В глазу четкое изображение, полученное в центральной ямке, раскладывалось на отдельные элементы («квадратики») с помощью 40–50 тысяч колбочек и передавалось в мозг одновременно по такому же количеству «проводов» — нервных волокон. Общая же картина, воспринимаемая глазом, передается по миллиону таких волокон, соединенных со 137 миллионами палочек и колбочек. В фотографии имеет место нечто сходное — изображение запечатлевается одновременно на огромном количестве зерен фотоэмульсии.

В фототелеграфе дело обстоит совсем иначе. В нем есть всего лишь одна «колбочка» — фотоэлемент и один провод (обратным проводом является земля). Но тем не менее изображение передается, и очень неплохое. О его качестве может судить всякий, кто получил фототелеграмму.

Передача изображения с помощью одного фотоэлемента и по одному проводу оказалась возможной только благодаря примененному нами методу кодирования или преобразования изображения в сигналы. В соответствии с этим методом все изображение разбивалось на отдельные строки, а строки — на отдельные мелкие точки различной яркости: элементы изображения. Все элементы изображения передавались в строгом порядке, в строгой последовательности. При таком методе поверхность изображения как бы преобразовывалась в новое качество — во время. Это очень важное преобразование. Именно оно позволило осуществить передачу изображения по одному проводу и сравнительно несложным путем.

Преобразование, о котором мы только что говорили, довольно давно известно ученым. Оно применяется не только в фототелеграфии, но и в самом совершенном виде современной связи — в телевидении. Создать его без помощи такого преобразования было бы немыслимо. И столь же немыслимым оказалось бы изобретение «зеницы» телевидения — передающих телевизионных трубок, самых совершенных электровакуумных приборов, основанных на фотоэффекте.

В фототелеграфе плоскость изображения обегал тоненький, как игла, луч света. При телевизионной передаче тоже иногда применяется подобный метод. Здесь он носит название «развертка бегущим лучом». Правда, в отличие от фототелеграфа, в телевидении бегущий луч не отражается от поверхности изображения, а чаще всего работает на просвет. Ясно, что при этом можно передавать изображения, нанесенные на прозрачную основу: кинофильмы, диапозитивы, рисунки на стекле, в частности различные неподвижные вставки, которые часто показывают по телевидению во время перерывов.

С помощью развертки бегущим лучом были переданы на Землю и фотографии невидимой с Земли стороны Луны.

Но для передачи пространственных сцен и особенно для внестудийных передач такой способ непригоден. Поэтому основной метод телевизионной передачи изображения иной. Разумеется, принцип последовательной, поэлементной передачи остается неизменным и в этом случае.

При телевизионном методе передачи изображение всегда освещено полностью, а разбивается оно на отдельные элементы («квадратики») при помощи очень большого количества фотоэлементов. Их берется столько, сколько требуется для передачи всех элементов изображения. Так, в отечественном телевидении предусмотрена разбивка изображения (кадра) на 625 строк. В строке же содержится 865 элементов[35]. Следовательно, все изображение раскладывается на 625x865 = 540 625 элементов. На первый взгляд кажется, что установить совместно такое огромное количество фотоэлементов невозможно. Правда, оно значительно меньше количества светочувствительных клеток в сетчатке, но тем не менее очень велико. Изобретатели все же нашли выход: вместо такого большого числа отдельных фотоэлементов они предложили использовать один, но особого рода. Называется такой фотоэлемент мозаикой.

Мозаика… Не вызывает ли это слово каких-либо ассоциаций? Вы уже, наверное, вспомнили сетчатку глаза, очень похожую на мозаику, сложенную из палочек и колбочек. И эта ассоциация действительно не случайна. Телевизионная мозаика тоже сложена из огромного количества отдельных светочувствительных крупинок, каждая из которых представляет собой чрезвычайно малый по размерам фотокатод или микроскопический фотоэлемент.

Для изготовления мозаики берут тщательно обработанную и очищенную пластинку из прозрачного изоляционного материала и в специальной установке наносят на одну из ее поверхностей мельчайшие капельки светочувствительного вещества, такого же, как и в фотокатодах обычных фотоэлементов. Их наносят путем распыления, через особого рода пульверизатор. Сделать мозаику хорошего качества нелегко. Нужно, чтобы все мельчайшие крупинки равномерно покрыли всю поверхность и в то же время не соприкасались между собой. Ведь если они будут иметь между собой электрический контакт, то отдельные миниатюрные фотокатоды сольются в один большой катод. С его же помощью разложить изображение на отдельные элементы будет невозможно.

Мозаику помещают в специальную электронную лампу — передающую телевизионную трубку. На поверхность мозаики, так же как и в обычных фотоаппаратах, проектируют с помощью объективов изображение. Под воздействием света фотокатоды испускают большее или меньшее количество электронов, которые притягиваются к специальному собирающему электроду. Сами по себе эти электроны не нужны. Важно здесь то, что, отдавая электроны, светочувствительные зерна мозаики приобретают положительный заряд. Величина заряда зависит от освещенности зерна, от яркости «точки» изображения, которая сфокусирована на данный участок мозаики.

Неужели от каждого такого фотоэлемента должны отходить проводники? 540 625 проводников? Конечно, нет! Здесь-то и применяется принцип преобразования поверхности изображения во время — принцип последовательной, поэлементной передачи изображения. Благодаря ему мы можем заменить 540 625 отдельных проводников всего лишь одним проводником, на конце которого будет контакт, попеременно подключающийся к каждому из фотоэлементов, обегая их в соответствии с законами нашего преобразования.

Как же перемещается такой контакт? Закон его движения остается точно таким же, как и закон движения бегущего луча. Контакт перемещается со строго постоянной скоростью слева направо вдоль горизонтального ряда зерен мозаики, или, как называют такой ряд, строки. Дойдя до правого конца строки, он мгновенно возвращается обратно, на левый край, и, встав в начале следующей строки, возобновляет равномерное движение. Пробежав таким образом все строки, контакт мгновенно возвращается в исходное положение, в начало первой строки. И все повторяется вновь и вновь на протяжении всей телевизионной передачи.

Контакту пришлось бы перемещаться с огромной скоростью. Так, при ширине мозаики 12 сантиметров и стандарте разложения 625 строк за время передачи одного кадра, равное 0,04 секунды (частота смены кадров в отечественном телевидении равняется 25 в секунду, что с точки зрения инерционных свойств глаза вполне достаточно, чтобы не ощущать мерцания и воспринимать все движения непрерывными), контакт пробежит расстояние 150 метров. А за секунду 3750 метров.

Это огромная скорость. И ни один обычный проводничок, ни один обычный контакт нельзя заставить перемещаться столь быстро. Поэтому их заменяет проводник, контакт особого рода — тончайший электронный луч. Заставить конец электронного луча, «упирающийся» в мозаику, перемещаться со столь большой скоростью уже нетрудно.

Чтобы нагляднее представить сказанное, лучше всего ознакомиться с устройством одного из типов передающих телевизионных трубок, который называется «ортикон».

Как видно из чертежа, ортикон представляет собой удлиненную стеклянную цилиндрическую колбу, имеющую расширение в передней части. Внутри колбы находятся мозаика и несколько электродов. После изготовления из трубки удаляется, по возможности, весь воздух.

Мозаика крепится на внутренней стороне передней торцевой поверхности трубки. В противоположном конце находится термокатод. Он раскаляется до высокой температуры с помощью специального электрического подогревателя, представляющего собой свитую в виде миниатюрной пружинки проволочку, напоминающую спиральку электрической плитки. Электроны, испускаемые термокатодом, летят в самых различных направлениях. Для того чтобы сформировать из них тончайший луч, состоящий из электронов, движущихся в одном направлении, и для того чтобы придать им необходимую скорость, в полости трубки помещена специальная электронно-оптическая система, состоящая из упомянутых уже электродов.