«Я создал монстра, способного промыть мозги всему человечеству», — заявил раз в старости Владимир Зворыкин, создатель телевидения. Это мнение тем удивительнее, если учесть, что выходец из богатой семейства был в молодости совсем не консерватором, а бунтарем. Сбежав из Советской России в США, Зворыкин создал иконоскоп, какой позволил избавить телекамеру от жужжащего вращающегося диска и вывести телевидение из гетто для радиолюбителей. Спустя кое-какое время ученый и его изобретение вернулись на родину. Но Зворыкин отказался жить в СССР.
Мажор-бунтарь
Владимир Зворыкин вытянулся в очень обеспеченной семье. Он родился 30 июля 1889 (или 1888) года в семье зажиточного торговца первой гильдии Козьмы Зворыкина, который решил приобщить сына к своей профессии. Так, торговец поручал сыну умеренно ответственные дела, так следить за точностью прибытия пароходов компании «К. А. Зворыкин».
Иногда будущий изобретатель телевидения участвовал в деловых переговорах и сопровождал папу в командировках, что поспособствовало любви к технике, — в поездках он много наблюдал за работой паровых машин и электрооборудования. В цельном, он подходил под облик «мажора», хоть этого понятия тогда и не знали. Например, на окончание школы (с отличием) папа подарил мальчику автомобиль De Dion-Bouton, который можно считать аналогом современного Maybach или Cadillac.
Научным «отцом» Зворыкина сделался другой выдающийся русский ученый Борис Розинг, с которым юноша встретился во время учебы в Петербургском технологическом институте.
Розинг познакомил Зворыкина с большенный научной проблемой, которой ученые начали заниматься еще до его рождения: созданием «электрического телескопа».
Вместе с тем учеба не помешивала студенту заниматься активизмом. Так, во время Первой русской революции, когда в центре Москвы шли бои, Зворыкин совместно с другими учениками прогуливал лекции и ходил на митинги. В какой-то момент они забаррикадировались в институте и отбивались от полиции, пообещав не расходиться, пока на независимость не выпустят задержанных. Через несколько дней полиция предложила активистам сделку, и занятия возобновились.
Владимир Зворыкин получает медаль Румфорда за научные достижения от доктора Харлоу Шепли, 18 ноября 1957 года / АP
Тема «электрического телескопа», как тогда именовали гипотетическое устройство для передачи движущегося изображения на расстояние, заинтересовала молодого ученого не сразу. Сначала после института он отправился учить рентгеновские лучи в Париж под руководством Пьера Ланжевена, а потом его научную карьеру прервала Первая всемирная война. Служил Зворыкин в войсках связи, где от скуки на служебном оборудовании начал слушать «вражьи» немецкие голоса, за что чуть не получил положительное наказание. Должность рядового радиста одаренному молодому человеку явно не подходила, и потому его направили в столицу предназначаться преподавателем в Офицерской школе радиосвязи.
В 1917 году связист дважды чуть не попал под революционный трибунал (по надуманным обвинениям и за то, что офицер). После того как к воли пришли большевики, стало ясно, что с ними Зворыкин точно не сработается, — в Гражданской войне он участвовать не желал, хотел заниматься наукой, а молодая советская республика была крайне не подходящим для этого местом. Поэтому ученый, после нескольких переездов между «алой» и «белой» территорией, эмигрировал в США, где, как и всегда, с охотой ждали молодых, активных и талантливых.
Как передать изображение по радио
В Америке Зворыкин устроился трудиться в электротехническую компанию Westinghouse, где наконец продолжил труды своего первого научного руководителя. В создании телевидения была фундаментальная проблема, какая, в схематическом виде, сводилась к следующему. Передача голоса с помощью радиоволн устроена сравнительно попросту: микрофон и передатчик превращают звуковые колебания в радиоволну с определенными характеристиками, эта радиоволна достигает приемника и там, миновав через динамик, превращается в исходные звуковые колебания, те, которые звучат в эфире в этот момент.
С изображением дела обстояли совершенно не так. Так, радиоприемник можно подключить не к динамику, а к порождающему свет прибору (их было несколько вариантов). Тогда вместо звука радиоволна будет передавать яркость, но картинка была бы одномерной. Это значит, что сигнал «световое радио» позволял бы передавать лишь одну светящуюся точку переменной яркости (при небольшой модификации — ползущую линию из ярких и тусклых участков). Для того, чтобы передать двумерное изображение, его можно просканировать строка за строкой и повергнуть в одномерный вид: как если бы черно-белую картину покрыли строками лент, поверх лент попытались нарисовать то же изображение и после сшили их за концы. Эту последовательность строк (чередование темных и светлых участков) передают по радио одну за иной и в таком же порядке построчно разворачивают на приемнике.
Такая технология называется развертка, и если частота развертки (сканирования) на обоих конструкциях одинаковая, то приемник будет показывать то же двумерное изображение, что «видит» передатчик.
Механический телевизор 1928 года
Science and Invention magazine
В теории ученые соображали это с самого начала XX века, но никто не знал, как на практике сделать приемное и передающее устройство. В самом несложном варианте для этого применялся вращающийся диск с дырками, установленный за маленьким экраном, который покрывает лишь небольшой сектор диска. За диском введён либо фотоприемник, либо лампа переменной яркости. В каждый момент времени на экране есть лишь одна дырка, которая проходит по нему и сканирует изображение, либо же наоборот, оставляет на экране ослепительную линию, совокупность которых складывается в картинку.
Подобные механические телевизоры продавали в 1920-1930-е годы, но распространения они не получили из-за массы недостатков. В изображении было очень мало строк и они шли по дуге, вслед за дырками, прибор выделялся громоздкостью и сильно шумел, а экран был столь маленьким, что с телевизором зачастую поставлялся «аквариум»-увеличитель.
Владимир Зворыкин демонстрирует механический телевизор, 1929 год
Smithsonian Institution
От этой неловкой машинерии можно было избавиться, заменив ее электронно-лучевым прибором, над чем, в том числе, работал Розинг. В таком случае изображение будет писать не дырка на диске, а «бегающий» по экрану луч из электронов. Вылетающий из пушки луч отклоняется в необходимую сторону системой электромагнитов (электроны притягиваются к положительному полюсу) и, попадая на экран, заставляет светиться люминофор. Такое приемное конструкция называется кинескоп, и их прототипы демонстрировали еще со времен до Первой мировой войны.
Зворыкин работал над созданием верного и работоспособного кинескопа в Westinghouse и продолжил в Radio Corporation of America (RCA), но в этом деле его опередил изобретатель Аллен Дюмон (желая Зворыкин сделал множество важных шагов, предшествующих появлению жизнеспособного устройства). Между тем развертка передающей камеры все еще оставалась механической.
Первые электронные телекамеры
Собственно эту проблему решил русский эмигрант. Созданное им устройство называлось иконоскоп и, подобно кинескопу, его ключевым элементом была электронная пушка. Изображение фокусировалось на светочувствительную мишень, накрытую мозаикой миниатюрных серебряных фотоэлементов-конденсаторов. Каждое зерно мишени накапливает заряд под действием света, пропорционально яркости. Мишень периодически построчно сканируется электронным лучом, и в момент, когда луч проходит по миниатюрному фотоэлементу, он разряжается и передает импульс на целую для всех пластину-подложку.
Иконоскоп, изобретенный Владимиром Зворыкиным
Science Museum/NMSI/Science Museum
Чем ослепительнее был свет в просканированном участке, тем мощнее импульс, который с подложки передается по радио в эфир. Радиосигнал от импульса преобразовывался в светящуюся точку аналогичной яркости на кинескопном экране.
Конструкция иконоскопа. Объектив (35) фокусирует изображение на фоточувствительной мишени (11), которую облучает электронная пушка (19)
Чтобы эта система заработала, необходимо было победить целый комплекс проблем. Например, для разделения единой мишени на отдельные микрофотоэлементы изначально применялась гравировка, что было весьма сложно, дорого и все равно делало «точки» (не путать с пикселями, которых в аналоговом ТВ не было вовсе) чересчур крупными. Поэтому специалисты RCA придумали метод, который подразумевал напыление серебра единым слоем. Затем его прогревали, отчего серебро распадалось на отдельные светочувствительные глобулы.
Электронный луч сканирует миниатюрные фотоэлементы
Иконоскопные телекамеры бывальщины все еще большими приборами, но их, хотя бы, можно было поворачивать (механические трогать при работе нельзя). Полностью электронное телевидение трудилось удобно и надежно, благодаря чему могло выйти из статуса нишевого хобби для любителей. Первую передающую по новоиспеченной технологии ТВ-станцию запустили в 1932 году, ее сигнал транслировался через антенну на Эмпайр-стейт-билдинг. Великая депрессия помешала развитию телевидения в 1930-е годы, но с инженерной точки зрения все проблемы Зворыкин и коллеги разрешили. Оставались деловые и организационные, которые удалось преодолеть, в основном, после Второй мировой войны.
Изобретение возвращается на отечество
По иронии судьбы, эмигранту Зворыкину вместе со своим изобретением еще предстояло побывать на исторической родине. Ученый не чувствовал никаких теплых чувств к большевизму, но ему было очень интересно посмотреть на Россию спустя полтора десятка лет. Ехать туда как обыкновенному эмигранту было рискованно — частное лицо могли обвинить в каких-нибудь прошлых грехах или в шпионаже. К счастью для него, в половине 1930-х годов СССР и США стали друг для друга важнейшими торговыми партнерами. Страна Советов отчаянно бедствовала в станках и технологиях, а американским промышленникам требовались новые рынки сбыта для преодоления последствий кризиса.
«Я уже получал предложения вернуться в СССР на выгодных условиях и с заверениями, что мое вчера известно, но никаких инкриминаций в отношении меня быть не может.
На это предложение я сразу ответил отказом, объяснив, что я уже основался в США, принял гражданство и не собираюсь менять свой уклад жизни. Прочесть лекции о телевидении было иное дело.
Я знал из литературы, что к телевидению в СССР был большой интерес, и хотел ознакомиться со всем этим собственно. Конечно, был риск оказаться задержанным, об этом предупреждали меня домашние и друзья, убеждая не принимать приглашения», — строчил изобретатель иконоскопа в мемуарах, так и не опубликованных при жизни.
Между советским правительством и RCA велись переговоры об импорте технологий в СССР, какие в итоге завершились постройкой первого вещательного центра электронного телевидения в Москве на Шаболовке. Зворыкин ровно не участвовал в его создании, но оказывал услуги консультанта. Особенно яркое впечатление на советских ученых произвела лекция, прочтённая эмигрантом о своих изобретениях 13 августа 1933 года в Ленинграде.
«Мне кажется, что подлинно наступил момент, когда телевидение стало уже действительностью, и что после работы д-ра Зворыкина можно определенно утверждать, что мы сквозь несколько лет окажемся в таком же положении в отношении телевидения, в каком мы теперь оказались по касательству к [радио]вещанию. Заслуга д-ра Зворыкина, который столько лет упорно работал, необычайно велика, и безусловно он является натуральным творцом телевидения», — заявил по итогам выступления изобретателя академик Александр Чернышёв.
Интересно, что сам Зворыкин недолюбливал свое детище. Его завораживал научный аспект телевидения, особенно возможность передачи картинки с иных планет. Он всегда был сосредоточен на изобретениях и после завершения работы над иконоскопом внес большой вклад в создание, так, первых приборов ночного видения и сканирующего электронного микроскопа. Но телевидение и масс-медиа русский ученый ненавидел.
Ученые Владимир Зворыкин, Перри Смит и Джеймс Хиллер с новоиспеченным электронным микроскопом «Super-Eye», 1944 год / AP
«Я создал монстра, способного промыть мозги всему человечеству.
Это чудовище повергнет нашу планету к унифицированному мышлению… Ты оцениваешь действительность по тем, кого ты видишь на экране, кого слушаешь. Порой ты споришь с ними, возражаешь даже, кажется, побеждаешь в споре. Но это — только видимость. Главный — тот невидимый, кто нажимает на кнопки. Это он определяет, кого демонстрировать и что говорить для достижения своих целей. Он выбирает тех, кто втягивает тебя в болтовню о чепухе вместо обсуждения сути дела… Я никогда бы не позволил своим детям даже близиться к телевизору. Это ужасно, что они там показывают… Хотя, конечно, есть в нем детали, которые мне удались особенно неплохо. Лучшая из них — выключатель», — рассказывал он годы спустя.
В наши дни иконоскоп и кинескоп практически полностью потеряли актуальность, поскольку повсеместно заменяются цифровым вещанием.
