הדרך הארוכה למסך הקטן

הטלוויזיה היא אמצעי תקשורת ההמונים המזוהה ביותר עם המאה ה-20. היא שידרה מלחמות והסכמי שלום, הישגים בספורט העולמי, טיסות לחלל ונחיתות על הירח. על המסך שלה חזינו באסונות טבע ופיגועי טרור, הכתרות מלכים ומפלות רודנים, נאומים חוצבי להבות ומופעי מוזיקה בלתי נשכחים. במידה רבה היא עיצבה את עולמנו במשך עשרות שנים. 

היום, מאה שנה בדיוק מאז שג’ון לוגי ביירד (Baird) הפעיל לראשונה את המכשיר הקסום הזה בפני קהל משתאה, אנו מזמינים אתכם למסע היסטורי, מדעי ותרבותי אל הולדת הטלוויזיה.

מתמונה לאות חשמלי

בערב חג המולד של 1883 ישב בביתו הסטודנט הגרמני להנדסה פאול גוטליב ניפקוב (Nipkow) והרהר בבעיה שהטרידה אז מהנדסים רבים. כבר לקראת אמצע המאה ה-19 הומצא הטלגרף, שאִפשר להעביר סימני כתב למרחקים גדולים. ב-1876 מצא אלכסנדר גרהם בל דרך לתרגם קול לאות חשמלי והמציא את הטלפון. אבל איך אפשר לעשות את זה גם לתמונות, ועוד בתנועה?

תמונה אפשר לייצג באמצעות נקודות קטנות של צבע או של אור, שכיום אנו קוראים להן פיקסלים. השאלה שעמדה אז בפני המהנדסים הייתה איך אפשר להעביר תמונה, למשל של אלף פיקסלים, בצורה יעילה ושימושית? המחשבה הרווחת הייתה שחייבים להעביר את כל אלף הנקודות בבת אחת, ולשם כך יידרשו אלף חוטי חשמל. היה זה אתגר קשה לפיצוח. יש אומרים שאפילו בל ותומס אלווה אדיסון עצמם התחבטו בבעיה הזאת, אך העלו חרס בידם.

ניפקוב, שלמד אצל גדולי הפיזיקה של זמנו, ובהם הרמן פון הלמהולץ (Helmholtz), חווה רגע של הארה כשהתבונן חרש במנורת שמן שלהבותיה ריצדו אנה ואנה מבעד לחרירים שהיו נקובים בדופנותיה. הוא הבין שחוש הראייה והמוח האנושי מסוגלים לקחת רצף מהיר של נקודות, שמסודרות בצורה המתאימה עבורו, ולהפוך אותן לתמונה אחת. כך נולד גלגל ניפקוב, או כפי שניפקוב עצמו קרא לו – טלסקופ חשמלי. היה זה מכשיר מכני שאִפשר לראות תמונות שנשלחו אליו מרחוק באמצעות אות חשמלי.

גלגל ניפקוב הוא דיסקה שטוחה המחוברת למנוע חשמלי שמסובב אותה במהירות גבוהה. הדיסקה מכוסה סדרה של חורים קטנים המסודרים בצורת ספירלה, וכשהדיסקה מסתובבת במהירות מול עצם מואר, כל חור סורק שורה אופקית אחרת בתמונה. האור שעובר מבעד לחורים פוגע בחיישן שממיר את עוצמת האור לזרם חשמלי. הזרם הזה מפעיל נורת ניאון מאחורי גלגל זהה, שמצייר את התמונה מחדש, שורה אחר שורה.

הרעיון שעמד לנגד עיניו של ניפקוב היה עקרון התמדת הראייה, שמצוי גם בבסיסם של האנימציה ושל הקולנוע המצולם. העין ממשיכה לזכור את האור שהיא רואה גם חלקיק שנייה אחרי שהוא נעלם בפועל, ואם מעלים בינתיים תמונה נוספת, שונה מעט, נוצרת אשליה של תנועה רציפה. במונחים יותר פיזיקליים, כל עוד תדר הדגימה והשידור של התמונה גדול מתדר הדגימה של העין האנושית, התנועה תיראה חלקה לחלוטין.

מגלגל לשפופרת

אף על פי שהגה רעיון פשוט וחכם, ניפקוב לא היה איש עסקים דגול. הוא רשם את הפטנט על הגלגל שלו ל-15 שנה בלבד. בתקופה הזאת הוא לא הספיק לבנות את הגלגל בעצמו, אך גרסאות אלה ואחרות שלו הופיעו מעת לעת לצרכי הדגמה. בתערוכה העולמית של 1900, שנערכה בפריז במקביל לאולימפיאדה השנייה, סקר המדען קונסטנטין פרסקי (Perskyi) את הטכנולוגיות שהוצגו, וטבע לראשונה את השם “טלוויזיה”.

בשלהי העשור הראשון של המאה ה-20, הפיזיקאי הרוסי בוריס רוזינג (Rosing) ובמקביל לו הממציא הסקוטי אלן קמפבל-סווינטון (Campbell-Swinton) שאפו לשפר את גלגל ניפקוב בעזרת המצאה חדשה נוספת: שפופרת הקרן הקתודית (שק”ק). השפופרת היא מעין רובה אלקטרונים שפועל ברִיק – קצה אחד של השפופרת מתחמם ופולט זרם אלקטרונים, שבדרכם אל הקצה השני עוברים כוונון ויישור בעזרת שדה מגנטי. בקצה השני נמצא לוח מכוסה זרחן, וכשאלקטרון פוגע בזרחן, מופיע נצנוץ.

העיקרון הזה התאים בדיוק לשדרוג שרוזינג וקמפבל-סווינטון שאפו להוציא אל הפועל. השילוב של שפופרת קרן קתודית עם מצלמה פשוטה עלה באופן משמעותי על המנגנון המכני של ניפקוב, שכן קרן האלקטרונים מסוגלת לסרוק את תמונה ולרוץ על המסך במהירות גבוהה בהרבה מזאת של תבנית חורים מכנית.

לכאורה, כניסת שפופרת הקרן הקתודית לתמונה הייתה אמורה להביא איתה כבר אז את המצאת הטלוויזיה – הרי היא הייתה הבסיס לטלוויזיות העבות, דמויות הקופסה, שנמצאו במרכזו של כל חדר אורחים ביתי שמכבד את עצמו עד שלהי המאה העשרים. אבל כדי לאפשר את יישומה של ההמצאה הזאת נדרשו עוד כמה שלבים והתפתחויות.

המחסום העיקרי שהפריד בין רעיונותיהם החדשניים של רוזינג וקמפבל-סווינטון לבין הביצוע בפועל היה מחסור בחומרים ובהתקנים מתאימים. שפופרות הרִיק לא היו באמת ריקות לגמרי מאוויר, הזרחן לא היה יעיל מספיק, והזרמים שנוצרו בשפופרות, שהתבססו על היסוד הכימי סלניום, היו חלשים למדי. לכך הצטרפו הנסיבות ההיסטוריות – כי בינתיים פרצה מלחמת העולם הראשונה, שהאטה מאוד את פיתוחן של טכנולוגיות אזרחיות, בשעה שיותר ויותר תקציבים נותבו לצורכי המלחמה. מצד שני, המלחמה הביאה לשכלול תהליכי הייצור ההמוני של שפופרות ריק, שכן הן מילאו תפקיד מרכזי גם בטכנולוגיות האלחוט הצבאי.

מאיקונוסקופ לטלוויזור

בתחילת שנות ה-20 היגר מברית המועצות הקומוניסטית לארצות הברית ולדימיר זבוריקין (Zworykin), תלמידו משכבר הימים של רוזינג, שהיה שותף גם לפיתוחיו הקודמים. ב-1923 הגיש זבוריקין, שעבד אז בתאגיד החשמל והאלקטרוניקה וסטינגהאוס, בקשה לרישום פטנט על טלוויזיה אלקטרונית פועלת, שבהמשך הבשיל לפיתוח מצלמת טלוויזיה שהוא קרא לה “איקונוסקופ” (Iconoscope). קברניטי התאגיד לא ששו להשקיע בהמצאה, אך זבוריקין המשיך לפתח את המכשיר מחוץ לשעות העבודה הרגילות. זה כמובן לא חמק מעיניהם של מנהליו, שציוו על שומר הבניין לגרש אותו הביתה אם יראה שהאורות במעבדה דולקים בשעות הקטנות של הלילה.

בעוד זבוריקין עמל על פיתוח טלוויזיה אלקטרונית, המהנדס הסקוטי ג’ון לוגי ביירד הקדיש את מרצו להשלמת הרעיון המקורי של ניפקוב – טלוויזיה מכנית, ללא שפופרת קרן קתודית או מצלמה. המכשיר, שכונה “טלוויזור”, כלל בתחילה רק שלושים שורות פיקסלים והעביר רק חמש תמונות בשנייה.

חיסרון נוסף היה שהתאורה שנדרשה לתפקודו של הטלוויזור הייתה חזקה וחמה מדי, כך שלא התאפשר לצלם ולשדר באמצעותו בני אדם, מחשש לפגוע במצולמים. לכן, בניסויים המוקדמים של ביירד כיכבו שתי בובות פיתום: “ג’יימס” ו”סטוקי ביל”. ב-26 בינואר 1926 הדגים ביירד שידור של פני אדם אמיתי, בפני קהל של 40 מדענים נכבדים מהחברה המלכותית הבריטית בלונדון. האירוע הזה נחשב כיום להדגמה הציבורית הראשונה של שידור טלוויזיה.

מאבטיפוס לטלוויזיה פועלת

ביירד לא נח ממלאכתו והמשיך לשכלל את המכשיר, לרבות באמצעים אלקטרוניים. כך עשה גם זבוריקין. אך כאן נכנס לתמונה ממציא אמריקאי צעיר בשם פילו פרנסוורת’ (Farnsworth). פרנסוורת’ גדל בחווה חקלאית ביוטה, ונמשך כבר בצעירותו לטכנולוגיה. כבר בגיל 15, בשעה שחרש שדה תירס, הוא הביט בתלמים הישרים והבין שאפשר לסרוק תמונה באותה צורה, באמצעות אלקטרונים בלבד. עוד בתיכון הוא החל לפתח את הרעיון, וב-1927, בהיותו רק בן 21, הוא השלים את פיתוח האבטיפוס של הטלוויזיה האלקטרונית הפועלת הראשונה.

ההצלחה הזאת הייתה האות למלחמת בעלות. זבוריקין ופרנסוורת’ התוודעו זה לזה כשהמעסיק החדש של זבוריקין, איל ההון היהודי דוד סרנוף (Sarnoff) שהיה מנהל בכיר בתאגיד RCA (ראשי תיבות של “תאגיד הרדיו של אמריקה”), שלח אותו לגשש אצל פרנסוורת’. זבוריקין העיר בקנאה רבה כמה חבל שלא נפלה בחלקו הזכות להמציא את ההתקן של פרנסוורת’, שהצליח לשדר תמונה נקייה וחדה בהרבה מהטלוויזיה האלקטרונית שלו.

כך התפתח מאבק משפטי בין התאגיד הגדול לפרנסוורת’, זאב בודד במסך הקטן. זבוריקין, כאמור, לא רשם פטנט על המצאתו, עקב התנגדות מעסיקיו. על כן החלה התכתשות משפטית על הבעלות. תחילה פסק בית המשפט לטובת התאגיד, אך בחלוף שנים אחדות הוחזרה הבכורה לפרנסוורת’, בזכות תרשים של תוכניותיו הראשוניות שנשאר אצל אחד ממוריו בבית הספר התיכון שלו. למרות זאת, RCA המשיכה להיאבק בו עד למותו בגיל 64, בלי שזכה בפרסום ובעושר על המצאתו.

מהעבר לעתיד

רק ב-1936, יותר מיובל שנים ואינספור גלגולים אחרי המצאת גלגל ניפקוב, הפכה הטלוויזיה למוצר מסחרי, כשתאגיד השידור הממלכתי הבריטי BBC החל את שידוריו. כך גם נקבע התקן הטכני הראשון לשידורי טלוויזיה, שכלל רמת הפרדה (רזולוציה) של 405 שורות בתמונה. בקיץ של אותה שנה, הטלוויזיה כבר שידרה למוקדי צפייה ציבוריים את אולימפיאדת ברלין, שהפכה למפגן כוח גדול של המשטר הנאצי בגרמניה.

בתערוכה העולמית של 1939, הציגה RCA את הטלוויזיה האלקטרונית לקהל הרחב. שנות מלחמת העולם השנייה נתנו לטלוויזיה תנופה אדירה וסיפקו צורך אמיתי במכשיר החדש, שהחל בתוך זמן קצר לכרסם במעמדו של מקלט הרדיו. בעוד שב-1940 היו רק כמה מאות מקלטי טלוויזיה בארצות הברית כולה, הרי שבסוף אותו עשור כבר היו מיליון מקלטים כאלה. עד 1955 כבר הייתה טלוויזיה בסלון המשפחתי של כל בית שני במדינה.

מסכי השק”ק נמצאו בשימוש נרחב עד שנות התשעים ואף בתחילת האלף הנוכחי. מעת לעת הוכנסו בהם שכלולים אלה ואחרים, אך פריצת הדרך המשמעותית באמת הגיעה עם כניסתו לשוק של מסך הפלזמה.

המסך הזה מבוסס על תופעת הפלואורנות, שבה מולקולות של חומר מקבלות מנת אנרגיה ממקור אור חיצוני, ובתגובה לכך פולטות אור באופן ספונטני, עקב ירידה באנרגיה של החומר. המסך מורכב מתאים קטנים מאוד של חומר שמעניק לאור את הצבע הכחול, האדום או הירוק, ומהם אפשר להפיק את כל צבעי הקשת. הפעם לא מדובר באשליה אופטית, אלא קל ליצור בדיוק את הצבע הרצוי. בשונה ממסכי השק”ק, מסכי הפלזמה דקים מאוד והתצוגה שלהם איכותית וחדה ביותר.

שנים ספורות לאחר מכן הוחלפו מסכי הפלזמה בטכנולוגיות מתקדמות אף יותר, ובראשן תצוגת הגביש הנוזלי (LCD) ומסכי LED. אלה כבר טכנולוגיות שמבוססות על פיזיקה הרבה יותר מסובכת מזאת של ניפקוב וממשיכי דרכו, כך שלא נתעכב עליהן כאן. די אם נזכור, בשעה שאנו צופים בטלוויזיה, שמאחורי משחקי הכדורגל ותוכניות הריאליטי שאנו גומעים בהנאה, נמצאת היסטוריה מדעית מפוארת.