А.Беляев. Собрание сочинений том 4
Шрифт:
— Вы забыли упомянуть об одном важном применении фотоэлементов — в телевидении, — сказал Харичкин.
Ларичкин толкнул его в бок, однако было уже поздно. Филинов оживился и заговорил:
— Да, в телевидении. Сейчас я вам поясню, какую роль играет фотоэлемент в телевидении.
— Мы знаем, — ответил Ларичкин.
— Знаете? — налетел на него Филинов. — А я, грешный, не до конца знаю. И хочу понять, объясняя вам.
Это был его метод: «изучать, обучая». О Филинове рассказывали, будто бы он однажды жаловался: «Какие тупые у меня ученики! Раз объяснишь — не понимают, два объяснишь — не понимают. Наконец сам начинаешь понимать, а они все еще не понимают». И он любил объяснять «давно известное», уверяя, что в этих объяснениях всегда и сам себе уясняешь что-нибудь такое, что казалось непонятным и что неожиданно поймешь глубже и лучше.
— Я знаю, — сердился Филинов, — так могут говорить только ребятишки
Кстати, о фотоэлементах и телевидении. Без фотоэлементов, конечно, невозможно было бы и телевидение. Оно и сейчас еще несовершенно. И потому, прежде чем идти вперед, «повторим пройденное». Я скажу только о принципах.
Ларичкин вздохнул с облегчением.
— Из вашего «путешествия» мы узнали, что свет можно превратить в электрический ток. И наоборот: люди научились электрический ток преобразовывать в свет. На этих двух фактах и зиждется все телевидение. Вот пучок света определенной яркости. Я пропускаю его в фотоэлемент. Свет возбуждает ток соответствующей силы. Я передаю этот ток по проводам или без проводов. В месте приема я превращаю электрический ток вновь в свет. И на экране приемного аппарата появляется световое пятно, точь-в-точь такое же, как если бы луч света от своего источника падал непосредственно на наш экран, не подвергаясь преобразованию и передаче…
— Не точь-в-точь, — поправил Ларичкин. Он был зол на эту лекцию о вещах, давно известных. — Луч света кое-что теряет в силе. Кроме того…
— Ну, конечно, — согласился Филинов, — при всякой передаче энергии приходится иметь дело с потерями. И наша цель — свести их к минимуму. Но вы не перебивайте меня. Ведь я поставил задачу уяснить себе… то есть вам, основное. — И он продолжал: — Таким образом, луч света может быть передан в другое место с помощью электричества. Казалось бы, что и передача изображений по радио нетрудна. Поставь человека лицом к фотоэлементу, освети посильнее лицо, и свет, отраженный от обличья, попадет в фотоэлемент, возбудит ток, ток поступит в иное место, там он превратится в свет — и вот перед вами на экране изображение человека. А на самом деле что мы имеем? Не изображение лица, а световое пятно, не более. Почему? Уже и на этот, казалось бы, простой вопрос не так легко ответить. Тут нам придется подумать о том, как мы вообще видим, как устроено наше зрение.
Почему мы видим? И при каких условиях? Мы видим предметы только потому, что на них есть светотени. Во тьме все укрыто абсолютной «тенью», все черно, и мы не видим. Однако и при ярком свете мы также ничего не видели бы, если бы исчезли тени. Все ослепительно блестело бы, слепило бы глаза. И только. Иногда неопытные фотографы усаживают фотографируемого против сильного источника света. Тени почти исчезают, и на карточке вместо лица получается «блин». Черты лица почти невозможно различить. А света ведь было больше, чем надо! Если бы у нас, как и на Луне, не было атмосферы, то все предметы, стоящие в тени, абсолютно исчезли бы из поля нашего зрения, а предмет, освещенный наполовину, казался бы нам разрезанной надвое фотографией. Наше зрение приспособлено к земным условиям, где благодаря атмосфере мы располагаем неисчислимым множеством теней и полутеней. Возьмем лицо человека, освещенное сбоку. Мы видим это лицо. Однако в действительности мы видим огромное количество различно освещенных точек — и не потому только, что точки освещены неравномерно, а еще и потому, что лицо неодинаково поглощает и отражает лучи света.
Луч, упавший на черную, словно сажей нарисованную бровь, почти целиком поглощается, а бледная щека отразит свет полностью. Но и на этой щеке будет немало отдельных точек, которые неодинаково отразят свет. Каждая точка лица посылает в наш глаз отдельный луч, и лучи эти разной силы. Кое-какие точки и совсем не посылают лучей. Все лучи сходятся в нашем глазном «объективе» — зрачке, а затем, преломившись, вновь расходятся — точь-в-точь как в объективе фотоаппарата! Но отображение возникает не на «матовой пластинке», а на глазной сетчатке. Последняя состоит из огромного числа отдельных колбочек, и каждая колбочка имеет свой «провод» — нерв, передающий изображение в мозг.
А фотоэлемент не имеет «сетчатки». Фотоэлемент — это только одна колбочка нашей сетчатки, это только одна ячейка глаза мухи. Если бы муха могла закрыть все ячейки своего глаза, кроме одной, то в эту ячейку попадала бы или одна световая точка, или среднее арифметическое всех лучей. И муха видела бы лишь одно пятно. Вот такое же среднее арифметическое всех лучей получает и фотоэлемент от освещенного лица человека. И отражает он только одно пятно.
Но как же в таком случае передать изображение лица? Человеческий глаз не переделаешь, а фотоэлемент, если на него падают все лучи, отраженные лицом человека, может передавать только световое пятно. Невозможно! Но отдельные точки на лице, резко освещенные, передать можно. Если прикрыть освещенное лицо экраном и в экране сделать небольшую дырочку, которая, скажем, пропускает световой луч только от одной точки лица, то этот луч, не смешиваясь с другими, попадает на фотоэлемент и вызывает соответствующий ток, который можно передать и вновь превратить в точку света. Если мы эту дырочку в экране поместим против ярко освещенной точки на носу, то яркий луч вызовет и ток соответствующей силы, а значит, и на принимающем экране вспыхнет более яркая точка. Если же дырочка окажется против затененной точки лица, то и на экране она отразится более темным пятном.
Таким образом, можно передавать для нашего мозаичного портрета только отдельные «камешки» разной окраски. При этом на нашей мозаике эти «камешки» расположатся в том же пространственном соотношении, в каком они находились на лице. Однако как же сделать законченный мозаичный портрет? Ведь мы имеем возможность «пересылать» за один раз только один «камешек». Допустим, переслали черный — брови — и надо послать белый «камешек» — лоб. Но едва мы переместим дырочку экрана с бровей на лоб, черный «камешек» исчезнет, и мы не получим мозаичного портрета. Так оно и было бы, если бы на помощь не пришла одна особенность нашего зрения. С экрана черный «камешек» исчезает, но в нашем глазу он еще живет и держится некоторое время. Наше зрение способно сохранять увиденное в течение приблизительно седьмой доли секунды после того, как предмет исчез из поля зрения. Таким образом, мы еще будем видеть черный «камешек» на экране в то время, когда на нем появился в ином месте белый. И не только эти два. Если за одну седьмую секунды мы успели бы переслать один за другим сотни и даже тысячи «камешков», то на экране мы видели бы их одновременно все. Само собой разумеется, что чем меньшее количество «камешков» будет уложено в нашу мозаику, тем «грубее» будет портрет. Задача, выходит, в том, чтобы за самое краткое время передать возможно больше «камешков» — точек света. Эта задача была решена диском Нипкова. В этом диске дырочки размещены по спирали. Каждая точка лица посылает луч света через определенную дырочку диска. И все точки одновременно создают полный «портрет» — изображение лица, которое во время передачи может даже двигаться, смеяться, и все эти движения будут повторены на экране.
Так была решена проблема телевидения.
Однако решение все же было неполным. Я уже говорил, что чем больше «камешков» в нашей мозаике, тем полнее и выразительнее изображение. Но мы ограничены временем. И если мы за короткое время будем передавать слишком много «камешков», то каждый из них просуществует очень короткое время. Чем больше «камешков», тем меньше времени «горит» на экране точка света, тем слабее работает фотоэлемент, тем меньше света передается на экран, и изображение выходит тусклым. Надо было искать выход в иной конструкции фотоэлемента, а верный путь поисков мог быть лишь один — попробовать создать фотоэлемент, приближающийся своим устройством к человеческому глазу с его «мозаикой» светочувствительной сетчатки.
Такой фотоэлемент и был создан. В нем имеется передающая трубка, на ней светочувствительная мозаика, по которой и скользит катодный луч. Каждый элемент, каждая ячейка этой мозаики является как бы особым фотоэлементом микроскопического размера подобно колбочке нашего глаза. Каждый элемент получает заряд от светового луча. Этот заряд посылается ламповым усилителем. Каждое очко нового фотоэлемента состоит из маленького серебряного шарика, покрытого слоем цезия для фоточувствительности. Чего же мы достигли? Изображение стало выразительным, более ясным и освещенным. Появилась возможность увеличения экранов.