טלוויזיה מכנית

טלוויזיה מכנית, או טלוויזיה בסריקה מכנית, היא מערכת טלוויזיה מיושנת שהתבססה על התקני סריקה מכניים כגון דיסק מסתובב מנוקב חורים או תוף מראות מסתובב לסריקת הסצנה וליצירת אות וידאו. גם הצגת התמונה במקלט נעשתה באמצעות התקן מכני דומה. זאת בניגוד לטכנולוגיית הטלוויזיה האלקטרונית, שהתפתחה מאוחר יותר והתבססה על שפופרות ריק ושיטות סריקה באמצעות קרן אלקטרונים, כמו בטלוויזיות שפופרת קרן קתודית (CRT). כיום, תצוגות מבוססות גביש נוזלי (LCD) ותצוגות LED משמשות ליצירת והצגת תמונות בטלוויזיה.

שיטות סריקה מכניות שימשו במערכות הטלוויזיה הניסיוניות הראשונות במהלך שנות ה-20 וה-30 של המאה ה-20. אחת הדוגמאות המוקדמות לשידור טלוויזיוני אלחוטי התבצעה על ידי הממציא הסקוטי ג'ון לוגי ביירד, ב-2 באוקטובר 1925 בלונדון. עד לשנת 1928 כבר שידרו תחנות רדיו רבות תוכניות טלוויזיה ניסיוניות באמצעות מערכות מכניות.

אף על פי כן, הטכנולוגיה המכנית לא הצליחה להפיק תמונות באיכות מספקת שתוכל לזכות לפופולריות רחבה. באמצע שנות ה-30 הוחלפו מרבית מערכות הסריקה המכניות בטכנולוגיית סריקה אלקטרונית, ששימשה גם בשידורי הטלוויזיה המסחריים הראשונים בסוף אותו עשור.

בארצות הברית, תחנות ניסיוניות כמו W2XAB בניו יורק החלו לשדר תוכניות טלוויזיה מכניות בשנת 1931, אך הפסיקו את פעילותן ב-20 בפברואר 1933. התחנות חזרו לשדר בשנת 1939, לאחר שהוסבו לשימוש במערכות אלקטרוניות מלאות.

 היסטוריה 
 מחקר מוקדם 
טכניקות הסריקה המכניות הראשונות פותחו במאה ה-19 עבור פקסימיליה, העברת תמונות סטטיות באמצעות חוטים. אלכסנדר ביין הציג את מכונת הפקסימיליה בין 1843 ל-1846. פרדריק בייקוול הציג גרסת מעבדה פעילה ב-1851. מערכת הפקסימיליה המעשית הראשונה, שפעלה על קווי טלגרף, פותחה והופעלה על ידי ג'ובאני קאסלי החל מ-1856 ואילך.Huurdeman, p. 149 The first telefax machine to be used in practical operation was invented by an Italian priest and professor of physics, Giovanni Caselli (1815–1891).Beyer, p. 100 The telegraph was the hot new technology of the moment, and Caselli wondered if it was possible to send pictures over telegraph wires. He went to work in 1855, and over the course of six years perfected what he called the "pantelegraph." It was the world's first practical fax machine.

וילובי סמית' גילה את תכונת הפוטו-מוליכות של היסוד סלניום ב-1873, והניח את היסודות לתא התא סלניום, ששימש כחיישן ברוב מערכות הסריקה המכניות.

כסטודנט גרמני בן 23, פאול ניפקוב רשם פטנט על גלגל ניפקוב ב-1884.Shiers, George and May (1997), Early Television: A Bibliographic Guide to 1940. Taylor & Francis, pp. 13, 22. . זה היה דיסק מסתובב עם דפוס ספירלי של חורים, כך שכל חור סרק שורה של התמונה. אף שהוא מעולם לא בנה דגם עובד של המערכת, מסרט התמונה המסתובב של ניפקוב היה המנגנון המרכזי ששימש ברוב מערכות הסריקה המכניות, הן במשדר והן במקלט.Shiers & Shiers, p. 13, 22.

ב-1885, הנרי סאטון בבלאראט תכנן מכשיר שכינה טלפאן להעברת תמונות דרך חוטי טלגרף, בהתבסס על מערכת גלגל ניפקוב, תא סלניום, מנסרות ניקול ותא אפקט קר. עיצובו של סאטון פורסם בינלאומית ב-1890.1885 Telephane system diagrams – Telegraphic Journal and Electrical Review 7 November 1890 תיאור של שימוש בו להעברה ושימור תמונה סטטית פורסם בעיתון Evening Star בוושינגטון ב-1896.Pictures by Wire, The Evening Star, (Saturday, 16 October, 1896), p.3. 

קונסטנטין פרסקי טבע את המונח טלוויזיה במאמר שהקריא בקונגרס החשמל הבינלאומי בתערוכה העולמית של פריז ב-24 באוגוסט 1900. מאמרו של פרסקי סקר את הטכנולוגיות האלקטרומכניות הקיימות, והזכיר את עבודתו של ניפקוב ואחרים."Télévision au moyen de l'électricité", in Exposition universelle internationale de 1900, Congrès international d'électricité (Paris, 18-25 août 1900). Rapports et procès-verbaux publiés par les soins de M. E. HOSPITALIER, Rapporteur général, Annexes, pp.54-56 Gauthier-Villars, Imprimeur-Libraire, Paris, 1901.

ההדגמה הראשונה של העברת תמונות מיידית נערכה על ידי הפיזיקאי הגרמני ארנסט רוהמר, אשר סידר 25 תאי סלניום כרכיבי תמונה במקלט טלוויזיה. בסוף שנת 1909 הודיע רוהמר על העברת תמונות פשוטות דרך חוט טלפון מארמון הצדק בבריסל לעיר ליאז' שבבלגיה. הדגמה זו, שתוארה באותה עת כ"דגם הטלוויזיה הפועל הראשון בעולם", הציגה יכולת בסיסית של העברת דימויים מיידיים."Seeing by Wire", Industrial World, January 31, 1910, pp. viii-x (reprinted from the London Mail).

מספר המרכיבים המוגבל אפשר למכשיר לייצג צורות גאומטריות פשוטות בלבד, והעלות הגבוהה הגבילה את הפיתוח. עלות תא סלניום בודד עמדה על 45 דולר, ולפיכך רוהמר העריך כי מערכת המורכבת מ-4,000 תאים תעלה כ-180,000 דולר, ואילו מנגנון מתקדם יותר עם 10,000 תאים, שיוכל לשחזר "סצנה או אירוע הדורשים רקע נופי", יעלה כ-450,000 דולר.

רוהמר קיווה כי תערוכת בריסל הבינלאומית של שנת 1910 תממן את בנייתו של מכשיר משוכלל יותר, בעל מספר תאים גבוה משמעותית. עם זאת, העלות המשוערת של 750,000 דולר נחשבה גבוהה מדי, והפרויקט לא יצא לפועל.Ibid.ימין|ממוזער|ארנסט רוהמר מדגים את מערכת הטלוויזיה הניסיונית שלו, שהייתה מסוגלת להעביר תמונות בגודל 5 פיקסלים של צורות פשוטות דרך קווי טלפון, באמצעות מקלט עם 25 תאי סלניום (1909)"Another Electric Distance-Seer", Literary Digest, September 11, 1909, page 384.
הפרסום שנוצר מהדגמתו של רוהמר עודד שני מדענים צרפתים, ז'ורז' ריניו וא. פורנייה בפריז, להכריז על מחקר דומה שביצעו."Television on the Way", Kansas City Star, January 30, 1910, p. 20C. (Reprinted in American Broadcasting, edited by Lawrence W. Lichty and Malachi C. Topping, 1976, pp. 45-46.) מטריצה של 64 תאי סלניום, מחוברים בנפרד לקומוטטור מכני, שימשה כרטינה אלקטרונית. במקלט, סוג של תא קר אפנן את האור, וסדרת מראות בזוויות שונות שהוצמדו לקצה דיסק מסתובב סרקו את הקרן המאופננת על מסך התצוגה. מעגל נפרד ויסת את הסנכרון. הרזולוציה של 8x8 פיקסלים בהדגמת הוכחת-המושג הזו הספיקה כדי להעביר אותיות בודדות של האלפבית בצורה ברורה."Television 'In Sight'", The Literary Digest, January 2, 1910, pp. 138-139. תמונה מעודכנת הועברה "מספר פעמים" בכל שנייה.Henry de Varigny, "La vision à distance ", L'Illustration, Paris, December 11, 1909, p. 451.

ב-1911, בוריס רוסינג ותלמידו ולדימיר זווריקין יצרו מערכת שהשתמשה בסורק תוף-מראות מכני להעברת תמונות "גסות מאוד" דרך חוטים אל שפופרת בראון (שפופרת קרן קתודית או "CRT") במקלט. תמונות נעות לא היו אפשריות משום שבסורק, "הרגישות לא הייתה מספיקה ותא הסלניום היה אטי מאוד".R. W. Burns, Television: An International History of the Formative Years, IET, 1998, p. 119. .

 הדגמות טלוויזיה 
שמאל|ממוזער|200x200 פיקסלים| גלגל ניפקוב. סכימה זו מציגה את השבילים המעגליים המתוארים על ידי החורים, שעשויים להיות גם מרובעים לצורך דיוק רב יותר. אזור הדיסק המתואר בשחור מציג את האזור שנסרק.
הממציא הסקוטי ג'ון לוגי ביירד בנה בשנת 1925 כמה ממערכות הווידאו הראשוניות שהתבססו על גלגל ניפקוב. ב-25 במרץ 1925 ערך ביירד את ההדגמה הציבורית הראשונה של תמונות צללית בתנועה, בחנות הכלבו סלפרידג'ס בלונדון. מאחר שפני אדם לא הציגו ניגודיות מספקת להקרנה במערכת הפרימיטיבית שפיתח, השתמש ביירד בבובת בובת-בטן דיבור בשם "סטוקי ביל", שפניה המצוירות אופיינו בניגודיות גבוהה יותר.

עד ל-26 בינואר 1926 הדגים ביירד העברת תמונות של פנים אנושיים בתנועה באמצעות גלי רדיו הדגמה הנחשבת בעיני רבים להדגמת הטלוויזיה הציבורית הראשונה בעולם. מערכתו השתמשה בגלגל ניפקוב גם לסריקה וגם להצגת התמונה: הנושא המואר הוצב מול גלגל ניפקוב מסתובב בעל עדשות, שסרקו את הדמות אל תא פוטואלקטרי סטטי. תא התליום גופריתי (תלופיד), שפותח על ידי תיאודור קייס בארצות הברית, קלט את האור המוחזר והמיר אותו לאות חשמלי פרופורציונלי. האות שודר בגלי רדיו AM אל מקלט, שבו הופעל על מנורת ניאון שהוצבה מאחורי גלגל ניפקוב נוסף, שסונכרן עם הגלגל המשדר. בהירות מנורת הניאון השתנתה בהתאם לעוצמת האור בכל נקודה בתמונה, ובמעבר כל חור בדיסק שוחזרה שורת סריקה אחת.

לדיסק הסריקה של ביירד היו 30 חורים, והוא יצר תמונה בת 30 שורות סריקה בלבד די כדי לזהות תווי פנים אנושיים.

בשנת 1927 הצליח ביירד להעביר אות טלוויזיה דרך קו טלפון בין לונדון לגלאזגו. בשנת 1928 שידרה חברת הפיתוח שלו, "חברת פיתוח הטלוויזיה של ביירד" (Baird Television Development Company), את שידור הטלוויזיה הטרנסאטלנטי הראשון, בין לונדון לניו יורק, וכן את השידור הראשון מחוף לספינה.

בשנת 1929 היה ביירד מעורב בהקמת שירות הטלוויזיה המכני הניסיוני הראשון בגרמניה. בנובמבר אותה שנה הקים יחד עם ברנאר נתן את חברת הטלוויזיה הראשונה בצרפת, "טלוויזיה-ביירד-נתן" (Télévision-Baird-Nathan).

בשנת 1931 ערך ביירד את השידור החיצוני הראשון של מרוץ הדרבי, ובשנת 1932 הדגים שידורי טלוויזיה בגלי רדיו קצרים במיוחד. בשנת 1936 הגיעו שידורי הטלוויזיה המכנית שלו לשיא של 240 קווי רזולוציה במסגרת שידורי ה-BBC, אף שבשלב זה לא סרקו עוד את הסצנה המקורית ישירות: במקום זאת, צולם סרט ברוחב 17.5 מ"מ, פותח במהירות ונסרק כשהיה עדיין רטוב.

ב-1913 הממציא אמריקאי צ'ארלס פרנסיס ג'נקינס פרסם מאמר על "תמונות בתנועה באלחוט" אך רק בדצמבר 1923 הוא העביר תמונות צללית בתנועה לעדים, וב-13 ביוני 1925, הוא הדגים בפומבי העברה מסונכרנת של תמונות צללית. ב-1925 ג'נקינס השתמש בגלגל ניפקוב והעביר את תמונת הצללית של טחנת רוח צעצוע בתנועה, על פני מרחק של 8 ק"מ מתחנת רדיו ימית במרילנד למעבדתו בוושינגטון הבירה, באמצעות סורק דיסק עם עדשות ברזולוציה של 48 שורות."Radio Shows Far Away Objects in Motion", The New York Times, June 14, 1925, p. 1.

ב-25 בדצמבר 1925, קנג'ירו טקיאנאגי הדגים מערכת טלוויזיה עם רזולוציה של 40 שורות שהשתמשה בסורק גלגל ניפקוב ותצוגת CRT בבית הספר התיכון התעשייתי בהממטסו ביפן. אב-טיפוס זה מוצג עדיין במוזיאון הזיכרון טקיאנאגי באוניברסיטת שיזואוקה, קמפוס הממטסו.Kenjiro Takayanagi: The Father of Japanese Television, NHK (Japan Broadcasting Corporation), 2002, retrieved 2009-05-23.

עד 1927, הוא שיפר את הרזולוציה ל-100 שורות, רמה שלא נרשמה עד 1931.High Above: The untold story of Astra, Europe's leading satellite company, page 220, Springer Science+Business Media עד 1928, הוא היה הראשון להעביר פנים אנושיות בגווני אפור. עבודתו השפיעה על עבודתו המאוחרת של ולדימיר זווריקין.Albert Abramson, Zworykin, Pioneer of Television, University of Illinois Press, 1995, p. 231. . ביפן הוא נתפס כאדם שהשלים את הטלוויזיה האלקטרונית הראשונה.Popular Photography, November 1990, page 5 מחקרו ביצירת דגם ייצור נעצר על ידי ארצות הברית לאחר שיפן הפסידה במלחמת העולם השנייה.
ממוזער|מצלמת טלוויזיה עם דיסק מסתובב של חברת ג'נקינס, 1931
ב-7 באפריל 1927 ערכו הרברט אייבס ופרנק גריי ממעבדות בל הדגמה דרמטית של טלוויזיה מכנית. המערכת שפיתחו, שהתבססה על השתקפות אור, כללה מסכי צפייה בגדלים שונים: המקלט הקטן כלל מסך בגודל 6.5 ס"מ (רוחב על גובה), ואילו המקלט הגדול הציג תמונה על מסך בגודל 60×75 ס"מ (רוחב על גובה). שני המכשירים היו מסוגלים לשחזר תמונות מונוכרומטיות בתנועה בדיוק סביר. בנוסף לתמונה, התקבל גם קול מסונכרן.

המערכת העבירה את התמונה בשתי דרכים: תחילה באמצעות קו נחושת בין וושינגטון לניו יורק, ובהמשך באמצעות שידור רדיו מויפאני שבניו ג'רזי. הצופים לא הבחינו בהבדלי איכות בין שתי שיטות ההעברה.

במהלך ההדגמה הוצגו בין השאר דבריו של מזכיר המסחר הרברט הובר. קרן סורקת של אור נקודתי האירה את מושא השידור. הקרן נוצרה באמצעות דיסק סיבובי בעל 50 חורים, שהסתובב בקצב של 18 מסגרות לשנייה.

היסטוריון הטלוויזיה אלברט אברמסון הדגיש את חשיבות הדגמת מעבדות בל, וציין: "זו הייתה למעשה ההדגמה הטובה ביותר של מערכת טלוויזיה מכנית שנערכה עד לאותו זמן. יחלפו עוד מספר שנים עד שמערכת אחרת תוכל אפילו להתחיל להשתוות אליה באיכות התמונה."Abramson, Albert, The History of Television, 1880 to 1941, McFarland & Co., Inc., 1987, p. 101. .

בשנת 1928 השיקה ג'נרל אלקטריק תחנת טלוויזיה ניסיונית משלה, W2XB, ששידרה ממפעלי GE בעיר שנקטדי שבניו יורק. התחנה נודעה בשם "טלוויזיית WGY", על שם תחנת הרדיו WGY שהייתה בבעלות החברה. בשנות ה-30 עברה התחנה לשדר באמצעות מערכת טלוויזיה אלקטרונית מלאה, ובשנת 1942 קיבלה רישיון מסחרי תחת השם WRGB. התחנה פועלת ברציפות עד היום.

במקביל, בברית המועצות, פיתח לאון תרמין מערכת טלוויזיה שהתבססה על תוף-מראות. תחילה יצר מערכת ברזולוציה של 16 שורות בשנת 1925, ובהמשך שיפר אותה ל-32 שורות ולבסוף ל-64 שורות באמצעות שיטת שזירה בשנת 1926. במסגרת עבודת התזה שלו, ב-7 במאי 1926, הצליח להעביר ולהקרין חשמלית תמונות נעות כמעט בזמן אמת, על מסך מרובע שגודלו כ-1.5 מטרים לכל צד.

מאחר שמספר החורים בדיסקי הסריקה היה מוגבל, ודיסקים בקוטר גדול מדי הפכו לבלתי מעשיים, רזולוציית התמונה בשידורי טלוויזיה מכניים הייתה נמוכה יחסית, ונעה בין כ-30 שורות לבין כ-120 שורות. אף על פי כן, איכות התמונה בשידורים בני 30 שורות השתפרה בהתמדה עם התקדמות הטכנולוגיה, ועד שנת 1933 השידורים בבריטניה, שהתבצעו באמצעות מערכת ביירד, התאפיינו בבהירות מרשימה.Donald F. McLean, Restoring Baird's Image (London: IEEE, 2000), p. 184.
מרכז|750px||ממוזער

 קישורים חיצוניים 

 הערות שוליים 

קטגוריה:וידאו
קטגוריה:טלוויזיה: טכנולוגיה
'