вышла морока, когда попытались претворить это в жизнь!
В 30-х годах в Москве на улице 25 Октября (в то время, она называлась Никольской) работала экспериментальная студия телевидения. Она использовала диски Нипкова; О том, что из этого получилось, хорошо рассказывают журналы тех лет:
«Перед началом телевизионной передачи происходит немало комичных сцен. Исполнитель привык к обычному театральному гриму. Губы должны быть краснымиэто закон. Каково же бывает его удивление, когда гример накладывает на "губы... темно-зеленую краску. Его, который переиграл сотни ролей, гримировался под Отелло, под негра и Квазимодо, никогда еще не раскрашивали в цвета экзотического какаду!»
«...Гимнаст выступал в черных трусах на темном фоне. На экране трусы исчезли. Тогда темный фон сменили на светлый. Получился еще более потрясающий эффект: трусы на экране были видны отчетливо, но... исчез сам гимнаст».
А в чем тут, собственно, дело? Почему с диском Нипкова нельзя получить таких же изображений, какие дает нам современный экран?
Плохо, что кадр содержит всего 30 строчек. Смотреть на него не очень приятно: вместо слитного изображения — решетка из редких строк. Но с этим можно было бы даже мириться, если бы... Если бы вслед за трусами не исчезал сам гимнаст. Почему же он исчезает? Хуже, лучше — но предмет-то все-таки должен быть виден в кадре даже при очень малом количестве строк!
А раз предмет исчезает, значит фотоэлемент не почувствовал разницы между рассеянным светом от фона и тем светом, который отражает предмет. И это вполне естественно: через малюсенькое отверстие в диске проходила лишь ничтожная доля света, а остальные лучи отражались диском и пропадали зря. Из-за такой расточительности и возникали все беды: и зеленые губы актеров и исчезающие на экране трусы.
Подсчитали, что кадр, полученный с диском Нипкова, стал бы таким же четким, как кадр современного телевизора, если бы источник света давал освещенность в 100 раз более сильную, чем свет прямого солнечного луча!
Но разве мыслимо создать на земле такие источники света, которые заменят 100 солнц!
А может быть, можно расходовать свет более экономно?
Инженер Зворыкин пошел именно этим путем. Еще в 1907 году профессор Петербургского университета Борис Львович Розинг предложил использовать в телевизионном приемнике электронную трубку. Его ученик Зворыкин развил эту идею и разработал передающую трубку, способную «накапливать свет».
Как она это делает?
Оказывается, просто. Стоит сравнить метод Нипкова с тем методом, который мы рассмотрели раньше, и все встанет на свои места. Перед экраном трубки нет никаких узких отверстий — весь свет, отраженный предметом в направлении передающей трубки, падает на экран. В этом главное преимущество современной "передающей трубки по сравнению с диском Нипкова. Благодаря этой разнице диск Нипкова стал атрибутом истории, а электронная трубка — неотъемлемой частью всех телевизионных систем.
Можно использовать разные методы накопления света.
Рассмотренное в разделе «Как переносится изображение» изменение сопротивления под воздействием света называется «внутренним фотоэффектом». Очень часто экраны передающих трубок покрывают таким материалом, который дает внешний фотоэффект. Различия между тем и другим эффектом отражены в самих их названиях. При внешнем — электроны выскакивают из слоя, словно брызги с водной поверхности. Чем сильнее свет, тем больше брызг-электронов покидает светочувствительный слой. Когда электронный луч, пробегающий строчку за строчкой, попадает в определенную точку экрана передающей трубки, он отдаст ей часть своих электронов. Чем больше электронов выплеснулось под действием света из светочувствительного слоя, тем больше их будет отдано электронным лучом. Луч скользит по изображению, переходя от светлых участков к темным, и соответственно меняется ток луча.
Здесь опять накопление света. Свет на экране падает в течение всей передачи, а восстановление слоя происходит мгновенно: слой восстанавливается скользящим по строчкам электронным лучом.