I dette blogindlæg vil vi give en intuitiv forklaring af historien og funktionsprincipperne bag mekaniske fjernsyn.

Introduktion: Fremkomsten af ​​tv og nutidige reaktioner

George Orwells roman “1984”, udgivet i 1949, skildrede en dyster fremtid, hvor folk konstant blev overvåget af skærme overalt. Mens nogle måske husker romanens ildevarslende vision, når de ser det moderne samfund omgivet af forskellige skærme, er det interessant at bemærke, at sådanne bekymringer allerede eksisterede i fjernsynets tidlige dage.
En af de mest fortalte anekdoter om fjernsynets tidlige dage kommer fra John Logie Bairds søn. Da de første tv-udsendelser begyndte via BBC i Storbritannien, havde folk to hovedbekymringer. Den ene var en praktisk bekymring for, at det flimrende lys fra skærmen kunne skade deres øjne, og den anden var en frygt for, at nogen måske så dem fra den anden side af skærmen. Man kan således sige, at årvågenheden mod "Big Brother" begyndte med fjernsynets fremkomst.
Som det fremgår af folks noget overdrevne reaktioner dengang, var opfindelsen af ​​fjernsynet en revolution. Fjernsynet, der ofte betragtes som en af ​​de definerende opfindelser i det 20. århundrede, udviklede sig fra de tykke, klodsede katodestrålerør (CRT) for blot et par årtier siden via LCD-, PDP- og LED-teknologier til tynde, store HD-skærme og er for nylig endda blevet i stand til at vise 3D-billeder.

Fødslen af ​​mekanisk fjernsyn og Nipco-disken

Men som med al teknologi var det første fjernsyn ikke perfekt. Selvom mange husker det første fjernsyn som et elektronisk CRT-skærm, fungerede det allerførste fjernsyn faktisk mekanisk, ikke elektronisk. Ordet "television" er en sammensætning af "tele" (som betyder "langt væk") og "vision" (som betyder "at se"), hvilket repræsenterer en fusion af kommunikations- og displayteknologier. Strengt taget kaldes tidlige mekaniske fjernsyn undertiden "elektromekaniske fjernsyn", fordi de brugte elektroniske systemer til kommunikation og mekaniske systemer til display.
Nipkow-skiven, opfundet i 1884 af den tyske opfinder Paul Nipkow, betragtes som forløberen for fjernsynsteknologi. Denne enhed fungerer ved at bore huller i et spiralmønster på en metalskive og rotere den. Princippet er, at når lys, der kommer ind gennem hullerne på skiven, moduleres i henhold til et elektrisk signal, projiceres det lys, der passerer gennem hullerne, på en skærm på den modsatte side.
Dette kan rejse spørgsmålet: "Hvordan skaber lyset, der passerer gennem hullerne, et levende billede?", og det er netop det centrale punkt. Princippet bag Nipkow-disken ligner det tidlige filmprincip. Film projicerer en hurtig sekvens af stillbilleder, som vores øjne opfatter som bevægelse. Mekaniske tv'er anvendte et lignende princip om kontinuitet, men adskilte sig ved, at de skulle "transmittere billedinformation over lange afstande ved kun at bruge elektriske signaler."
På det tidspunkt havde kommunikationsteknologien ikke tilstrækkelig båndbredde til at transmittere hele billedet af en enkelt ramme som et elektrisk signal. Da det ikke var muligt at transmittere data med en hastighed på gigabyte per sekund via digital kommunikation, som vi gør i dag, var transmission af hele rammer ikke en praktisk løsning. Nipco-disken løste dette problem.
Nipco-disken har flere koncentriske spor på en disk, hvor hvert spor er opdelt i bestemte vinkler og perforeret med huller. Denne struktur er let at forstå, hvis den sammenlignes med et massespil. Hvert spor svarer til en enkelt linje på skærmen, og når hullerne i hvert spor roterer, projiceres lys på skærmen linje for linje og bevæger sig sekventielt fra toppen til bunden af ​​skærmen. Ved at justere lysets lysstyrke i henhold til elektriske signaler gengives kontrasten for hver linje.
Strengt taget er der kun én prik synlig på skærmen på et givet tidspunkt, men det menneskelige øje har en tendens til at opfatte en række prikker som en enkelt linje. Dette er det samme princip, som når en beholder fyldt med gløder drejes hurtigt rundt under et traditionelt koreansk fyrværkeri, hvilket får det til at se ud som en cirkel for vores øjne. Hvis skiven drejes hurtigt nok, vises hver linje sekventielt og fremstår i sidste ende som et enkelt billede.

Opløsning, informationsmængde og eksempler på drift

Opløsningen på et mekanisk tv bestemmes af antallet af spor (eller linjer). Det mekaniske tv, som John Logie Baird demonstrerede, havde omkring 30 spor, som effektivt opdelte skærmen i 30 tynde linjer, hvilket resulterede i en opløsning, der var lige høj nok til knap nok at kunne se et menneskeansigt.
Fordelen ved denne metode er, at den drastisk reducerer den nødvendige mængde information. Da det er tilstrækkeligt at kende lysstyrken på et enkelt punkt, der passerer gennem et hul, til at repræsentere en enkelt linje på skærmen, var transmission mulig ved kun at bruge et lysstyrkesignal (spændingsbølgeform), der ændrer sig over tid. Et simpelt spændingssignal bærer lige nok information til at blive transmitteret over en enkelt ledning uden separat komprimering, hvilket muliggør den langdistancetransmissionskapacitet, der antydes af præfikset "tele".
Det er lettere at forstå med et eksempel. Hvis vi antager, at disken har 30 spor og roterer 600 gange i minuttet, gennemfører disken én rotation på 0.1 sekunder. Dette interval på 0.1 sekunder er jævnt fordelt mellem de 30 spor, så hvert spor viser én linje i cirka 0.0033 sekunder. For eksempel, fra 0 sekunder til 0.0033 sekunder, lyser og dæmpes belysningen i henhold til spændingen for at afbilde en persons øjenbryn, og fra 0.0033 sekunder til 0.0066 sekunder går den til den næste linje for at afbilde øjet.
Selvfølgelig vises hele ansigtet aldrig på skærmen på et givet tidspunkt. Men på 0.1 sekund fuldender alle spor sekventielt skærmen, og da denne proces gentages 10 gange på 1 sekund, opfatter det menneskelige øje det som et enkelt kontinuerligt billede og genkender det som bevægelig video.

Begrænsninger og historisk betydning

Selvom det var det første tv med et så intuitivt betjeningsprincip, kunne mekanisk fjernsyn ikke overvinde dets fatale mangler: dårlig opløsning og konstant flimmer. Sammenlignet med nutidens teknologi, der opdeler skærmen i millioner af pixels for at producere naturligt udseende billeder, var opløsningen på blot et par dusin linjer på det tidspunkt stærkt begrænset. Desuden måtte lyset på grund af enhedens natur blinke kontinuerligt, hvilket fik skærmen til at se unaturlig ud.
I sidste ende varede det mekaniske tv, der debuterede i 1926, ikke længe og blev erstattet af det elektroniske CRT-system omkring 1930. I dag kan mekaniske tv'er kun findes på museer eller i historiske optegnelser, men deres opfindelse varslede tydeligvis fødslen af ​​et nyt medie og havde en dybtgående indflydelse på det moderne samfund som helhed. Efter Baird fortsatte indsatsen fra utallige opfindere, forskere og iværksættere, hvilket førte til, at tv-teknologien gradvist blev mere kompleks og nåede det niveau af sofistikering, vi ser i dag.