Truyền hình
Lịch sử > Truyền hình điện tử

Năm 1897, J. J. Thomson, một nhà vật lý học người Anh với ba thí nghiệm nổi tiếng của ông, đã có thể làm chệch hướng các tia âm cực, một chức năng cơ bản của màn hình CRT hiện đại. Các phiên bản sớm nhất của màn hình CRT được nhà khoa học Đức Ferdinand Braun phát minh vào năm 1897 và cũng được biết đến như là ống Braun. Đó là một diode âm cực lạnh, một sửa đổi của ống Crookes với một màn hình tráng phosphor. Năm 1907, nhà khoa học Nga Boris Rosing sử dụng một màn hình CRT trong máy thu tín hiệu video thử nghiệm để tạo thành một bức tranh. Ông đã hiển thị thành công những hình đơn giản lên màn hình, đánh dấu lần đầu tiên công nghệ CRT đã được dùng trong truyền hình.
Năm 1908 Alan Archibald Campbell-Swinton, thành viên của Hội Hoàng gia Anh, đã công bố một bức thư trong tạp chí khoa học Nature, trong đó ông mô tả "tầm nhìn xa điện tử" có thể đạt được bằng cách sử dụng một ống âm cực quang (hoặc ống "Braun", theo tên của người phát minh, Karl Braun) làm thiết bị truyền và nhận tín hiệu. Ông đã mở rộng ý tưởng này trong một bài phát biểu được đưa ra ở Luân Đôn vào năm 1911 và một bài báo trong tạp chí The Times và tạp chí của Hiệp hội Röntgen. Trong một bức thư gửi cho tạp chí Nature công bố tháng 10 năm 1926, Campbell-Swinton cũng công bố kết quả của một số thí nghiệm "không phải là thí nghiệm thành công lắm" đã tiến hành với GM Minchin và JCM Stanton. Họ đã cố gắng để tạo ra một tín hiệu điện bằng cách chiếu một hình ảnh lên một tấm kim loại đã phủ selen đồng thời được một chùm tia âm cực quét qua. Những thực nghiệm này đã được thực hiện trước tháng 3 năm 1914, khi Minchin chết, nhưng sau đó đã được hai nhóm khác thực hiện lại vào năm 1937, nhóm thứ nhất gồm H. Miller và JW Strange của công ty EMI, và nhóm thứ hai gồm H. Iams và A. Rose của công ty RCA. Cả hai nhoms đã thành công trong việc truyền hình ảnh tuy "rất mờ nhạt" với tấm kim loại bọc selen của Campbell-Swinton. Mặc dù những người khác đã thử nghiệm sử dụng ống tia âm cực như một thiết bị nhận, ý tưởng sử dụng chúng như một máy phát là một ý tưởng hoàn toàn mới vào lúc đó. Ống âm cực quang đầu tiên sử dụng một tia âm cực nóng được John B. Johnson (người đã ra khái niệm tiếng ồn Johnson) và Harry Weiner Weinhart của Western Electric phát triển. Ống này đã trở thành một sản phẩm thương mại vào năm 1922.[cần dẫn nguồn]
Năm 1926, kỹ sư người Hungary Kálmán Tihanyi thiết kế một hệ thống truyền hình sử dụng đầy đủ các yếu tố điện tử với các ống cathode thu và phát, và sử dụng các nguyên tắc của "lưu trữ năng lượng" trong các ống dùng để phát hoặc thu. Các vấn đề về độ nhạy sáng thấp dẫn đến cường độ điện đầu ra thấp từ thiết bị phát sẽ được giải quyết với sự ra đời của công nghệ lưu trữ năng lượng này củai Kálmán Tihanyi bắt đầu từ năm 1924. Giải pháp của ông là một ống camera có tích lũy và lưu trữ điện tích ("quang điện tử") trong các ống trong suốt mỗi chu kỳ quét. Thiết bị này được mô tả lần đầu tiên trong một ứng dụng sáng chế Tihanyi nộp tại Hungary tháng 3 năm 1926 cho một hệ thống truyền hình được ông đặt tên là "Radioskop". Sau nhiều cải tiến bao gồm một ứng dụng bằng sáng chế năm 1928, bằng sáng chế của Tihanyi đã được tuyên bố vô hiệu tại Vương quốc Anh vào năm 1930, và do đó, ông chuyển qua đăng ký cho các bằng sáng chế của mình tại Hoa Kỳ. Mặc dù sáng chế mang tính đột phá của ông đã được đưa vào thiết kế của "iconoscope" của RCA vào năm 1931, bằng sáng chế tại Mỹ cho ống phát tín hiệu của Tihanyi chỉ được cấp vào tháng 5 năm 1939. Các bằng sáng chế cho ống nhận tín hiệu của ông đã được cấp tháng 10 năm trước đó. Cả hai bằng sáng chế của Tihanyi đã được RCA mua trước khi chúng được phê duyệt. Lưu trữ năng lượng vẫn là một nguyên tắc cơ bản trong việc thiết kế các thiết bị hình ảnh truyền hình cho đến ngày nay.
Ngày 25 tháng 12 năm 1926, Kenjiro Takayanagi trình diễn một hệ thống truyền hình với độ phân giải 40 dòng sử dụng một màn hình CRT tại Trường trung học công nghiệp Hamamatsu tại Nhật Bản. Đây là máy thu truyền hình hoàn toàn điện tử đầu tiên. Takayanagi không đăng ký bằng sáng chế cho hệ thống này.
Ngày 7 tháng 9 năm 1927, ống camera tách hình ảnh của Farnsworth truyền hình ảnh đầu tiên, một đường thẳng đơn giản, tại phòng thí nghiệm của Fansworth tại 202 Green Street, San Francisco. Vào ngày 3 tháng 9 năm 1928, Farnsworth đã phát triển hệ thống đầy đủ để tổ chức một buổi trình diễn trước báo chí. Năm 1929, hệ thống đã được cải thiện hơn nữa bằng cách loại bỏ một máy phát điện động cơ, do đó hệ thống truyền hình này đã không có bộ phận cơ học nào nữa. Năm đó, Farnsworth truyền hình ảnh trực tiếp đầu tiên của con người với hệ thống của mình, ảnh kích cỡ 3 1/2 inch cô vợ Elma của ông ("Pem") với đôi mắt nhắm (có thể do bị chiếu đèn quá sáng).
Trong khi đó, Vladimir Zworykin cũng đang thử nghiệm với ống tia âm cực để tạo ra và hiển thị hình ảnh. Trong khi làm việc cho Westinghouse Electric vào năm 1923, ông bắt đầu phát triển một ống camera điện tử. Nhưng trong lần trình diễn năm 1925, hình ảnh đã bị mờ, hình tĩnh, có độ tương phản thấp và xấu. Ống hình ảnh Zworykin không phát triển được gì ngoài mục đích thí nghiệm. Nhưng RCA, công ty mua lại bằng sáng chế Westinghouse, khẳng định rằng bằng sáng chế về công nghệ tách hình ảnh của Farnsworth năm 1927 đã được định nghĩa rộng đến mức nó loại trừ bất kỳ thiết bị hình ảnh điện tử khác. Do vậy RCA, trên cơ sở ứng dụng bằng sáng chế của Zworykin của năm 1923, đã đệ đơn kiện bằng sáng chế chống lại Farnsworth với lý do vi phạm bản quyền. Văn phòng Bằng sáng chế tại Mỹ đã không đồng ý với RCA trong một quyết định năm 1935, lý do sáng chế của Farnsworth sớm hơn của Zworykin. Farnsworth tuyên bố rằng hệ thống Zworykin của năm 1923 sẽ không thể tạo ra một hình ảnh điện tử đủ để thách thức bằng sáng chế của mình. Zworykin nhận bằng sáng chế vào năm 1928 cho một phiên bản ứng dụng bằng sáng chế của mình năm 1923, nhưng với việc truyền hình ảnh màu. Ông cũng chia ứng dụng ban đầu của mình thành các đơn bản quyền khác nhau trong năm 1931. Zworykin đã không thể hoặc không sẵn sàng để giới thiệu bằng chứng của mô hình làm việc được dựa trên sáng chế của chính ông vào năm 1923. Trong tháng 9 năm 1939, sau khi thua kiện tòa án và quyết tâm tiếp tục thương mại hóa thiết bị truyền hình, RCA đã đồng ý trả Farnsworth 1 triệu USD trong khoảng thời gian mười năm, ngoài việc thanh toán tiền giấy phép, để được sử dụng bằng sáng chế của Farnsworth.
Năm 1933 RCA giới thiệu một ống camera cải tiến, dựa trên nguyên tắc lưu trữ năng lượng của Tihanyi. Được Zworykin đặt tên là Iconoscope, ống mới có độ nhạy sáng khoảng 75.000 lux, do đó được khẳng định là nhạy hơn thiết bị tách hình ảnh của Farnsworth.[cần dẫn nguồn] Tuy nhiên, Farnsworth đã khắc phục vấn đề năng lượng với máy tách hình ảnh của mình thông qua việc phát minh ra "multipactor" một cách hoàn toàn độc đáo, thiết bị mà ông bắt đầu nghiên cứu vào năm 1930, và trình diễn vào năm 1931. Ống nhỏ này có thể khuếch đại tín hiệu theo báo cáo tới 60 lần hoặc tốt hơn và cho thấy triển vọng rất lớn trong tất cả các lĩnh vực điện tử. Không may multipactor có vấn đề: nó phát tín hiệu với tốc độ không đạt yêu cầu.
Tại Berlin Radio Show vào tháng 8 năm 1931, Manfred von Ardenne trình diễn trước công chúng về một hệ thống truyền hình sử dụng một màn hình CRT cho cả truyền và nhận. Tuy nhiên, Ardenne đã chưa phát triển một ống quét mà chỉ sử dụng màn hình CRT như một máy quét bay tại chỗ để quét slide và phim. Philo Farnsworth đã trình diễn lần đầu tiên trên thế giới một hệ thống truyền hình toàn điện tử, sử dụng một máy ảnh trực tiếp, tại Viện Franklin ở Philadelphia vào ngày 25 tháng 8 năm 1934, và trong mười ngày sau đó.
Nhà phát minh người México Guillermo González Camarena cũng đóng một vai trò quan trọng trong giai đoạn sơ khai truyền hình. Thí nghiệm của ông với TV (lúc đầu gọi là telectroescopía) bắt đầu vào năm 1931 và đã dẫn đến một bằng sáng chế cho "hệ thống tuần tự 3 màu" (truyền hình màu) trong năm 1940.
Tại Anh đội ngũ kỹ thuật EMI do Isaac Shoenberg đăng ký vào năm 1932 một bằng sáng chế cho một thiết bị mới mà họ gọi là "Emitron", nó trở thành các trung tâm của các máy quay được thiết kế cho BBC. Ngày 2 tháng 11 năm 1936, một dịch vụ phát thanh truyền hình 405 dòng sử dụng các Emitron khởi động tại trường quay ở Alexandra Palace. Tín hiệu được truyền từ một cột đặc biệt xây dựng trên đỉnh một tháp tòa nhà Victorian. Nó được dùng xen kẽ trong một thời gian ngắn cùng với hệ thống cơ học Baird trong các studio, nhưng hệ thống mới tỏ ra đáng tin cậy hơn và rõ ràng vượt trội. Đây là dịch vụ truyền hình độ nét cao thường xuyên đầu tiên của thế giới.
Các iconoscope của Mỹ khá ồn, nhiều nhiễu tín hiệu, đáng thất vọng khi so sánh với độ nét cao của hệ thống quét cơ học sẵn có. Các nhóm của EMI dưới sự giám sát của Isaac Shoenberg phân tích cách iconoscope (hoặc Emitron) tạo ra một tín hiệu điện tử và kết luận rằng hiệu quả thực sự của nó tối đa chỉ đạt 5% của lý thuyết. Họ giải quyết vấn đề này bằng cách phát triển và cấp bằng sáng chế vào năm 1934 cho hai ống máy ảnh mới được mệnh danh super (siêu) Emitron và CPS Emitron. Các siêu Emitron nhạy cảm hơn 10 tới 15 lần so với Emitron và ống iconoscope ban đầu, và trong một số trường hợp, tỷ lệ này là cao hơn đáng kể. Chúng được sử dụng cho một phóng sự phát thanh truyền hình ngoài trời của BBC lần đầu tiên, vào Ngày đình chiến năm 1937, khi công chúng có thể xem truyền hình quay cảnh nhà vua đặt một vòng hoa tại đài kỷ niệm. Đây là lần đầu tiên con người có thể phát sóng một khung cảnh đường phố trực tiếp từ máy quay được cài đặt trên nóc tòa nhà lân cận, bởi vì Farnsworth cũng như RCA đều chưa thể làm như vậy cho đến khi Hội chợ New York toàn cầu được tổ chức năm 1939.
Mặt khác, trong năm 1934, Zworykin chia sẻ một số bản quyền sáng chế với công ty Đức được cấp phép Telefunken. "Iconoscope hình ảnh" ("Superikonoskop" ở Đức) đã được sản xuất như kết quả của sự hợp tác này. Ống này là cơ bản giống với các siêu Emitron.[cần dẫn nguồn] Việc sản xuất và thương mại hóa các siêu Emitron và iconoscope hình ảnh ở châu Âu không bị ảnh hưởng bởi cuộc chiến bằng sáng chế giữa Zworykin và Farnsworth, vì Dieckmann và Hell được ưu tiên ở Đức cho việc phát minh ra máy tách hình ảnh, sau khi nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho Lichtelektrische của Bildzerlegerröhre für Fernseher (quang điện hình ảnh Dissector Tube cho Television) ở Đức vào năm 1925, hai năm trước khi Farnsworth đã làm tương tự ở Hoa Kỳ. Những iconoscope hình ảnh (Superikonoskop) đã trở thành tiêu chuẩn công nghiệp cho truyền hình công cộng ở châu Âu từ năm 1936 cho đến năm 1960, khi nó được các ống Vidicon và plumbicon thay thế. Thiết bị này là đại diện của ống điện tử truyền thống châu Âu cạnh tranh với truyền thống Mỹ đại diện bởi các orthicon hình ảnh. Các công ty của Đức Heimann sản xuất Superikonoskop cho Olympic Berlin năm 1936, sau đó Heimann cũng sản xuất và thương mại hóa nó vào năm 1940-1955, cuối cùng công ty Hà Lan Philips sản xuất và thương mại hóa các iconoscope hình ảnh và multicon từ năm 1952 tới năm 1958.
Truyền hình tại Mỹ vào lúc đó bao gồm các thị trường khác nhau với các quy mô khác nhau, cạnh tranh bằng nội dung chương trình và sự thống trị của các công nghệ khác nhau, cho đến khi thỏa thuận được thực hiện và các tiêu chuẩn được chuẩn hóa trong năm 1941. RCA chỉ sử dụng iconoscopes trong khu vực New York, nhưng dùng thiết bị tách hình ảnh của Farnsworth tại Philadelphia và San Francisco. Vào tháng 9 năm 1939, RCA đã đồng ý trả tiền bản quyền cho Farnsworth Television and Radio Corporation trong mười năm tiếp theo để được sử dụng các bằng sáng chế của Farnsworth. Với hiệp định lịch sử này, RCA đã tích hợp phần lớn ưu việt của công nghệ Farnsworth vào hệ thống của họ.
Năm 1941, Hoa Kỳ thực hiện phát truyền hình với 525 dòng.
Tiêu chuẩn truyền hình 625 dòng đầu tiên trên thế giới được thiết kế ở Liên Xô vào năm 1944, và đã trở thành một tiêu chuẩn quốc gia vào năm 1946. Việc phát sóng đầu tiên trong tiêu chuẩn 625 dòng được thực hiện năm 1948 tại Moskva. Khái niệm 625 dòng cho mỗi khung hình sau đó đã được quy chuẩn trong các tiêu chuẩn CCIR của châu Âu.
Năm 1936, Kálmán Tihanyi mô tả các nguyên tắc của màn hình plasma, hệ thống hiển thị màn hình phẳng đầu tiên.