Цивилизация
Мажор-бунтарь
Владимир Зворыкин вырос в очень обеспеченной семье. Он родился 30 июля 1889 (или 1888) года в семье зажиточного купца первой гильдии Козьмы Зворыкина, который решил приобщить сына к своей профессии. Так, торговец поручал сыну умеренно ответственные дела, например следить за точностью прибытия пароходов компании «К. А. Зворыкин».
Иногда будущий изобретатель телевидения участвовал в деловых переговорах и сопровождал отца в командировках, что поспособствовало любви к технике, — в поездках он много наблюдал за работой паровых машин и электрооборудования. В целом, он подходил под облик «мажора», хоть этого понятия тогда и не знали. Например, на окончание школы (с отличием) отец подарил мальчику автомобиль De Dion-Bouton, который можно считать аналогом современного Maybach или Cadillac.
Научным «отцом» Зворыкина стал другой выдающийся русский ученый Борис Розинг, с которым юноша встретился во время учебы в Петербургском технологическом институте.
Розинг познакомил Зворыкина с большой научной проблемой, которой ученые начали заниматься еще до его рождения: созданием «электрического телескопа».
Вместе с тем учеба не мешала студенту заниматься активизмом. Так, во время Первой русской революции, когда в центре Москвы шли бои, Зворыкин вместе с другими учениками прогуливал лекции и ходил на митинги. В какой-то момент они забаррикадировались в институте и отбивались от полиции, пообещав не расходиться, пока на свободу не выпустят задержанных. Через несколько дней полиция предложила активистам сделку, и занятия возобновились.
Владимир Зворыкин получает медаль Румфорда за научные достижения от доктора Харлоу Шепли, 18 ноября 1957 года
AP
Тема «электрического телескопа», как тогда называли гипотетическое устройство для передачи движущегося изображения на расстояние, заинтересовала молодого ученого не сразу. Сначала после института он отправился изучать рентгеновские лучи в Париж под руководством Пьера Ланжевена, а потом его научную карьеру прервала Первая мировая война. Служил Зворыкин в войсках связи, где от скуки на служебном оборудовании начал слушать «вражьи» немецкие голоса, за что чуть не получил серьезное наказание. Должность рядового радиста одаренному молодому человеку явно не подходила, и потому его направили в столицу служить преподавателем в Офицерской школе радиосвязи.
В 1917 году связист дважды чуть не попал под революционный трибунал (по надуманным обвинениям и за то, что офицер). После того как к власти пришли большевики, стало ясно, что с ними Зворыкин точно не сработается, — в Гражданской войне он участвовать не хотел, хотел заниматься наукой, а молодая советская республика была крайне не подходящим для этого местом. Поэтому ученый, после нескольких переездов между «красной» и «белой» территорией, эмигрировал в США, где, как и всегда, с охотой ждали молодых, активных и талантливых.
Как передать изображение по радио
В Америке Зворыкин устроился работать в электротехническую компанию Westinghouse, где наконец продолжил труды своего первого научного руководителя. В создании телевидения была фундаментальная проблема, которая, в схематическом виде, сводилась к следующему. Передача голоса с помощью радиоволн устроена сравнительно просто: микрофон и передатчик превращают звуковые колебания в радиоволну с определенными характеристиками, эта радиоволна достигает приемника и там, пройдя через динамик, превращается в исходные звуковые колебания, те, которые звучат в эфире в этот момент.
С изображением дела обстояли совсем не так. Так, радиоприемник можно подключить не к динамику, а к порождающему свет прибору (их было несколько вариантов). Тогда вместо звука радиоволна будет передавать яркость, но картинка была бы одномерной. Это значит, что сигнал «световое радио» позволял бы передавать только одну светящуюся точку переменной яркости (при небольшой модификации — ползущую линию из ярких и тусклых участков). Для того, чтобы передать двумерное изображение, его можно просканировать строка за строкой и привести в одномерный вид: как если бы черно-белую картину покрыли строками лент, поверх лент попытались нарисовать то же изображение и потом сшили их за концы. Эту последовательность строк (чередование темных и светлых участков) передают по радио одну за другой и в таком же порядке построчно разворачивают на приемнике.
Такая технология называется развертка, и если частота развертки (сканирования) на обоих устройствах одинаковая, то приемник будет показывать то же двумерное изображение, что «видит» передатчик.
Механический телевизор 1928 года
Science and Invention magazine
В теории ученые понимали это с самого начала XX века, но никто не знал, как на практике сделать приемное и передающее устройство. В самом простом варианте для этого применялся вращающийся диск с дырками, установленный за маленьким экраном, который покрывает лишь небольшой сектор диска. За диском установлен либо фотоприемник, либо лампа переменной яркости. В каждый момент времени на экране есть только одна дырка, которая проходит по нему и сканирует изображение, либо же наоборот, оставляет на экране яркую линию, совокупность которых складывается в картинку.
Подобные механические телевизоры продавали в 1920-1930-е годы, но распространения они не получили из-за множества недостатков. В изображении было очень мало строк и они шли по дуге, вслед за дырками, прибор отличался громоздкостью и сильно шумел, а экран был столь маленьким, что с телевизором зачастую поставлялся «аквариум»-увеличитель.
Владимир Зворыкин демонстрирует механический телевизор, 1929 год
Smithsonian Institution
От этой неудобной машинерии можно было избавиться, заменив ее электронно-лучевым прибором, над чем, в том числе, работал Розинг. В таком случае изображение будет рисовать не дырка на диске, а «бегающий» по экрану луч из электронов. Вылетающий из пушки луч отклоняется в нужную сторону системой электромагнитов (электроны притягиваются к положительному полюсу) и, попадая на экран, заставляет светиться люминофор. Такое приемное устройство называется кинескоп, и их прототипы демонстрировали еще со времен до Первой мировой войны.
Зворыкин работал над созданием надежного и работоспособного кинескопа в Westinghouse и продолжил в Radio Corporation of America (RCA), но в этом деле его опередил изобретатель Аллен Дюмон (хотя Зворыкин сделал множество важных шагов, предшествующих появлению жизнеспособного устройства). Между тем развертка передающей камеры все еще оставалась механической.
Первые электронные телекамеры
Именно эту проблему решил русский эмигрант. Созданное им устройство называлось иконоскоп и, подобно кинескопу, его ключевым элементом была электронная пушка. Изображение фокусировалось на светочувствительную мишень, покрытую мозаикой миниатюрных серебряных фотоэлементов-конденсаторов. Каждое зерно мишени накапливает заряд под действием света, пропорционально яркости. Мишень периодически построчно сканируется электронным лучом, и в момент, когда луч проходит по миниатюрному фотоэлементу, он разряжается и передает импульс на единую для всех пластину-подложку.
Иконоскоп, изобретенный Владимиром Зворыкиным
Science Museum/NMSI/Science Museum
Чем ярче был свет в просканированном участке, тем мощнее импульс, который с подложки передается по радио в эфир. Радиосигнал от импульса преобразовывался в светящуюся точку аналогичной яркости на кинескопном экране.
Устройство иконоскопа. Объектив (35) фокусирует изображение на фоточувствительной мишени (11), которую облучает электронная пушка (19)
Чтобы эта система заработала, необходимо было преодолеть целый комплекс проблем. Например, для разделения единой мишени на отдельные микрофотоэлементы изначально применялась гравировка, что было очень сложно, дорого и все равно делало «точки» (не путать с пикселями, которых в аналоговом ТВ не было вовсе) слишком крупными. Поэтому специалисты RCA придумали метод, который подразумевал напыление серебра единым слоем. Затем его прогревали, отчего серебро распадалось на отдельные светочувствительные глобулы.
электронный луч сканирует миниатюрные фотоэлементы
Иконоскопные телекамеры были все еще большими приборами, но их, хотя бы, можно было поворачивать (механические трогать при работе нельзя). Полностью электронное телевидение работало удобно и надежно, благодаря чему могло выйти из статуса нишевого хобби для любителей. Первую передающую по новой технологии ТВ-станцию запустили в 1932 году, ее сигнал транслировался через антенну на Эмпайр-стейт-билдинг. Великая депрессия помешала развитию телевидения в 1930-е годы, но с инженерной точки зрения все проблемы Зворыкин и коллеги решили. Оставались деловые и организационные, которые удалось преодолеть, в основном, после Второй мировой войны.
Изобретение возвращается на родину
По иронии судьбы, эмигранту Зворыкину вместе со своим изобретением еще предстояло побывать на исторической родине. Ученый не испытывал никаких теплых чувств к большевизму, но ему было очень интересно посмотреть на Россию спустя полтора десятка лет. Ехать туда как обычному эмигранту было рискованно — частное лицо могли обвинить в каких-нибудь прошлых грехах или в шпионаже. К счастью для него, в середине 1930-х годов СССР и США стали друг для друга важнейшими торговыми партнерами. Страна Советов отчаянно нуждалась в станках и технологиях, а американским промышленникам требовались новые рынки сбыта для преодоления последствий кризиса.
«Я уже получал предложения вернуться в СССР на выгодных условиях и с заверениями, что мое прошлое известно, но никаких инкриминаций в отношении меня быть не может.
На это предложение я сразу ответил отказом, объяснив, что я уже обосновался в США, принял гражданство и не собираюсь менять свой уклад жизни. Прочесть лекции о телевидении было другое дело.
Я знал из литературы, что к телевидению в СССР был большой интерес, и хотел ознакомиться со всем этим лично. Конечно, был риск оказаться задержанным, об этом предупреждали меня домашние и друзья, убеждая не принимать приглашения», — писал изобретатель иконоскопа в мемуарах, так и не опубликованных при жизни.
Между советским правительством и RCA велись переговоры об импорте технологий в СССР, которые в итоге завершились постройкой первого вещательного центра электронного телевидения в Москве на Шаболовке. Зворыкин прямо не участвовал в его создании, но оказывал услуги консультанта. Особенно яркое впечатление на советских ученых произвела лекция, прочитанная эмигрантом о своих изобретениях 13 августа 1933 года в Ленинграде.
«Мне кажется, что действительно наступил момент, когда телевидение стало уже действительностью, и что после работы д-ра Зворыкина можно определенно утверждать, что мы через несколько лет окажемся в таком же положении в отношении телевидения, в каком мы теперь оказались по отношению к [радио]вещанию. Заслуга д-ра Зворыкина, который столько лет упорно работал, необычайно велика, и безусловно он является настоящим творцом телевидения», — заявил по итогам выступления изобретателя академик Александр Чернышёв.
Интересно, что сам Зворыкин недолюбливал свое детище. Его завораживал научный аспект телевидения, особенно возможность передачи картинки с других планет. Он всегда был сосредоточен на изобретениях и после завершения работы над иконоскопом внес большой вклад в создание, например, первых приборов ночного видения и сканирующего электронного микроскопа. Но телевидение и масс-медиа русский ученый ненавидел.
Ученые Владимир Зворыкин, Перри Смит и Джеймс Хиллер с новым электронным микроскопом «Super-Eye», 1944 год
AP
«Я создал монстра, способного промыть мозги всему человечеству.
Это чудовище приведет нашу планету к унифицированному мышлению... Ты оцениваешь действительность по тем, кого ты видишь на экране, кого слушаешь. Иногда ты споришь с ними, возражаешь даже, кажется, побеждаешь в споре. Но это — только видимость. Главный — тот невидимый, кто нажимает на кнопки. Это он определяет, кого показывать и что говорить для достижения своих целей. Он выбирает тех, кто втягивает тебя в болтовню о чепухе вместо обсуждения сути дела... Я никогда бы не позволил своим детям даже приближаться к телевизору. Это ужасно, что они там показывают... Хотя, конечно, есть в нем детали, которые мне удались особенно хорошо. Лучшая из них — выключатель», — рассказывал он годы спустя.
В наши дни иконоскоп и кинескоп практически полностью потеряли актуальность, поскольку повсеместно заменяются цифровым вещанием.