Breve storia della tecnologia della televisione

Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
Breve storia della tecnologia della televisione
Italo Ghiaini, RAI Napoli
Prefazione
Anche se gli standard televisivi convenzionali NTSC, PAL e SECAM, ancora oggi
in uso in tutto il mondo, derivano da dimostrazioni in laboratorio che risalgono agli
anni ’20 del secolo scorso, le prime idee di televisione si manifestano a partire dalla
seconda metà del diciannovesimo secolo.
Lo sviluppo della televisione passa attraverso uno stadio sperimentale iniziale in
cui gli schemi di scansione meccanica dell’immagine raggiunti sono velocemente
superati e messi da parte dai sistemi elettronici. Ciò accade in un periodo dominato e
caratterizzato dalla radiodiffusione sperimentale e dalla determinazione degli
standard per la radiodiffusione.
Dopo l’interruzione imposta dalla II Guerra mondiale si assiste ad una rapida
espansione della Televisione, anche se, durante lo stesso periodo, un confronto tra
sistemi alternativi per la trasmissione a colori consente di accelerare la
determinazione degli standard compatibili, oggi in uso.
Alla metà degli anni ’50, l’introduzione dei sistemi di registrazione su nastro con
scansione trasversale contribuisce in maniera determinante a ridisegnare la
radiodiffusione televisiva e le tecniche di produzione. Presto, questo processo
diviene maturo per competere col cinema per applicazioni di produzione registrata.
Negli anni ’70, affermatasi la registrazione su nastro, segue un periodo di rifinitura
e miglioramento delle facilities di studio e di trasmissione, alle quali la tecnologia
dello stato solido e la continua evoluzione della tecnologia della telecamera a tubo
danno un importante contributo.
Negli anni ’80, i programmi d’aggiornamento e miglioramento sono volti ad
applicazioni a vasto raggio della tecnologia più recente. In particolare, l’elaborazione
numerica del segnale video consente nuovi approcci alla produzione televisiva da
studio, alla produzione da campo e al giornalismo elettronico.
Negli anni ’90 si ha lo sviluppo dei sistemi numerici, sia per il segnale sorgente,
sia per quello di canale.
La fine del ventesimo secolo vede l’affermazione delle tecniche numeriche e
l’apertura alla multimedialità. Si può affermare che inizia una nuova era in cui il
software gioca un ruolo sempre più rilevante rispetto all’hardware.
98
(Paragrafo attuale)
Idee per la televisione5
Le prime rappresentazioni immaginarie di dispositivi di visione a distanza come
quella di Luciano di Samosata6 o quella di Tiphaigne de la Roche7, presuppongono il
ricorso ad uno specchio. L’esploratore dello spazio delle Verae Historiae di Luciano
scopre una popolazione lunare dotata di un sistema di osservazione sonora e visiva
universale. Nel romanzo Giphantie (1760), Tiphaigne de la Roche parla di un
viaggio immaginario in cui ci s’imbatte in un dispositivo (uno specchio) che
consente l’osservazione universale8. Più tardi, Faust nella sporca cucina degli
stregoni, attraverso lo Zauberspiegel, partecipa di questo immaginario dello specchio
che consente di vedere ciò che è assente, nella fattispecie una donna di straordinaria
bellezza9. Al pari dello specchio magico di Luciano, la canna d’avorio, nella storia
del Principe Ahmed e della fata Pari-Banou, ha il potere di vedere a distanza.
Dopo il contributo sul fotofono di Bell e Tainter (1880), l’utilizzazione dello
specchio è contemplata per la trasmissione a distanza del suono e, ancor più per la
trasmissione a distanza dell’immagine, da Leblanc, Sutton e Szczepanik. J.Blondin
in un articolo del 1893 allude ad una comunicazione scientifica di un certo
Thompson sugli specchi magici giapponesi. Il secolo diciannovesimo e la prima
metà del ventesimo sono ricchi di idee e invenzioni che hanno come obiettivo la
trasmissione di immagini a distanza e che possono essere viste appartenere alla storia
della tecnologia della televisione, anche se gli inventori, a volte, pensano ad altre
applicazioni come l’immagine telegrafica e l’immagine telefonica.
L’idea di trasmettere immagini fisse mediante il telegrafo può avere le sue radici
nella scoperta (1839) di Edmond Becquerel10, anche se Becquerel scopre che
l’effetto elettrochimico della luce non offre pratici suggerimenti per l’uso. Nel 1842,
Alexander Bain pensa ad un sistema di trasmissione telegrafica facsimile denominato
pantelegrafo, che si basa sulla scoperta di Becquerelle. Lo strumento di Bain
trasmette lettere di un alfabeto mediante l’esplorazione delle stesse con un
dispositivo a pendolo, e , all’altro capo del filo, le riproduce mediante un pendolo
sincronizzato che entra in contatto con carta chimica. Anche se si attribuisce a Bain
5
I nomi dati ai primi sistemi di televisione alla fine del diciannovesimo secolo, omi come telectroscope e
electrical telescope evidenziano la forma di energia usata per la trasmissione. La parola tedesca fernsehen
è usata nel 1890 dal fisico Eduard Liesegang; la parola francese télévision è usata per la prima volta nel
1900 dal fisico di origine russa Constantin Perskyu in un suo scritto per il Congres Internationale
d’Electricité.
6
Luciano di Samosata (Samosata 125 -192 a.C) retore, avvocato ad Antiochia.
7
Charles-Francois Tiphaigne de la Roche, 19 Febbraio 1722 - 11 Agosto 1774.
8
Nella traduzione di Perrot d’Ablancourt (Chalon-sur-Marne, 5 Aprile 1606, Paris, 17 Novembre 1664),
si legge: vidi due meraviglie nel palazzo del re; un pozzo che non era molto profondo, dove scendendo si
poteva ascoltare tutto ciò che nel mondo si diceva; e uno specchio al di sopra, dove guardando si poteva
vedere tutto ciò che passava. Io ho visto spesso miei amici e miei conoscenti, ma non so se quelli mi
potevano guardare. Se c’è qualcuno che non mi vuole credere, quando vi sarà stato, mi crederà.
9
L’estratto sulla ’cucina degli stregoni’ figura già nel Frammento del Faust, pubblicato da Goethe a
Lipsia nel 1790. Goethe l’avrebbe scritto nel 1786 a Roma, nei giardini di Villa Borghese. Lo si ritrova,
un secolo dopo, citato da Raphael Eduard Liesegang nel suo Beiträge zum electrischen Fernsehen (1891).
10
Due pezzi di metallo immersi in una soluzione elettrolitica sviluppano una carica quando uno dei due
pezzi è colpito dalla luce
99
Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
l’idea del facsimile, in effetti Bain propone un sistema di esplorazione dell’immagine
unitamente alla necessità di sincronizzare il lato trasmittente con il lato ricevente.
Nel 1847 F.Bakewell brevetta un telegrafo chimico, migliorando il sistema
proposto da Bain con la sostituzione del pendolo con un cilindro posto in rotazione.
Un ulteriore miglioramento viene realizzato (1861) col pantelegrafo dell’abate
Giovanni Caselli11.
Nel 1849 iniziano ad operare le compagnie telegrafiche Wolff Agency da Berlino,
la Havas da Parigi e, nel 1851, la Reuter’s Telegram Company da Londra.
I primi tentativi di trasmissione delle immagini potrebbero essere rappresentati dal
belinografo di Edouard Belin, strumento che mediante processi chimici trasforma i
segnali ottici in segnali elettrici. Nel 1873 i telegrafisti inglesi Joseph May e
Wiloughby Smith confermano i lavori del fisico Berzelius sul selenio. I due tecnici
della stazione telegrafica irlandese del cavo transatlantico si accorgono che una barra
di selenio usata nella stazione telegrafica, quando esposta alla luce del sole, mostra
una variazione di resistenza (Figura 1).
Tra il 1870 e il 1873 si ha una non trascurabile pubblicazione di articoli sulla
relazione tra elettricità e luce ai fini dell’esplorazione dell’immagine e sulla
possibilità di ’vedere a distanza’. Tra gli autori dei diversi interventi, George R.
Carey di Boston può essere ritenuto il primo ad aver immaginato un sistema di
televisione capace di trasmettere e ricevere immagini elettricamente12.
Figura 1: Effetto fotoelettrico scoperto da J. May.
11
Giovanni Caselli, Siena 1815 - Firenze 1891, inventa il primo telegrafo scrivente (pantelegrafo o
teleautografo), atto a trasmettere immagini a distanza mediante una punta tracciante comandata da una
corrente modulata alla stazione di partenza. Il pantelegrafo viene utilizzato nel 1866 sulla linea telegrafica
tra Parigi e Lione, successivamente prolungata a Marsiglia.
12
Anche se Carey sostiene di aver formulato la sua idea nel 1875, il primo attestato The Telectroscope è
contenuto in un articolo del 17 maggio 1878 su Scientific American. Un articolo più dettagliato compare
il 5 giugno 1880 su Scientific American e il 26 giugno 1880 sul settimanale londinese Design and Work.
100
(Paragrafo attuale)
Carey propone di esplorare tutti i punti di un’immagine simultaneamente con un
grande numero di celle fotoelettriche disposte su un pannello rivolto verso
l’immagine (terminale trasmittente), a loro volta collegate mediante fili elettrici con
un altro pannello (terminale ricevente) su cui sono disposte delle lampade elettriche
in numero pari a quello delle fotocellule.
Il sistema di televisione di Carey, come egli stesso afferma, consente di vedere con
l’elettricità, in analogia a sentire con l’elettricità del telefono. In realtà, il sistema è
impraticabile perché, se si volesse rispettare un ragionevole criterio di qualità,
almeno pari alla qualità del cinema dell’epoca, occorrerebbe disporre alcune migliaia
di fili elettrici tra un circuito e l’altro (Figura 2).
Non deve destare meraviglia il grande interesse, a quel tempo, per l’elettricità,
perché, al di là dei giochi di società basati sulla scossa provocata dall’elettricità, già
nel 1875 la pratica di inviare messaggi su linee telegrafiche e su cavi sottomarini è
ben consolidata e, in più, è da molti auspicata la possibilità di trasmettere insieme
immagini e suono.
Non secondaria, la considerazione che intorno a Carey, Alexander Graham Bell e
al suo assistente Thomas A. Watson in quegli anni si fa la storia delle
telecomunicazioni. Il 14 febbraio 1876, Graham Bell deposita il brevetto del
telefono; la presentazione ufficiale avviene all’esposizione di Filadelfia dello stesso
anno. Durante l’anno successivo l’apparecchio subisce perfezionamenti grazie a
Thomas Edison, suscitando l’entusiasmo degli scienziati europei13.
Louis Figuier divulgatore scientifico francese dedica al telefono un ampio articolo
in L’année scientifique et industrielle del 1878. A questo articolo segue un articolo
intitolato Le telectroscope, un appareil pour trasmettre à distance les images, che
attribuisce a Bell l’invenzione del télectroscope. Bell non sembra interessato alla
televisione, anche se pensa che è possibile associare un’immagine al suono.
Figura 2: Idea di G. Carey.
Uno dei lettori dell’articolo di Figuier è il portoghese Adriano de Paiva che lo cita
in A telefonia, a telegrafia e a telescopia nel numero 9 del 1878 della rivista O
13
Meucci, che nel 1854 ha costruito il primo prototipo di telefono, intenta causa a Bell. Nel 1887 la
causa si conclude con la vittoria di Bell, sulla base del fatto che secondo il giudice, Meucci avrebbe
inventato il telefono meccanico e Bell quello elettrico, oggetto del brevetto. L’11 giugno 2002, il
Congresso degli Stati Uniti riconosce storicamente a Meucci la paternità del telefono.
101
Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
Istituto - revista scientifica e literària. Molto probabilmente l’articolo di Figuier
ispira anche lo scrittore Albert Robida, coetaneo di Jules Verne. La cui fervida
immaginazione è molto vicina al sistema televisivo così come oggi lo conosciamo e
come lo ha descritto McLuhan. In quell’ambiente, la possibilità di applicare il
principio della fotosensibilità del selenio per la conversione di un’immagine ottica in
una struttura elettrica è presente a numerose persone. Negli anni a seguire, si assiste
a numerose proposte in tal senso.
Dopo l’invenzione della trasmissione del suono a distanza col telefono, bisogna
immaginare la percezione delle immagini a distanza: il telectroscope di Bell è
chiamato a realizzare questa funzione. Bell si propone di far ascoltare e vedere a San
Francisco un’opera rappresentata a Parigi. Nel 1878 Constantin Senlecq propone
un’idea, limitata alla trasmissione del facsimile, per l’esplorazione mediante il
movimento fisico di un pezzetto di selenio sulla superficie dell’immagine.
L’anno successivo, mentre George Carey trasmette immagini su filo, Carlo Mario
Perosino propone una tecnica di esplorazione televisiva che consiste nel dividere
un’immagine in elementi d’immagine che, a loro volta, sono rimessi insieme sullo
schermo del ricevitore televisivo. Alle stesse conclusioni (1880) giungono anche
E.Sawyer e M.Leblanc.
Un primitivo dispositivo di esplorazione è progettato da Carey. L’immagine è
esplorata da una cella al selenio che si muove sull’immagine secondo un percorso a
spirale. Il segnale sotto forma di corrente è trasmesso attraverso una singola linea. Il
sistema non ha sincronizzazione tra il lato trasmittente e quello ricevente.
Sempre in questi anni, Costantin Senlecq pubblica uno schizzo in cui si riporta
dettagliatamente un sistema di televisione simile a quello di Carey, anche se in una
forma migliorata. Senlecq pensa di utilizzare un pezzetto di selenio per la scansione
dell’immagine e di inserire, tra i pannelli delle celle fotosensibili e tra quelli delle
lampade elettriche, due interruttori che ruotando alla stessa velocità consentano di
collegare, di volta in volta, ciascuna cella con la corrispondente lampada.
Con questo sistema tutti i punti dell’immagine possono essere trasmessi, uno dopo
l’altro, lungo una singola linea. è la prima applicazione dell’esplorazione (o
scansione), come impiegata nei moderni sistemi di televisione. Sia il sistema di
Carey che quello di Senlecq richiedono un gran numero di celle e di lampade
elettriche.
Sulla scia di Carey, Denis Redmond pensa ad un telescopio elettrico, vale a dire ad
un sistema di televisione a più conduttori; Maurice Leblanc descrive un sistema di
esplorazione che utilizza specchi vibranti secondo gli assi orizzontale e verticale;
John Perry e William E. Ayrton schizzano uno schema per vedere mediante
l’elettricità; William E. Sawyer rende pubblico un progetto per un’esplorazione a
spirale che utilizza, in trasmissione, un piccolo disco di selenio e, in ricezione, una
sorgente luminosa costituita da una fessura illuminata da lampada a scarica al
platino; Shelford Bidwell descrive ai membri della Royal Institution, e ad altre
organizzazioni inglesi, un dispositivo di scansione in cui un elemento di selenio si
muove sull’area dell’immagine da analizzare.
E’ chiaro che i ricercatori hanno compreso che l’esplorazione dell’immagine è il
sistema per campionare e trasformare un’informazione continua in tanti campioni, e
che per trasmettere i diversi campioni non è sufficiente una sola linea di
102
(Paragrafo attuale)
esplorazione. Infatti, tra il 1880 e il 1925 si propongono diversi dispositivi di
esplorazione. Uno dei più importanti dispositivi è escogitato da Paul Nipkow
(1881)1014 la cui invenzione è alla base di molti sistemi meccanici di televisione. La
camera da ripresa (Figura 3 e Figura 4) è costituita da un disco rotante, da un sistema
di lenti per focalizzare l’immagine e da una cella al selenio.
Figura 2: Idea di G. Carey.
\
Figura 2: Idea di G. Carey.
14
Paul Nipkow,Lauenburg 1860, Berlino 1940
103
Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
Si può dire che il sistema di Nipkow utilizzi un sistema di campionamento
costituito da un disco sulla cui superficie è disposta, a spirale, una serie di piccoli
fori, ciascuno distanziato da quello immediatamente successivo di una lunghezza
pari alla larghezza dell’immagine, posti in rapida rotazione. Un fascio di luce,
focalizzato da un opportuno sistema di lenti, che passando attraverso i fori illumina
ciascuna linea dell’immagine. L’alternanza dei fori provoca variazioni dell’intensità
della luce cui corrispondono variazioni dell’intensità della corrente emessa dalla
cellula. Il fascio di luce, la cui intensità dipende dall’elemento d’immagine, è
convertito in un segnale elettrico dalla cella fotosensibile. In tal modo si producono
degli impulsi di corrente che sono trasmessi su apposita linea fisica.
Al terminale ricevente vi è un identico disco rotante alla stessa velocità, posto di
fronte ad una lampada la cui intensità luminosa varia in accordo col segnale ricevuto.
In tal maniera, al di là dei fori si ha un’immagine che è la ricostruzione di quella
ripresa. Dopo una completa rotazione del disco, l’intera immagine è scandita. Se il
disco ruota con sufficiente rapidità, ovvero se i successivi stimoli luminosi si
susseguono velocemente uno dopo l’altro, l’occhio umano percepisce più di un
singolo elemento d’immagine.
Si può dire che con questo sistema l’immagine è campionata con una frequenza di
campionamento pari alla distanza che intercorre tra due fori consecutivi. Poiché i fori
sono disposti a spirale, ad ogni rotazione completa del disco corrisponde una linea di
scansione. Più piccoli sono gli intervalli tra una serie di fori e quella successiva,
maggiore, a parità di dimensione del disco, è il numero di linee verticali del sistema.
Ad una rotazione completa di tutti i fori disposti sul disco corrisponde l’intera
immagine. Più alta è la velocità di rotazione del disco, maggiore è la frequenza di
scansione di quadro.
L’inconveniente maggiore del sistema di Nipkow è che le celle al selenio sono
troppo lente per reagire ai cambiamenti dell’intensità della luce, e non esistono
ancora amplificatori che possano amplificare i segnali deboli generati dalle lampade.
Un sistema simile a quello di Nipkow, in cui il disco è sostituito da un tamburo a
specchio, è brevettato da Lazare Weiller nel 1889. In quegli stessi anni si annoverano
due scoperte di grande importanza per le applicazioni alla trasmissione
dell’immagine: sir William Crookes, tra il 1870 e il 1878, costruisce un tubo a vuoto,
noto come tubo di Crookes, che produce un fascio di elettroni; Edison (1883) scopre
l’effetto termoionico. Dopo un decennio di letargo, si annoverano alcune importanti
scoperte: la cella fotoelettrica di Elster e Geitel (1892), la focalizzazione e
deflessione del pennello elettronico del tubo a raggi catodici di Crookes da parte di
Karl Ferdinand Braun (1897), la scoperta dell’elettrone da parte di Perrin e Thomson
(1897) e l’invenzione di uno schermo che produce una luce visibile quando è colpito
dagli elettroni.
Queste invenzioni consentono a Braun di realizzare un tubo a raggi catodici
mediante il quale un fascio di elettroni, deviato orizzontalmente e verticalmente da
due magneti posti sul collo del tubo, può colpire uno schermo fluorescente che, a sua
volta, emette una radiazione luminosa.
Il diciannovesimo secolo si chiude con la verifica sperimentale della teoria di
James Clerk Maxwell da parte di Heinrich Hertz. Il ventesimo secolo (12 dicembre
104
(Paragrafo attuale)
1901) si apre con la trasmissione della lettera S in codice Morse da Poldhu Cornwall
a St. John, in Canada.
Televisione meccanica o televisione elettronica?
Il primo decennio del ventesimo secolo vede la disputa tra sistema di televi sione
meccanico, sistema di televisione elettronico e sistema misto. Una prima idea di
sistema di televisione misto si ha nel 1906 con Max Dieckmann e G. Glage che
brevettano un sistema che usa, in ricezione, il tubo a raggi catodici e, in trasmissione,
la scansione meccanica col disco di Nipkow. Nel 1907, il russo Boris Rosing nel
laboratorio dell’Università di S. Pietroburgo sviluppa un sistema di televisione in cui
la funzione del disco di Nipkow (in trasmissione) è svolta da una serie di specchi
posti in rotazione.
In ricezione, il sistema televisivo di Rosing utilizza il tubo a raggi catodici
sviluppato alcuni anni prima da Braun. In questo tubo, un catodo incandescente
emette elettroni che vengono focalizzati su uno schermo fluorescente da un campo
magnetico. Con questo sistema, denominato elettrotelescopio, nel 1911 Rosing
produce un’immagine di 4 linee. Il sistema è coperto da brevetto in Gran Bretagna
nel 1908. Purtroppo di Rosing, esiliato durante la rivoluzione russa del 1917, si perde
ogni traccia.
Nel giugno del 1908, lo scienziato scozzese sir Alan Campbell Swinton pubblica
un articolo sulla rivista Nature in cui propone che le recenti scoperte dell’elettrone
possono fornire un mezzo per la visione elettrica a distanza. Tre anni dopo, Campbell
Swinton alla Roentgen Society tiene una profetica lettura in cui mostra uno schema
dettagliato di un sistema di televisione completamente elettronico che utilizza il tubo
a raggi catodici sia in trasmissione che in ricezione.
In trasmissione, l’immagine è proiettata su una superficie fotosensibile posta
all’interno di un tubo a vuoto, ed esplorata da un fascio di elettroni. In ricezione, il
segnale elettrico controlla l’intensità di un altro fascio di elettroni che esplora lo
schermo fluorescente.
Nel 1910, lo svedese Elkstrom inventa il sistema di esplorazione con fascio
luminoso, denominato flying spot : è l’essenza della moderna televisione. Campbell
non riesce a costruire un modello operante, ma il suo lavoro serve a costituire la base
del primo brevetto per un sistema di televisione completamente elettronico nel 1929.
Come il metodo di Nipkow, anche quello di Campbell Swinton è solo un’idea
teorica perché le celle disponibili non sono abbastanza sensibili e reagiscono troppo
lentamente alla variazioni d’intensità della luce, i segnali prodotti sono troppo deboli
e gli amplificatori non sono stati ancora inventati.
Altre due invenzioni risultano decisive per la televisione tutta elettronica: sulla
base della scoperta di Edison dell’effetto termoionico, l’inglese J.A. Flemming
(1904) inventa la valvola termoionica a diodo e Lee de Forest (1907) inventa una
valvola termoionica a triodo denominata Audion.
L’effetto termoionico e l’invenzione del triodo, che consentono di amplificare i
deboli segnali, dovrebbero decretare l’affermazione della scansione meccanica. Ciò
non avviene perché queste invenzioni sono dai più viste come supporto tecnologico
alla trasmissione di segnali radio con onde hertziane, e non come tecnologia per la
105
Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
televisione. Tuttavia, l’invenzione dell’Audion da parte di De Forest segna un punto
decisivo.
Negli anni che seguono si registrano miglioramenti anche nei componenti del
sistema meccanico. Nel 1913, i fisici tedeschi Julius Elster e Hans Geitel migliorano
le prestazioni della cella al selenio; si realizza la cella al potassio che reagisce molto
più rapidamente di quella al selenio e D.Mc Farlan Moore (1917) sviluppa una
lampada al neon capace di realizzare il rapido sfarfallio richiesto per la sorgente
luminosa posta nel ricevitore televisivo.
Nel 1920 esistono varie idee per i sistemi di televisione, esistono progetti, sia per
un sistema televisivo tutto meccanico (col disco di Nipkow), sia per uno misto
(specchi rotanti in trasmissione ed elettronico in ricezione) e sia per un sistema tutto
elettronico, ma nessuno di detti sistemi è operativo.
Verso lo standard NTSC
Anche se nei primi dieci anni che precedono la I Guerra Mondiale si è affermato il
’tutto elettronico’, in pratica i componenti non esistono ancora, mentre l’hardware
relativamente semplice richiesto per realizzare alcune delle prime proposte di
scansione meccanica è a portata di mano. L’entusiasmo prodotto dalla Radio spinge
C. Francis Jenkins, negli USA, e Jhon Logie Baird, in Scozia, a dedicarsi attivamente
allo sviluppo della Televisione.
Jenkins, che ha avuto successo nel progettare nel 1890 il primo proiettore per
immagini in movimento su pellicola, ha molti contributi relativi alla progettazione di
apparati per immagini in movimento nonché sviluppi della tecnologia per la
trasmissione d’immagini fisse. In realtà il suo approccio alla televisione è finalizzato
a portare l’immagine in movimento nelle case o ad abilitare la trasmissione verso i
teatri, con o senza fili, da una postazione centrale di produzione.
Baird, alla fine del conflitto mondiale, ritorna ad interessarsi della scansione
meccanica. Negli Stati Uniti, Jenkins nel giugno 1925 trasmette attraverso Anacosta
River nei presi di Washington D.C. ’ombre di grafici’. Baird realizza la trasmissione
di immagine silhouette appena poche settimane prima dandone una pubblica
dimostrazione a Londra a gennaio dell’anno successivo.
La dimostrazione di Baird è generalmente riconosciuta come la prima
dimostrazione in cui la gradazione della scala dei toni nelle immagini in movimento
consente di riconoscere le fattezze del volto e le espressioni, a dispetto della struttura
di scansione disponibile. Gli esperimenti di Baird sono fatti analizzando l’immagine
con 16, 24, 30, 48, 60 e, dopo qualche anno, con 240 linee di scansione.
Con analoghi obiettivi, dal 1925 presso i laboratori della Bell Telephone opera un
gruppo coordinato da Herbert E. Ives. Nell’aprile 1927 viene realizzata una pubblica
dimostrazione di un sistema di televisione, con scansione a 50 linee e 16 quadri/s,
sulle linee della Bell System tra Washington, D.C e New York City e, mediante un
collegamento radio di 20 miglia, tra New York City e Whippany nel New Jersey. Nel
Luglio 1929, la Bell dà una dimostrazione di televisione a colori con una scansione a
50 linee.
Gli esperimenti e le dimostrazioni di Baird in Inghilterra, di Jenkins e Ives negli
USA e di Denes von Mihaly in Ungheria fanno crescere l’interesse verso queste
106
(Paragrafo attuale)
nuove invenzioni. Negli Stati Uniti, la prima licenza data a Jenkins nel 1927 per un
sistema di trasmissione video nei pressi di Washington, D.C, cui seguono in breve
tempo altre due licenze, farebbe pensare all’inizio della radiodiffusione sperimentale
televisiva con scansione meccanica.
Nel 1928, la RCA inizia ad operare con una stazione televisiva sperimentale dal
411 di Fifth Avenue in New York City. Per la diffusione, la FCC riserva la parte
dello spettro radioelettrico compresa tra 2 e 2,95 MHz.
Nel 1929, si registra un accordo tra la BBC e la Baird Television Company per la
trasmissione sperimentale da Londra, per mezz’ora al giorno e per cinque giorni a
settimana con una definizione di 30 linee e frequenza di quadro di 12,5 quadri/s.
Baird sembra più che mai intenzionato a sperimentare ogni possibile applicazione
televisiva. Nel maggio 1927 dà la dimostrazione della trasmissione di segnali
televisivi su linee telefoniche tra Londra e Glasgow. Nel febbraio dell’anno
successivo trasmette segnali televisivi a banda stretta tra Londra e New York e da
S.S. Berengaria in mezzo all’Atlantico, mediante onde corte.
A partire dal 1930, Baird dà una serie di dimostrazioni di televisione a colori,
televisione tridimensionale, proiezione a teatro (con immagini di 30 linee),
televisione all’infrarosso (Noctovision) e di registrazione del segnale televisivo su
disco per fonografo che culminano con la trasmissione a circuito chiuso del Der- by
da Epsom Downs per il pubblico pagante del Metropole Cinema di Vittoria a Londra
(1932). Si può affermare che s’inaugura la televisione a pagamento.
A New York, la RCA, che già trasmette dal 411 di Fifth Avenue, si sposta nel
nuovo studio di New Amsterdam Theater, nei pressi di Times Square a New York
City, con una nuova stazione. Nel giugno 1931, la CBS, dalla stazione con studio e
trasmettitore posto al 485 di Madison Avenue di New York City, dà inizio alle
trasmissioni televisive.
La stazione trasmette una programmazione fino al febbraio 1933. Le stazioni RCA
e CBS utilizzano 60 linee per quadro e una frequenza di quadro di 24 quadri/s. Negli
Stati Uniti e in Inghilterra, nei negozi di materiale radio sono in vendita ricevitori
televisivi. Alcuni ricevitori sono in saldo. Ma, in realtà, la bassa definizione e la
scansione meccanica affascinano più gli hobbisti che non il gran pubblico,
soprattutto perché le immagini sono troppo piccole e di cattiva qualità per poter
esercitare attrazione.
In Inghilterra, a parte l’aggressiva promozione della Baird Company, da più parti
si sostiene che il sistema a scansione meccanica non possegga le caratteristiche per
assicurare una buona qualità dell’immagine per un servizio pubblico di successo.
Questa convinzione viene avvalorata dall’autorevole parere di Campbell Swinton
che, per primo, dieci anni prima ha sostenuto l’essenzialità di un sistema di
televisione completamente elettronico.
Mentre Baird e Jenkins sviluppano le loro versioni di scansione meccanica, un
importante lavoro è intrapreso sugli elementi chiave di un sistema elettronico.
Vladimir K. Zworykin15, che opera alla Westinghouse, il 29 dicembre 1923 fa
richiesta di brevetto per un sistema completamente elettronico che utilizza, in
trasmissione, una camera a tubo per la scansione dell’immagine e, in ricezione, un
15
Muron 1889-Princeton 1982, allievo di Rosing
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Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
tubo a raggi catodici per la ricostruzione dell’immagine. La camera a tubo è
caratterizzata dall’importante capacità di memorizzare un’immagine completa
mentre procede la scansione.
Il brevetto di Zworykin copre anche l’uso della scansione a flying spot, sia per
diapositive, sia per immagini in movimento. Una dimostrazione in laboratorio di un
sistema tutto elettronico data da Zworykin nel 1924, anche se con immagini costitute
da un cross pattern, prova che il sistema è operativo. Alla fine del 1929, Zworykin
può dare una solenne dimostrazione presso l’Institute of Radio Engineers (IRE) del
tubo denominato Iconoscopio (Figura 5).
Nello stesso anno, Zworykin inizia a collaborare con la RCA nel campo televisivo
di cui - si può affermare - farà la storia. Nel gennaio del 1927, Philo T. Farnsworth fa
richiesta di brevetto per un’applicazione che si basa su idee da lui formulate da
scolaro nel 1922: si tratta di un nuovo tubo camera denominato Image Dissector
(Figura 6). Il dispositivo si basa sull’immagazzinamento dell’immagine, ma, anche
se usato per numerosi anni per la scansione della pellicola, non può competere con la
camera a tubo per la ripresa dal vivo.
Figura 5: Iconoscopio
Figura 6: Dissector
108
(Paragrafo attuale)
Dal 1933 i sistemi elettronici cominciano ad essere in grado di assicurare una
qualità superiore rispetto a quella dei sistemi meccanici, soprattutto perché,
finalmente, è possibile amplificare i segnali deboli mediante l’impiego del triodo. Si
deve anche notare che risulta difficile l’impiego del tubo a raggi catodici per la
scansione delle scene reali perché la luce naturale risulta essere troppo intensa.
Per parecchi anni si supera questo handicap riprendendo le scene con la
cinecamera e scandendo la pellicola cinematografica col flying spot, come suggerito
da Manfred von Ardenne nel 1931. Dal 1934 la NBC trasmette dall’Empire State
Building in New York City con scansione elettronica a 340 linee e 30 quadri/s
interlacciati.
In Inghilterra la competizione tra il sistema meccanico promosso da Baird e il
sistema elettronico sviluppato su un programma della Electric&Musical Industries,
Ltd (EMI) e Marconi Company (per quanto riguarda il trasmettitore) raggiunge il
culmine.
Ormai la controversia tra le due posizioni, quella meccanica e quella elettronica,
sta per terminare. Dal 2 novembre 1936, per tre mesi, la BBC diffonde programmi
dall’Alexandria Palace utilizzando il sistema Baird e il sistema EMI, a settimane
alterne. Il sistema Baird è caratterizzato da una struttura di scansione a 240 linee e 25
quadri sequenziali. Il sistema EMI, caratterizzato da una struttura con 405 linee di
scansione, 50 trame e 25 quadri/s interlacciati, usa un tubo camera denominato
Emitron, similare all’iconoscopio di Zworykin. La Marconi Company fornisce ad
entrambi i sistemi un trasmettitore a 45 MHz.
Al termine del confronto, il sistema meccanico è messo da parte. Gli inglesi
adottano il sistema elettronico con lo standard a 405 linee.
Negli Stati Uniti, la Federal Radio Commission consente alle industrie di adottare un
proprio standard di trasmissione. Nel 1935 appare evidente che se si vuole favorire lo
sviluppo della televisione, e in particolare se si vuole sviluppare il mercato dei
ricevitori televisivi, occorre disporre di uno standard unico per tutti.
Su questa linea è attiva in quegli anni la RMA (Radio Manufactures Association)
che, in seguito, prende la denominazione di EIA (Electronic Industries Association).
L’azione della RMA è seguita con grande interesse dal FCC (Federal
Communication Commitee).
Nel giugno 1936, RCA e NBC, con l’iniziativa di David Sarnoff, s’impegna no in
una campagna di test, utilizzando una stazione posta sull’Empire State Building. Per
la ripresa del programma da studio si usa l’Iconoscopio, per la ripresa dal vivo si usa
la cinecamera. I ricevitori sono posti nelle case di alcuni tecnici della NBS che
operano da osservatori.
I test, condotti con un sistema a 343 linee di scansione interlacciata con frequenza
di ripetizione di quadro di 30 Hz, confermano il grande potenziale della televisione
elettronica. A partire dalla metà del 1936, la RMA è ben avanti con lo sviluppo di un
set di standard raccomandati per la trasmissione televisiva con 441 linee/quadro, 30
quadri/s interlacciati, trasmissione con doppia banda laterale, separazione delle
portanti video-suono di 3,25 MHz, rapporto d’aspetto 4:3 e polarità del segnale
modulante negativa.
La RMA, inoltre, raccomanda di assegnare sette canali da 6 MHz, tra 42 e 90 MHz
della banda VHF, per la radiodiffusione. Nell’agosto 1936, la FCC annuncia di
109
Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
mettere a disposizione i canali da 6 MHz tra 42 a 56 MHz e tra 60 a 86 MHz per
trasmissioni sperimentali televisive su canali. Autorizza anche, in via sperimentale,
l’uso delle frequenze intorno a 110 MHz.
Tra il 1937 e il 1938, la RMA lavora intensamente per ottenere un accordo da
parte delle industrie. Dal luglio del 1938 lo standard è in circolazione presso le
industrie e il 10 settembre 1938 è sottoposto al giudizio del FCC. Il FCC,
considerando che DuMont e Philco non sono d’accordo con le proposte RMA, non
dà l’approvazione perché tende ad avere il più alto standard tecnico possibile.
Gli eventi provano che la FCC ha agito bene nel ritardare l’approvazione. Infatti,
alla fine del 1939 un nuovo standard RMA adotta la trasmissione con la banda
laterale inferiore vestigiale, scelta che consente, a parità di larghezza del canale, di
ottenere un sostanziale miglioramento nella definizione dell’immagine perché si può
portare la frequenza massima del segnale video da 2,5 a 4 MHz. Alla fine del 1938,
la RCA annunzia di essere pronta per un regolare servizio televisivo dal trasmettitore
della NBC di New York, posto alla sommità dell’Empire State Building, e di essere
pronta ad iniziare una limitata produzione di apparecchi televisivi per il pubblico.
Il 30 Aprile 1939 ha inizio la trasmissione col nuovo standard RMA. Il programma
apre con un intervento del Presidente Franklin D. Roosvelt all’inaugurazione della
Fiera Mondiale di New York del 1939. Dopo il programma inaugurale, la NBC si
cimenta in una serie d’appunta menti che dovrebbero stimolare l’interesse per il
nuovo mezzo di comunicazione. In più, attiva un mezzo mobile per la ripresa di
eventi sportivi come boxing, baseball e football.
Anche la CBS con la sua stazione posta sul Chrysler Building e gli studi in Grand
Central Terminal è presente con una fitta serie di appuntamenti. Si deve notare che
tutte le stazioni stanno considerando di apportare delle modifiche tecniche che
consistono principalmente nell’incremento delle linee di scansione.
Tra le industrie del settore c’è un certo disaccordo sul numero di linee e di
quadri/secondo e sul tipo di polarizzazione. A febbraio 1940, il FCC, recependo
questo disaccordo e servendosi anche di una limitazione per le sponsorizzazioni,
agisce in modo da ritardare e rimettere in discussione lo standard RMA. La posizione
assunta dal FCC spinge le industrie televisive a dar vita a un nuovo organismo
denominato National Television Systems Committee (NTSC) col compito di stabilire
un nuovo standard. In un intervallo di tempo relativamente breve (31 luglio 1940 - 8
marzo 1941) il NTSC e l’industria raggiungono l’accordo su un set di ventidue
standard che coprono tutte le fasi tecniche della televisione in bianco e nero. Le linee
d’analisi sono portate a 525. Il 20 marzo 1941 il nuovo standard è sottoposto al FCC.
Nel maggio dello stesso anno il FCC approva lo standard NTSC e autorizza
l’inizio delle trasmissioni commerciali non prima del 1 luglio 1941.
Le esigenze belliche della II Guerra mondiale determinano un’autentica esplosione
della tecnologia elettronica e, in particolare, i sistemi radar, le contromisure, il
puntamento dell’artiglieria e le comunicazioni. Tuttavia, i successi della tecnologia
elettronica hanno un impatto positivo sulla tecnologia della televisione che trae
grandi vantaggi perché molti dei progetti altamente prioritari per l’industria bellica si
basano sulle stesse tecnologie, inclusi i circuiti ad impulso, le tecniche video a larga
banda, l’elaborazione del segnale, il progetto dei tubi a raggi catodici e le
trasmissione in VHF, UHF e a microonde.
110
(Paragrafo attuale)
I progetti televisivi in corso favoriscono lo sviluppo dell’apparato televisivo
portatile e del tubo per camera da ripresa di maggiore sensibilità. Appena prima dello
scoppio della guerra, gli sforzi per avere maggiore sensibilità hanno portato allo
sviluppo del tubo Iconoscope che è dotato di una sezione intensificatrice
d’immagine.
Nel tardo 1945, la RCA annunzia l’Image Orthicon (Figura 7) che consente un
miglioramento della sensibilità di circa due ordini di grandezza rispetto
all’iconoscopio. L’Image Orthicon impiega una nuova forma di target e sfrutta per la
scansione il principio del cannone elettronico a bassa velocità con ritorno del fascio.
Circa un anno dopo, la RCA immette sul mercato telecamere portatile
equipaggiate con il nuovo tubo. A partire dal 1947, RCA, Farnsworth, Emerson,
General Electric ed altri costruttori immettono sul mercato ricevitori, mentre le
stazioni di radiodiffusione televisiva cominciano ad espandere i loro appuntamenti
col pubblico. L’interesse del pubblico è evidente. Le aspettative commerciali sono
alte, un po’ com’è accaduto col boom della radio dopo la fine del primo conflitto
mondiale.
Nel marzo 1947, il FCC prende la decisione che la televisione continui
nell’esistente standard NTSC in bianco e nero con canali da 6 MHz e nelle porzioni
di banda VHF assegnate. Questa decisione, allontanando nel tempo il sistema di
televisione a colori, fa sì che tutti gli sforzi siano indirizzati allo sviluppo della
televisione in bianco e nero. Il pubblico scopre la televisione nei negozi, nei bar e
nelle case.
La vendita dei ricevitori sale velocemente: dai circa 180 mila del 1947 a circa 8
milioni del 1950. Il grande interesse per la televisione spinge gli operatori radio a
convertire gli studi radiofonici in studi televisivi per la produzione di programmi.
Dopo un breve periodo di blocco delle concessioni delle licenze di trasmissione, il
FCC abilita l’uso della banda UHF tra 470 e 890 MHz che consente di disporre di
ben 70 canali da 6 MHz. La prima stazione commerciale operante in banda UHF e la
KPTV in Portland, Oregon che entra in funzione nel settembre 1952 sul canale
ventisette.
Benché la II Guerra mondiale abbia frenato l’espansione della televisione anche in
Europa, le ricerche su larga scala in aree collegate hanno consentito di ottenere
miglioramenti per il tubo a raggi catodici e per gli apparati di trasmissione a
frequenza più elevata. In tutta Europa migliora la definizione: mentre la Francia
adotta uno standard a 819 linee di scansione, a partire dal 1952 l’Europa adotta lo
standard a 625 linee/50 quadri/s, che vive ancora oggi nei sistemi analogici PAL e
SECAM.
Figura 7: Image Orthicon
111
Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
Lo standard NTSC per la televisione a colori
Già nel 1928 J.L.Baird può dimostrare un sistema operante di televisione a colori
che, in un certo senso, è la base del sistema attualmente impiegato. Questo sistema si
basa sul fatto che mescolando tre colori primari con diverse intensità (nel caso della
televisione il rosso, il verde e il blu) si può riprodurre qualsiasi colore. In ricezione,
l’effetto di miscelazione è ottenuto facendo in modo che ciascun pixel possa essere
suddiviso in tre piccoli spot. Se l’osservatore si pone a una corretta distanza, i tre
spot appaiono mescolati a formare un singolo colore.
Il 28 agosto 1940, la CBS fa la prima diffusione sperimentale di immagini a colore
ad alta definizione trasmettendo film col sistema sequenziale di trama sviluppato
dalla CBS sotto la direzione di Peter C. Goldmark. La diffusione da studio, in diretta,
segue il 2 dicembre dello stesso anno. Gli standard per il colore e quelli per il bianco
e nero non sono compatibili.
La CBS, assumendo una posizione abbastanza dura sulla opportunità di tenere in
conto il colore, prepara un programma di radiodiffusione a larga banda (12 MHz) a
colori, a sequenza di trama, facendo buon uso dei progressi nella trasmissione UHF.
La radiodiffusione ha inizio nell’ottobre del 1945.
Dopo circa sei mesi di test e dimostrazioni che esibiscono un’eccellente
trasmissione a colori, la CBS chiede al FCC di fissare uno standard tecnico e uno
status commerciale per la televisione a colori in banda UHF, e di permettere la
costruzione di stazioni UHF in un dato numero di città. La RCA non si oppone al
colore, ma si oppone alla proposta della CBS che non tiene in conto la compatibilità
con il sistema in bianco e nero.
La RCA sostiene che c’è tempo per un perfetto sistema compatibile, per altro già
in sviluppo e, alla fine del 1946, dà una dimostrazione di un sistema a colori a tre
canali simultanei compatibile col sistema in bianco e nero. La compatibilità consente
di riprodurre in bianco e nero con un ricevitore in bianco e nero una trasmissione a
colori e, viceversa, di riprodurre in bianco e nero, con un ricevitore a colori, una
trasmissione in bianco e nero.
Dopo il diniego del FCC di utilizzare canali a larga banda UHF per il colore, i
laboratori della CBS sviluppano una nuova versione di sistema a colori a sequenza di
trama che può essere trasmesso nel canale di 6 MHz. Ciò è ottenuto riducendo a 405
le linee di scansione e a 24 i quadri il secondo. La riduzione delle linee, a detta della
CBS, non comporta peggioramenti nella definizione perché la presenza del colore,
come hanno mostrato numerosi test eseguiti presso i laboratori della CBS, finisce per
’migliorare’ la qualità complessiva dell’immagine: in un certo senso si ha un
miglioramento della risoluzione ’soggettiva’ che compensa la perdita di risoluzione
’oggettiva’ imposta dalla minore larghezza di banda a disposizione. In questo
maniera è possibile ridurre il numero di linee di scansione rispetto a quello utilizzato
per il sistema in bianco e nero senza degradazione della qualità dell’immagine.
La CBS richiede al FCC di fissare uno standard per la televisione a colori per una
nuova versione a 6 MHz. Il FCC ascolta la CBS, che si batte per l’adozione del suo
sistema a ’sequenza di trama’, la RCA, che propone un suo sistema conosciuto al
tempo come sistema a ’sequenza di punti’ e un nuovo entrato, la Color Television,
che propone un sistema a sequenza di linea. Nell’ottobre 1950, dopo quattro mesi di
112
(Paragrafo attuale)
ascolti e dimostrazioni, il FCC si esprime a favore del sistema a sequenza di trama
della CBS.
La RCA fa opposizione. Nel maggio 1951, la Suprema Corte si pronuncia in
favore del sistema CBS e invita il FCC a considerare lo standard CBS come standard
nazionale per la televisione a colori. Il 25 giugno 1951, giorno in cui lo standard
diviene operante, la CBS inaugura una regolare radiodiffusione con un programma
sponsorizzato da Arthur Godfrey ed altri intrattenitori del tempo.
Anche se il sistema a colori della CBS è divenuto uno standard, resta il problema
della compatibilità. Se le trasmissioni a colori proseguono, quella che cresce
velocemente è la vendita di apparecchi televisivi in bianco e nero. Ma c’è di più: si
può costatare che l’audience cala durante le trasmissioni a colori perché lo spettatore
commuta su un’altra stazione in bianco e nero. è evidente che la mancanza di
compatibilità del sistema CBS è deleteria su un parco ricevitori in bianco e nero che
supera ormai i dieci milioni di apparecchi.
Il 22 ottobre 1951 sono sospese le operazioni in concomitanza con la richiesta del
Ministero della Difesa USA di conservare risorse per il conflitto in atto in Corea.
Intanto si cerca una soluzione per la compatibilità. Come dieci anni prima, viene
riconvocato nel 1950 l’NTSC per ricercare soluzioni che consentano di disporre di
un sistema di televisione a colori completamente compatibile con quello in bianco e
nero. L’NTSC si mette al lavoro e nel 1953 presenta una soluzione ispirata al lavoro
fatto dalla RCA per un sistema di televisione a colori compatibile con quello in
bianco e nero, sia per quanto riguardava la ricezione, sia per quanto riguardava l’uso
del canale da 6 MHz.
Non vi sono opposizioni alla proposta del NTSC, essendo chiaro che con un largo
numero di apparecchi televisivi in bianco e nero in uso, la compatibilità rappresenta
una caratteristica essenziale. è anche chiaro, come si può ricavare da una serie di test
cui partecipano CBS, NBC e diversi costruttori di ricevitori televisivi, che il sistema
NTSC è completamente compatibile col bianco e nero. Il 21 luglio 1953 il sistema
NTSC è presentato al FCC per l’approvazione. Il 17 dicembre 1953 il FCC,
rivedendo la sua posizione sul sistema CBS, approva il sistema NTSC come standard
nazionale per la televisione a colori.
Successivamente all’approvazione da parte del FCC dello standard NTSC, la rete
NBC trasmette a colori il torneo di Roses Parade in Pasadena del Capodanno 1954,
espande le facilities dello studio a colori sulle due coste e inaugura lo studio di
Brooklyn, N.Y e converte uno studio in bianco e nero per il colore.
La CBS nel 1953 converte il ben noto New York Radio Studio 1 da bianco e nero
a colori. Nel marzo 1954 la RCA inizia la produzione di ricevitori a colori nello sta
bilimento di Blooming nell’Indiana. Il cinescopio a tubo a tre colori sviluppato nel
1950 è disponibile nel formato da 15′′, ma un nuovo formato da 21′′ cosiddetto
Shadow-mask è annunciato per il novembre 1954. Due mesi dopo, parte la
produzione dei nuovi cinescopi a colori. CBS, NBC, ABC danno inizio alla
produzione di programmi televisivi a colori: 68 ore nel 1954, 216 ore nel 1955, 486
ore nel 1956. Nel 1955 è trasmessa dalla NBC la ripresa a colori dell’incontro tra
Dodgers e Yankee. Alla fine del 1956, solo lo 0,2% delle famiglie possiede il
televisore a colori, mentre il 78,4% possiede ricevitori in bianco e nero.
113
Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
Il colore è pronto, l’audience no. ABC e CBS si accordano per una riduzione della
programmazione a colori: sono trasmessi solo film ed eventi speciali o sport ripresi
dal vivo. Solo la NBC mantiene una nutrita programmazione a colori. A partire dal
1960 il pubblico comincia ad interessarsi sempre più al colore e comincia a crescere
l’acquisto di ricevitori a colori. Su quest’onda, la CBS converte i suoi impianti al
colore. Risulta che dall’inizio degli anni ’70 tutti gli impianti USA sono convertiti al
colore.
La televisione in Olanda
A differenza degli Stati Uniti e dell’Inghilterra, in Olanda vi è un solo pioniere in
questo campo: il radioamatore Freek Kerkhof di Eindoven che nel 1924 decide di
sviluppare un sistema di televisione meccanica usando il disco di Nipkow, di cui dà
dimostrazione tre anni dopo. La Philips segue gli sviluppi della trasmissione delle
immagini sin dal 1925 e nel 1928 presenta un sistema meccanico completo con 48
linee di scansione, che utilizza il disco di Nipkow, la fotocellula e la lampada al
neon.
L’obiettivo della Philips è di dimostrare interesse per il mezzo e evidenziarne i
difetti. In effetti, la Philips vede uno scarso futuro per il sistema meccanico. I
broadcaster olandesi mostrano poco interesse per la televisione, ad eccezione della
VARA (Verening van Arbeiders on Radio Amateurs) che nel 1931 trasmette con 31
linee di scansione con l’ausilio della ditta costruttrice tedesca Telehor AG. Una
enorme lente ingrandisce il piccolo schermo di 3x4 cm. La trasmissione di 15 minuti
è accompagnata da un battage pubblicitario. La dimostrazione, per la qualità
dell’immagine abbastanza scadente, non sollecita l’interesse del pubblico presente.
Kerkhof, proseguendo nei suoi esperimenti, nel 1935 può mostrare un sistema
completo con 30 linee di scansione in cui al posto del disco ci sono degli specchi
rotanti. Il sistema alimenta tre ricevitori messi a punto dalla Dutch National Society
of Radio Amateurs. Dal 1936 Kerkhof realizza un programma settimanale da
Eindoven che prosegue fino al 1939, quando c’è la mobilitazione per l’invasione
tedesca.
Nel 1937 iniziano dimostrazioni pubbliche con sistemi a 405 e a 567 linee. Per la
fiera di Utrecht della primavera del 1938, la Philips sperimenta un sistema a 405
linee di scansione e anche un largo schermo denominato protelgram. Le immagini
giallo-verde del set meccanico danno vita ad immagini verde-seppia sui sistemi
elettronici.
La Philips si concentra su due alternative: l’huiscineac (letteralmente ’cinema in
casa’) e il protelgram, mostrato nel 1937 in Inghilterra al Radiolympia.
Col primo, lo spettatore può proiettare il film a casa, ma il processo non è
commerciabile; col secondo, la Philips punta sul fatto che gli utenti televisivi vedono
le immagini su piccoli schermi; il sistema consente di proiettare l’immagine, di per
sé molto luminosa, su uno schermo o su una parete creando un’immagine di 40x50
cm. La Philips riesce a vendere alcuni ricevitori, ma gran parte sono restituiti a causa
della breve vita del tubo. Nel 1938 la Philips promuove una campagna pubblicitaria
in Europa, formalmente per promuovere la vendita di apparecchi televisivi, ma in
realtà opera una campagna pubblicitaria per la radio.
114
(Paragrafo attuale)
Lo scoppio della Seconda Guerra Mondiale determina il fermo della
sperimentazione e della campagna promozionale in atto. Terminato il conflitto, la
Philips riprende la sua attività, puntando in maniera particolare sulla trasmissione e
sui trasmettitori. I ricevitori della Philips operano con uno standard di 625 linee,
quelli della Francia operano con uno standard di 819 linee e quelli della Gran
Bretagna operano con uno standard di 405 linee.
Per volontà politica e per richiesta delle compagnie di radiodiffusione, la
sperimentazione viene rinviata al 1951.
A differenza di Baird, Kerkhof non esercita pressione in difesa della television
meccanica e, inoltre, non è animato da desiderio di profitto commerciale, bens` dal
voler a tutti i costi migliorare la qualità del prodotto.
Nel 1931 la VARA dà un forte impulso allo sviluppo della televisione meccanica,
ma anche per il ruolo di compagnia di diffusione, la sua azione è di corta durata.
Anche per la Philips vale analoga considerazione. La Philips, d’altra parte, è
particolarmente interessata alla vendita di un sistema capace di riprodurre il film in
casa: in tale ottica guarda al suo protelgram. Ma, non si deve pensare che la Philips
sia del tutto disinteressata allo sviluppo della televisione: tra il 1934 e il 1935
sviluppa importanti brevetti nel campo televisivo e, dopo la II Guerra mondiale, dà
inizio ad una intenso dibattito sull’introduzione della televisione elettronica. I
progetti messi a punto prima dello scoppio dl conflitto mondiale sono rispolverati e
ripresentati in maniera completamente nuova e con determinazione.
Non c’è più la Philips indecisa di prima della guerra, ma c’è una compagnia
aggressiva e determinata. Avvalendosi dell’appoggio delle PTT, la Philips considera
le diverse opportunità di sviluppo, di esportazione e di prestigio nazionale. Tutto ciò
fa assumere alla Philips una posizione di grande forza sul mercato olandese. Il
governo olandese non adotta una chiara posizione, ma si limita a esporre una serie di
obiezioni finanziarie e culturali.
Le rappresentanze politiche e di radiodiffusione mostrano una certa esitazione nei
confronti della televisione che si è arresa alla pressione generata dalla Philips, dalle
PTT e dalla NOZEMA: le strutture amministrative che si sono sviluppate al tempo
della radio hanno determinato come è usata la televisione.
La televisione in Germania
Nel 1930 alcuni ricercatori, indipendentemente, sviluppano il principio della
scansione interlacciata, tecnica che consente di ridurre il flicker nelle immagini,
come il Telehor di Denes von Mihaly.
L’uso dei tubi a raggi catodici come sorgente in trasmissione per la scansione
dell’immagine per molti anni non viene preso in considerazione. Inizialmente, lo
spot luminoso prodotto sullo schermo fluorescente serve a sostituire il fascio di luce
nel sistema di Nipkow. In Germania, Manfred von Ardenne costruisce un completo
sistema di scansione flying spot per la scansione delle pellicole trasparenti che viene
presentato alla mostra della Radio di Berlino del 1931. Successivamente, il sistema a
flying spot è utilizzato per la scansione della pellicola cinematografica.
In questi anni si hanno i primi test con la trasmissione della televisione in onda
media. Queste trasmissioni attirano l’attenzione di molti radioamatori entusiasti di
115
Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
costruire il proprio ricevitore col disco. I costruttori si associano nella nuova
avventura organizzando studi nei loro laboratori. Nascono nuove compagnie, come
la Fernseh (1929). A marzo 1935, parte un servizio di televisione a Berlino che
utilizza 180 linee di scansione con 25 immagini/secondo. Le immagini sono prodotte
su film e scandite mediante disco rotante. Nel 1936 sono sviluppate le camere
elettroniche, in tempo per i Giochi Olimpici di Berlino del 1936.
La Germania adotta un sistema a 441 linee. Il sistema completamente elettronico
utilizza l’iconoscopio di Zworykin costruito dalla Telefunken. Con questo sistema, in
apposita sala nota come Fernesehstuben, la gente di Berlino e di Lipsia può vedere le
immagini dei Giochi Olimpici.
La televisione in Francia
In Francia, René Barhèlemy, impegnato nello sviluppo di una variante del disco di
Nipkow, realizza nel 1931 il Semivisor con 30 linee di scansione. Il sistema di
Barthélemy, che è stato provato da alcuni tecnici in Germania, ha un tamburo con
specchi al posto del disco con i fori. Gli specchi che servono per illuminare il
soggetto con la luce derivante da una sorgente luminosa, sono inclinati per
aumentare il grado rispetto all’asse del tamburo. In tal modo il soggetto è scandito
secondo una serie di linee parallele. Celle al potassio raccolgono la luce riflessa dal
soggetto. Anche Baird costruisce un sistema similare.
Tuttavia, questo sistema viene abbandonato nel 1933 per ritornare al disco di
Nipkow. A novembre 1935, inizia la radiodiffusione televisiva a Parigi col sistema
meccanico a 180 linee di scansione con 25 immagini/secondo. Nel 1937 la Francia
introduce il sistema elettronico a 455 linee.
La televisione in Italia
In Italia, Alessandro Banfi (URI, Ente Radiofonico Italiano divenuto
successivamente EIAR, Ente Italiano Audizioni Radiofoniche e RAI, dopo il
conflitto mondiale), nel 1926 indice a Milano una conferenza programmatica sul
problema del sistema di televisione da adottare in Italia. Il 28 febbraio 1929 iniziano
a Torino, e poi a Milano e a Roma, i primi esperimenti di trasmissione delle
immagini.
A Milano Alessandro Banfi e Sergio Bertolotti aprono un laboratorio televisivo
sperimentale in Corso Italia 13, basato sull’analisi meccanica dell’immagine per
mezzo di un disco di Nipkow. La prima immagine della Tv italiana è una bambola di
panno Lenci. Il 1◦ novembre dello stesso anno si effettua il primo collegamento in
cavo tra le stazioni di Milano e di Torino. Nel 1930, alla secondaMostra della Radio
di Milano, la SAFAR, nota azienda elettronica, presenta una dimostrazione
sperimentale, curata da Arturo Castellani, in cui si fa uso del disco di Nipkow.
Negli anni successivi, EIAR, SAFAR e Magneti Marelli, sono le protagoniste della
ricerca e della sperimentazione italiana. La Magneti Marelli inizia una
collaborazione con la RCA-General Electric che porta in Italia lo stesso Vladimir
Zworykin, e realizza tra il ’38 e il ’39 telecamere a scansione elettronica e alcuni
modelli di televisori.
116
(Paragrafo attuale)
Alla vigilia del secondo conflitto mondiale, l’EIAR, decide di installare a Roma un
impianto televisivo, interamente a scansione elettronica, con il quale effettua per
tutto l’anno la radiotrasmissione di scene in diretta e film.
Il 22 luglio 1939, dopo due mesi di test preparatori, vengono inaugurati dallo
studio di Via Asiago in Roma i programmi televisivi sperimentali dell’EIAR, con
due ore, successivamente portate a quattro, di trasmissioni quotidiane a mezzo di
telecamera Fernseh. Lo standard è quello tedesco a 441 linee, con 21-42 immagini al
secondo. Il trasmettitore SAFAR da 2 kW, la cui antenna irradia dalla sommità di
Monte Mario, è collegato allo studio di ripresa con un cavo coassiale. L’emissione
avviene sulle frequenze di 40,54 MHz per il suono e di 44,12 MHz per la visione.
La presentazione al pubblico di queste trasmissioni sperimentali avviene con
televisori SAFAR e Fernseh montati in un padiglione allestito al Circo Massimo e in
vetrine di negozi cittadini di Via Nazionale e Via del Corso. Sul finire dello stesso
anno a Milano, la Magneti Marelli, che nell’estate durante la “Mostra di Leonardo e
delle invenzioni” ha svolto con l’EIAR numerosi esperimenti di trasmissione via
cavo per il pubblico, installa sulla Torre del Parco Sempione, in occasione della XI
Mostra Nazionale della Radio, un impianto, con standard a 441 righe. L’anno
successivo, sempre a Milano nel corso delle due settimane di Fiera sono possibile
trasmissioni regolari dalle 18 alle 18 e 30 e dalle 21 alle 21 e 30.
Lo scoppio del conflitto mondiale interrompe gli esperimenti, che riprenderanno a
partire dal 1949.
I dispositivi di ripresa televisiva
L’Image Orthicon, cavallo di battaglia per il bianco e nero, viene utilizzato anche
nelle camere a colore NTSC con tre tubi per ciascuna camera. Il tubo da ripresa è
piuttosto grande (3” di diametro e 15” e 1/4 di lunghezza) e per alloggiare tre tubi in
una sola camera per il colore si richiede un complesso ingombrante. La qualità del
colore è variabile perché le caratteristiche di trasferimento dell’Orthicon dipendono
dalla luminosità della scena. Ciò non di meno, è possibile ottenere una buona qualità
con un accurato controllo del sete dell’illuminazione.
Figura 8: Vidicon
Nel 1950, la RCA introduce un nuovo dispositivo di ripresa fotoconduttivo
denominato Vidicon che rapidamente diviene importante per la trasmissione del film,
117
Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
prima per quello in bianco e nero e poi per quello a colori. Il Vidicon (Figura 8) non
è abbastanza sensibile per la ripresa dal vivo. La Philips migliora le prestazioni del
tubo camera usando un target ad ossido di piombo denominato Plumbicon (Figura 9)
con sensibilità confrontabile con quella dell’Orthicon, caratteristica di trasferimento
stabile e diametro di appena 5/4′′.
Con questa tecnologia, una camera a tre tubi ha le dimensioni di una camera in
bianco e nero con orthicons. Il plumbicon diviene il tubo camera primario a livello
mondiale e tale posizione dura fino agli inizi degli anni ’80 quando sul mercato
compare un nuovo dispositivo di ripresa allo stato solido denominato CCD (Figura
11).
Figura 8: Vidicon
Figura 10: CCD
118
(Paragrafo attuale)
Registrazione con pellicola cinematografica
Dalla fine del 1940 la pellicola cinematografica è usata anche per registrare i
programmi ripresi dal vivo con i sistemi elettronici. Da tutti si desidera poter
disporre di registrazione su nastro magnetico così come già avviene per il suono:
purtroppo manca la tecnologia per realizzare registratori con larghezza di banda
video.
Prima del 1948 la gran parte della programmazione consiste, sia di programmi
originati localmente dal vivo, sia di materiale filmato destinato ai locali
cinematografici. Col proliferare delle stazioni televisive nel dopoguerra, molte
stazioni sono alimentate mediante una rete di connessione.
Le stazioni di rete che non sono ancora connesse ricevono i programmi dal
cosiddetto cinescopio o registratori di film. Si tratta di un sistema che riprende
mediante una camera direttamente dal ’tubo’ il programma trasmesso. Si tratta di un
processo che deriva da un progetto militare della II Guerra Mondiale.
Le prime registrazioni sono realizzate con pellicole cinematografiche da 16 mm.
Successivamente, si passa alla pellicola a 35 mm al fine di ottenere la migliore
qualità possibile. Prima di poter disporre di circuiti video transcontinentali (1951), le
reti fanno estensivo uso delle registrazioni televisive per portare da una costa
all’altra, e viceversa, la produzione.
Anche quando sono disponibili i circuiti, si continua a registrare i programmi per
risolvere il problema della differenza di fuso orario tra la costa orientale e quella
occidentale degli Stati Uniti. Per questa esigenza si usa la pellicola da 35 mm nota
come hot kines per la velocità che si richiede per l’elaborazione e la ritrasmissione.
Il suono è registrato su nastro separato, sincronizzato col video. Per la
registrazione a colori da trasmettere nelle zone con diverso fuso orario, la NBC nel
1956 sviluppa e installa in Burbank un sistema di registrazione che usa una speciale
pellicola in bianco e nero, già utilizzata alcuni anni prima per la separazione diretta
del colore. Per compensare la perdita di dettaglio che il sistema determina si fa uso di
circuiti elettronici per precorreggere le distorsioni.
Il videotape
Rispondendo alle esigenze ampiamente evidenziate di poter disporre di un mezzo
di registrazione televisiva istantanea, alcuni organismi agli inizi degli anni ’50
prendono in esame come poter adeguare il sistema di registrazione magnetica su
nastro alla larghezza di banda richiesta dal segnale video. Un brevetto inglese
rilasciato a Boris Rtcheouloff nel 1927 copre in modo generico un’estensione del
concetto di registrazione su filo magnetico del Telagraphone di Valdemar Poulsen
del 1898.
Nel 1932, Fritz Schroeter di Berlino propone un numero di schemi per la
registrazione magnetica d’immagini, alcuni dei quali chiaramente assomigliano a
quelli in esercizio negli anni settanta. Alla fine del 1951, presso la Bing Crosby
Enterprises di Hollywood si tiene una dimostrazione di registrazione sperimentale
mediante tracce multiple longitudinali.
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Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
Alla fine del 1953, la General Electric dà una dimostrazione di registrazione su
nastro a tracce multiple; la RCA mostra alla stampa un sistema di registrazione a
colori a cinque tracce e la BBC lavora su un proprio sistema denominato VERA
(Vision Electronics Recording Apparatus) che utilizza due tracce per il video e una
traccia per l’audio. Tuttavia, nessuno di questi progetti entra in produzione.
Intanto all’Ampex Corporation a Redwood City (Ca) si lavora allo sviluppo di un
registratore a nastro. Il progetto dell’Ampex sta nelle mani di un team di giovani
tecnici con a capo Charles Ginsberg. Il progetto iniziato nel 1951 dà risultati
promettenti che sono mostrati agli addetti della radiodiffusione. Nel marzo 1956 la
CBS chiede di poter disporre della prima unità di registrazione.
Il lavoro ha immediatamente inizio e in brevissimo tempo si dispone di un piccolo
numero di modelli di preproduzione. Il 14 aprile 1956, giorno precedente all’apertura
della National Associastion of Radio and Television Broadcasters al Conrad Hilton
Hotel di Chicago, il videotape è celato ai più di duecento affiliati della CBS presenti
alla convention. Il registratore dell’Ampex è il momento culminante di ciò che il
NAB dell’anno mostra e gli ordini ricevuti superano il quantitativo costruito in un
anno (Figura 11).
Figura 11: Ampex a 4 testine
In che cosa differisce l’Ampex? Per prima cosa, le precedenti macchine utilizzano
tracce multiple longitudinali che richiedono velocità del nastro molto alte. Nella
macchina della RCA il nastro si muove alla velocità di 30 ft/s; successivamente la
velocità è ridotta a 20 feet/s. Ma anche a questa velocità, per registrare 15 minuti di
programma occorrono 700 ft di nastro.
Il sistema Ampex, a differenza di quello della RCA, registra l’informazione video
su una singola traccia disposta trasversalmente alla direzione di avanzamento del
nastro, in altre parole secondo la larghezza del nastro. Ciò è realizzato disponendo
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(Paragrafo attuale)
quattro testine di registrazione montate su un tamburo posto in rapida rotazione,
ciascuna delle quali successivamente opera la scansione sul nastro.
Il sistema a quattro testine di registrazione su un nastro di 2′′ consente di ridurre la
velocità di traslazione del nastro da 20 ft/s a 15 inch/s. Il video è registrato in
modulazione di frequenza; l’audio è registrato nella maniera usuale, cioè secondo la
traccia longitudinale e secondo il margine del nastro. Vi sono altre due tracce
longitudinali, una è la traccia Cue; l’altra è una traccia di controllo usata per
controllare la posizione relativa del tamburo porta testine e l’albero del Capstan
durante la riproduzione.
Due modelli di preproduzione sono consegnati alla CBS Television City; due
successivi esemplari sono dati alla NBC di Hollywood nel novembre 1956. Le
macchine della CBS sono installate in un locale apposito e il 30 novembre 1956 il
primo programma registrato su nastro, Douglas Edwards and the News, viene
trasmesso (come diffusione ritardata) alla West coast da Television City.
Rapidamente i videotape sostituiscono le vecchie macchine di registrazione su
pellicola cinematografica. Inoltre, i videotape cominciano ad essere utilizzati per la
registrazione d’inserti da inserire durante un programma.
Alcuni broadcaster riuniscono camera e registratore in un unico blocco per creare
un’unità mobile esterna per la registrazione delle News. Nel 1957, la RCA,
adottando la stessa tecnologia dell’Ampex, annuncia il primo registratore per il
colore. Nei primi anni di registrazione su nastro si hanno problemi di compatibilità
tra le macchine: non sempre ciò che è stato registrato su una macchina può essere
letto su un’altra macchina.
Vi sono dunque problemi di standard. Per risolvere i problemi di intercambiabilità
delle macchine, nel 1958 la SMPTE (Society of Motion Picture Television
Engeneering) forma il Video Tape Recording Committee con l’incarico di creare
standard che dovranno assicurare la completa intercambiabilità dei nastri sulle
macchine di differente manifattura.
La commissione lavora alacremente e in brevissimo tempo risolve il problema
della compatibilità. Alla fine del 1960 si contano ben 951 macchine. Si stima che nel
1976 le macchine ammontino, nel mondo, ad oltre diecimila. Quasi ogni anno il
videotape subisce miglioramenti. Il primo correttore della base dei tempi è
sviluppato alla CBS di Chicago ed è incorporato come Amtec nell’Ampex e come
ATC nella RCA.
Anche il sistema eterodina per il colore è sostituito da una migliore soluzione nel
1962. Standard ad alta banda sono sviluppati per il mercato europeo del PAL a 625
linee. Nel 1961 la RCA introduce la prima macchina tutta a stato solido. Un
sofisticato sistema di controllo di editing è messo a punto nel 1962. Nel 1967
l’Ampex introduce il primo VTR portatile (VR3000). Gli sviluppi rendono le
macchine a scansione elicoidale competitive con quelle a scansione verticale a
quattro testine.
Il vantaggio principale dato dalle macchine di registrazione a scansione elicoidale,
derivante dalla non segmentazione delle tracce, sta nel fatto che una rotazione
contiene un intero semiquadro. Questo rende possibile il fermo immagine, la lettura
inversa e il movimento controllato a mano semi quadro per semiquadro. Col time
code digitale registrato sulla traccia Cue, ed eventualmente nell’intervallo di
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Incontro con le Telecomunicazioni - La Facoltà di Ingegneria Per La Città
cancellazione verticale, si ha un continua lettura dei quadri ad alta velocità, a velocità
normale, a bassa velocità e anche da fermo. Trasmissione e distribuzione
Non deve destare meraviglia che tra il 1927 e il 1928 Baird trasmette segnali
televisivi su linee telefoniche e sui circuiti radio transatlantici perché la larghezza di
banda del segnale utilizzato è inferiore a 10 kHz. Gli esperimenti fatti dalla Bell
System nel 1927, con larghezza di banda del segnale di circa 20 kHz, richiedono
coppie telefoniche selezionate opportunamente. Il segnale a norma M, richiede una
larghezza di banda di 4,5 MHz.
La prima trasmissione a grande distanza, avvenuta nel 1940 in occasione della
Convenzione Repubblicana di Filadelfia, richiede una larghezza di banda di 2,7
MHz. La trasmissione è effettuata su un cavo coassiale disposto dalla Bell System tra
Filadelfia e NewYork. Va notato che i collegamenti terminali, a Filadelfia e a
NewYork sono costituiti da linee telefoniche accuratamente selezionate, equalizzate
con ripetitori a larga banda posti a distanze strategiche. Nel 1947 è posto il primo
collegamento radio a microonde tra NewYork e Boston. Tra il 1948 e il 1949 il
servizio è ulteriormente esteso a Richmonf (Virginia), a Chicago e a Milwaukee. Nel
1951 si ha il collegamento a microonde tra costa e costa.
Italo Ghidini si è laureato in Ingegneria elettronica presso l’Università di Napoli Federico II. Tra il 1963
e il 1965 ha svolto attività di ricerca sui sistemi di televisione a colori NTSC, SECAM e PAL presso la
Fondazione U. Bordoni di Roma. Dal 1965 al 1968 ha diretto il laboratorio di progettazione della
DuMont Italia occupandosi di elettronica di consumo (in particolare, ha progettato e ingegnerizzato i
primi ricevitori televisivi a 110° di deflessione allo stato solido per il mercato italiano e tedesco).
Chiamato nel 1968 alla Direzione Centrale Tecnica della RAI si è occupato di technological forecast,
con particolare riferimento alla televisione via cavo e ai ponti radio in banda Ku. Come membro del
gruppo ad hoc RAI-Telecom Italia si è occupato di sistemi di distribuzione di segnali televisivi su
microcoassiali e doppini telefonici. Quale responsabile per la RAI in seno al CCIR e all’EBU della
pianificazione del servizio di radiodiffusione via satellite nella banda dei 12 GHz, ha contribuito alla
stesura del documento di pianificazione per la Regione 1 presentato alla WARC’77.
Dal 1978 al 1990, responsabile della pianificazione strategica presso il Centro di produzione RAI di
Napoli. Dal 1990 al 1995, direttore tecnico e responsabile della produzione radiotelevisiva del Centro di
produzione RAI, e, successivamente, direttore del Centro RAI fino al 1999.
Docente a contratto presso l’Università di Napoli Federico II tra il 1980 e il 2002; docente a contratto
dal 2003 presso l’Università del Sannio. Da alcuni anni, i suoi studi e pubblicazioni riguardano la
radiodiffusione televisiva da satellite e la radiodiffusione digitale televisiva su reti di terra.
Italo Ghidini è membro anziano della IEEE e dell’AEI.
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