Телебачення (на етапі його виникнення, раннє телебачення) — це сукупність методів та засобів передавання та приймання зображення (візуальної інформації) на відстані в реальному часі, за допомогою дротового електричного зв'язку або бездротового радіозв'язку. Методи (теорія), це загальні, концептуально — теоретичні засади певного виду телебачення а засоби («залізо»), практично виконані пристрої для реалізації даного виду телебачення (надалі ТБ).
Засоби передавання призначені для розкладу зображення на елементи та їх перетворення в електричний сигнал з наступним передаванням. На сучасному етапі розвитку ТБ, це телецентр, телестудія, тощо, обладнані стаціонарними та мобільними передавальними телекамерами. Засоби приймання призначені для відтворення зображення з прийнятого електричного сигналу. Це телевізійні приймачі (телевізори) для перегляду телевізійних програм. Процеси перетворення та відтворення зображення мають бути синхронізовані, тобто має бути забезпечена синхронність (рівність за частотою) та синфазність (рівність за фазою) цих процесів. Засоби передавання та засоби приймання складають систему ТБ. Передавання звукового супроводу, на етапі виникнення ТБ, не вважалося першочерговим завданням.
Термін «телебачення» у 1900 році, був запропонований російським фізиком К. Перським. До того та ще й після, були в ужитку терміни — синоніми: телескопія, електроскопія, далекобачення тощо. Критерієм (основною ознакою, правилом) виникнення певного виду ТБ є публічна демонстрація його практично виконаних засобів. Тільки цей критерій істини дає змогу «поставити крапки над і» в питаннях виникнення того чи іншого засобу ТБ без додаткового, досить тривалого та складного, професійного, на рівні наукового дослідження, аналізу призначення, складу видів ТБ та їх засобів, що до того ще й існували у «сиву» давнину.
Види систем телебачення В залежності від виду компонентів (складових частин) засобів систем ТБ, можна виділити наступні види ТБ: електромеханічне (механічне) ТБ, засоби передавання та приймання якого складались з електричних, електромеханічних (рухомих) та частково ще й з електронних компонентів. Здійснювалось дротове та бездротове передавання рухомих зображень з невисокою якістю; напівелектронне ТБ (початковий етап розвитку електронного ТБ), в якому разом із електронними використовували також і електромеханічні компоненти, в основному в передавальному засобі. У передавальному засобі використовувався контактний а пізніше безконтактний метод сканування зображення при його перетворенні в електричний сигнал, а у приймальному засобі, для відображення зображення використовувалась електронно — променева трубка, надалі ЕПТ. З'єднання засобів приймання та передавання було дротове. Здійснювалось передавання нерухомих зображень; електронне ТБ, в якому використовували тільки електронні компоненти, в тому числі ЕПТ в передавальному та приймальному засобах. Електронне ТБ, як результат застосування практично безінерційних (в рамках даної задачі) електронних компонентів, давало змогу передавати рухомі (динамічні) зображення та підвищувати їх якість, в основному за рахунок збільшення кількості елементів розкладу зображення. Здійснювалось бездротове передавання рухомих зображень з високою якістю (у порівнянні з іншими видами ТБ).
В деяких статтях не розділяють ТБ на напівелектронне та електронне, а в деяких називають електронним ТБ, засоби якого складаються з довільних компонентів (в тому числі з електромеханічних) але з приймальною та передавальною ЕПТ. Ця плутанина, ймовірно, викликана спробами змінити дату (на більш ранню) виникнення конкретного «електронного» ТБ, яке насправді є напівелектронним. Або це є теоретичні дослідження, стадія розробки схем, патентування, тощо, дійсно електронного ТБ, але не підтверджені його практичним виконанням та демонстрацією. Таке зустрічається при описі робіт Б. Розінга, В. Зворикіна, Ф. Фарнсуорта та інших. Проте, практично виконане, електронне ТБ може передавати рухоме ( як окремий випадок також і нерухоме) зображення а напівелектронне ТБ — тільки нерухоме зображення. Тобто об'єктивний критерій — практика є основним критерієм істини.
Наприклад, в описі система ТБ В. Зворикіна 1923 року названа електронною, а про передавання на практиці даною системою рухомого зображення невідомо. Або сповіщається про те, що так зване «електронне» ТБ здатне для передавання тільки нерухомого зображення. Це говорить про те, що це може бути напівелектронне ТБ або дійсно електронне ТБ на стадії доопрацювання, тобто практично не завершене.
Або як у випадку з Ф. Фарнсуортом, коли його вид ТБ із використанням приймальної та передавальної ЕПТ, ще рано у вересні 1927 року, коли було здійснено передавання нерухомого зображення в його лабораторії, називати електронним ТБ, поки не відбулась його практична реалізація та публічна демонстрація. В даному випадку, дата його виникнення, «момент істини», полягав в демонстрації бездротового передавання рухомого зображення публічно, вперше в Америці у вересні 1928 року для працівників редакції газети.
Виникнення електромеханічного телебачення В загальному, передавали візуальну інформацію дистанційно ще в давні часи. Це були сигнальні вогнища, що сповіщали про важливі події, сигналізація семафорами, сигнальними прапорами та прожекторами на флоті, геліограф, де інформацію передавали азбукою Морзе за допомогою сонячних «зайчиків», тощо. При цьому спостерігачі отримували інформацію в межах прямого бачення. Природні явища: ніч, туман, сніг, дощ зводили нанівець ці види зв'язку. Проте, наприклад, армійський геліограф в сонячну погоду забезпечував дальність передавання на відстані до 75 км, а рекорд склав 295 км між двома горами в Америці.
Передумови виникнення електромеханічного ТБ З впровадженням телеграфу, ентузіасти розпочали практичні дослідження для передавання та отримання зображень, використовуючи для цього телеграфні лінії. Шотландський годинникар, винахідник Олександр Бейн 1840 року виготовив та запатентував 1843 року, пристрій для електричного передавання зображень з їх електрохімічним відтворенням. Воно полягало у зміні кольору паперу просоченого хімікаліями, що чутливі до електричного струму. Використовувався рухомий контакт, що ковзав на поверхні паперу.
Задовільної якості переданих зображень досягти не вдалось через недосконалу синхронізацію. Проте швидкість прийомопередавання графічного зображення (азбуки Морзе) була збільшена в п'ять — сім разів. Англійський фізик Фредерік Бейквелл 1847 року удосконалив пристрій О. Бейна, за рахунок поліпшення синхронізації та вперше здійснив дротове передавання зображення на відстань біля 50 миль. Якість зображення була невисокою, тому далі лабораторних досліджень справа не пішла.
Протягом 1856 —1861 років італійський священик, фізик — ентузіаст Джованні Казеллі розробив та виготовив пристрій, що знайшов комерційне застосування для передавання зображень телеграфними дротами, названий автором «пантелеграф». Це був чавунний апарат висотою біля 2 метрів у вигляді букви «А». До вершини був приєднаний маятник вагою біля 8 кг. Синхронізація рухів маятників у передавальному та приймальному апаратах забезпечувалася високоточними годинниковими механізмами. Зображення, що підлягало до передавання, наносили спеціальним непровідним чорнилом на провідну металеву основу.
Платиновий контакт, приєднаний до маятника передавача, сканував паралельними рядками поверхню основи. При цьому, в залежності чи був контакт з основою, чи був відсутній при русі по непровідному чорнильному зображенню, створювалися або були відсутні електричні імпульси, що по лінії надходили до приймача. До маятника приймача був приєднаний залізний контакт. Відбувалось аналогічне, синхронізоване із скануванням в передавальному апараті, сканування поверхні паперу, просоченого фероціанідом калію , що змінював свій колір при проходженні струму. Таким чином здійснювалось електрохімічне відтворення переданого зображення. Роздільна здатність пантелеграфу була 3 лінії на мм, розмір зображення (білого кольору на блакитному тлі) міг бути до 10 см на 15 см .
Загальним недоліком, розглянутих пристроїв було використання контактного сканування. Подальший розвиток ТБ викликали відкриття 1873 року внутрішнього фотоефекту американським фізиком та 1887 року зовнішнього фотоефекту німецьким вченим Генріхом Герцом. Це створило умови для передавання реальних зображень без їхньої попередньої підготовки. 1881 року англійський фізик Шелфорд Бідвілл застосував селеновий фотоелемент у передавальному пристрої, що дало змогу вперше здійснити безконтактне сканування зображення, сформованого оптичною системою лінз. Його пристрій отримав назву «стальне телебачення», тому що об'єкт, зображення якого передавалось, при цьому мав завмирати на декілька хвилин під час сканування.
Створення даних пристроїв показало шляхи подальшого розвитку методів та практичного виконання засобів для передавання рухомих зображень. Це рядкове сканування зображення, з одночасним його перетворенням у електричний сигнал в передавальному засобі (аналіз, розгортка, растеризація) та синхронізоване із процесом рядкового сканування, рядкове відтворення зображення в приймальному засобі (синтез, векторизація, рендеринг). 1878 року португальський професор Андріано де Пайва опублікував статтю в журналі «Телефонія, телеграфія, телескопія» про використання електричних сигналів для поелементного передавання зображень.
Перші електромеханічні системи ТБ 1884 року Пауль Ґотліб Ніпков, студент університету в Німеччині, запатентував електромеханічну систему телебачення що складалась із двох рухомих дисків з електрозабезпеченням. В непрозорому диску, що обертався навколо своєї осі, були отвори розташовані на рівних кутових відстанях по спіралі Архімеда. Згодом цей диск отримав назву «диск Ніпкова». На невелику сегментну ділянку у верхній або боковій частині диску, фокусували зображення, призначене для передавання. За диском, напроти цієї ділянки був розташований фотоелемент.
При обертанні диску, його отвори (через те що були розташовані спірально) один за одним сканували зображення практично горизонтальними паралельними рядами згори до низу. Кількість рядків відповідала кількості отворів на диску. В залежності від кількості світла, що проникало через рухомі отвори, змінювалась напруга фотоелементу. Так здійснювалось сканування зображення та одночасне його перетворення в електричний відеосигнал.
Для відтворення зображення також використовувався диск з такою самою кількістю отворів, що обертався синхронно з передавальним диском. Рухомі отвори освітлювались джерелом світла, яскравість якого змінювалась (модулювалась) у відповідності до напруги відеосигналу. Для цього у патенті був застосований прообраз електрооптичного модулятора що складався з аналізатора, газового пристрою зміни кута поляризації під дією керувальної напруги та нормалізатора. Пізніше в якості модульованого джерела світла застосовували неонову лампу що мала високу частоту зміни яскравості світла (до десятків кілогерц).
Так формувався один кадр зображення, після чого процес повторювався. Через інерційність зору, при достатній кількості повторення кадрів за одиницю часу, людина сприймає зображення цілком. Мінімальною кількістю кадрів вважають 16 кадрів на секунду (частота кадрів 16 Гц), при меншій частоті спостерігають мерехтіння зображення. Відповідно частота рядків: частоту кадрів множать на кількість отворів, тобто на кількість рядків в одному кадрі. Диск Ніпкова практично не використовувався до появи електронних підсилювальних пристроїв.