機械式電視

電視的歷史是十分複雜的。因為在同一個時期，有不同的人在做著不同或者類似的研究。電視的研究發明亦可以分為機械式電視與電子式電視和電視數字位化這三個階段；亦是從通過使用機電的方法來掃描、傳輸與複製影像後因數位攝影機與映象管技術的完善；機械式電視最終幾乎由完全電子化的系統所取代；電視數位化亦是製作傳播方式與接受方式數位化。但這種劃分並不一定是事實，而只是理論上的劃分。

## 歷史

電視亦可理解為電子機械式電視（electromechanical television）。我們知道，電視畫面的運動是利用了人類視覺的錯覺，即可以將一些快速出現的靜態的畫面「合成」運動的、連續的畫面。如何快速地還原這些靜態畫面，從而使人能夠產生錯覺，就會有兩種方式。其中一種就是機械式的還原方式亦就是尼普可夫圓盤。

### 機械式電視

德國科學家保羅・高特列本・尼普可夫早在 1884 年就提出並申請了世界上第一個機械式電視系統的專利，當時他只有 23 歲，還在德國讀大學。經過研究他發現，如果把影像分成單個像點，就極有可能把人或景物的影像傳送到遠方。不久，一台叫作「電視望遠鏡」的儀器問世了。這是一種光電機械掃描圓盤，它看上去笨頭笨腦的，但極富獨創性。1884 年 11 月 6 日，尼普可夫把他的這項發明申報給柏林皇家專利局。在他的專利申請書的第一頁這樣寫道：「這裡所述的儀器能使處於 A 地的物體，在任何一個 B 地被看到。」一年後，專利被批准了。這個專利中的尼普可夫圓盤據認為也是世界上第一個電視畫面愛光柵（television image rasterizer）。但是，尼普可夫本人從來也沒有做出一個模型來證明他的設計。直到 1907 年，放大管技術的進步才證明他的這個系統的可行性。

1897 年，德國物理學家布勞恩發明了一種帶螢光屏的陰極射線管。當電子束撞擊時，螢幕上會發出亮光。當時布勞恩的助手曾提出用映像管做電視的顯示器，固執的布勞恩卻認為這是不可能的。

康斯坦丁・波斯基（Constantin Perskyi）在向 1900 年巴黎世博會提交的一篇論文中造出了 _television_ 一詞。波斯基的論文評估了機電技術的在當時的狀況，並提到了尼普科夫等人的貢獻。1906 年，德國物理學家布勞恩的兩位助手用這種陰極射線管製造了一台畫面接收機，進行圖像重現。但他們的這種裝置重現的是靜止畫面，應該算是傳真系統而不是電視系統。

1907 年至 1910 年，波瑞斯・羅星（Boris Rosing）和他的學生弗拉基米爾・佐利金（Vladimir Zworykin）驗證了在發射機中用快速轉動的鏡面掃描裝置和在接收機中使用陰極射線管（cathode ray tube）的電視系統。波瑞斯・羅星（Boris Rosing）在 1917 年的「十月革命」中離開了人們的視線。而斯福羅金（Zworykin）之後去了美國無線電公司（the Radio Corporation of America）工作。他在那裡建立了純粹的電子式電視系統。不過，他的這個系統最終被認為是侵犯了菲羅・泰勒・范恩斯沃斯（Philo Taylor Farnsworth）的專利。

### 電子式電視

1911 年，工程師艾倫・坎貝爾・斯文頓（Alan Archibald Campbell-Swinton）在倫敦發表演講，同時在時代雜誌中也被報導，描述了如何在發送端和接收端同時使用陰極射線管傳輸電視信號的細節。在演講中，他還補充了在 1908 年撰寫的雜誌文章_自然雜誌_中第一次描述的電子電視傳送方法，這種傳送方法沿用至今。其他人在當時也完成了使用陰極射線管作為接收機的實驗，但是使用另外一個陰極射線管作為發送端的概念尚屬首創。在 19 世紀 20 年代末，當機械電視還在普遍使用的時候，發明家菲爾・法恩斯沃斯和弗拉迪米爾・斯福羅金分別已經在研究全電子傳輸管的工作中。

俄裔美國科學家弗拉基米爾・佐利金 (Vladimir Zworykin)（茲沃雷金），開闢了電子電視的時代。弗拉基米爾・佐利金（茲沃雷金）原是俄國聖彼德堡技術研所的電氣工程師。早在 1912 年，他就開始研究電子攝像技術。1919 年茲沃雷金移民美國，後在威斯汀豪森電氣公司工作。

1923 年，蘇格蘭發明家約翰・洛吉・貝爾德（John Logie Baird）的一個朋友告訴他：「既然馬可尼能夠遠距離發射和接收無線電波，那麼發射圖像也應該是可能的。」這使他受到很大啟發。貝爾德決心要完成用電子信號傳送圖像。他變賣了僅有的一些財產，並收集大量資料，把所有時間都投入到研製電視上，完成了電視機的設計工作。 貝爾德成功用電信號在屏幕上顯示圖像。

俄裔美國科學家弗拉基米爾・佐利金 (Vladimir Zworykin)（茲沃雷金）同時也在實驗陰極射線管來產生和顯示影像。1923 年在西屋電氣公司 (Westinghouse Electric Corporation 1886) 工作期間，他研製了電子攝像管。但是在 1925 年的演示過程中，圖像模糊不清，對比度很低，解析度差，而且圖像是靜止的。這種攝像管沒有走過實驗階段，但是 RCA (獲取了西屋電氣公司專利權) 相信法恩斯沃斯 1927 年影像分解器的專利條件過於寬泛，會排擠其他形式的電子成像技術。所以，RCA，在獲取了 1923 年斯福羅金的專利應用之後，對法恩斯沃斯提出了專利牴觸訴訟。美國專利辦公室的檢察官否決了 1935 年的決議，制定了法恩斯沃斯的發明優先於斯福羅金。在 1939 年十月，RCA 在輸掉法庭上訴，但是他們還是希望能更進一步的生產商用電視機設備，RCA 同意支付法恩斯沃斯 1 百萬美元 (在 2006 年等同於 1 千 3 百 80 萬美元) 在之後的 10 年期間內，使用法恩斯沃斯的專利，需要支付額外的授權費用.1929 年茲沃雷金又推出一個經過改進的模型，結果仍然不理想。美國的 ARC 公司最終投資了 5 千萬美元，1931 年茲沃雷金終於製造出了攝像機顯像管。同年，進行一個完整的光電攝像管系統的實地試驗。在這次實驗中，一個由 240 條掃描線組成的圖像傳送給 4 英里以外的一台電視機（使用鏡子把 9 英寸顯像管的圖像反射到電視機前），成功使電視攝像與顯像方式電子化。

第一個半機械式模擬電視系統在 1925 年 10 月 2 日被蘇格蘭人約翰・洛吉・貝爾德 (John Logie Baird) 在倫敦的一次實驗中「掃描」出木偶的圖像看作是電視誕生的標誌，他被稱做「電視之父」。後來，他的這個系統被英國廣播公司 (BBC) 所採用。後在 1937 年，英國廣播公司 (BBC) 終止使用這種技術。因為在那時電子式電視系統更受歡迎。

決定性的解決方案 — 電視的基本原理基於在整個掃描周期內持續釋放的電子流堆積和次要電子的儲存的原理上 — 由匈牙利發明家 Kálmán Tihanyi 首次發現於 1926 年，1928 年完善了該技術。

在 1927 年 12 月 7 日，菲爾・法恩斯沃斯 (Philo Farnsworth) 在他的聖弗朗西斯科格林大街 202 號的實驗室里，首次使用影像解剖 (Image Dissector) 攝影管傳送了第一個圖像：一條簡單的直線。1928 年，法恩斯沃斯研製了一套完整的系統給媒體進行演示，由電視傳送一個動畫圖像影片。1929 年，這個系統被更加的優化，去掉了電動發電機，現在他的電視系統沒有任何運動部件。同年，法恩斯沃斯使用了他的電視系統傳送了首個直播人類影像：一個 3.5 英寸他妻子 Pem 閉眼的動態圖像（也許當時光線太亮的原因）。

1928 年，「第五屆德國廣播博覽會」在柏林開幕。展會中電視第一次作為公開產品展出。有線的機械電視傳播信號的距離和範圍非常有限，圖像也相當粗糙，無法顯示精細的畫面。因為只有幾分之一的光線能透過尼普可夫圓盤的孔洞，為得到理想的光線，就必須增大孔洞，但畫面將十分粗糙。要提高圖像的清晰度，必須增加孔洞數目，但是，孔洞變小，能透過來的光線便會減少，圖像便會模糊不清。機械電視的這一缺陷導致這種技術被淘汰。

1929 年，英國廣播公司（BBC）允許貝爾德公司開展公共電視廣播業務。30 年代以後，貝爾德又轉向了彩色電視的研究。經過不斷地改進設備提高技術，貝爾德研製的電視效果越來越好，引起了極大的轟動。後來成立了「貝爾德電視發展公司」。隨著技術和設備的不斷改進，貝爾德電視的傳送距離有了較大的改進。

1933 年俄裔美國科學家弗拉基米爾・佐利金 (Vladimir Zworykin)（茲沃雷金）又研製成功可供電視攝像用的攝像管和顯像管。完成了使電視攝像與顯像完全電子化的過程，至此，現代電視系統基本成型。今天電視攝影機和電視接收的成像原理與器具，就是根據他的發明改進而來。

1934 年 8 月 25 日法恩斯沃斯在賓夕法尼亞州費城的富蘭克林學會首次給全世界演示一套完整的全電子電視系統。其他發明家之前只是展示了類似系統的部分功能，或者演示使用靜態影像或者動態圖片影片的電子系統。但是法恩斯沃斯是第一個把電子掃描電視攝像機和電子掃描電視接收機整合在一起，提供直播，動態，黑白圖像的系統。不幸的是，他的攝像機需要很強的光線，所以他的工作被迫中斷。

在英國，艾薩克・舒伯特 (Isaac Shoenberg) 使用斯福羅金的想法開發了馬可尼 - 電磁干擾 (Marconi-EMI) 自己的電子攝像管，這個設計構成了為 BBC 製造的攝像機的核心部件。使用這種攝像管，在 1936 年 11 月 2 日，一條 405 線的服務被架設在亞歷山大宮的攝影棚內，由安裝在維多利亞大廈 (Victorian building) 頂上特殊製造的桅杆形天線進行廣播。它暫時替隔壁的貝爾德機械電視系統進行播出，但是它更可靠，也具備更佳的清晰度。而桅杆形的天線一直沿用至今。這台完全用電子電視系統播放的節目，給人們留下了深刻的印象。同年德國柏林舉行的奧林匹克運動會的報導，共使用了 4 台攝像機拍攝比賽情況。佐爾金發明的全電子攝像機，擔這台機器體積龐大，它的一個 1.6 米焦距的鏡頭就重 45 公斤，長 2.2 米，被戲稱為電視大炮。這 4 台攝像機的圖像信號通過電纜傳送到帝國郵政中心，在那裡圖像信號經過混合後，通過電視塔被發射出去。柏林奧運會期間，每天用電視播出長達 8 小時的比賽實況，共有 16 萬多人通過電視觀看了奧運會。

1939 年，英國大約有 2 萬個家庭擁有電視機，美國無線電公司的電視也在紐約世博覽會上首次露面，開始第一次固定的電視節目演播。二戰的爆發使得剛發展起來的電視的發展停滯了 10 年。戰爭結束後，電視工業又蓬勃發展起來，電視也迅速流行起來。1946 年，英國廣播公司恢復了固定電視節目，美國政府也解除了禁止製造新電視的禁令；電視工業便飛速發展起來。在美國，從 1949 年到 1951 年，不僅電視節目已在全國普遍播出，電視機的數目從 1 百萬台升至 1 千多萬台，成立了許多家電視台。幽默劇、輕歌舞、卡通片、娛樂節目和好萊塢電影常在電視中播出。

德國科學家卡羅魯斯也在電視研製做出了成就。1942 年，卡羅魯斯小組 (包括兩名科學家，一名機械師和一名木工)，造出一台設備。這台設備用兩個直徑為 1 米的尼普可夫圓盤作為發射和接收信號的兩端，每個圓盤上有 48 個 1.5 毫米的小孔，能夠掃描 48 行，用一個同步馬達把兩個圓盤連接起來，每秒鐘同步轉動 10 幅畫面，圖像投射到另一台接收機上。他們稱這台機器為大電視。這台大電視的效果比貝爾德的電視要清晰許多。但從未進行過公開展示，因而他們的發明鮮為人知。
1956 年，金斯伯格和安德遜設計的 Modoll VRllo 錄影機的問世，使電技術前進了一大步。因最初製作電視節目一般採用兩種方式。一種是用電視膠片把節目拍攝下來，沖印，再通過電子掃描播出。採用這種方法的一個最大的缺陷，是無法進行電視節目的實況轉播。另外一種是用攝像機直接把信號傳播出去。這雖然滿足了那些希望目睹現場情景的觀眾的需要，但是它不能重放。錄影機的出現改變了這種狀況。

1972 年，日本索尼公司推出一種 3／4 英寸大的盒式磁帶，根本上改變了電視節目的制方法。是世界上第一個專業彩色錄影放映系統索使用的盒式磁帶。

2020 年末，香港會於 2020 年 12 月 1 日中止模擬電視廣播

## 參考

## 外部連結