Fernsehgeschichte

Anfänge und Grundlagen

Wußten Sie, dass die Idee des Fernsehens so alt ist wie der analoge Film? Erste Grundlagen standen schon 1877 bereit. Beflügelt durch die ersten Experimente mit Morsetechnik und Telefon dachten die Menschen schon früh über die Bildübertragung nach.

Fotozelle- Licht in Spannungsveränderung

1873 etwa machte der Engländer Willoughby Smith die Entdeckung, dass Selen durch Lichtveränderung seinen Widerstand veränderte. Die Grundlage einer Fotozelle war gelegt.

"Le Télectroscope", der Photo-Telegraph

Schon 1877 hatte der Franzose Senlecq die Idee, Bilder oder Objekte über ein Fotozellenfeld abzutasten und an anderer Stelle durch ein Glühlämpchenfeld wiederzugeben. Jede Fotozelle wurde per Kabel mit einer Glühlampe verbunden. Dabei wurde das Abbild durch eine Linse auf die Fotozellen geworfen.

Ein cleverer Gedanke, warum hat sich das Prinzip nicht durchgesetzt?

Welch ungeheurer Aufwand das war, zeigte sich als die deutsche Firma Telefunken das Verfahren tatsächlich aufbaute. Eine Auflösung von 100 X 100 Punkten (entspricht Pixeln in der heutigen Zeit) bedeutete 10.000 Glühlämpchen und entsprechend viele Kabelverbindungen. Das Prinzip bestand aus einem System aus Sensoren, einer Übertragungsstrecke (Kabel) sowie einer Wiedergabeseite. Hätte man ein solches System durchsetzen wollen, wäre es notwendig gewesen vom Fernsehsender aus jeweils 10.000 Kabel zu jedem einzelnen Fernsehzuschauer zu verlegen. Ein schier unmögliches Unterfangen.

Paul Nipkow und die Scheibe

Der Naturwissenschaftler der in Berlin studierte, hatte schon früh klare Vorstellungen von der Bildübertragung. Er ließ sich 1884 ein System patentieren, welches auf der Idee gründete, ein Bild nicht wie bei Senlecq gleichzeitig, sondern in Teile zerlegt und nacheinander zu übertragen. Auf diese Weise würde man statt tausender Kabelverbindungen nur eine einzige benötigen.

Er erfand eine rotierende, spiralförmig gelochte Metallscheibe (Sender), die das Bild zeilenweise abtastete und an anderer Stelle durch eine vor einer Lichtquelle rotierenden gelochten Scheibe (Empfänger) wieder abbildete. Die Nipkow-Scheibe. Wegen der fehlenden Synchronisationsmöglichkeiten waren die beiden Scheiben bei den ersten Aufbauten auf einer gemeinsamen mechanischen Achse.

Sein Verfahren nannte er „elektrisches Teleskop“, da man sich in der Wissenschaft gerne griechischer oder lateinischer Worte bediente, entsprach die deutsche Übersetzung von Teleskop (griech.) „Fern-Sehen“".

Funktion:

Bilder werden mit der rotierenden Scheibe (zunächst 30 spiralförmig angeordnete Löcher) in Hell-Dunkel Signale zeilenweise zerlegt und an anderer Stelle auf einer Projektionsfläche wieder zusammengesetzt. Die Löcher auf der Scheibe sind quadratisch gestanzt, jedes Loch ist für eine Zeile zuständig, das darunter liegende für die nächste Zeile. Durch die Rotation der Scheibe wandern die Löcher von links nach rechts und lassen nur jeweils die vom Objekt reflektierten Lichstrahlen auf eine Photozelle einfallen, die sich an der Stelle die abgetastet wird, befinden. Die Zahl der Punkte definiert die Zeilen, der Abstand der Punkte nebeneinander definiert die Bildbreite. Eine Umdrehung der Scheibe tastet ein vollständiges Bild ab.

Eine Linse bündelt die Lichtstrahlen auf eine Selenzelle. Bei hellem Licht gibt die Selenzelle einen starken, bei schwachem Licht einen schwachen Stromimpuls ab. Der wird über ein Kabel zur Empfängerseite geleitet. Da befindet sich eine Lampe, die entsprechend der Stromstöße in der Helligkeit variiert. Die rotierende Scheibe auf der Empfängerseite verteilt die Lichtpunkte (zerstreut durch einen Diffusor) wieder an die einzelnen Stellen auf eine Projektionsfläche.

Größtes technisches Problem war es, die beiden Scheiben (mehrere hundert Umdrehungen in der Minute) synchron drehen zu lassen. Bis 1940 gab es Systeme nach diesem Verfahren. Man behielt aber das Prinzip bei, zeilenweise von oben nach unten Bildinformationen in elektrische Signale zu wandeln. Wenn die Zerlegung und der Bildaufbau mechanisch erfolgt, spricht man auch vom mechanischen Fernsehen. Die Abtastung des Bildes erkannte man an leicht bogenförmigen Zeilen. Diese Scheibe wird heute noch bei Rastermikrospopen verwendet. Die Nipkow Scheibe fand bis Ende der 50er Jahre in einigen Videokameras Verwendung.

Weitere mechanische Ideen:

Bekannt wurde das Weiller´sche Spiegelrad, ein radförmiger Mehrkantspiegel. Jeder Spiegel erzeugt durch die Drehung eine Zeile mit Lichtpunkten. Jeder Spiegel hat gegenüber dem anderen eine etwas andere Neigung, damit er jeweils genau eine Zeile tiefer seine Lichtlinie schreibt. Eine vollständige Drehung des Spiegels bedeutet eine vollständige Abtastung eines Bildes.

Eine Person oder ein Objekt sitzt in einem dunklen Raum, der über ein drehendes Spiegelrad mit einem Lichtstrahl abgetastet wird. Das reflektierte Licht wurde von einer Fotozelle aufgenommen. (auf diese Weise arbeiteten bis vor einigen Jahren Flying Spot Abtaster; ein Lichtpunkt wurde zeilenweise über Filmbild gelenkt und auf der anderen Seite von der Fotozelle aufgenommen)

Die Spiegelschraube arbeitete mit einer Achse, an der viele Spiegel angebracht waren. Diese konnten leichter justiert werden, als beim Spiegelrad. Beide Systeme hatten neben der grundsätzlichen Abtastung per Lichtpunkt aber den Nachteil, dass sie relativ schwer und träge waren, höhere Bildfrequenzen und eine genaue Synchronisation (träge Masse) waren damit schwierig. Der Spiegelkranz löste dieses Problem dadurch, dass nur ein einziger Spiegel sich drehte und einen Lichtstrahl über einen kreisförmig angeordneten starren Kranz einzelner Spiegel reflektierte.

Distanzierte Schattenbilder

1919 gelang es Dénes von Mihály, Schattenrisse von sich bewegenden Scheren und Zangen über ein 5 Kilometer langes Kabel zu schicken. Sein System nannte er "Telehor" und es arbeitete mit der Nipkow-Scheibe mit 30 Zeilen und 10 Bildern/Sek. Er brachte den Telehor-Volksempfänger auf den Markt, der mangels Bildqualität und wegen des fehlenden Tones keine Akzeptanz fand.

Die Nachteile des mechanischen Fernsehens waren unübersehbar und so sehnte sich die Welt nach einem anderen, einem vollelektronischen Fernsehen. Die Röhrentechnologie machte es möglich.