Терменвокс по-русски

Мы постоянно добавляем новые материалы на сайт и мы постоянно нуждаемся в вашей помощи.

Пожалуйста, помогите нам с переводом материалов на русский язык.

Переведите пару абзацев >>

Телевидение. Передача движущихся изображений по способу Л.С. Термена

В. Гинзбург и В. Пульвер. Журнал: «Радиолюбитель», №1, 1927 год, стр. 13-16

Органы, которыми наделила человека природа, очень несовершенны. И естественно желание человека сделать их более совершенными. Желание сделать более «длинными» свои ноги привело к изобретению железных дорог, автомобилей и проч. Человеку понадобились крылья – появился воздушный шар, аэроплан. Телеграф, телефон и радио были вызваны необходимостью слышать на большом расстоянии, находящемся за пределами слышимости человеческого уха. Конечно, еще очень давно человек пытался расширить поле зрения своих глаз, но до сих пор разрешить эту задачу удалось только теоретически, найти принцип телевидения – ведения на расстояния, в тех случаях, когда видеть непосредственно при помощи оптических инструментов нам мешают какие-либо препятствия.

В радиожурналах неоднократно появлялись заметка о работах по передаче движущегося изображения на расстоянии. Эти попытки довольно стары, но до сих пор еще эти работы не вышли за предел лабораторных исследований. Но вот 16 декабря 1926 г. в большой аудитории Физического Института 1-го Московского университета перед тысячной аудиторией съезда русских физиков была впервые в СССР демонстрирована такая передача живого изображения, которой, вероятно, суждено выйти за пределы лаборатории. Принцип этой передачи был разработан нашим ленинградским физиком – Львом Сергеевичем Терменом.


Л. С. Термен

«Световой микрофон»

В основе всякой передачи изображения на расстоянии обычно применяются свойства фотоэлемента.

Действие фотоэлемента основано на явлении, называемом фотоэлектрическим эффектом. Явление это заключается в том, что металлические проводники, под действием света, начинают испускать электроны. В этом можно убедиться на опыте с электроскопом: если мы присоединим к электроскопу алюминиевый диск и зарядим его электричеством отрицательно, то, как известно, листочки электроскопа отклонятся и будут сохранять некоторое положение, почти не уменьшая показания, пока на диске будет электрический заряд, (некоторое спадание все же будет, так как все время происходят различные утечки через скверную изоляцию прибора, через воздух). Если затем осветить диск ярким светом, то листочки электроскопа спадут через несколько минут, что указывает на то, что диск под влиянием света стал испускать электроны.


Рис. 1. Схема опыта над явлением фотоэффекта.

Можно поставить опыт и несколько иначе: составить цепь из батареи, гальванометра, алюминиевой пластинки и решетчатого проводника, соединив их по схеме рис. 1. Очевидно ток, вообще говоря, не пойдет, так как цепь будет разомкнута. Но если мы осветим алюминиевую пластинку через решетчатый проводник, то от нее начнут соскакивать электроны, поток которых, попадая на заряженную положительно решетку, замкнет цепь и гальванометр обнаружит ток. Ясно, что более сильное освещение скажется как более сильное отклонение гальванометра. Таким образом, мы получаем возможность трансформировать свет в электрический ток. Такой прибор и называется фотоэлементом. Выражаясь фигурально, фотоэлемент можно назвать «световым микрофоном». Ток, получающийся в нашем «световом микрофоне», под действием света, можно обычными методами передать по проводам, либо по радио на любое расстояние, вообще говоря, зависящее от мощности передачи. Приняв этот ток при помощи какого-либо приемника, мы, должны обратно трансформировать его в свет. Подобно тому, как при прямой трансформации у нас был «световой микрофон», здесь нам нужен – «световой телефон».

«Световой телефон»

В простейшем виде его мы можем представить при помощи любого электроизмерительного прибора, в котором лишь стрелка заменена зеркальцем (рис. 2). Осветим это зеркальце каким-либо постоянным источником света. От зеркальца отразится «зайчик», который мы можем поймать на экран. Присоединяй наш «световой телефон» к приемнику. Ток, полученный на передающей станции под действием света, попадет в наш приемник, из него – в измерительный прибор, и отклонит зеркальце, как отклонил бы стрелку, если бы она была на месте зеркальца в измерительном приборе. При этом отклонится и «зайчик», отраженный зеркалом. На пути отраженных лучей поставим диафрагму – пластинку с отверстием равным сечению отраженного пучка света. Поставим ее в таком месте, чтобы весь пучок отраженного света проходил через отверстие, когда зеркальце наиболее отклонено (рис. 2a). При меньших отклонениях зеркальца будет проходить только часть пучка света (рис. 2c), остальная будет задерживаться непрозрачной диафрагмой. А когда зеркальце совсем не отклонено, свет не будет проходить вовсе (рис. 2b). Так как мы можем посредством несложной оптической системы (например, поставив в диафрагму матовое стекло и расположив линзу – двояко выпуклое стекло – так, чтобы ее фокус попал на это стекло), получить на экране светлое пятно, имеющее некоторые постоянные размеры, освещение которого будет разное и тем слабее, чем меньше отклонение зеркальца. В результате мы получаем такую схему передачи: от силы света передатчика зависит сила света в фотоэлементе, от последнего зависит количество передаваемой энергии и, следовательно, принятой энергии и отклонение зеркальца, т.е. освещение экрана, приемника. Иначе говоря, мы получили возможность передавать по проводам или по радио изменения силы света.


Рис. 2. «Световой телефон»:
в зависимости от поворота зеркала в отверстие диафрагмы
попадает большее или меньшее количество света
и на экране получается более или менее светлое пятно.

При помощи изложенного метода, конечно, нельзя передать никакой картины, даже неподвижной, поскольку на наш «световой микрофон» будет действовать лишь общая сумма света даваемого картиной, и на экране приемника получим некоторое освещение, соответствующее суммарному действию отдельных деталей. О том, чтобы передать что-либо сразу, целиком, нечего и думать!


ТЕЛЕВИДЕНИЯ ЕЩЕ НЕТ…
Муж жене: Приду поздно, у меня важное заседание.

Передача по частям

Существует искусство – мозаика, в котором картина не рисуется красками, а составляется из мелких разноцветий камешков. Рассматривая мозаику на очень близком расстоянии, мы впечатления изображения не получим, а просто увидим ряд пятен различной окраски. Отойдя же на достаточное расстояние, мы увидим, что эти отдельные пятна сольются в одно непрерывное изображение мозаичной картины. Рисунок, таким образом, воспроизводится при помощи отдельных элементов, каждый из которых окрашен совершенно равномерно. Так как при помощи способа, изложенного нами выше, мы можем передавать и принимать лишь степени освещения и так как мелкую картину можно представить, как комбинацию коночного числа таких различно освещенных элементов, то это наталкивает па мысль: достаточно как-либо разложить передаваемую картину на некоторое количество достаточно малых частей, передать их по отдельности (это мы можем) и потом суметь их собрать в том же порядке, как это происходило при передаче – и задача решена для неподвижной картины.

Мы могли бы, например, взять столько фотоэлементов, на сколько частей мы разбиваем картину, передавать ток от каждого, либо по отдельному проводу, либо по радиоволнам разной длины принимать каждый из них отдельным «световым телефоном» и расположив последние подобно фотоэлементам передатчика, получили бы на экране передаваемую картину.

Но, очевидно, практически это совершенно неосуществимо, так как для самой простой картины понадобилось бы несколько сот передатчиков.

Можно сделать несколько иначе: передавать достаточно малые части картины (т.е. такие части, освещение в пределах которых можно считать равномерным) не сразу, а по очереди, пользуясь всего лишь одним фотоэлементом. Тогда принимать мы будем отдельные части картины также по очереди одним «световым телефоном», но располагать на экране полученные пятна нам нужно в такой же последовательности, в какой мы передавали. Так как передачи частей картины следуют не сразу, а одна за другой, и так как наш глаз сохраняет впечатление только 1/10 секунды, то необходимо, чтобы все части картины были переданы по крайней мере в 1/10 секунды, и если она будет повторяться все время со скоростью десять раз в секунду, то на экране мы будем видеть изображение все время.

Зеркальная развертка

Этот процесс (называемый процессом развертки) в приборе Л. С. Термена осуществляется следующим образом: свет от картины попадает не прямо на фотоэлемент, а через отражение от зеркал, прикрепленных к вращающемуся диску (рис. 3), при чем каждое зеркало отражает картину на фотоэлемент только тогда, когда оно проходит положение от A до B и, благодаря соответственно выбранному расстоянию зеркала, оно при прохождении от A к B отражает не всю картину, а только полосу, шириной, примерно, в 1 сантиметр, обходя ее сверху вниз (в A оно отражает верх полосы, а в положении B уже низ); тогда отраженный луч попадает через диафрагму на фотоэлемент (рис. 3 внизу слева), на который будет действовать не сразу вся полоса, отраженная зеркалом, а последовательно все ее части (по мере прохождения зеркала) по длине, каждая площадью, примерно, около 1 кв. сант. (таково отверстие диафрагмы). Когда данное зеркало проходит за точку B, то оно перестает бросать отражение картины на фотоэлемент и начинает отражать уже следующее зеркало, пришедшее в точку A (рис. 4). Но это зеркало мы ставим не так, как первое, а под несколько другим углом наклона к диску, с таким расчетом, чтобы это зеркало отражало другую полосу картины, смежную с первой. Таких зеркал мы можем поставить на диске сколько угодно, при чем каждое последующее зеркало должно отражать полосу картины, смежную с полосой, отраженной предыдущим зеркалом, а для этого все зеркала должны иметь разный наклон к диску. Вся смена полос, т.е. полный оборот диска, должен совершаться не медленнее, чем в 1/10 секунды. В приборе Термена передаваемое изображение разбито на части площадью в 1 кв. см (площадь диафрагмы). Совершение ясно, что если мы разобьем картину на более мелкие части, элемент разложения сделаем мельче, то внутри такого элемента освещение будет еще равномернее, для этого потребуется большее количество зеркал, и мы получим более чистое и ясное изображение на экране приемника. Но это уже дело чисто техническое и принципиального интереса для конструкции не представляет.


Рис. 3. Световая развертка:
переходя из положения
A в положение B зеркальце (1)
обходит одну вертикальную полоску передаваемого предмета.


Рис. 4. Световая развертка:
следующее зеркальце (2) проходц от
A к B,
отражает уже следующую полоску.

«Свертка» изображения

Развернутая картина, в виде ряда последовательных посылок тока разной силы, поступает по проводам или по радио на приемную станцию, где, как мы уже говорили, эти токи заставляют колебаться зеркальце «светового телефона». Здесь мы можем поставить совершенно такое же устройство, как и на передатчике, лишь на месте фотоэлемента здесь будет стоять «световой телефон». «Зайчик» от зеркальца «светового телефона» мы пустим не непосредственно на экран, а предварительно отразив его от вращающихся зеркал. Каждое зеркало отражает «зайчик», проходя лишь в промежутке A-B, равном расстоянию между зеркалами, и даст при своем вращении полосу на экране, шириной в 1 см в разных частях, разной яркости, в зависимости от положения зеркальца «светового телефона». Когда одно зеркало пройдет положение B, то начнет отражать следующее, пришедшее в этот момент в точку A и поставленное с таким наклоном, чтобы оно давало полосу рядом с первой; следующее зеркало даст полосу рядом со второй и т. д., т.е. если скорость диска на приемнике будет равна скорости диска на передатчике, то на экране приемника мы получим изображение передаваемой картины.

Несмотря на то, что картина была передана не вся одновременно, а в течение 1/10 секунды и отдельными частями, это не имеет значения, как мы уже видели выше, глаз может сохранить впечатление 1/10 секунды, значит, первые части, переданные раньше, продолжают быть видимыми, пока передаются остальные. Смотря на достаточном расстоянии от изображения, мы увидим, что все элементы сольются и дадут цельное впечатление.

В следующий момент мы передадим другое положение предмета, если он сдвинулся, и так как будем передавать последовательные положения в течение 1/10 секунды каждое, то в результате получим впечатление непрерывного движения, как это происходит в кинематографе, так как в течение 1/10 секунды практически можно считать неподвижным почти всякое движение. Очевидно, передача неподвижного объекта совершенно ничем принципиально не отличается от передачи подвижного.

При практическом осуществлении передачи и приема изображений приходится пользоваться некоторыми из приборов, гораздо более чувствительными, чем те, которые мы описывали при изложении принципов телевидения. В заключение мы в коротких словах опишем ту установку, при помощи которой Л. С. Термен демонстрировал передачу и прием изображения на съезде физиков.

Передатчик

Для того, чтобы передаваемый предмет не выходил из поля зрения прибора, устроена рамка (рис. 5), имеющая необходимую угловую величину. В рамке, помещается движущийся или неподвижной объект, освещаемый источником света. Свет от объекта попадает на диск с 16 зеркалами, вращаемый электромотором.


Рис. 5. Схема передающего устройства Л. С. Термена.

На одном валу с мотором вращается обычное магнето. Во время вращения диска магнето вырабатывает ток, зависящий от числа оборотов мотора. Этот ток подается на передатчик. Так как число оборотов мотора во время работы может несколько меняться, то будет меняться и ток от магнето. В приемном устройстве имеется аналогичное приспособление – магнето на одном валу с мотором и диском. Оба магнето служат для установления одинакового числа оборотов – синхронизации моторов.

Отразившись от развертывающего диска, пройдя объектив (служащий для концентрации пучка света) и диафрагму, свет попадает на фотоэлемент. Ток фотоэлемента очень слаб и должен перед передачей быть усилен усилителем низкой частоты. Для устранения всякого рода паразитных влияний, индукции трансформаторов, генерации ламп и проч., сам фотоэлемент, подводка от него к усилителю и отдельные каскады усилителя тщательно бронированы. Усиленный ток идет либо на радиопередатчик, либо по проводам, прямо на приемную станцию. Тот же передатчик или те же провода передают ток от магнето.

Приемник

Принятый приемником ток, через трансформатор попадает в «световой телефон» прибора. Последний осуществлен Л. С. Терменом гораздо более чувствительным, чем мы описывали его. Его «световой телефон» представляет собой так наз. осциллограф, т.е. чувствительный прибор, в котором между полюсами магнита висит проволочная петли из очень тонкой проволоки. Когда, по этой проволочке проходит даже очень слабый ток, она отклоняется под влиянием взаимного действия полей тока и магнита. В виде иллюстрации этого явления, советуем радиолюбителям произвести такой простой опыт: поднесите к электрической лампочке, горящей от переменного тока, магнит. Вы увидите, что волоски лампочки, бывшие до этого совершенно прямыми, начнут колебаться и представляться нам в виде веретенообразной формы колеблющейся струны. Эго происходит оттого, что магнитное поле переменного тока все время меняет направление и поэтому проводник с током то притягивается к магниту, то отталкивается от него. Не советуем только этот эксперимент проделывать долгов время, так как может лопнуть волосок и лампочка перегорит.


Рис. 6. Схема приемного устройства Л. С. Термена.

В осциллографе, перемещение проволочек сообщается зеркальцу. На зеркальце падает свет, исходящий от источника света (рис. 6), через конденсатор (линзу) K, и решетку, через которую пучок параллельных лучей проходят в виде отдельных полос. Отразившись от зеркальца, этот пучок проходит объектив и идет в другую решетку с тем же числом прорезов. Обе решетки и объектив играют совершенно такую же роль, как диафрагма в разобранном нами «световом телефоне». Здесь эта система только более совершенна, по сравнению с описанной, поэтому, на ходе лучей в этой системе мы останавливаться не будем. Благодари тому, что при слабом отклонении зеркальца осциллографа (это соответствует слабому освещению дайной точки передаваемого предмета) на экране приемника будет получаться также слабое освещение. Мы при помощи этого прибора можем также хорошо передавать и полутона. Далее, свет попадает на диск «зеркальной свертки», достаточно подробно описанной выше, и затем на экран.

Таким образом, 16-го декабри в Физическом Институте из одного его конца в другой было прекрасно передано изображение движущейся руки, прыгающего игрушечного зайца и проч. Изображение на экране очень напоминало кинематограф. Оно было не очень резкое, но это зависит лишь от количества зеркал и точности регулировки остальных частей прибора, прибор же, при помощи которого производилась демонстрация, был собран наскоро и в нем части были недостаточно хорошо отрегулированы. Сейчас Л. С. Термен в своей лаборатории в Физико-Техническом Институте в Ленинграде делает новый, более совершенный, прибор. Но даже на том «кустарном» приборе съезд физиков мог убедиться, что вопрос передачи изображении на расстоянии может быть разрешен не только принципиально, но и технически.

В. Гинзбург и В. Пульвер