İLK TELEVİZYON ÖNERİLERİ

YAZAN george SHIERS

ÇEVİREN nazif TEPEDELENLİOĞLU

'• * * " « » • • * • • ÖZET

.•»..•.**,••

,

UDK: 621.397.13(091)

" * """*•' " "v'*' r

1877 ite 1884 yıllar, arasında görsel işaretlerin iletilmesi için birçok dizge önerildi. Bunlardan bazıları çok devreli idiler (verici ite alıcı arasında gönderilen resimdeki öge say.sı kadar tel gerektiriyorlardı); bazıları ise tek devreli idiler (verici ile alıcı arasında tek bir tel gerektiriyorlardı ve görüntü bir tür tarama dizgesi aracılığı ite vericiden alıcıya iletiliyordu) Bu dizgelerde selenyum ve akkor öğeler sık rastlanan öğelerdi. Bu yıllarda tarama hızı, eşzamanlama, resim öğeleri ve ışık yeğinliği ile orantılı işaret gönderme yöntemleri ile ilgili temel fikirler geliştirildi ve sonunda "tarama diski" ile il gili mekanik sorunlar çözüldü. Böylece 40 yıl sonra elektronik tekniklerin de yardımıyla, ilk uygulanabilir "mekanik televizyon" ortaya çıktı.

SUMMARY

More than a dozen schemes for sending visual images by electricity appeared from 1877 to 1884. Some used multiıvire lınes and mosaic arrays; others used single Unes and a scanning method autographic, spiral, linear. Selenium cellsand incasdescent filaments were common elements. Basic ideas on scanning speed, repetition frequency; synchronism, pic ture elements, and beam modulation evolved during these years. Mechanical problems tvere finally solved by the scan ning dük, uıhich, 40 years later, with the aid of electronic techniques, became the foundotion forpractical mechanical television.

"Elektrik aracılığı ite görme" konusu 1870'lerin sonunda gerçek bir ilgi uyandırmaya başladı. Bu yıllarda iki olay resim iletmenin yollarını araştırmayı hızlandırdı: 1873'te selenyumun ışığa duyarlılığının keşfi, ve 1876'da Bell tarafından telefonun icat edilmesi. 1877'den itibaren bu konuda ortaya atılan çeşitli öneriler konunun temel ilke lerinin saptanmasına yol açtı ve bu ilkeler 7 yıllık bir sü re İçinde geliştirilerek 1 8 8 4 t e Paul Nipkow'un nerdeyse gerçekleşebilecek icadında kullanıldı. Bu süredeki geliş melerin bir kronolojisi Çizelge T de verilmektedir.

a selenyumun fiziksel özelliklerini araştırdı. Bununla birlikte selenyum gene de verimsiz ve denetimi güç ol masına karşın bütün ilk dizgelerde anahtar rol oynadı ta ki Birinci Dünya Savaşından sonra verimli, ışığa duyarlı lambalar (phototube) bulununcaya dek.

Televizyonun atası (*) ya da o zamanki adıyla "telect roscopy" üzerinde araştırma yapanlar faksimile telgraf çılığından esinlendiler. Faksimile telgrafçılığı telefonun icat edildiği tarihte 30 yıllık bir geçmişe sahipti.

SELENY UM VE IŞIK

Amerika'da Telegraph Construction Company 'nin şef elektrikçisi VVilloughby Smith, Atlas Okyanusu'nun altı na çekilmiş olan telefon kablosunda, bazı deneyler için yüksek direnç öğesi olarak selenyum çubukları kullan maktaydı (1 86 6 ). Ancak çok büyük direnç değişiklikleri göstermesi, selenyumun bu amaç için uygun olmadığını ortaya koydu. Daha sonra bu konuyu araştırmak için ya pılan deneyler, ışığa gösterildiğinde selenyum çubuğu nun direncinin düştüğünü gösterdi. Bu keşif Smith tara fından 1873'te açıklandı. Bu olgunun apaçık değerine karşın, bundan sonraki 10 yılda çok az sayıda araştırma

Nazif Tepedelenüoğlu, QQÇ. Dr., ODTÜ George Shiers, Yazar

FAKSİMİLE, Y A DA KOPY A EDEN TELGRAF

1870'lerin ortalarında ne tür tekniklerin kullanılmakta olduğunu göstermek için "kopya eden telgraftan kısaca söz etmek gerekli. "Otomatik t e l g r a f için ilk tasarımın patenti 1843'te Alexander Bain tarafından alındı. Alexander Bain, İskoçyalı bir saatçi idi. Kodlama ve kod çözmeden kaçınmak için, Bain bu icadında, orijinal me sajdaki harfleri ve sözcükleri ilaçlı bir kağıda bir çeşh te keler halinde aynen kopya eden bir yöntem geliştirdi.

Bains'in yöntemine benzer yöntemler başkaları tarafın dan, özellikle Frederick Bakevvell (1847) ve Giovanni Cas (*) "Televizyon"sözcüğü 1900 yılmda Perskyi adh bir Fransa tarafından türetildi. Daha sonra "Modem Elect rics" adh dergide Hugo Gernsback tarafından 1909 yı lında kamuoyuna önerildi.

ÇİZELGE 1 FAKSİMİLE VE TELEVİZYON ÖNERİLERİNİN KRONOLOJİSİ

Yıl

Mucit

Verici ile Alıcı arasındaki devre sayısı

Yeniden Üretici (Reproducer)

özellikler

1877 1878 1879 1879 1880 1880

1880 1881

1882 1884

Senlecq De Paiva Redmond Redmond Perosıno Middleton Ayrton, Perry Ayrton, Perry

Carey Carey Carey

Sawyer

Senlecq Senlecq

Bidwell Bidwe!l

Lucas

Nipkow

Telefon ve Kalem

Selenyum kaplı plaka Selenyum mozaik Selenyumlu tek hücre

Elektrokimyasal, tek nokta Silindir üzerinde kağıda kayıt

Termoelektrik Mozaik

Delikli mozaik

Elektromagnetik kapakçıklar

Gümüş kaplı mıknatıslı Düzlemsel polarmalı ışık, Kerr etki

mozaik

si, çözümleyici ekran

Elektrokimyasal.tek nokta Sarmal tarama, saat mekanizmalı

sürücüler

Atlama aralığı

Sarmal tarama, selenyum helis, ışık

borusu

_

Mekanik seçici, döner anahtar eş

zamanlama darbeleri

Elektrokimyasal,tek nokta İğne delikli silindir,

iğne delikli kutu, doğrusal tarama,

geri dönme

Optik, ekran üzerine

Işın modülasyonu, ışın taraması,

düşürülen polarlanmış ışın sürekli tarama

Elektrooptik Polarlanmış Delikli diskler, Faraday etkisi,

ışık ve doğrudan izleme otomatik geridönme,sürekli tarama

seli (1861) tarafından da geliştirildi. Bu yöntemlerin tümü tarama ve eşzamanlı hareket ilkesini kullanıyordu. Casseli dizgesi 1860'larda Fransa'da kullanıldı. Bundan sonraki 10 yıl içinde başka tür "yazan telgraf' önerileri de belirdi. "Telautogmph" adıyla da bilinen bu yöntem ler kalemin hareketinin düşey ve yatay bileşenlerine ay rılması ve bu bileşenlerin alıaya gönderilmesi şeklinde açıklanabilecek bir tür koordinat denetimi uyguluyorlar dı.

Com ekran

Bütün bu gelişmelerden ötürü, selenyum kullanarak elektriksel yöntemlerle resim gönderme konusu ortaya atıldığında, tarama ve eşzamanlama ilkeleri iyiden iyiye gelişmiş bulunuyordu.

TELECTROSCOPE

Yazı ya da şekil işaretlerinin iletiminde selenyumun alıcı eleman olarak kullanılabileceği 1877'de bazı araştirmacı

Kogıt

Oörüntü

im oje

Telefon ve halem

Selenyurtı tıs

Şekil 1. Constantln Senlecq'ln "teleetroseope " u, 1877

Platin mozaik

Platin

Pil

Şekil 2. Deniş Redmond'un elektrikli teleskopu, 1879

larca düşünülmeye başladı, ilk olarak Fransız avukatı Constantin Senlecq 1879'da bu konudaki fikirlerini ya yımladı (•) Senlecq'in telectroscope'u Bell'in telefonu nun ilk modellerinden birinin bir uyarlaması idi. (Şekil!) Senlecq, donanımının resimdeki gri tonları da gösterece ğini düşünüyordu. Senlecq bu yazısında mekanik bağlan tıların nasıl yapılacağından sözetmiyor, yalnızca "her hangi bir "tehutograph" dizgesi ile bu işin başarılabile ceğini söylemekle yetiniyordu.

Elektriksel işaretlerin doğrudan ışığa dönüştürülmesi önerisi çok geçmeden ortaya atıldı. Akkor bir öğenin (yani akım yeğinliği ile orantılı olarak kızarabilen bir öğenin) selenyumun gördüğü işlevin tersini yapacağını düşünen Portekizli fizik profesörü A.de Paiva 1878'in başlannda önerisini yayınladı. De Paiva bu yayınında gö rüntünün (iletilecek şeklin) selenyumla kaplanmış bir plaka üzerine düşürülmesini ve metal bir uçla tarama ya pılmasını öngörüyordu. Bu vericiden çıkan işaretler aba da bir röleyi ve bir akkor öğeyi çalıştıracaktı. Metal uçun ve akkor öğenin hareketleri bilinen "tehutograph" yöntemleri ile yönetilecekti.

Redmond'un "çokdevreli" planı (Şekil 2) tarama veeş zamanlama sorunlarını kaldırıyordu. Işıklı bir görüntü selenyumlu mozaiğin üstüne düşürüliiyordu. Görüntünün parlak kısımları alıcı mozaiğin parlak kısımlara karşı ge len devre uçlarındaki platin öğelerin kızarması sonucu alıcı Mozaikte de parlak olarak görünüyordu. Dizgede hareketli kısım olmadığı gibi optik dizge de basit bir ka mera merceğinden başka bir şey değildi. Her ne kadar yalnızca en temel öğelerden oluşmuşsa da dizge gerçek bir televizyon dizgesi idi ve bilindiği kadarıyla selenyum kullanan bu türlerin ilki idi.

Redmond, önerilerini kağıt üstünde bırakan zamanının diğer mucitleri gibi de değildi, iddiasına bakılırsa Red mond önerdiği dizge üzerinde deney de yapmıştı. Açık lamasına göre, Redmond, basit ışıklı cisimlerin görüntü lerini iletmeyi başarmıştı. Ancak, mozaiklerin nasıl ya pıldığını, ya da selenyum ve platin öğelerin nasıl hazırla nacağını açıklamadı.

PHOTOPHONE VE GETİRDİKLERİ

SELENYUM VE PLATİN MOZAİKLER

Telefon mikrofonu ile kulağın yapısı arasındaki ilişkiye benzer şekilde, gözün de "elektriksel görüntü" oluşturan bir aygıt yapımı için taklit edilmesi fikri bu sıralarda or taya atıldı. Kendisi ile ilgili çok az şey bilinen Dublin'i! mudt Deniş Redmond 1879'un başlannda ışıklı bir gö rüntünün elektrik aracılığı ile iletimine ilişkin planlarını açıkladı. "Elektrikli teleskop" adını verdiği aygıtında Redmond gözü örnek alarak bir takım mozaikler kullan dı. Bu mozaikler tıpkı gözün retinasındaki çubuklar ve koniler gibi, her biri bir ucunda selenyum ve öteki ucun da platin bulunan çok sayıda devreden oluşuyordu.

(*) "The tekctroscope,"Eng. Mech., cilt28,s. 509,1879

Bu arada Graham Bell ve başka araştırmacılar konuyla bir başka açıdan ilgilendiler. Işmla ses iletmek. Bell ve arkadaşı Sumner Tainter selenyum hücreleri ile birçok deney yaptılar. Bu deneyler, sonunda "photophone"un geliştirilmesine yol açtı. Ancak geliştirilen aygıt uygu lamaya konmadan, Bell aygıtla ilgili bilgi ve belgeleri Smithson Enstitüsüne (*) hibe etti. Bell'in beklenmeyen bu hareketi bilim adamları arasında büyük bir merak uyandırdı. Birçok kişi Bell'in "telgrafla görme" dizgesini geliştirmiş olabileceğinden şüphelendi. 1880 yılında bu. konudaki yayınların artması ve bu yılın geleceğin teteviz

Smith8on Enstitüsü (Smithsonian Institution) İngiliz Bilim Adamı James Smithson'un vasiyet ettiği parayla 1846'da Washington'da kurulan araştırma kurumu.

Gümüş kaplı düzlem

Mıknatıs cekirdeûi (okım geçmiyoıT

Düşey

Mıknatıs çekirdeği (akım geçiyor)

Düzlemsel polormolı ışık

Çözümleyici Işık

Maksimum ışık

rn

Mıknatıs çekirdekleri

•O

Hl

Şekil 3. Ayrton ve Perry'nın "elektrikle görme" konusundaki ikinci önerisi, 1880 yonu için bir patlama yılı olması büyük bir olasılıkla BelPin yeni "görsel telgrafı" üzerinde yapılan spekülas yonların doğrudan bir sonucudur.

Bu arada iki İngiliz profesörü VVilliam Edward Ayrton ve john Perry'den sözetmek gerek. 1880 yılında bu iki pro fesör 2 çokdevreli dizge önerdiler. Dizgelerin her ikisinde de vericide çok küçük selenyum kaleciklerinden oluşan mozaikler bulunmaktaydı. Birinci dizgede alıcıda ışığı geçirecek küçük deliklerden oluşan bir mozaik bulun maktaydı. Her delik mıknatısla hareket ettirilen bir iğne ile kapatılmıştı. Verilen bir hücreye karşı gelen ışık yeğinliğinde artış olduğunda o hücrenin iğnesini denet leyen mıknatısın bobininde akım artacağından iğne ori jinal ışık yeğinliği ile orantılı olarak kenara çekilecek ve delikten daha fazla ışığın geçmesi sağlanacaktı.

Ayrton ve Perry'nin ikinci dizgesi fizikteki yeni bir geliş meye dayanıyordu. 1845'te Michael Faraday, düzlemsel polarmalı ışığı bu elektromıknatısın iki kutpu arasına yerleştirilmiş bir cam kalıbından geçirmiş ve elektromık natısa enerji verildiğinde ışığın polarma düzleminin dön düğünü bulmuştu (Faraday etkisi). 1877'de ise iskoç Fi zikçisi John Kerr benzer bir etki keşfetti. Işığın polarma düzlemindeki dönme, ışık bir mıknatısın kutuplarından birinden yansıtılınca da meydana geliyordu.

Şekil 4. Carey'nln "elektrikle görme" için çok devreli dizgesi,

Ayrton ve Perry'nin ikinci dizgesi (Şekil 3) bir mozaik oluşturacak şekilde yanyana getirilmiş elektromıknatıs lardan oluşuyordu. Her bir mıknatıs çekirdeğinin ucuna gümüş kaplı yumuşak demir kareler tutturulmuştu. Bu mozaik düzlemsel polarmalı ışıkla aydınlatılıyor ve yan sıyan ışık polarmaya duyarlı bir prizmalı çözümleyiciden geçiriliyordu. Verici mozaiği karanlıkken mıknatıslara akım verilmediği içfrı yansıyan ışığın polarma düzlemi .değişmiyor ve dolayısı ile yansıyan ışık prizmadan geçe miyordu. Verici mozaigindeki hücrelerden biri yeteri de recede aydınlık ise alıcı mozaiğinde buna karşı gelen mıknatısa akım verildiğinden, bu mıknatıstan yansıyan ışığın polarma düzlemi dönüyor ve böylece bu ışık piriz madan, polarma düzleminin döndüğü oranda geçiyordu.

r O— D— O—

Tel uçlarr Y alıtkan plaka

Kaflıt *~ İ letken Plaka

Platin ya da Karbon uçlar

Cam kapak

Şekil 5. Carey'nin birinci yöntemi

Vakum

İKİ AMERİKAN ÖNERİSİ

Scientific American adlı derginin Haziran 1880 sayısın da George Carey'nin iki önerisi yayımlandı. Y azıda, bir selenyum kameranın ayrıntılannı gösteren gravürler de yer alıyordu (Şekil 4 ) . Böylece Carey yapıma ilişkin ay rıntıları yayımlayan ilk araştırmacı oluyordu. Hemeka dar elde kanıt yoksa da aygıtın parçalarının bu denli ay nntıtandırılmış olma», aygıtın gerçekten yapılmış oldu ğu izlenimini uyandırıyor.

Metal Uç Selenyum

Kağıt — İletken plaka

Carey, birinci yönteminde, alıcıdaki benzer bir mozaikte tel uçlara ayn ayn tellerle tutturulmuş selenyum öğeler den oluşan dairesel bir mozaik kullanıyordu. Tel uçlarla bir metal plaka arasına da ilaçlı bir kağıt sokulmuştu (Şekil 5 ). Y ok eğer görüntü kağıt üzerinde görülmek is tenmiyorsa, Carey tel mozaik yerine akkor öğelerden oluşan bir mozaik öneriyordu. Bundan önce anlatılan yöntemlerin çoğu gibi bu yöntem de çok devreli idi. Y a ni verici mozağini alıcı mozaiğine paralel birçok tel ile bağlamak gerekli idi. Bu sakıncayı ortadan kaldırmak için Carey ikinci bir yöntem daha önerdi. Bu yöntemde (Şekil 6) yeni bir fikir, "sarmal tarama" uygulanıyordu. Şekil 7'de görüldüğü gibi, kameradaki tek bir selenyum hücresi gönderilecek olan görüntü üzerinde sarmal bir çiz gi çiziyor ve bu şekilde görüntünün her yerinden geçmiş oluyordu. Altoda metal plaka üzerine tutturulmuş bir

Şekil 7. Carey'nin ikinci yönteminde sarmal tarama

B ilaçlı kağıt üzerinde metal bir kalem benzer sarmal ha reketle görüntüyü çiziyordu. Gerek alıcıda gerekse verici de saat mekanizmasına benzer bir düzen, selenyum hüc resinin ve metal kalemin hareketlerini yönetiyordu. Bu tek devreli sistem yalnızca 'iletme ve kaydetme" için dü şünüldüğü için Carey ışıklı göstergeli alıcı için bu dizgesi ni geliştirmedi.

Carey'den hemen sonra Amerikalı William Edward Saw yer, 1881 'de Senlecq, gene 1881'de ingiliz Shelford Bid well ve 1882'de İngiliz VVilliam Lucas'ın çeşitli tarama yöntemlerini İçeren önerilerini görüyoruz. Bu öneriler özet halinde Çizelge 1 'de verilmiştir.

Bu önerilerden özellikle BkKvell ve Lucas'ın yöntemleri bugün televizyonda kullanılan "doğrusal tarama" yönte minin atası olarak nitelendirilebilir.

Şekil 6. Carey'nin ikinci yöntemi

PAULNİPKOV7

1880'lerin başlarında artık gönderilecek görüntüyü tara ma ve her noktadaki ışık yeğinliği ile orantılı bir dizi elektriksel değerler elde etme (ve alıcıda da tersini yap ma) yöntemi temel hareket noktası haline gelmişti. An cak tarama yöntemi ne olursa olsun karmaşık bir eşgü dümlü hareket düzeninin geliştirilmesi gerekiyordu.Bu düzen duyarlı, doğru ve zamana göre değişmeyen bir dü zen olacaktı ve tarama hızı da görsel sürekliliği sağlaya bilmek içki belli bir düzeyin üstünde olacaktı. 1880'lerin başında daha hâlâ bu mekanik güçlükler çözülebilmiş ve "elektrikle görme" gerçekleştirilebilmiş değildi.

Bu güçlükler Berlin'de temel bilimler öğrencisi olan Paul Nipkow tarafından yenildi. NipkcVun çözümü son de rece basitti: Delikli döner disk. Bu diskin çeperinin ya

Mekcek

#

Görüntü bölgesi Disk

Bobin

°—o—I Işık ka,yynnaağğ, .

r

Mercek /• f V/////7Zİ

Gözleme yeri

Polarlayıcı < cam

Çözümleyici

Şekil 8 Paul Nipkovv'un 1884' te önerdiği "elektrikli teles kop"

kınında sarmal bir biçimde küçük delikler delinmişti. Disk dönerken her delik görüntünün bir "satırını" göste riyordu. Alıcıda da bu diske özdeş ve bu diskle eşzaman lı dönen başka bir disk te her deliğinden tekrar görüntü nün "satırlarını" gösteriyor ve bu şekilde görüntü "satır satır" yani taranmış bir biçimde izleyiciye iletilmiş olu yordu. Nipkow, dizgesi için gerekli diğer öğeleri ve ayrıntıları da 1 ay gibi çok kısa bir zamanda tamamladı ve "elektrikli teleskop" adını verdiği dizgesi için patent almak üzere Ocak 1884*te başvurdu.

ğu için, vericideki ışık düzeyi artınca, akım da artıyor ve böylece yaratılan magnetik alan alıcıda birinci prizmadan geçmiş olan ışığın polarma düzlemini ikinci prizmadan da geçebilecek şekilde döndürüyordu. Dolayısıyla verici deki ışık yeğjnliği ne kadar yüksekse alıcıda da ildnd prizmadan geçen ışık yeğinliği o kadar yüksek oluyordu. Bundan sonra döner disk bu peşpeşe ışık değerlerini gö zetleme öğesindeki görüntü alanına yeteri derecede hızlı bir biçimde yayıyor ve böylece izleyici gönderilen gö rüntüyü görebiliyordu.

Nipkosv'un sistemi Şekil 8'de gösterilmiştir. Vericide iki sabit mercek arasında döner disk ya da tarama diski bu lunmaktadır. Diskin ilettiği ışık yeğinliği selenyum öğe tarafından elektriksel bir yeğinliğe çevrilmektedir. Her "satırdan" sonra "geri dönme" ya da resmin tümünün ta ranmasından sonra "geri dönme", deliklerin birbirine göre konumu nedeniyle kendiliğinden sağlanmaktadır. Nipkow*un önerisinde disklerde 24 delik bulunmaktaydı ve alta ve verici diskleri birbirlerine göre eşzamanlı bir biçimde saniyede 10 devir yapmaktaydı.

Nipkow bu önerisinde yalnızca mekanik taramanın en basit bir biçimde yapılmasını sağlamakla kalmadı. Aynı zamanda alıcıyı disk dışında hiçbir hareketli parça kul lanmadan da gerçekleştirmeyi başardı. Nipkow'un dizge sinde alıcıda görüntüyü oluşturacak ışın yeğinliğinin gön derilen yeğinliğe göre değişmesi Faraday etkisini kulla nan bir yöntemle sağlanmaktaydı. Bu amaçla, iki ucunda polariama prizmaları bulunan ve magnetik alan yaratan bir bobin içine yerleştirilmiş kurşun oksitli yüksek kırıl ma indbli bir cam kalıbı kullanılıyordu.

Nlpkow'un bu yöntemi 7 yıldır sürdürülegelen tel üzerin den görüntü gönderme çabalarını böylece noktalamış ol du. Nipkow 15 Aralık 1885'te geliştirdiği dizgenin pa tentini aldı. Ancak bu yönteme dayalı hiçbir dizge ya pılmadı. Nipkow'un kendisi de bu icadından yararlan mayı düşünmedi ve birkaç yıl sonra patent geçerliliğini yitirdi.

Nipkow'un döner diski 40 yıl sonra 1926'da, sonunda, ingiltere'de John Logie Baird tarafından kullanıldı ve bu yöntemle gerçekten görüntü İletiminin olanaklı olduğu uygulamalı olarak kanıtlandı.

Bundan sonraki 7 yıl içinde mekanik iletim araçları özellikle İngiltere, Almanya ve Birleşik Amerika'da bu araçların yapısal sınırlan olanak verdiği ölçüde geliştiril di. 1930'dan itibaren de resim lambası, alıcıdaki tüm hareketi! kısımların yerini almaya başladı. 1930'lann ba şmdan itibaren de pratik kamera tüplerinin geliştirilme sinden sonra tüm mekanik parçalar yerlerini elektronik öğelere bıraktılar ve bugünün televizyonu bir gerçek oldu.

Alıcıdaki ışık kaynağından gelen ışık birinci prizma ara cılığıyla belli bir düzlemde poiarlandıktan sonra, eğer bo binde akım yoksa ikinci prizmadan geçemiyordu. Bobin den geçen akım selenyumun iletkenliği ile orantıh oldu

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 259 • 260

KAYNAK:

1. Shiers G., Early schemes for television, IEEE Spect rum, Mayıs 1970, s. 24 34 303