Streven. Jaargang 1

[p. 1184]

Televisie
door Prof. L. de Borman

Na de Parijse tentoonstelling van 1889 verscheen, hier te lande, een brochure met titel: TELOPSOGRAPHE. La plus grande découverte scientifique. Volgens de enthousiaste maar voorzichtig anoniem gebleven opsteller, was de telopsograaf, een toestel om op afstand, per draad te zien, zoals de telefoon op afstand doet horen, bijna verwezenlijkt. Met geestdrift beschrijft hij reeds een telopsografisch gesprek tussen een pensionaatsmeisje te Nantes en haar moeder te Moskou: ze ziet haar in een soort spiegel, bemerkt haar vermoeide ogen, kijkt naar de nieuwe meubels... Aan wetenschappelijke gegevens bevat het boekje weinig meer dan toespelingen op enkele verschijnselen waarin licht of belichting betrokken zijn, vooral de eigenschap van selenium om minder weerstand te bieden aan een, trouwens altijd zwakke, electrische stroom, wanneer het intens belicht wordt. Dus weinig meer dan een blijde hoop ingegeven door de eerste successen van fotografie en telefoon.

Daarover zijn nu vijftig jaar ononderbroken studie en laboratoriumonderzoek heengegaan intussen is de televisie een werkelijkheid geworden - niet de telopsograaf. Het moge paradoxaal schijnen voor een niet-ingewijde, de draadloze oplossing alléén had goede kansen, zoals trouwens de radiotelefoon vroeg of laat de transoceanische kabels nutteloos zal maken.

Televisie en telefonie

De verwachtingen van 1889 moesten tot een teleurstelling leiden, omdat men, instinctmatig geloofde aan de analogie tussen gehoor- en gezichtsindrukken. Maar die analogie is vrij oppervlakkig. Klank en beeld verschillen n.l. vooral hierdoor dat de eerste essentieel een verschijnsel is in den tijd, een zekere wijze waarop iets duurt, en het tweede een verschijnsel in de ruimte, een zekere wijze waarop iets uitgestrekt is. Voor de telefonie was het niet zo moeilijk. De electrische stroom is uiteraard ook een temporeel verschijnsel en het was dan ook niet zó moeilijk een electrische stroom te gieten naar de vorm van het geluid. Daartoe was het slechts nodig een 'tolk' te vinden die voor klanken gevoelig was en die zelf de electrische stroom kon aanspreken; die tolk is niets anders dan de microfoon. De volgende stap, van telefonie naar radio, werd gezet toen het princiep draaggolf en modulatie voor de verbeelding opdook. Hierover aanstonds meer. Weldra werd het zonneklaar hoeveel eenvoudiger een draaggolf seinen overbrengt dan een electrische leiding. Toen zocht men niet langer naar een beeldtransmissie per draad.^1.

Televisie is echter zo verschillend van telefonie als een voetbalmatch van een wielerwedstrijd. Het beeld is weliswaar ook veranderlijk in den tijd,

1. WIJ bedoelen de ogenblikkelijke transmissie van levende beelden. Platen kunnen vrij goed per draad overgebracht worden.

[p. 1185]

wat een zekere verwantschap schept met het geluid, maar op ieder ogenblik is dat beeld een ingewikkeld complex van licht en schaduw (om voorlopig te zwijgen over kleurentelevisie) dat niet versmelt tot één geheel zoals de klanken uit een akkoord. Analogie tussen televisie en telefonie zou dan slechts bestaan wanneer het te verzenden 'beeld' een gekleurde draad was die vóór de opnamelens afgespoeld wordt.

Wil men toch een analogie scheppen dan is er geen andere uitweg dan het beeld te beschouwen, niet als iets dat daar 'bestaat', maar als iets dat 'opgebouwd wordt' en wel uit zeer smalle horizontale stroken die de lens passeren.

De theorie en de praktijk van de bioscoop hebben ons vertrouwd gemaakt met enkele fundamentele gegevens van de physiologische optiek en wel o.m. met het feit van de nawerking op het vlies der lichtindrukken. Twee beelden die elkander in minder dan 1/30 seconde opvolgen versmelten daardoor in elkaar. Toont men ons een beeld, niet ineens, maar stuk voor stuk, van boven links tot onder rechts, zó vlug dat het gezicht plaats heeft in minder dan 1/30 seconde dan hebben we den indruk alles gelijktijdig waar te nemen. Physisch wordt het beeld dus wel een tijdelijk verschijnsel, physiologisch blijft het een ruimtelijk verschijnsel.

Televisie in hoofdlijnen

Hieruit volgt dat de allereerste opgave die de televisie op te lossen heeft is: de ontleding van het beeld in 'elementen' voldoende smal om te kunnen worden beschouwd als lijnen wier lichtintensiteit van punt tot punt verandert. In hoeveel lijnen moet het beeld geknipt worden? Iedereen zal antwoorden: dat hangt af van de grootte van het scherm waarop het beeld geprojecteerd moet worden. Toch is dit niet juist. Het hangt primair af van den afstand waarop men staat van het scherm. Wanneer we naar de bioscoop gaan kiezen we onze plaats niet te ver maar ook niet te dicht bij het doek omdat we steeds het geheel in overzicht willen nemen. Moet een détail duidelijker waargenomen worden dan zal de cineast er wel voor gezorgd hebben dat dat détail geheel het doek in beslag neemt. Als we daarmee rekening houden zal het meestal nutteloos zijn het beeld in meer dan ongeveer 600 lijnen te ontleden.

Duidelijkheidshalve is het eenvoudiger te veronderstellen, dat de lijnen zelf geknipt worden in zulke kleine stukjes dat elk snippertje een homogene belichting heeft d.w.z. dat men niet meer onderscheiden kan of een hoekje donkerder of helderder is dan een ander hoekje. In de plaats van een reeks lijnen hebben we nu een verzameling vlekjes. Wie het beeld terug wil opbouwen moet nu maar die vlekjes in dezelfde orde terugleggen.

Maar als het beeld beweegt en verandert? Goed, dan maar steeds opnieuw beginnen met de ontleding in vlekjes, de verzending door de ruimte, de wederopbouw bij de ontvangst. Alles gaat kolossaal vlug; zó vlug dat de 'ontvanger' uit de maat kan geraken, niet meer wetend waar de regel, of zelfs het beeld, begint. Dit is de kwestie van de synchronisatie. Aan het einde van elke regel stuurt men dan ook een sein en tenslotte doet men hetzelfde onderaan het beeld: de achterblijvers of de voorlopers worden op deze wijze in het verband gehouden.

[p. 1186]

Maar hoe worden de lichtvlekken overgezonden? Men vertrouwt ze toe aan een bode of liever aan een soort lopende band: de draaggolf. Die draagt tevens mee alles wat men wenst over te seinen, met name de bevelen 'einde regel' en 'einde beeld'. Een vergelijking zal wellicht welkom zijn om begrijpelijk te maken hoe de golf iets 'draagt'. Een kilometerlange kolom soldaten is zo uitstekend gedrild dat allen zeer nauwkeurig hetzelfde mars-tempo hebben: overal even lange en regelmatige stappen. Ze passeren een huis waar, vanuit het venster, een talentvolle generaal een rede houdt. Daar de kolonne niet mag blijven stilstaan hoort ieder soldaat juist enkele woorden die hem opmonteren of teneerdrukken, vervullen met haat of liefde; de enige reactie is dat hij harder of zachter op de grond stampt - zonder het rythme te verliezen! We zullen hier spreken van een 'golf' soldaten waarvan de stap een bepaalde frequentie heeft en die gemoduleerd wordt door de inwendige gevoelens. Of denk aan de rimpels die over een slootoppervlak trillen: allen aan elkander gelijk in snelheid en golflengte en die toch kunnen verschillen, - daarin bestaat hun modulatie - door de hoogte der golftoppen. Op dezelfde wijze moduleren we een electromagnetische golf door de lichtvlekken of beter nog door de stroomimpulsen die aan de lichtvlekken beantwoorden.

Bij de ontvangst moet het tegenovergestelde geschieden: de modulatie dient van de golf gezeefd te worden wat weer een reeks van stroomimpulsen levert die op hun beurt opnieuw omgezet worden in lichtvlekken om een behoorlijk beeld op te bouwen.

De draaggolf

Een draad waarin electriciteit stroomt, oefent, in de omliggende ruimte, een magnetische invloed uit: de kompasnaald gaat steeds dwars liggen op de electrische stroom. Op grote afstand is daar vanzelfsprekend niets meer van waar te nemen - zeker niet wanneer de stroom geen wisselstroom is. Is hij dit echter wél, dan zal de magneetnaald trillen want zij moet telkens met de stroom van richting veranderen. Want er gebeurt iets zeer interessants: de magnetische eigenschappen van de wisselstroom planten zich voort in de ruimte, er ontstaat een z.g. magnetische golf die, weliswaar, met den afstand verzwakt maar toch 'ontdekt' kan worden door een zo gevoelig instrument als de radiolamp. De overdracht van geluid of beeld berust op die spontane voortplanting van electromagnetische wisselvelden. Een zender bevat dus altijd een generator van electrische trillingen waarvan de frequentie d.i. het aantal trillingen per seconde in ruime mate willekeurig is maar steeds zeer groot, minstens enkele honderdduizenden tot meerdere millioenen (voor de korte en ultra-korte golven). De duur van één trilling is des te korter naarmate de frequentie groter is; ook de afstand die de golf doorloopt gedurende één trilling, de z.g. golflengte neemt af met toenemende frequentie. Wat de snelheid van die golven betreft, deze is dezelfde als die van het licht, 300.000 km per seconde.

Verschillende draaggolven kunnen dezelfde beeldmerken meevoeren als modulatie; het ontvangsttoestel wordt, zoals een gewone radio, op de draaggolf afgestemd.

[p. 1187]

Lichtvlekken vervangen door electrische stroompjes

Aan elk lichtvlekje van het beeld moet beantwoorden een bepaalde modulatie van de draaggolf. Deze wordt evenwel niet rechtstreeks in betrekking gebracht met het beeld. De draaggolf kan alleen beïnvloed worden door een electrische stroom. Er moet dan ook eerst een tolk gevonden worden - zie de microfoon - die licht-gevoelig is maar tevens een electrische taal spreekt. Zoals er verschillende, op zeer uiteenlopende beginselen steunende, microfonen bestaan, zo bestaan er ook verschillende manieren om licht in electrische stroom te vertalen. Een daarvan is verwezenlijkt in de iconoscoop. Dit is een soort cylindervormige buis waarin het over te seinen beeld geprojecteerd wordt, door middel van fotografische lenzen op een speciaal scherm. Dit wordt, regel voor regel, bestreken door een electronenstraal waaraan elk beeldvlekje een zeker aantal electronen ontneemt in evenredigheid met zijn belichting. In de iconoscoop regent het dus eletronen op zeer verstandige wijze en in een bepaalde volgorde. Sterk vereenvoudigd kunnen we het beeld vergelijken met een vergaarbak voor electronen, die met gulpen gevuld wordt.

Hoe de electronen verwijderd worden? Door het licht zelf - en daar begint het ook mee. Sommige metalen zijn zo reactief dat ze hun electronen verliezen wanneer ze belicht worden. Uit zo'n metaal is het scherm van de iconoscoop vervaardigd. Terwijl het toverpenseeltje van de electronenstraal het beeld telkens opnieuw bestrijkt pompt het licht de electronen onophoudelijk weg en in het voorbijgaan spuit de straal het tekort weer aan. Die aankomende gulpen van electronen doet het niveau van de vergaarbak met schokken stijgen: dat is genoeg om stroomimpulsen te doen ontstaan in een buis die het niveau van de vergaarbak aangeeft (een gewone draad wel te verstaan), en daarna heeft men niet meer te doen met lichtpunten maar met een reeks stroomimpulsen. Men bedenke dat dit electronentanken voor elk beeldelementje op zowat een half-millioenste van een seconde moet geschieden terwijl het ongeveer 4/100 van een seconde krijgt om weer in het licht te verdampen. Dat lijkt allemaal fabelachtig onwaarschijnlijk; toch kan het zó verlopen omdat het electron zo vele malen lichter is dan... wij! Een millioen × millioen electronen wegen immers nog niet eens een millioenste van een millioenste van een gram. Waar voor ons een vijftigste van een seconde een onwaarneembaar korte tijdsduur betekent, is dit een zeer lang tijdsinterval voor die sprookjesachtig kleine balletjes.

De stroomimpulsen wijzigen de draaggolf

Stroomimpulsen zijn geen wisselstroom d.i. stroom die voortdurend heen en weer vloeit in dezelfde geleider. Toch hebben we wisselstroom nodig voor de draaggolf, zoals boven gezegd is. Die wisselstroom wordt dan ook afzonderlijk klaargemaakt en dan komt het ogenblik om hem, via de stroomimpulsen die van de iconoscoop komen, de kenmerken van het beeld toe te vertrouwen. Hoe dat precies gebeurt is een louter technische opgave waar we niet op in zullen gaan. Interessanter voor onze lezers zal het zijn een woordje te zeggen over de vereiste frequentie en golflengte.

Wij hebben aangenomen dat het beeld in ongeveer 600 lijnen moest

[p. 1188]

geknipt worden en dat die lijnen beschouwd moesten worden als bestaande uit lichtvlekken. Nemen we als vorm van het scherm die van een postkaart, dan verhouden zich de afmetingen ongeveer als 3 tot 4 en moeten we per lijn rekenen met 600 × 4/3 = 800 beeldvlekjes; dit betekent dat het totale beeld in 600 × 800 = 480.000 vlekjes ontleed is. Nu hebben we ook aangenomen dat het hele beeld doorlopen werd door de electronenstraal op 1/25 seconde. Per seconde moeten dus 480.000 × 25 = 12.000.000 beeldvlekjes het ontstaan geven aan zovele stroomimpulsen.

Het zal wel voor ieder duidelijk zijn dat elke stroomimpuls die aan de draaggolf wordt toevertrouwd, gedragen moet worden door betrekkelijk veel golftrillingen, anders zou de regelmatigheid van de golf trillingen totaal gestoord worden. Dus zal de golf niet 12 maar meer dan 60 millioen trillingen per seconde moeten hebben. Dit is ernstige hoogfrequentie en beantwoordt aan golflengten van 5 tot 4 meter. Bij zulke frequentie's vertonen de golven de eigenaardigheid dat ze zich liefst altijd rechtlijnig voortplanten. Door hinderpalen worden ze gedeeltelijk opgeslorpt, gedeeltelijk weerkaatst. Het is dus raadzaam altijd in het 'zicht' te blijven van de zendantenne d.i. in een straal van ongeveer 40 km.

Televisie-ontvangst

De manier waarop televisiegolven opgevangen worden door een antenne, omgezet in uiterst zwakke stroompjes, versterkt tot vrij krachtige stromen en dan beroofd van hun boodschap, hun modulatie, dat alles verschilt niet zo sterk van de overeenkomstige behandeling der radiogolven. Het onderscheid ligt weer voornamelijk in de omzetting van stroomimpulsen in licht - terwijl in de radio die impulsen terugvertaald worden in geluid. Wie reeds een televisie-apparaat gezien heeft, werd natuurlijk getroffen door het scherm op de bodem van een soort trechtervormige grote radiolamp. Met 'bodem' bedoelen we de grote glazen wand die de trechter sluit. Het scherm bestaat uit een stof die lichtend wordt wanneer ze door electronen getroffen wordt. Wat nu zal gebeuren heeft men al geraden. Ook dit scherm wordt met electronen bespoten van links boven tot onder rechts en wel juist in overeenstemming met de electronen-spuit in de iconoscoop. Maar ditmaal wordt het debiet der electronen niet geregeld naar de belichting van de vlek die ze besproeien; integendeel de electronenstraal bevat zelf een min of meer groot aantal electronen in overeenstemming met de stroomimpulsen van de modulatie; wat nu als gevolg heeft dat de getroffen plaats min of meer lichtend wordt.

Het scherm kan gekozen worden in verschillende schakeringen: blauwachtig, geelachtig, enz. Dat is maar een kwestie van smaak. Belangrijker eigenschappen zijn: de reactie-snelheid - het scherm moet ogenblikkelijk fluoresceren - en de afwezigheid van na-fluorescentie. In dit laatste geval worden immers al de bewegende voorwerpen achternagelopen door een lichtende schaduw. Dat kan heel leuk schijnen, éénmaal terloops, maar bij snelle bewegingen zou het beeld verfloersen in een mist van licht.

Daar we nu toch een eventueel gebrek aanstippen, moeten we ook iets zeggen over andere storingen. Parasieten kunnen hier voorkomen even goed als bij het geluid; zij doorlopen het scherm als donkere (of eventueel

[p. 1189]

heldere) vlekken. Een toevallige radio-uitzending op de videogolf zou het scherm totaal vertroebelen. Gebrek aan behoorlijke synchronisatie tussen uitzender en ontvanger verwringt het beeld of snijdt het in twee stukken die t.o.v. elkaar verschoven zijn; zoals bij filmen kan het beeld op zijn kop staan. Erger wordt het wanneer, ten gevolge van een verkeerde schakeling die de 'faze' omkeert, het beeld als negatief verschijnt, wit in plaats van zwart en omgekeerd. Gebrek aan regelmatigheid in de beweging der electronenstralen kan het beeld aan een zijde doen inkrimpen of er doen uitzien als een landschap bekeken door derde-kwaliteitsruiten.

Synchronisatie

De lezer wil misschien nog weten waarin juist de seinen bestaan die het einde van de regel of van het blad aankondigen. Om hierop te antwoorden, vragen we een kleine inspanning van de verbeelding en keren we terug naar het principe van de modulatie. De draaggolf mogen we 'zien' als rimpels van de ruimte, welke met lichtsnelheid voortijlen. De rimpels kunnen min of meer hoog zijn, ten minste tot een zeker maximum overeenkomstig de maximale inspanning van den zender. Gewoonlijk zal van de zender het uiterste gevraagd worden om 100% WIT te seinen (ofschoon dit ook aan 100% ZWART zou kunnen beantwoorden). Nemen we aan dat de WIT-gemoduleerde draaggolf een hoogte heeft 10. Hoe zal ze dan ZWART-gemoduleerd worden? Door een hoogte nul, d.i. door de golf momentaan te onderbreken? A priori had men het zo kunnen schikken maar men heeft er de voorkeur aan gegeven aan ZWART een hoogte van b.v. 3 te laten beantwoorden op de draaggolf. Al de lichtschakeringen worden dan weergegeven door golfhoogten begrepen tussen 3 en 10. Daalt de modulatie onder 3 dan blijft het scherm zeker zwart maar intussen kan men de golf gebruiken om de nodige bevelen over te sturen - en uit te voeren. De lijnen worden ingekort met enkele beeldelementen. Het bevel 'einde lijn' bestaat uit een reeks diepten in de modulatie b.v. tot 1 of nog minder. Eveneens wordt elk beeld ingekort met een paar lijnen gedurende dewelke het bevel 'einde beeld' geseind wordt, dat weer bestaat uit een reeks 'putten' in de modulatie, dus zo men wil een soort super-zwarte stippen. Bij de ontvangst moet gezorgd worden voor de schifting van de beeldsignalen en van de tijdsignalen. Aangezien die altijd beantwoorden aan een modulatie-niveau beduidend lager dan zwart, worden we weer uitstekend geholpen door radiolampen die immers volledig stom kunnen gemaakt worden door te sterke of te zwakke modulatie. Na de schifting worden de video-signalen overgedragen op de electronenstraal terwijl de synchronisatie-impulsen gevoerd worden naar een soort electronen-chronometer die zorgt voor de regelmatige verplaatsing van de electronenstraal. Bij elke slingerslag wordt het horloge gecontroleerd en eventueel weer gelijk gezet.

Hoever staat het met de televisie?

Vanzelfsprekend hebben we in dit artikeltje alles herleid tot schema's en vergelijkingen zodat de leek moeilijk kan oordelen over de som van

[p. 1190]

arbeid die tot heden gepresteerd is en in hoever deze tot resultaten heeft geleid. Alleszins moet gezegd worden dat de uitslagen opmerkelijk zijn. Men oordele vooral niet naar de een of andere reproductie in een krant: het beweeglijke beeld voldoet altijd meer dan de stillevens. In de eerste jaren van de radio was men zeer opgetogen over toestellen die de klank bijna niet minder geweld aandeden dan de eerste gramofoonplaten. Alles was toen nieuw! Nu stelt de verbruiker onmiddellijk zeer zware eisen: helderheid van beeld, omvang van het scherm, afwezigheid van vervormingen, automatische sterkte-regeling, eenvoudige bediening. De kleurfilm heeft ons allen verwend: wij wensen de kleurentelevisie en verlangen alles zo goedkoop mogelijk! Die laatste voorwaarde zal pas vervuld worden wanneer er een voldoende groot aantal verbruikers is. In dit opzicht stond Duitsland er, in 1939, beter vóór dan België en Nederland; bekend is, dat daar altijd rekening gehouden wordt met massa's van weinig koopkrachtige huisgezinnen.

Zo ontstond de 'Volksempfänger', de 'Volkswagen', en reeds dacht men aan goedkope volks-televisie-ontvangers. In de U.S.A. beschikt men én over mensen én over kapitalen maar een speciale belemmering vormen de grote afstanden. Men ziet op tegen installatie-onkosten van talrijke televisie-uitzenders. Een compromis zou hierin bestaan, dat hetzelfde programma gelijktijdig uitgezonden wordt door verschillende stations die per draad met elkaar verbonden zijn. Maar dan vallen we terug op de beschouwingen waarmee we begonnen: televisie-impulsen zijn per draad moeilijk over te brengen: speciale kabels dienen daarvoor waarbij de twee draden niet om elkaar gevlochten zijn, maar in elkaar passen als een draad in het midden van een cylinder, de coaxiale kabels. Er bestaat een plan om een aantal Amerikaanse grootsteden door een net van coaxiale kabels te verbinden.

Een laatste bemerking. Met hetzelfde radiotoestel kunnen we luisteren naar de programma's van heel de wereld - wanneer het toestel gevoelig genoeg is - omdat het principe van de modulatie overal hetzelfde is. (Met uitzondering van de jonge en veelbelovende frequentie-modulatie.) Met de televisie is het niet zo aangezien er nog geen internationale overeenkomst bestaat over het aantal beeldlijnen, noch over het modulatie-systeem (10 = WIT ofwel 10 = ZWART) noch over het aantal beelden per seconde, 25 of 30, noch over de tijdsignalen. Elk televisie-toestel is dan goed voor één zender - of het wordt vrij gecompliceerd en duur. Over die grote verscheidenheid moet men zich verheugen; zolang de televisie buiten het bereik blijft van gewone beurzen is het immers beter dat men blijve zoeken op zo breed mogelijke schaal. Intussen mag men de verwachtingen van 1899 blijven koesteren maar ditmaal stevig steunend op feiten.