В тази публикация в блога ще предоставим интуитивно обяснение на историята и принципите на работа на механичните телевизори.

Въведение: Появата на телевизията и съвременните реакции

Романът на Джордж Оруел „1984“, публикуван през 1949 г., изобразява мрачно бъдеще, в което хората са постоянно наблюдавани от екрани навсякъде. Макар че някои може би си спомнят зловещата визия на романа, когато видят съвременното общество, заобиколено от различни екрани, интересно е да се отбележи, че подобни опасения са съществували още в ранните дни на телевизията.
Един от най-често разказваните анекдоти за ранните дни на телевизията идва от сина на Джон Логи Беърд. Когато първите телевизионни предавания започнали по BBC във Великобритания, хората имали две основни притеснения. Едното било практическият страх, че трепкащата светлина от екрана може да увреди очите им, а другото било страхът, че някой може да ги наблюдава отвъд екрана. По този начин може да се каже, че бдителността срещу „Големия брат“ започнала с появата на телевизията.
Както се вижда от донякъде преувеличените реакции на хората по онова време, изобретяването на телевизията е било революция. Често смятана за едно от определящите изобретения на 20-ти век, телевизията еволюира от дебелите, обемисти катодно-лъчеви тръби (CRT) само преди няколко десетилетия, през LCD, PDP и LED технологии до тънки, големи екрани с висока разделителна способност, а наскоро дори е станала способна да показва 3D изображения.

Раждането на механичната телевизия и дискът Nipco

Въпреки това, както при всички технологии, първият телевизор не е бил перфектен. Докато много хора си спомнят първия телевизор като електронен CRT, първият телевизор всъщност е работил механично, а не електронно. Думата „телевизия“ е съставна част от „tele“ (което означава „далеч“) и „vision“ (което означава „да виждам“), представляваща сливане на комуникационни и дисплейни технологии. Строго погледнато, ранните механични телевизори понякога се наричат ​​„електромеханични телевизори“, защото са използвали електронни системи за комуникация и механични системи за дисплей.
Дискът на Нипков, изобретен през 1884 г. от немския изобретател Паул Нипков, се смята за предшественик на телевизионната технология. Това устройство работи чрез пробиване на дупки в спираловиден модел върху метален диск и неговото завъртане. Принципът е, че когато светлината, влизаща през дупките на диска, се модулира според електрически сигнал, светлината, преминаваща през дупките, се проектира върху екран от противоположната страна.
Това може да повдигне въпроса: „Как светлината, преминаваща през отворите, създава движещо се изображение?“ и точно това е ключовият момент. Принципът зад диска на Нипков е подобен на този в ранното кино. Филмите проектират бърза поредица от неподвижни изображения, които очите ни възприемат като движение. Механичните телевизори използват подобен принцип на непрекъснатост, но се различават по това, че трябва да „предават информация за изображението на дълги разстояния, използвайки само електрически сигнали“.
По онова време комуникационните технологии не са разполагали с достатъчна честотна лента, за да предадат цялото изображение на един кадър като електрически сигнал. Тъй като не е било възможно да се предават данни със скорост от гигабайти в секунда чрез цифрова комуникация, както правим днес, предаването на цели кадри не е било практично решение. Дискът Nipco решава този проблем.
Дискът на Nipco има множество концентрични писти, като всяка писта е разделена под специфични ъгли и е перфорирана с отвори. Тази структура е лесна за разбиране, ако се сравни с масова игра. Всяка писта съответства на един ред на екрана и докато отворите във всяка писта се въртят, светлината се проектира върху екрана ред по ред, движейки се последователно от горната към долната част на екрана. Чрез регулиране на яркостта на светлината според електрическите сигнали се получава контрастът на всяка линия.
Строго погледнато, във всеки един момент на екрана се вижда само една точка, но човешкото око има склонност да възприема поредица от точки като една линия. Това е същият принцип, както когато контейнер, пълен с жарава, се завърти бързо по време на традиционен корейски фойерверк, карайки го да изглежда като кръг за очите ни. Ако дискът се завърти достатъчно бързо, всяка линия се показва последователно, като в крайна сметка се появява като едно изображение.

Разделителна способност, обем на информацията и примери за работа

Разделителната способност на механичен телевизор се определя от броя на пистите (или редовете). Механичният телевизор, демонстриран от Джон Логи Беърд, е имал около 30 писти, които ефективно са разделяли екрана на 30 тънки линии, което е довело до разделителна способност, достатъчно висока, за да се различи едва човешко лице.
Предимството на този метод е, че драстично намалява количеството необходима информация. Тъй като познаването само на яркостта на една точка, преминаваща през отвор, е достатъчно, за да се представи един ред на екрана, предаването е било възможно, използвайки само сигнал за яркост (форма на вълната на напрежението), който се променя с течение на времето. Един прост сигнал за напрежение носи точно толкова информация, колкото е необходимо, за да бъде предаден по един проводник без отделна компресия, което позволява предаването на дълги разстояния, подразбиращо се от префикса „теле“.
По-лесно е да се разбере с пример. Ако приемем, че дискът има 30 песни и се завърта 600 пъти в минута, дискът прави едно завъртане за 0.1 секунди. Този интервал от 0.1 секунди е равномерно разпределен между 30-те песни, така че всяка песен показва един ред за приблизително 0.0033 секунди. Например, от 0 секунди до 0.0033 секунди осветлението се увеличава и намалява според напрежението, за да изобрази веждата на човек, а от 0.0033 секунди до 0.0066 секунди се преминава към следващия ред, за да изобрази окото.
Разбира се, цялото лице никога не се появява на екрана в един единствен момент. Въпреки това, за 0.1 секунди всички следи последователно завършват екрана и тъй като този процес се повтаря 10 пъти за 1 секунда, човешкото око го възприема като едно непрекъснато изображение и го разпознава като движещо се видео.

Ограничения и историческо значение

Въпреки че е първият телевизор с толкова интуитивен принцип на работа, механичният телевизор не е успял да преодолее фаталните си недостатъци: лоша резолюция и постоянно трептене. В сравнение с днешната технология, която разделя екрана на милиони пиксели, за да създаде естествено изглеждащи изображения, резолюцията от само няколко десетки реда по онова време е била силно ограничена. Освен това, поради естеството на устройството, светлината е трябвало да мига непрекъснато, което е правило екрана да изглежда неестествен.
В крайна сметка, механичният телевизор, който дебютира през 1926 г., не просъществува дълго и е заменен от електронната CRT система около 1930 г. Днес механични телевизори могат да бъдат намерени само в музеи или исторически записи, но тяхното изобретение ясно предвещава раждането на нова среда и има дълбоко влияние върху съвременното общество като цяло. Следвайки Бейрд, усилията на безброй изобретатели, учени и предприемачи продължават, което води до постепенно усложняване на телевизионната технология и достигане на нивото на сложност, което виждаме днес.