Vývoj televizní techniky ve světě a u nás 1 Úvod 2 Počátky 3

Slaboproudý obzor
Roč. 69 (2013) Číslo 2
Referáty
Vývoj televizní techniky ve světě a u nás
1
Úvod
V pátek 1. května 1953 bylo spuštěno první zkušební
televizní vysílání v tehdejším Československu. Signál
z televizního studia tehdy šířil vysílač z Petřína na území
Prahy a jejího blízkého okolí. Pojďme si při příležitosti
šedesátého výročí této události připomenout první nesmělé
krůčky televize ve světě i u nás, pozastavit se nad milníky
ve vývoji televize a zamyslet se nad současným stavem
televizního vysílání. Pokusme se nastínit, kam se nejspíše bude
vývoj ubírat v dohledné době.
Již dávno si lidé uvědomovali význam obrazového vjemu,
který člověku přináší více jak 80% informací o okolním světě.
S růstem technické vyspělosti lidstva se počaly již koncem
19. století objevovat první snahy o vytvoření systému přenosu
obrazů na dálku – televize. Dnes je již její existence
neodmyslitelná a její vliv na rozvoj vzdělanosti a kultury
v pozitivním, ale i v negativním smyslu, je nepochybný. Tato
nejmocnější multimediální platforma představuje obrovskou
informační sílu, která může sloužit, ale také může být zneužita,
což historie opakovaně potvrdila. To si ale naši techničtí
prapradědové jistě neuvědomovali a jen se poctivě snažili
přispět k technickému pokroku.
2
15
hned na několika místech, ať už v koncových stupních
výkonových vysílačů, nebo ve formě katodových trubic
pro reprodukci obrazu. První katodová trubice byla
zkonstruována Karlem Ferdinandem Braunem v roce 1897.
Pro reprodukci obrazu ji pak poprvé využili Rosing
a Campbell-Swington v roce 1907.
Čtvrtým příspěvkem je vývoj v oblasti teorie elektronických
obvodů, zejména s ohledem na konstrukci zesilovačů a filtrů.
Pátý dílek do této skládačky tvoří porozumění principům
přenosu energie s využitím elektromagnetických vln, k čemuž
přispěli zejména Maxwell, Hertz a Marconi.
Velmi intenzivní vývoj, vedoucí k realizaci televizního
systému, probíhal ve 20. letech 19. století. Milníkem se stal
transatlantický rádiový přenos obrazu lidského obličeje,
realizovaný Johnem Bairdem v roce 1928. Přenos byl založený
na elektromechanickém systému s 30 obrazovými řádky,
s využitím krátkovlnného vysílače o výkonu 2 kW.
Pro realizaci plně elektronické televize stále chybělo
elektronické snímací zařízení – prvním takovým snímačem se
stal disektor, snímací elektronka demonstrovaná Philo
Fransworthem v roce 1928. V roce 1933 byl Vladimirem
Zworykinem představen ikonoskop – snímací elektronka
s mnohem vyšší citlivostí než její předchůdce.
Počátky
Svou neodmyslitelnou zásluhu na úspěšném počátku
praktického rádiového televizního vysílání má hned několik
objevů. Prvním z nich je odhalení zákonitostí interakce mezi
světlem a elektřinou - změna elektrického odporu, způsobená
dopadem světelného záření na selen, byla poprvé pozorována
v květnu roku 1873. Následně, v roce1887, Heinrich Rudolf
Herz popsal fotoelektrický jev.
George Carey již v roce 1879 vyslovil své přesvědčení, že
praktický přenos obrazu bude možný pouze v případě, že se
obraz rozloží do malých částí a hodnoty odpovídajícího
množství světla se budou přenášet v rychlém sledu za sebou.
O pět let později německý vynálezce Paul Gottlieb Nipkow
myšlenku rozkladu obrazu dále rozpracoval a zkonstruoval
první systém elektromechanické televize, využívající pro
rozklad obrazu rotační disk se spirálově umístěnými otvory,
viz obr. 1.
Obr. 1.
Elektromechanická televize využívající Nipkowův rotační disk.
Vlevo vysílací část, využívající rotační disk pro rozklad obrazu jeho
postupným osvětlováním. Vpravo přijímací část. Převzato z [6].
Třetím vynálezem, důležitým pro televizní vysílání a jeho
příjem, je elektronka. Své využití nachází v počátcích televize
Obr. 2.
3
Princip ikonoskopu. Převzato s úpravami z [1].
Analogové vysílání ve světě a v ČR
3.1 Analogové televizní soustavy
Ve 30. létech vznikají postupně v Evropě elektronické
televizní soustavy se 180 (Francie a Německo), později s 240
řádky. V USA vznikla v roce 1936 TV soustava se 343 řádky a
30 snímky/s. Ve Velké Británii bylo v roce 1936 zahájeno
pravidelné TV vysílání se 405 prokládanými řádky a 25
snímky/s. (50 půlsnímky/s.). První televizní sportovní přenos
se uskutečnil z Olympijských her v Berlíně v roce 1936.
Druhá světová válka prakticky zastavila vývoj televize
v Evropě, která se koncem 30. let připravovala na přechod
k soustavě s 625 řádky a 50 prokládanými snímky/s.
Velmi diskutovaným tématem po druhé světové válce
se stala standardizace televizních systémů, vzhledem k jejich
různorodosti
dané
rozdílným
vývojem
v různých
geografických oblastech. Značná pozornost byla věnována
počtu řádků ve snímku. V emotivní poválečné atmosféře,
ovlivněné pocitem národní suverenity, však žádná
ze zúčastněných zemí nechtěla jen tak upustit od vlastního
systému a přijmout zahraniční standard. Důsledkem je vznik
Referáty
16
hned několika standardů, které po dlouhou dobu existovaly
paralelně na různých územích.
V 50. létech vznikla v USA první barevná televizní soustava
NTSC (National Television Systems Committee). 1. ledna
1954 zde bylo zahájeno pravidelné barevné vysílání. Aby se
barevná televize uplatnila, muselo být v přechodném období
barevné vysílání přijímatelné původním černobílým TV
přijímačem a naopak černobílé vysílání novým barevným
přijímačem (v obou případech jako černobílý obraz).
V roce 1956 byla ve Francii vyvinuta a standardizována
evropská soustava barevné televize SECAM (Sequentiel
couleurs a memoire). Byl to nepříliš vydařený standard, který
byl několikrát vylepšován. Jeho poslední verze, nazvaná
SECAM IIIb, byla používána od 60. let na základě politických
rozhodnutí ve Francii a SSSR a až do konce 80. let i ve většině
států tehdejší východní Evropy.
O něco později vznikla v laboratořích německé firmy
Telefunken pod vedením prof. Waltera Brucha nejkvalitnější
analogová soustava barevné televize PAL (Phase Alternating
Line), která vycházela ze základních principů soustavy NTSC,
ale odstraňovala některé její nedostatky – především vliv
zkreslení v přenosovém kanálu. Její praktické nasazení začalo
paradoxně nejprve v roce 1963 ve Velké Británii a až od roku
1967 v zemi jejího vzniku, v tehdejším Západním Německu.
Slaboproudý obzor
Roč. 69 (2013) Číslo 2
V této oblasti se uplatnily především výsledky vojenského
výzkumu z 2. světové války (radar aj.).
V roce 1974 byl na geostacionární dráhu vypuštěn první
americký experimentální satelit ATS (Application Technology
Satellite), který vysílal vzdělávací zdravotnické programy
pro málo osídlené oblasti USA a sloužil pro ověření příjmu
vysílání malými terminály. O dva roky později byl vypuštěn
první sovětský satelit EKRAN a kanadský satelit CTS
(Communication Technology Satellite).
První satelity byly součástí tzv. pevné družicové služby,
určené původně pro spojení mezi dvěma pevnými body
na zemském povrchu a nahrazující drahé telefonní podmořské
kabely.
V roce 1977 proběhla Celosvětová radiokomunikační
konference WARC, která definovala oblasti a parametry tzv.
Rozhlasové družicové služby RDS (zkratka pochází z nepřesného překladu anglického názvu služby Broadcast Direct
Service). Tyto satelity byly určeny pro přímý individuální
příjem televizního a rozhlasového vysílání.
V roce 1983 byl vypuštěn první evropský satelit RDS
společnosti Eutelsat ECS1 (European Communication
Satellite) a následně řada dalších. V roce 1987 byly vypuštěny
první velké německé satelity RDS TV SAT1, TV SAT2
a francouzský TDF1. Měly na palubě jen jeden až dva vysílače
(transpondéry) s poměrně velkým výkonem (až 200 W) Jejich
signály bylo proto možno přijímat i malými anténami,
ale vysílaly málo programů.
3.4 Analogové televizní vysílání
v Československu
Obr. 3.
Televizní přijímač Tesla 4001 z roku 1955.
3.2 Záznam
V počátcích rozvoje televizních systémů neexistovala
záznamová zařízení a veškeré vysílání proto muselo být živé.
V 50. letech 20. století se nejprve začal uplatňovat optický
záznam na film (systém Telerecording). Takový záznam byl
ale poměrně nevhodný zejména pro některé typy obsahu, např.
pro zpravodajství, protože před vysíláním záznam vyžadoval
poměrně zdlouhavé zpracování.
První experimenty se záznamem na magnetické pásky
probíhaly již ve 20. letech minulého století, v 50. letech se pak
začaly objevovat prototypy praktických systémů. V roce 1956
představila kalifornská společnost Ampex páskový rekordér,
zaznamenávající černobílé signály na pásku o šířce dvou palců,
s využitím nové techniky příčného záznamu.
3.3 Analogová satelitní televize
Pro úplnost je vhodné zmínit alespoň stručně i výrazně
mladší historii satelitního televizního vysílání. Tato televizní
distribuce se uskutečňuje v kmitočtových pásmech
centimetrových vln, a proto mohla být prakticky využita,
až byly k dispozici potřebné technické prostředky.
Již v předválečném Československu, na samotném počátku
televizní éry, lze sledovat aktivity nadšenců, kteří se zajímali
o přenos obrazů. Velký přínos při tom měly experimenty prof.
Jaroslava Šafránka z Karlovy univerzity v Praze, který vyvinul
v letech 1935 – 1938 experimentální 30-řádkový televizní
systém. Touto problematikou se v počátcích zabývali také
někteří brněnští fyzici. Uveďme např. Dr. Viléma Saltholzera,
autora knihy Elektrické vidění na dálku a žáka prof. Vladimíra
Nováka, profesora obecné technické fyziky na České vysoké
škole technické v Brně.
V průběhu 2. světové války byla v roce 1943 přemístěna
do Dolní Smržovky u Tanvaldu pobočka laboratoří firmy
Fernseh AG (česky nazvaná Televid), ve které se prováděl
výzkum aplikací televize zejména pro vojenské účely.
Pracovala v něm také řada českých zaměstnanců. Po válce
v prosinci roku 1945 byla téměř všechna vyvinutá televizní
technologie a dokumentace odvezena do SSSR. Českým
odborníkům se však podařilo část zachránit. Pod patronací
Ministerstva národní obrany vznikla v témže roce v Tanvaldě
pobočka Vojenského technického ústavu, který vedl gen. Ing.
Trejbal. V tomto specializovaném ústavu se soustřeďoval
hlavní vývoj televizní techniky u nás. Pracovala zde řada
později známých osobností v oblasti televizní techniky – např.
pánové Bubeník, Bednařík, Špičák, Pavlíček a jiní. Byl zde
např. vyvíjen na tehdejší dobu velmi kvalitní TV snímací
systém pro normu s 625 řádky. Ke spolupráci se připojil
a významně přispěl i Čs. rozhlas.
První pokusné vysílání televize v Československu se konalo
v úterý 23. 3. 1948 v Tanvaldě, kde vědci Vojenského
technického ústavu uspořádali ukázku pro veřejnost.
Slaboproudý obzor
Roč. 69 (2013) Číslo 2
Referáty
Další pokusné vyslání se uskutečnilo v květnu roku 1948
na Mezinárodní výstavě rozhlasu MEVRO v Praze.
Obr. 4.
Televizní studio v 50. letech. Převzato z [5].
Zkušební vysílání Československé televize bylo zahájeno
1. 5. 1953. Vysílač na Petříně vysílal s výkonem 1 kW
v I. Televizním pásmu, s dosahem okolo 50 km. 25. února
1954 již bylo vysílání prohlášeno za pravidelné.
Po televizním studiu v Měšťanské besedě v Praze začala
vznikat i další studia Československé televize – v prosinci roku
1955 zahájilo svůj provoz studio v Ostravě, v listopadu 1956
studio v Bratislavě, v červenci 1961 v Brně a v únoru 1962
v Košicích.
V šedesátých létech nastal prudký rozvoj televize – v roce
1961 byl prodán již jeden milion, do roku 1965 přibyl další
milion a v roce 1978 již byly registrovány čtyři miliony TV
přijímačů.
V roce 1973 bylo zahájeno pravidelné barevné televizní
vysílání v soustavě SECAM na druhém programu Čs. televize.
Koncem 60. let se nepodařilo, především z politických důvodů,
prosadit přechod na technicky podstatně lepší soustavu
barevné televize PAL. Televizní studia však byla přesto
vybavena provozně výrazně výhodnější režijní technikou PAL.
Signál byl na výstupu studia transkódován na normu SECAM,
ve které byl pak vysílán. Televizní přijímače byly
v Československé socialistické republice vyráběny pro obě
normy. Proto byl v roce 1990, kdy skončily vnější politické
tlaky, díky tomuto rozumnému přístupu našich odborníků,
přechod na standard PAL bezproblémový a rychlý. Soustava
PAL již potom byla používána až do definitivního vypnutí
analogového vysílání.
1. ledna1993, po rozpadu České a Slovenské Federativní
Republiky, vznikla samostatná Česká televize. V 90. letech
zahájily vysílání první soukromé TV společnosti (v roce 1994
TV NOVA, a další).
4
Digitální televize
V souladu s celosvětovým trendem se v roce 2000 začala
Česká republika připravovat na přechod od analogové televizní
soustavy PAL k digitálnímu televiznímu vysílání ve standardu
digitální zemské (dříve se používal termín pozemní) platformě
DVB-T. Technicky byla Česká republika připravena velmi
dobře – ve třech největších městech již úspěšně probíhalo
17
experimentální digitální televizní vysílání. V roce 2001 však
sněmovna ČR schválila nepodařený Zákon č. 231/2001 Sb.
„O provozování rozhlasového a televizního vysílání“. Na jeho
základě vznikla politicky obsazovaná Rada pro televizní
a rozhlasové vysílání s nepřiměřeně velkými pravomocemi.
Následovalo období legislativních zmatků, souvisejících např.
s dlouhodobým přidělováním programových licencí
a vysílacích kmitočtů, nechutí některých soukromých televizí
přejít na digitální vysílání z ekonomických důvodů
(předpokládaný pokles reklamních poplatků) aj. To vše
výrazně zpozdilo nástup pravidelného zemského digitálního
televizního vysílání. V roce 2006 byla schválena novela tohoto
zákona (č. 235/2006 Sb.) a byl vytvořen definitivní Technický
plán přechodu na digitální televizní vysílání, který se podařilo,
až na malé výjimky, dodržet. Analogové vysílání bylo
oficiálně ukončeno (tzv. Analog Black Out) ke dni 30. 11.
2011.
V současné době jsou na území České republiky
provozovány čtyři celoplošné digitální multiplexy, jejichž
prostřednictvím je šířeno 20 televizních programů a několik
programů rozhlasových. Jejich hlavní výhodou oproti
analogovému vysílání je zejména efektivnější využití
rádiových kmitočtů a daleko snadnější změna programové
nabídky.
Kromě zemské televize se systémy z rodiny standardů DVB
uplatňují také v televizi satelitní (DVB-S, v ČR od r. 1997)
a kabelové (DVB-C, v ČR od r. 2006). Pravidelné digitální
satelitní vysílání společnosti Czech Link, provozované od 23.
1. 1997, bylo dokonce prvním digitálním satelitním vysíláním
ve střední a východní Evropě.
5
Co nás ještě čeká?
V předchozím textu jsme se zaměřili na vývoj televizního
vysílání od samotného počátku, počínaje experimenty
s elektromechanickou televizí, přes systémy analogové
televize, až po systémy digitálního vysílání, které v hojné míře
využíváme dnes. Kromě zmíněných digitálních systémů se
stále pracuje na zdokonalování a zefektivňování používaných
technik, což vede k postupnému rozšiřování digitálních
televizních systémů druhé generace (DVB-T2, DVB-C2,
DVB-S2).
Kromě ryzího vysílání se stále intenzivněji dostává ke slovu
šíření televizních pořadů prostřednictvím internetu (IPTV) či
mobilních sítí. Symbióza klasických vysílacích systémů
a internetu v oblasti televizní techniky by se měla naplno
uplatnit s rozšířením standardu HbbTV, který tyto platformy
propojuje.
Mohlo by se zdát, že dalším velkým milníkem ve vývoji
televize je masivní rozšíření stereoskopických (3D)
zobrazovačů i záznamových zařízení. Omezená nabídka
obsahu pro 3D televizi ale takovému trendu příliš nenahrává.
V současnosti se otevírá nová diskuse, jejímž hlavním tématem
je televize s ultra vysokým rozlišením.
Zatímco před několika lety jsme běžně s domovní televizní
anténou přijímali čtyři televizní programy, dnes již to jsou
desítky. Doufejme, že součin počtu programů a jejich kvality
nezůstane konstantou.
Ing. Martin Slanina, Ph.D.
prof. Ing. Václav Říčný, CSc.
18
Referáty
[1] Town, G. R. Television. Electrical Engineering, 1940,
vol. 59, 8, p. 313 – 322.
[2] About.com. Online: http://inventors.about.com (odkaz
platný k 30. 5. 2013)
[3] Říčný, V., Kratochvíl, T. Historie a současnost televize
ve světě a u nás. Československý časopis pro fyziku,
63 (2013), č. 3.
Slaboproudý obzor
Roč. 69 (2013) Číslo 2
[4] Morton, D. Viewing television’s history. Proceedings
of the IEEE, 1999, vol. 87, no. 7, p. 1301 – 1304.
[5] Česká televize. Prehistorie. Online:
http://www.ceskatelevize.cz/vse-o-ct/historie/
ceskoslovenska-televize/prehistorie/
(odkaz platný k 30. 5. 2013)
[6] Collins, A. F. Experimental Television. Lothrop, Lee
& Shepard Co., 1932.