텔레비전의 역사
기계식 텔레비전

팩시밀리 전송 시스템은 19세기 초 기계적으로 그래픽을 스캔하는 방법을 개척했다. 스코틀랜드의 발명가인 알렉산더 베인은 1843년에서 1846년 사이에 팩시밀리 기계를 소개했다. 영국의 물리학자 프레드릭 베이크웰은 실험실 버전으로 작동하는 팩시밀리를 1851년에 시연했다. 전신선을 활용하여 작동하는 최초의 실용적인 팩시밀리 시스템이 1856년부터 이탈리아의 신부인 지오반니 카셀리에 의해 개발되어 사용되었다.
1873년 영국의 전기공학자 윌러비 스미스(Willoughby Smith)는 셀레늄 원소에서 광전도성을 발견했고, 이 발견은 1895년 초에 전화선을 통해 정지 이미지를 전송하는 방법인 전신 사진, 모든 종류의 전자 이미지 스캐닝 장치(정지 및 동작 모두), 및 궁극적으로 TV 카메라 기술 등으로 이어졌다.
23세의 독일 대학생이던 파울 고틀리프 닙코프는 1884년 베를린에서 닙코프 디스크를 고안하여 특허를 받았다. 이것은 나선형 구멍 패턴이 있는 회전하는 디스크로, 각 구멍에 의하여 이미지가 선형으로 스캔되었다. 그는 실제로 작동 모델을 구축한 적은 없지만 닙코프의 회전 디스크, 즉 "이미지 래스터라이저"를 변형한 것들이 매우 보편화되었다.
콘스탄틴 페르스키(Constantin Perskyi)는 1900년 8월 24일 파리에서 열린 세계 박람회에서 개최된 〈국제 전기 회의〉에 제출한 논문에서 텔레비전이라는 단어를 만들었다. 페르스키의 논문에서는 닙코프 등의 연구를 언급하면서 기존의 전기 기계 기술에 대하여 검토했다. 그런데 1907년 리 드포리스트와 아서 코른에 의해 증폭관 기술이 개발되면서 이러한 설계가 비로소 실용적이 되었다.
이미지의 즉시 전송에 대한 최초의 시연은 1909년 파리에서 조르쥬 리루(Georges Rignoux)와 A. 푸르니어(A. Fournier)에 의해 이루어졌다. 기계적 정류자에 개별적으로 연결된 64개의 셀레늄 셀의 배열이 전자적인 망막 역할을 했다. 수신기에서는 일종의 커 셀에 의하여 빛을 변조하고, 이 변조된 빔을 회전하는 디스크의 가장자리에 부착된 일련의 다양한 각도의 거울에 의하여 디스플레이 화면으로 주사하였다. 송신기와 수신기의 동기화는 별도의 회로에 의하여 조정되었다. 이 개념 증명을 위한 시연에서 8×8 픽셀 해상도는 알파벳의 개별 문자를 명확하게 전송하기에 충분했는데, 초당 "여러 번" 업데이트된 이미지가 전송되었다.
1911년에 보리스 로싱과 그의 제자인 블라디미르 즈보리킨은 기계식 거울-드럼 스캐너를 이용하여 전선을 통하여 "브라운관"( 음극선관 또는 "CRT" ) 수신기까지, 즈보르킨 자신의 표현에 의하면 "매우 조잡한 이미지"를 전송하는 시스템을 제작했다. 동영상은 스캐너의 "감도가 충분하지 않고 셀레늄 셀이 매우 느렸기" 때문에 불가능했다.
1914년 5월, 아치볼드 로우는 런던의 자동차 엔지니어 협회에서 자신의 텔레비전 시스템을 처음으로 시연했다. 그는 자신의 시스템을 '텔레비스타'(Televista)라고 불렀다. 이 행사는 전 세계적으로 널리 보도 되었으며 일반적으로 "무선으로 보다"(Seeing By Wireless)라는 제목이 붙었다. 시연은 해리 고든 셀프리지에게 깊은 인상을 주어서, 1914년 자신의 매장에서 열린 과학 및 전기 전시회에 텔레비스타를 포함시켰다. 또한 영국 주재 미 영사관의 칼 레이먼드 루프 부영사도 크게 흥미를 느껴서, 로우의 시스템에 대한 상당한 세부 정보가 포함된 런던 주재 미국 영사관 보고서를 작성하였다. 로우의 발명품에서는 매트릭스 검출기(카메라) 및 모자이크 스크린(수신기/뷰어)을 사용하였는데, 전자 기계식 스태닝 메커니즘이 있어 셀 접점 위로 회전 롤러를 이동시키면서 카메라/뷰어 데이터 링크에 멀티플렉스 신호를 제공하였다. 수신기에서도 송신기와 유사한 롤러를 사용했으며 송신기와 수신기의 두 개의 롤러는 동기화되었다. 이것은 20세기의 어떠한 다른 TV 시스템과도 달랐으며 어떤 면에서 로우는 현대적 디지털 TV보다 80년 앞서 디지털 TV 시스템을 가지고 있었다. 런던에서 이러한 시연이 있은 직후에 제1차 세계대전이 시작되어 제1차 세계대전에서 민감한 군사 업무인 영국 무인 항공기에 관여하게 되었고, 그래서 그는 1917년까지 특허를 신청하지 않았다.
그의 "텔레비스타"에 관한 특허 번호 191,405는 "광학 이미지의 전기 전송을 위한 개선된 장치"라는 제목으로 1923년에 마침내 출판되었는데, 이러한 지연은 보안상의 이유에 의한 것으로 보인다. 이 특허에서는, 스캐닝 롤러가 어레이의 각 행에 있는 셀에 해당하는 전도성 접점 행을 갖고 있으며 롤러가 회전함에 따라 차례로 각 셀을 샘플링하도록 배열되어 있다고 기술하고 있다. 수신기 롤러도 유사하게 구성되어 있어 회전할 때마다 롤러가 셀 배열을 가로지르면서 한 줄의 셀을 처리한다. 이를 미국에 보고한 루프 부영사의 보고서에서는 다음과 같이 즉, . . . "수신기는 얇은 강철 슬레이트를 통과하는 편광의 통과에 의해 작동되는 일련의 셀로 구성되며 수신기에서 송신기 앞의 물체는 깜박이는 이미지로 재생된다", "롤러는 다음의 모터로 구동된다. 분당 3,000번의 회전과 그로 인한 빛의 변화는 일반 도선을 따라 전송된다" 그리고 특허에는 "셀레늄 셀을 각 공간에 배치한다"라고 기술하고 있다. 로우는 셀을 액체 유전체로 덮고 각 셀이 회전하여 어레이 위로 이동할 때 각각의 셀은 다시 이 매체를 통해 차례로 연결되었다. 수신기는 특허에 명시된 바와 같이 "그것을 통과하는 전류에 따라 더 많거나 적은 빛을 전달하는..." 셔터 역할을 하는 바이메탈 요소를 사용했다. 로우는 시스템의 주요 결함은 광파를 전기 임펄스로 변환하는 데 사용되는 셀레늄 셀로 이것이 너무 느리게 반응하여 효과를 망친다고 말했다. 루프는 "이 시스템은 4마일 거리에 해당하는 저항을 통해 테스트 되었지만 로우 박사의 견해로는 훨씬 더 먼 거리에서도 똑같이 효과적이지 않을 이유가 없다. 특허에는 이 연결이 유선 또는 무선일 수 있다고 명시되어 있다. 롤러의 전도성 부분이 백금으로 만들어지기 때문에 장치 비용이 상당하다. . ."고 보고하고 있다.
1914년 이 시연에는 많은 미디어가 관심을 보였고 5월 30일 《더 타임스》에서는 다음과 같이 보도했다.
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| “ | 발명가인 A. M. 로우 박사가 시각적 이미지를 유선으로 전송하는 방법을 발견했다. 이 발명이 순조롭게 진행된다면 우리는 곧 사람들을 원격으로 볼 수 있게 될 것 같다 (An inventor, Dr. A. M. Low, has discovered a means of transmitting visual images by wire.  If all goes well with this invention, we shall soon be able, it seems, to see people at a distance). | ” |
5월 29일 《데일리 크로니클》에서는 다음과 같이 보도했다.
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| “ | 로우 박사가 자신이 발명한 새로운 장치를 사용하여 최초로 대중 앞에서 시연을 했는데, 그는 이 장치를 이용하면 전기를 사용하여 전화기를 사용하는 사람들이 동시에 서로를 볼 수 있게 된다고 주장하였다(Dr. Low gave a demonstration for the first time in public, with a new apparatus that he has invented, for seeing, he claims by electricity, by which it is possible for persons using a telephone to see each other at the same time). | ” |
1927년, 로널드 프랭크 틸트먼은 로우에게, 자신의 저서에서 로우의 관련 특허를 언급하면서 그의 업적을 인정하면서 저서에 '포함하기에는 너무 기술적 성격'이라는 사과문과 함께 저서의 서론을 작성해 달라고 요청했다. 나중에 로우는 1938년 특허에서 절연된 기판에 세슘 합금을 증착하는 공정에 의해 달성되는 훨씬 더 큰 '카메라' 셀 밀도를 구상했다. 로우의 시스템은 여러 가지 이유로 실패했는데, 이는 주로 반사광으로 이미지를 재현할 수 없고 명암의 계조를 동시에 묘사할 수 없었다는 점 때문이다. 이 시스템은 보리스 로싱의 시스템과 같이 계조를 주로 재현한 시스템 목록에 추가될 수 있다. 이러한 많은 아이디어는 이후의 기술 발전으로 수십 년 후에는 실행 가능할 수 있었지만 당시에는 비현실적이었다.
1923년 스코틀랜드의 발명가 존 로지 베어드는 닙코프 디스크를 사용하는 완전한 텔레비전 시스템을 구상했다. 닙코프 디스크는 모호하고 잊혀진 특허로 당시에는 전혀 명확하지 않았다. 그는 중병에서 회복 중이던 헤이스팅스에서 첫 시제품을 만들었다. 1924년 말, 베어드는 런던으로 돌아와 그곳에서 실험을 계속했다. 1925년 3월 25일 존 로지 베어드는 런던의 셀프리지스 백화점에서 TV로 방영된 실루엣 이미지를 최초로 공개 시연했다. 이때 피사체로 사용되는 사람의 얼굴은 색상의 대비가 불충분하여 자신의 시스템에 표시할 수 없어서, 그는 삭제본(cutout)을 방영했다. 1925년 중반에는 인형을 사용했는데, 이는 복화술사가 사용하는 것으로 나중에 "Stooky Bill"이라는 이름이 붙여졌고, 피사체의 대비를 강조하기 위해 화장을 시켰다. 또한 "Stooky Bill"은 이러한 실험에 사용된 눈부신 수준의 빛 앞에서 오랜 시간 불평함이 없이 가만히 둘 수 있었다. 그런데 1925년 10월 2일에는 인형의 머리가 믿을 수 없을 정도로 선명하게 갑자기 화면에 나타나게 할 수 있었고, 1926년 1월 26일 실제 인간 얼굴의 이미지 전송을 왕립 연구소의 저명한 과학자 40명을 위해  시연했는데 이는 세계 최초의 공영 텔레비전 시연으로 널리 알려져 있다.
베어드의 텔레비전 시스템에서는 닙코프 디스크를 사용하여 영상을 주사하여 표시하였다. 고정된 광전지를 가로질러 이미지를 스쳐지나가는 렌즈가 장착된 회전하는 닙코프 디스크 앞쪽에는 밝은 조명을 받고 있는 피사체를 설치했다. 이때 피사체에서 반사된 빛을 수신한 것은 아마도 미국의 테오도어 케이스가 개발한 황화 탈륨(Thalofide) 셀로 추정된다. 여기서 생성된 전기 신호는 전파를 통해 수신기 장치로 전송되었다. 전송된 신호는 송신측의 디스크와 시간적으로 동기 되어 있는 수신측의 닙코프 디스크 뒤편에 설치되어 있는 네온 전구에 적용되어, 네온 램프의 밝기가 영상의 각 지점의 밝기에 비례하여 변동되었다. 디스크에 부착된 각각의 렌즈가 스캔하며 지나갈 때 영상의 스캔 라인이 재생되었다. 이 초기 장치의 베어드 디스크에는 16개의 렌즈가 있었지만 다른 디스크의 사용과 함께 인간의 초상을 인식하기에는 충분한 32개의 스캔 라인으로 동영상을 재생할 수 있었다. 베어드는 초당 5개의 프레임 속도로 시작했는데, 곧 초당 30개의 스캔 라인으로 121⁄2개의 프레임 속도로 증가하였다.
1927년 베어드는 438 마일 (705 km) 런던과 글래스고 사이의 전화선으로 신호를 전송하였다. 1928년, 베어드의 회사인 '베어드 텔레비전 개발 회사/시네마 텔레비전'에서는 런던과 뉴욕 사이의 최초의 대서양 횡단 텔레비전 신호와 최초의 육상 선박 전송을 방송했다. 1929년에 그는 독일 최초의 실험적인 기계식 텔레비전 서비스에 참여했다. 같은 해 11월, 베어드와 파테사의 버나드 네이턴은 프랑스 최초의 텔레비전 회사인 '텔레비전-베어드-네이턴 사'를 설립했다. 1931년에 그는 Derby의 최초의 야외 원격 방송을 제작하였다. 1932년에 그는 초단파 텔레비전을 시연했다.
'베어드 텔레비전 회사'의 기계 시스템은 회사의 크리스탈 팰리스 스튜디오와 나중에 1936년 BBC 텔레비전 방송에서 최고 240줄의 해상도에 도달했지만, 액션 샷 기계 시스템에서는 앉아 있는 발표자와는 달리 TV로 방영되는 장면을 직접 스캔하지 않았고, 대신에 17.5mm 필름으로 촬영한 다음 빠르게 현상한 다음 필름이 아직 젖어 있는 동안에 이를 스캔했다.
1930년대 기계 시스템에 관한 스코포니 사의 성공으로 제2차 세계대전으로 영국에서 텔레비전 사업이 축소되었을 때 미국으로 진출할 수 있었다.
미국 발명가인 찰스 프랜시스 젠킨스도 텔레비전을 개척했다. 그는 1913년에 "무선 영화"에 대한 기사를 발표했지만 1923년 12월이 되어서야 증인을 위해 움직이는 실루엣 이미지를 전송했다. 1925년 6월 13일, 젠킨스는 실루엣 사진의 동시 전송을 공개적으로 시연했다. 1925년에 젠킨스는 닙코프 디스크를 사용하여 움직이는 장난감 풍차의 실루엣 화면을 메릴랜드에 있는 해군 라디오 방송국으로부터  워싱턴 DC에 있는 자신의 연구실까지 5마일 이상 전송했는데, 여기서는 48 라인 해상도를 가지는 렌즈 부착식 디스크를 사용하였다. 젠킨스는 자신의 발명에 대하여 1922년 3월 13일에 특허출원하여 1925년 6월 30일 미국 특허 제1,544,156호("무선으로 사진 전송")를 받았다.
1926년 12월 25일 타카야나기 켄지로는 일본의 하마마쓰 공업고등학교에서 닙코프 디스크 스캐너와 CRT 디스플레이를 사용하는 40줄 해상도의 텔레비전 시스템을 시연했다. 이 시제품은 현재 시즈오카 대학 하마마츠 캠퍼스 타카야나기 기념관에 전시되어 있다. 1927년까지 타카야나기는 해상도를 100줄로 개선했으며, 이는 1931년까지 최고였다. 일본에서 그는 최초의 완전 전자식 텔레비전을 완성한 사람으로 인정되고 있다. 생산 모델을 만들기 위한 그의 연구는 일본이 제2차 세계대전에서 패한 후 미국에 의해 중단되었다.
1927년 벨 전화 연구소의 한 팀은 청중이 이미지를 볼 수 있도록 평면 패널 플라스마 디스플레이의 시제품을 사용하여 워싱턴에서 뉴욕으로 텔레비전 전송을 시연했다. 단색 디스플레이는 2피트 x 3피트 크기에 2500픽셀이었다. 1927년 4월 7일, 벨 전화 연구소의 허버트 E. 이브스와 프랭크 그레이는 기계식 텔레비전에 관하여 극적인 시연을 하였다. 이 반사광을 이용하는 TV 시스템에는 소형 및 대형 시청 화면이 모두 포함되어 있었는데, 작은 수신기에는 2 인치 폭에 2.5 인치 높이의 화면을 가지고 있었고, 큰 수신기에는 24 인치의 폭과 30인치 높이의 화면이 있었다. 두 세트 모두 어느 정도 정확한 단색의 동영상을 재생할 수 있었다. 이들은 모두 화면과 함께 이와 동기된 음향도 수신할 수 있었다. 이 시스템에서는 두가지의 경로를 통해 이미지를 전송했는데, 첫 번째는 워싱턴에서 뉴욕 시로 연결되는 구리선 연결이고, 다른 하나는 뉴저지 주 휘파니로 부터 연결되는 무선 연결이었다. 두 가지의 전송 방법을 비교한 시청자는 품질에 차이가 없다고 확인하였다. 텔레비전 방송의 대상에는 상무부 장관인 허버트 후버가 포함되어 있었는데, 방송을 하고자 하는 대상을 플라잉 스폿 스캐너 빔으로 조사하였다. 조사 빔을 생성하는 스캐너에는 50개의 개구(aperture)를 갖춘 디스크가 있었는데, 이  디스크는 초당 18프레임에 해당하는 속도로 회전하여 약 56 밀리초 마다 1 프레임을 캡처 하였는데, 오늘날의 시스템은 일반적으로 초당 30 또는 60프레임 즉, 33.3 또는 16.7밀리초마다 한 프레임을 전송한다. 텔레비전 역사가인 앨버트 에이브럼슨은 벨 랩에서의 시연의 중요성을 다음과 같이 강조했다. "이것은 현재까지 기계식 시스템으로 구현된 최고의 시연으로, 다른 시스템의 화질은 몇 년이 지나야  이 시스템과 비교할 수 있는 정도가 될 것이다."텔레비전 방송의 대상으로는 상무부 장관인 허버트 후버가 포함되어 있었다. 플라잉 스폿 스캐너 빔이 이러한 대상을 조명했다. 빔을 생성하는 스캐너에는 50개의 개구(aperture)가 있는 디스크가 있었다. 디스크는 초당 18프레임의 속도로 회전하여 약 56 밀리초 마다 1프레임을 캡처 하였는데, 이에 반하여 오늘날의 시스템은 일반적으로 초당 30 또는 60프레임 즉, 33.3 또는 16.7밀리초마다 한 프레임을 전송한다. 텔레비전 역사가인 앨버트 에이브럼슨은 벨 랩에서의 시연의 중요성을 다음과 같이  "이것은 현재까지 기계식 시스템으로 구현된 최고의 시연으로, 다른 시스템의 화질이 이 시스템과 비교할 수 있는 정도가 되려면 몇 년이 걸릴 것이다."라고 강조했다.
1928년 WRGB (당시는 W2XCW)는 세계 최초의 텔레비전 방송국으로 시작되었다. 뉴욕 스키넥터디에 있는 종합 전기회사 시설에서 방송 되었다. 이것은 "WGY 텔레비전"으로 널리 알려져 있다.
한편, 소련에서는 레온 테레민이라는 발명가가 전기기계식 텔레비전을 발명하였는데, 1925년 16줄의 해상도를 갖는 전기 기계식 텔레비전으로 시작하여 1926년에는 비월주사 방식을 사용한 32 라인 해상도를 갖는 미러 드럼에 기초한 기계식 텔레비전을, 나중에는 64 라인의 미러 드럼에 기초한 텔레비전을 개발했다. 1926년 5월 7일에 발표한 논문에서는 5피트 정사각형 스크린에 전기적으로 거의 동시에 움직이는 화상을 전송하여 투사했다. 1927년까지 100개의 라인으로 구성되는 화면을 전송하였는데 이것은 미국의 알씨에이사가 1930년에 120 라인의 화상을 개발하기 전까지는 넘어서지 못한 해상도이다. 이 원반에 만들 수 있는 구멍의 갯수에는 제한이 되어 있었고, 특정한 지름을 초확하는 원반은 실용적이지 않았기 때문에, 기계식 텔레비전의 이미지 해상도는 30 줄에서 최대 약 120줄로 상대적으로 낮았다. 그럼에도 불구하고 30 라인 전송의 이미지 품질이 기술 발전으로 꾸준히 개선되어 1933년 까지 베어드 시스템을 사용 하는 영국의 방송은 놀라울 정도로 선명하였다. 200 라인 영역에 이르는 몇 가지 시스템도 방송 되었다. 이 중에서 두 가지는 1935년 파리에 Compagnie des Compteurs(CDC)에 의하여 설치된 180라인 시스템과 Peck Television Corp.에 의하여 1935년 몬트리올의 VE9AK 방송국에서 시작된 180라인 시스템이다.
슬로베니아의 안톤 코델리(Anton Codelli, 1875년 3월 22일 – 1954년 4월 28일)는 귀족이면서 열정적인 발명가였다. 무엇보다도 그는 자동차용 소형 냉장고와 새로운 로터리 엔진 설계를 고안했다. 텔레비전에 흥미를 느낀 그는 자신의 기술을 새로운 매체에 적용하기로 결정했다. 당시 텔레비전 기술의 가장 큰 과제는 인식할 수 있는 형상을 재현하기에 충분한 해상도로 이미지를 전송하는 것이었다. 미디어 역사가인 Melita Zajc가 자세히 설명했듯이 대부분의 발명가는 시스템에서 사용하는 라인 수를 늘리기로 결정했다. 일부는 당시 매직 넘버인 100 라인에 근접했다. 그러나 코델리는 다른 생각을 가지고 있었다. 1929년에 그는 하나의 선이 있는 텔레비전 장치를 개발했지만 화면에 연속적인 나선형을 형성했다. 코델리는 인간의 눈에 대한 이해를 기반으로 독창적인 디자인을 했다. 그는 주변 시야에 보이는 물체가 중앙에 있는 물체만큼 날카로울 필요가 없다는 것을 알고 있었다. 이미지가 중앙에서 가장 선명한 코델리의 기계식 텔레비전 시스템은 잘 작동했으며 곧 아내인 '일로나 폰 드라세라자르'(Ilona von Drasche-Lazar)의 이미지를 공중으로 전송할 수 있었다. 그러나 독일의 전자 대기업인 텔레푼켄 사의 지원에도 불구하고 코델리의 텔레비전 시스템은 결코 상업적인 현실이 되지 못했다. 궁극적으로 전자식 텔레비전이 지배적인 시스템으로 부상했고 코델리는 다른 프로젝트로 이동했고, 그의 발명품은 거의 잊혀졌다.
1935년까지 미국에서는 1939년까지 계속된 공립 대학에서 운영하는 소수의 방송국을 제외하고는 저화질 전자 기계 텔레비전 방송이 중단되었다. 연방 통신위원회(FCC)는 텔레비전이 일관된 기술 표준 없이 지속적으로 발전하여, 미국의 모든 방송국은 실험적이고 비상업적인 라이선스만 부여받았기 때문에, 텔레비전의 경제 발전을 방해했다. 마찬가지로 중요한 것은 1934년 8월 필로 판즈워스가 필라델피아의 프랭클린 연구소에서 완전 전자 시스템을 시연하면서 텔레비전의 미래 방향을 제시한 것이다. 이미지 해부기 및 기타 카메라 튜브 및 재생기용 음극선관을 포함하는 완전 전자식 텔레비전의 개발은 종전 텔레비전의 지배적인 형태인 기계 시스템의 종말을 알리는 시작이었다. 기계식 TV는 일반적으로 작은 이미지만 생성했으며, 1930년대까지 TV의 주류였다. 마지막 기계 텔레비전 방송은 1939년에 미국의 소수의 공립 대학에서 운영하는 방송국에서 종료되었다.