История кино, телевидения и видеозаписи.

Кино.В конце 19-го столетия во Франции братьями Огюстом и Луи Люмьер (рис. 209) был создан первый аппарат, сочетавший все основные элементы кинокамеры (1895 г). Летом и осенью 1895 г. ими было снято десять коротких фильмов по 16 метров каждый, которые стали основой всего кинематографа. В декабре 1895 г. в Париже был открыт первый кинотеатр, где 28 декабря того же года состоялся первый киносеанс. Аппарат братьев Люмьер был прост и надежен. В небольшом деревянном корпусе находились объектив, грейфер - механизм для продвижения пленки, обтюратор - устройство, позволяющее закрывать объектив в момент смены одного кадра другим, и две кассеты для пленки (подающая и принимающая). Аппарат приводили в движение ручкой. Нормальная скорость пленки в этом аппарате была 16 кадров в секунду. В задней стенке аппарата поместили дверцу. Поместив за ней дополнительный источник света, съемочный аппарат преобразовывался в проекционный аппарат.

В России подобный аппарат был создан в начале 1896 года А. Самарским и И. Акимовым, а первая демонстрация кинофильма состоялась в Москве 4 мая 1896 г. Уже к концу 1896 г. в мире насчитывалось несколько оптико-механических систем киносъемочной и кинопроекционной аппаратуры.

В 1926 г. в СССР было создано звуковое кино (система «Таге-фон», изобретатель Тагер П.Г.), и уже в 1929 г. вышел в прокат первый звуковой фильм «Путевка в жизнь».

Кинокамера стала мощным инструментом научного познания, в том числе и криминалистического, ведь любое мало-мальски заметное событие в политической и научной жизни кинодокументалисты фиксировали на пленке. Так, в 1901 г. в Чикаго было зафиксировано покушение на 25-го президента Соединенных Штатов Америки Уильяма Мак-Кинли, а несколько позже – на Дж. Кеннеди. Уже в то время предпринимались попытки использования зафиксированной информации в целях установления личности преступников.

Значительные успехи в кинопромышленности позволили оценить реальность создания системы телевизионного вещания с целью передачи информации на расстоянии беспроводным путем.

Телевидение. Начало развития телевидения относится к 1875 - 1877 гг., когда были сформулированы основные принципы получения и передачи сигналов изображения движущихся объектов. Сам термин «телевидение» впервые был использован преподавателем Артиллерийской академии из Санкт-Петербурга К.Д. Перским. Доклад "Телевидение как электрическое кино" прозвучал 24 августа 1900 г. на IV Международном конгрессе в Париже[5].

Реализация идеи передачи изображения на расстоянии стала возможна с появлением преобразователя световой энергии в электрическую и механизма строчной развертки.

Преобразование световой энергии в электрическую осуществлялось светочувствительным датчиком за счет фотоэффекта - эмиссии электронов под действием света. Светочувствительный датчик появился благодаря работам русского ученого А.Г. Столетова, открывшего явление фотоэффекта.

Механизм строчной развертки предложил немецкий железнодорожник П. Нипков (рис. 210). В 1884 г. он запатентовал диск с равномерно расположенными по спирали маленькими отверстиями.

Вращающийся диск, помещенный в фокальной плоскости объектива, позволяет за один оборот последовательно передать все элементы изображения (рис. 211). Поскольку наш зрительный аппарат обладает инерционностью, то при быстром вращении диска изображение будет выглядеть как единое целое.

Электромеханическое телевидение. С 1900 по 1920 гг. в Англии, Германии, России, США, Франции были проведены многочисленные работы по совершенствованию механического сканирования движущихся изображений.

Примерно за 20 лет до изобретения кинематографа независимо друг от друга португалец де Перейра и отечественный ученый И. Полумордвинов впервые высказали идею о возможных способах реализации дальновидения – передачи информации на расстоянии.

Переломным для телевидения стал 1922 г., который знаменателен созданием телевизионного электромеханического оборудования. Первая публичная презентация телевизионной системы состоялась 26 января 1926 г. шотландским инженером Д. Бердом. В 1928 г. Д. Берд провел передачу телевизионного сигнала из Лондона на корабль, находящийся в Атлантическом океане, откуда сигнал ретранслировался в Нью-Йорк. Несколько позже Д. Берд демонстрировал телевизионную систему цветного изображения, в которой стоял диск Нипкова с тремя рядами отверстий, закрытых светофильтрами красного, зеленого и синего цветов. Однако первенство создания цветного телевидения принадлежит преподавателю механических наук и черчения Казанского соединенного промышленного училища А.А. Полумордвинову. В 1900 г. 5 августа состоялось его выступление с докладом «Светораспределитель для аппарата, служащего для передачи изображений на расстояние со всеми цветами и их оттенками и всеми тенями».

В 1929 г. британская вещательная корпорация ВВС провела испытания аппаратуры 30- строчного телевизионного формата. С данного момента начались ежедневные трансляции телевизионных передач, в том числе со звуковым сопровождением. Система работала до 1936 г.

Она предназначалась для записи видеосигналов механического ТВ с полосой 375-7500 Гц, что соответствовало ТВ- передаче с частотой 12,5 кадра в секунду и количеством строк в кадре 30.

Заслуживает внимания опыт Д. Берда по созданию на экране движущихся стереоскопических образов, а также разработка технологии записи видеопрограмм на алюминиевые диски – прообразы современных DVD дисков.

Американская компания "Дженерал Электрик" с 11 мая 1928 г. начала регулярную трансляцию телепередач в Нью-Йорке, используя 24- строчный формат, а к концу года телевизионная сеть состояла уже из 15 станций.

Образование отечественного телевидения датируется 1921 г. Работы в данном направлении проводились в Нижегородской радиолаборатории под руководством М.А. Бонч-Бруевича. В 1923 г. поступили сообщения из Всесоюзного Электротехнического института (ВЭИ) в Москве об успешной передаче видеосигналов на большом расстоянии. В 1924 г. директором физико-технического института профессором А.Ф. Йоффе была предпринята попытка создания техники для беспроводного "дальновидения". Изобретатель создал несколько вариантов приемно-передающих систем, в том числе для Наркомата обороны.

В 1929 г. приступили к проектированию промышленных электромеханических устройств с диском Нипкова. Первый выход в эфир состоялся 1 октября 1931 г. из Московского городского совета профсоюзов.

В 1932 г. на ленинградском заводе "Коммунар" под руководством А.Я. Брейтбарта была выпущена промышленная партия из 20 телеприставок Б-2 с механической разверткой и размером экрана 3×4 см. В 19034 г. в Москве на заводе "Физэлектроприбор" было налажено серийное производство телевизоров с экраном размером 6×9 см. Однако механическое телевидение было промежуточным этапом в развитии телевизионных систем. Основным недостатком применявшихся в то время оптико-механических систем была низкая светочувствительность. Указанный недостаток отсутствует у электронных систем. В них свет действует на фотоэлемент непрерывно, обеспечивая накопление заряда, который считывается один раз в течение кадра.

Электронное телевидение. Многие историки считают 1879 г. началом эры электронного телевидения. Именно тогда английский физик У. Крукс обнаружил, что нагретый катод газоразрядной лампы испускает невидимые лучи, названные им "катодными", которые представляют собой поток электронов. В то же время У. Крукс исследовал люминофоры – неорганические вещества, которые светятся под воздействием потока электронов.

В 1895 г. немецкий физик К. Браун на базе трубки У. Крукса разработал катодную трубку, в которой с помощью напряжения, подаваемого на металлические пластины, можно было отклонять электронный луч. Принцип работы катодной трубки К. Брауна стал прототипом электронно-лучевой трубки современного кинескопа.

В 1907 г. профессор санкт-петербургского Технологического института Б.Л. Розинг (рис. 212) разработал образец электронно-лучевой трубки с магнитной разверткой из двух пар взаимно-перпендикулярных катушек, укрепленных на горловине баллона.

Признанным создателем электронной системы телевидения является русский эмигрант Владимир Зворыкин, эмигрировавший в США, и советский ученый С.И. Катаев. Первый был последователем русского учёного Б. Розинга, который в мае 1911 г. в Санкт-Петербурге впервые публично продемонстрировал электронное телевизионное изображение с помощью катодно-лучевой трубки Брауна.

Значительным открытием в области телевидения стало изобретение в 1931 г. иконоскопа - первой передающей электронно-лучевой трубки. Этот принцип был реализован в 1933-1934 гг. в США и СССР на передающей электронно-лучевой трубке «иконоскоп». Его авторами являются В. К. Зворыкин (выходец из России, работавший в США, рис. 213). Регулярное телевизионное вещание в СССР началось с 1939 г.

С 1 октября 1967 г. Центральное телевидение СССР начало передачи цветных телевизионных программ в системе SECAM, которую разработал французский инженер Анри де Франс. Первая внестудийная цветная передача состоялась 7 ноября в Москве на Красной площади. Съемка проводилась с помощью экспериментальной передвижной телевизионной станции цветного телевидения.

На сегодня параллельно существуют три системы цветного телевидения и видеозаписи. По этой причине произошла унификация телевизионной и видеозаписывающей аппаратуры с целью совместимости различных систем. Большинство современных видеосистем имеют возможность записывать и воспроизводить изображение, кодированное разными способами (SЕКАМ, РАL, NТSС).

Действующая ныне система 625/50 - мировая система телевизионного разложения для стран с частотой сети питания 50 Гц. Система эта разработана и реализована как вещательная в 1948 г. в России и лишь годы спустя к ней присоединились другие страны. Авторы С. Катаев и С. Новаковский высказали идею ее создания в 1944 г.

В 50-х гг. прошлого столетия развитие электронного телевидения послужило стимулом создания устройства для записи видеосигнала. Прямая трансляция телепередач не всегда была возможна и не обеспечивала требуемого зрительского эффекта. В этом случае был успешно использован опыт звукозаписи: механической (грампластинки), фотографической (в кинофильмах) и магнитной (в аудио магнитофонах).

В 1954 г. фирма RCA (Radio Corporation of America) продемонстрировала аналогичное магнитофону устройство продольной магнитной видеозаписи на ленту, движущуюся вдоль магнитных головок с огромной для звукозаписи скоростью (9,15 м/с).

Магнитная видеозапись. Технологическую революцию на телецентрах совершили видеомагнитофоны, первое упоминание о которых появилось в печати в 1956 г. Эра практического применения магнитной видеозаписи в телевизионном вещании началась в результате разработки фирмой AMPEX (США) принципа поперечно-строчной записи на магнитную ленту вращающимися магнитными головками.

Первым изготовителем видеомагнитофонов стала фирма AMPEX (США), основателем которой был русский эмигрант Александр Михайлович Понятов, в прошлом полковник русской армии. Как заслуженный человек, он имел право на титул «Его Превосходительство» (англ. Exellence), что послужило названием фирмы в сочетании с его инициалами.

Предложенный изначально принцип продольно-строчной видеозаписи требовал высокой скорости движения магнитной ленты относительно магнитной головки, что было необходимо для записи широкого частотного диапазона видеосигнала. Объем записи при этом был не велик и приводил к быстрому износу магнитной ленты.

Применение в видеомагнитофонах наклонно-строчной записи позволило уменьшить число магнитных головок и ширину применявшейся магнитной ленты.

Наклонно-строчная запись изначально применялась в профессиональной видеозаписывающей аппаратуре в период 1975-1976 гг. Ее достоинством является возможность изменения темпа движения (в кадре) воспроизводимого изображения, которое достигается изменением скорости движения ленты в видеомагнитофоне при сохранении скорости вращения магнитных головок. Этот принцип видеозаписи и воспроизведения используется и в бытовой видеотехнике до настоящего времени (ускоренный, замедленный режимы, стоп-кадр).

Первый промышленный аппарат для магнитной видеозаписи был изготовлен в 1956 г. До первых опытов получения изображения на магнитную ленту, видеомагнитофоны применялись только для записи телевизионных программ в стационарных условиях. Дальнейшее развитие электроники и непрерывное усовершенствование технических средств привели к созданию портативных видеомагнитофонов и видеокамер.

Первоначально изображение записывалось на обычную магнитную ленту, качество было невысоким из-за недостаточной его контрастности. В последующем, для увеличения качества изображения, рабочий слой стали изготавливать из магнитного порошка гамма-оксид железа или оксид хрома. Данные материалы применяются до настоящего времени при изготовлении магнитной видеоленты.

История звукозаписи. Попытки записи звука предпринимались еще в XVI в. В XIX в изделия, имитировавшие звучание музыкальных инструментов, получили широкое распространения. Носителем в таких устройствах были обычно диски, карты или ленты с перфорацией, валики с выступами и т.д. Собственно, об аудиозаписи здесь можно говорить лишь условно - «аудио носители» конструировались вместе с самими устройствами.

Считается, что первым человеком, который высказал идею звукозаписи и звуковоспроизведения, был француз Шарль Кро, который в 1867 г. изобрел «аутографический телеграф». Запись и воспроизведение звука впервые были сделаны Томасом Эдисоном в 1877 г. До этого времени не существовало способов фиксации, сохранения и воспроизведения звукового сигнала.

В 1887 г. в США фонограф был запатентован Томасом Эдисоном. Первые звукозаписи, сделаны на фонографе, были очень короткие, шумные, со значительными искажениями.

«Граммофон» был изобретен в 1888 г. Эмилем Берлинером (1851-1929 гг.). Название образовалось от перевёрнутого слова «фонограф». На стеклянную подложку он наносил сажу с парафином. После записи фонограмма покрывалась лаком и служила для получения отпечатка на хроможелатиновом слое. Позднее стали применять кислотное травление, в качестве подложки использовать цинк, а в качестве защитного слоя - воск. Применяя в качестве носителя цинковую пластину, протравленную в хромовой кислоте, получали гальванопластические копии. В последствии Берлинер организовал производство граммофонов.

Граммофон воспроизводит плоские диски со скоростью 78 оборотов в минуту. Диски достаточно похожи на современные виниловые пластинки.

Граммофоны были популярны до 1950 г. В 1948 г. стали выпускаться виниловые пластинки со скоростью 33⅓ об/мин и стали более прочными, обеспечивая при этом высокое качество звучания. Выпуск пластинок, частота вращения которых при воспроизведении составляла 78 об/мин, был прекращен в 1960 г.

Виниловые пластинки были популярны вплоть до 80-х годов прошлого столетия, но постепенно вытеснены более удобными компакт - кассетами разработки 1964 г., производства фирмы Филипс (Phillips). В 1961 г. стало популярнымFМ радио.

В 1969-1971 гг. появились первые образцы четырехканальной квадрафонической звукозаписывающей и воспроизводящей аппаратуры.

В 1982 г. фирмами SONY и Phillips была применена оптическая запись с помощью полупроводникового лазера на компакт-диски. Звук на них записывался в цифровой форме, а систему отличало высокое качество звучания. Распространению компакт-дисков способствовали их долговечность, малые габариты и удобство эксплуатации. Компакт-диск изготавливается из прозрачного полимера. На рабочей поверхности с отражающим слоем расположены канавки, в канавке записываются цифровые коды в виде углублений (питов информации).

В XXI в на смену компакт-дисков пришли видеодиски формата DVD, позволяющие записывать значительно больший объем визуальной и звуковой информации. Долговечность записи на магнитной видеоленте составляет порядка 15 лет, а длительность хранения видеозаписи на DVD составляет 80-100 лет.

Запись звука осуществляется продольным способом, как в обычных аудио магнитофонах, - прямая аналоговая запись с высокочастотным подмагничиванием. Для звуковой дорожки отводилось место на краю видеоленты. Выделив две такие дорожки, можно получить стереофоническую звукозапись. Однако при малых скоростях движения ленты в видеомагнитофоне, получить высококачественную запись звука трудно, особенно при малой ширине дорожки. Поэтому был применен способ записи звука с частотной модуляцией (как у видеосигнала), который позволил записывать звук с высоким качеством на то же место видеоленты, где записывается и видеосигнал.

Видеозаписывающая аппаратура и технологии видеозаписи совершенствуются до настоящего времени. Технические средства видеозаписи стали доступными, компактными и позволяют получать высококачественные статические и динамические изображения. Возможности их также высоки, а совместимость с компьютерной техникой позволяет формировать электронные видеотеки, справочно-вспомогательные, оперативно-разыскные и криминалистические учеты, производить обработку в графических и видеоредакторах.