تاریخچه تلویزیون رنگی

در سال 1939 میلادی وقتی مهندسی جوان در آستانه‌ی منزل جان لوکی بِرد ایستاده بود احساسی از هیجان و ترس داشت. باید به جان برد، مخترع تلویزیون، که بُت بچه مدرسه‌ای‌ها بود، می‌گفت که نظریه‌ی اخیر او کاملاً غیر عملی است. برای بِرد، اخبار نقشی فرعی داشت و بدون توجه به آن‌ها کارش را ادامه می‌داد. در 20 دسامبر 1940، بِرد تصاویر تلویزیون رنگی را با کیفیتی بی‌نظیر تولید کرد، بیست و هفت سال قبل از آن که بی بی سی آن‌ها را به عنوان استاندارد مخابرات بپذیرد و دو نسل پیش از آن که ژاپن به جهش چشم‌گیری در زمینه‌های فنی دست یابد.
ری هربرت که متصدی مجموعه یادداشت‌های خصوصی برد بود برخوردهای اولیه‌ی خود با برد را بازگو نمود. او در آن زمان به تازگی با مقام مهندس برق به شرکت پیش‌گام برد به نام تلویزیون‌سازی برد پیوسته بود. از زمانی که هربرت در 1933 تلویزیون ابتدایی خود را در مدرسه ساخته بود احترام خاصی برای برد قائل بود. این فرصت که شش سال بعد، این مخترع را شخصاً در آزمایشگاه خودش در منزل ببیند باور نکردنی بود هر چند وظیفه‌ی هربرت آن بود که به طور مستدل ثابت کند که فرستادن تصاویر تلویزیونی اخیر برد از طریق خط تلفن، آن گونه که این پیش‌تاز بزرگ در نظر داشت، از نظر فنی غیر ممکن است.
این کار قبلاً انجام شده بود و برد تصور می‌کرد به رغم عدم اطمینانی که در این زمینه وجود داشت بار دیگر نیز شدنی است. این بار اختلاف بر سر کیفیت تصاویر برد بود. این تصویرها چنان بهبود یافته بود که کابل‌های زوجی خطوط تلفنی نمی‌توانستند از عهده‌ی انتقال سیگنال‌های با بسامد بالایی که برای انتقال تمام اطلاعات اضافی موجود در تصاویر لازم است بر آیند. (کابل زوجی (Twin Cable) عبارت است از خط انتقالی که دو سیم موازی دارد که توسط ماده‌ی عایقی از هم جدا شده‌اند. امپدانس خط، توسط قطر و فاصله‌ی این سیم‌ها و ماده‌ی عایق تعیین می‌شود و معمولاً برای تلویزیون سی صد اهم است.) با افزایش بسامد سیگنال هنگام انتقال، امپدانس (یا مقاومت مرکب) در طول کابل‌های هادی افزایش می‌یابد، و بین زوج کابل کاهش پیدا می‌کند. در نتیجه، زوج کابل‌های هدایت کننده‌ی سیگنال را از بین می‌برد و برای آن، حالت اتصال کوتاه به وجود می‌آورد. برای بسامدهای بزرگ‌تر از حدود ده کیلو هرتز، از کابل‌های هم‌محور استفاده می‌شود که در آن یک هادی در وسط متمرکز شده و به واسطه‌ی عایق از جداره‌ی فلزی کابل که هادی دیگر را تشکیل می‌دهد مجزا شده است.
اما برد، تنها با آزمایش قانع می‌شد. هربرت می‌گوید: «نقطه‌ی قوت وی مکانیک و نورشناسی بود... او الکترونیک نمی‌دانست، اما در گفتن آن که «بگذارید امتحان کنیم» ید طولایی داشت.» بنا بر این هربرت تجهیزات تلویزیون را در آزمایشگاه برد واقع در گرس وود رد در سیدنهام به تلفن او وصل کرد و سیگنال‌ها را به سوی همکاران در دفتر کار شرکت واقع در کریستال پالاس، حدود سه کیلومتر دورتر، فرستاد. هربرت می‌افزاید: «در انتهای سیم چیزی ظاهر نشد. سیگنال‌ها در مرکز تلفن گم شدند.»
این شکست فنی بیش از آن که عامل بازدارنده باشد به انگیزه‌ای بدل شد. برد می‌خواست در خانه کار کند اما بتواند به کمک فرستنده‌ی رادیویی واقع در مرکز مخابرات کریستال پالاس، که شرکت در آن جا جایی را اجاره کرده بود، تصاویر تلویزیونی خود را مخابره کند. استودیوی شرکت در پایین برج جنوبی کریستال پالاس که از آتش سوزی و ویرانگری در سال 1936 جان سالم به در برده بود سرد و کوچک بود. به علاوه، کار کردن هم در آن جا و هم در خانه به این معنا بود که برد می‌بایست تجهیزات را بین دو استودیو مرتباً جا به جا کند. او به خاطر داشت که مهندسان در 1931 و 1932، برای فرستادن تصاویر تلویزیونیِ مسابقه‌ی اسب سواری شهر اپسام به یک تماشاخانه در لندن، از خطوط تلفن عمومی استفاده کردند. اما همان گونه که هربرت اشاره کرد آن تصاویر تنها از سی خط تشکیل شده بودند و به زحمت در محدوده‌ی بسامدی کابل تلفن معمولی گنجانده می‌شدند. این عمل برای تصاویر صد و دو و صد و بیست خطی که برد در آن زمان ایجاد می‌کرد و به بسامدهای صد و هفتاد کیلو هرتز نیاز داشت ممکن نبود. او چاره‌ای جز این نداشت که به استودیوی طبقه‌ی هم‌کف شرکت باز گردد و دست کم مادام که به بررسی نحوه‌ی عمل‌کرد تجهیزات سیستم مخابره‌ی خود می‌پردازد آن‌ها را مستقیماً به فرستنده‌ی رادیویی واقع در طبقه‌ی بالا وصل کند. آغاز جنگ جهانی دوم، آن جنبه‌ی کار او را متوقف ساخت و مخابره‌ی رادیویی، جز برای کارهای دولتی، ممنوع شد. در نتیجه برد مجبور شد برای مخابره‌ی مدار بسته از اصطبلی در منزل خود (که به استودیو تبدیل شده بود) به گیرنده‌ای واقع در اتاق نشیمن، به استفاده از کابل هم‌محور رضایت دهد.
برد از 1933 گرفتاری‌های خود در اداره‌ی امور روزمره‌ی شرکت را رها کرد. بیش‌تر اوقات را در منزل به سر می‌برد و کارش را بر روی طراحی متمرکز کرد. اما این امر سبب نشد که از متخصصان شرکت کمک نگیرد. متخصصان شیشه‌گری که می‌توانستند لامپ‌های پرتو کاتدی با شکل‌های غیر معمول بسازند و کسانی که می‌دانستند در طراحی سلول‌های نوری چگونه می‌توان افزارهای حساس به نور را به بهترین شیوه ساخت تا نور باز تابیده از جسم را گردآوری و به سیگنال الکتریکی تبدیل کنند، بازدید کننده‌های همیشگی آزمایشگاه خصوصی مخترع بودند.
بیش از همه، برد می‌خواست تولید و انتقال ودریافت تصویرهای رنگی را که اولین بار در 1928، یعنی درست چهار سال قبل از اختراع تلویزیون، عملی ساخته بود، بهبود بخشد. او در دسامبر 1936 وضوح تصاویر فرستاده شده را از سی خط به صد و بیست خط افزایش داده بود. (وضوح (definition)، همان‌دهی تلویزیون در تشکیل تصویر است.) در تماشاخانه‌ی دومینیون لندن بر پرده‌ای به ابعاد هشت در شش فوت و شش اینچ، تصویرهای سیاه و سفیدی نمایش داد که از پیمایش‌های آمیخته‌ی شش‌گانه‌ی بیست خطی تشکیل شده بود که تصویرهای صد و بیست خطی می‌ساختند. (پیمایش (scanning)، حرکت (روبش) چپ به راست یا بالا به پایین، یا دایره‌ای باریکه‌ی نور برای تشکیل تصویر است.) برد بعد از نشان دادن تأثیر سیستم چند-خانه (نامی که خود بر پیمایش آمیخته نهاده بود) به تطبیق سیستم مذکور با تصویرهای رنگی موجودی که به واسطه‌ی لینک رادیویی از کریستال پالاس فرستاده می‌شدند پرداخت. (پیمایش آمیخته (interlaced scanning)، فرایند پیمایشی است که در آن فاصله‌ی مرکز به مرکز خط‌های پیموده شده دو یا چند برابر پهنای معمولی خط است به نحوی که خط‌های مجاور به میدان‌های مختلف تعلق دارند. مثلاً در امریکا از پیمایش آمیخته‌ی دوگانه استفاده می‌شود که در آن 5ر262 خط در یک میدان پیموده می‌شود و 5ر262 خط بقیه در میدان بعدی.) (لینک (link)، سیستم فرستنده گیرنده‌ی رادیویی است که دو مکان را به هم متصل می‌کند.)
در فوریه‌ی 1938، برد سه هزار نفر از حاضران تماشاخانه‌ی دومینیون را با اولین تصویر تلویزیونی رنگی فرستاده شده به واسطه‌ی امواج موجود در هوا، متعجب ساخت. فرستنده از یک استوانه‌ی گردان تشکیل می‌شد که بیست آینه در اطراف آن نصب شده بود. این آینه‌ها تصاویر جسم قرار گرفته در معرض تابش نور را از طریق یک عدسی بر روی دیسک گردانی که دوازده شیار هم‌مرکز داشت باز می‌تاباند. هر شیار با فیلتری نوری با یکی از رنگ‌های قرمز، آبی، یا سبز پوشیده شده بود. یک سلول نوری، تصاویر پیمایش شده را جمع‌آوری و آن‌ها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کرد. برد برای ارسال سیگنال‌ها به تماشاخانه‌ی دومینیون در برج جنوبی کریستال پالاس فرستنده‌ی رادیویی قرار داد و برای فرستادن صدا از خطوط تلفن استفاده کرد. در تماشاخانه‌ی لندن سیگنال‌ها وارد سلول کِر (Kerr) می‌شدند. (سلول کر (Kerrcell)، وسیله‌ای است که با استفاده از اثر «کر» باریکه‌ی نور را مدوله می‌کند. اثر «کر» (Kerr effect)، چرخش اندک صفحه‌ی قطبش نور در هنگام بازتابش از سطح صیقلی شده‌ی ماده‌ی مغناطیسی است.) این سلول باریکه‌ی نور با شدت زیاد را به کمک اسباب پیمایش، همانند آن چه که در کریستال پالاس بود، بر پرده‌ی دوازده فوتی در نٌه فوتی مدوله می‌کرد. ابعاد پرده با توجه به پیش‌رفت‌های بعدی در نظر گرفته شده بود.
در اواخر سال 1939، شرکت تلویزیون‌سازی برد به طور داوطلبانه بساط خود را برچید و پیوندش را با بنیان‌گذار خود گسست. برد به حال خود وانهاده شده بود تا شخصاً مبارزه کند. هربرت می‌گوید بر خلاف پیش‌گامان تلویزیون در امریکا نظیر RCA با منابع وسیع نیروی انسانی و پول، برد مجبور شد هزینه‌ی آزمایش‌های بعدی تلویزیون رنگی را از جیب خود بپردازد. شروع جنگ جهانی دوم کار را باز هم مشکل‌تر کرد. هربرت می‌گوید: «با توجه به حق تقدم نیروهای مسلح در درخواست اجزای الکترونیکی و سایر منابع، در مجموع شرایط برای سرمایه گذاری در تهیه‌ی برنامه‌ی تلویزیونی رنگی در مقایسه با رقبای امریکایی نامطلوب بود. اما برد تصمیم داشت این کار را انجام دهد. او کار را با سه تکنسینی که قبل از انحلال شرکت تلویزیون برد با او همکاری داشتند ادامه داد، و به دست آوردن تصاویر شش صد خطی را که نسبت به استاندارد مورد قبول آن زمان وضوح بیش‌تری داشت به عنوان هدف انتخاب کرد.»
برد می‌دانست که برای دست‌یابی به چنین مشخصاتی، باید سیستم پیمایش مکانیکی را، که در به نمایش در آوردن تصاویر صد و بیست خطی در تماشاخانه‌ی دومینیون بسیار موفق بود رها کند. او به جای پیمایشِ شیء قرار گرفته در معرض نور با آینه‌های گردان و دیسک‌های شیاردار چرخان، یک لامپ پرتو کاتدی (CRT) به کار برد تا باریکه‌ی نور با شدت زیاد را بر روی شیء بیاندازد. این باریکه، شیء سایه‌دار را از طریق صافی‌های نوری می‌پیمود و یاخته‌ی نورابرقی (سلول فوتوالکتریکی) بازتاب‌ها را گردآوری می‌کرد. این تکنیک، توسعه‌ی روش نقطه‌ی پرنده‌ی برد بود که قبلاً به عنوان منبع نور، به جای CRT از لامپ رشته‌ای با شدت زیاد استفاده می‌کرد. (لامپ پرتو کاتدی (CRT)، لامپی است که الکترون‌های گسیل شده از کاتد داغ آن کانونی می‌شوند و بر روی پرده‌ی فلوئورسان آن اثر می‌گذارند.)
برد در دسامبر سال 1940، زمانی که برخی از مورخان ادعا می‌کنند او با دولت زمان جنگ انگلستان همکاری اطلاعاتی سری داشت، می‌خواست گروهی از روزنامه نگاران را به منزل خود دعوت کند تا ثمره‌ی تحقیقات اخیر او را ببینند. در میان میهمانان او زن هوانوردی بود که برد وی را انتخاب کرده بود تا تصویر شش صد خطی‌اش را از استودیوی خود بر روی لامپ تلویزیون در اتاق نشیمن بیاندازد. گزارشگر نشریه‌ی دنیای بی‌سیم در این باره چنین نوشت: «برای توصیف این نمایش تنها می‌توان عبارت بسیار موفق را به کار برد. تصویر رنگی درخشنده‌تر از برلیان بود. تماشای آن خوشایند و آرامش بخش بود.»
برد این موفقیت را تنها با به کار گیری دو صافی نوری، قرمز و آبی و سبز، به دست آورد. او ادعا داشت که طراحی سلول فتوالکتریک به او امکان داده است که به همان نتایجی برسد که در حالت عادی تنها با به کار گیری سه صافی قرمز و آبی و سبز ممکن بود. عمل صافی کردن با چرخش صفحه‌ی دو رنگ‌مایه‌ای میان لامپ پرتو کاتدی و جسم انجام گرفت. (رنگ‌مایه همان tone است.)
برد توانست با به کار گیری CRT پنجاه بار در ثانیه، پیمایش‌های دویست خطی از تصویر ایجاد کند که آمیختگی سه‌گانه داشتند و تصویری متشکل از شش صد خط به وجود می‌آوردند. در گیرنده، سیگنال‌ها ابتدا به صورت سیاه و سفید بر پرده‌ی CRT بازسازی می‌شدند. او دیسک دو رنگ‌مایه‌ای دیگری را که با دیسک فرستنده هم‌زمان شده بود در جلوی CRT چرخاند تا تصویرهای رنگی را بر روی آینه و از آن جا بر روی پرده‌ی شیشه‌ای مسطح به ابعاد دو فوت و شش اینچ در دو فوت بیاندازد.
پذیرش مشتاقانه‌ی تصاویر شش صد خطی از سوی همگان، به برد جرأت داد تا به پژوهش بر روی تلویزیون رنگی سه بعدی با سیستم ارسال تمام الکترونیکی رنگی ادامه دهد. دستاوردهای او کمیته‌ی هانکی را، که در سال 1943 مأمور بررسی آینده‌ی تلویزیون شده بود، وادار به پذیرش این مطلب ساخت که وضوح تلویزیون باید نهایتاً در حدود هزار خط باشد و رنگی بودن و سه بُعدی بودن آن مد نظر قرار گیرد.
اما برد در وضعیتی نبود که این اصلاحات را بپروراند. سلامت او رو به کاستی داشت و در ژوئن 1946 درگذشت. هربرت می‌گوید: «در زمانی که او تصویر شش صد خطی را ارسال می‌کرد، تصویر بالاتر از صد خط، بسیار واضح محسوب می‌شد.» بعد از آن در سال 1967، بی بی سی سیستم چهار صد و پنج خطی خود را به سیستم شش صد و بیست و پنج خطی ارتقا داد و در آخرین ماه همین سال در ژاپن سیستم‌های تلویزیونی با وضوح زیاد، قادر به دریافت تصاویر هزار و صد و بیست و پنج خطی، برای اولین بار فروش عمومی یافت. برد حتماً بسیار تعجب می‌کرد که چرا دست‌یابی به این دستاوردها این اندازه به طول انجامیده است.