История кафедры телевидения ЛЭТИ отражает историю развития телевидения. Такое отражение связано с тем, что и эпоха накладывает свой отпечаток на людей, и наоборот, люди накладывают свой отпечаток на эпоху. Эти две тенденции можно проследить в любой области человеческой деятельности, в том числе и в развитии телевидения, в которой развитию технологии предшествовало развитие идей, обязанных своим рождением конкретным авторам. В истории телевидения следует выделять три главных периода, сменявших, конечно, друг друга не скачком, а постепенно, через определенные переходные процессы, но толчком к которым были революционные изобретения и преодоление крупных технологических барьеров. Поэтому иногда, при пристальном внимании к истории, такие переходные периоды можно выделять в самостоятельные разделы, обязательно помня о существовании глобальных периодов. При этом создание новой техники каждый раз являлось не только целью, но и средством достижения более высокой цели. Конечно, для изобретателя разработка прибора на конкретном отрезке его жизни может быть самоцелью, но, в конечном счете, цель любой человеческой деятельности – человек, или, иными словами, любое техническое достижение следует оценивать в первую очередь в социальном аспекте. Поэтому и наличие трех главных периодов в истории телевидения следует рассматривать с социальных позиций с учетом технологических факторов. Указанные три периода определяются ролью телевидения в жизни общества: первый период – до рождения вещательного телевидения, второй – от его рождения до достижения зрелости в региональном (национальном) масштабе, третий – от начала глобального охвата и завоевания ведущей роли в массовой информации, науке, образовании, контроле производственных процессов и безопасности. Конечно, как и любая другая наука, телевидение включает, наряду с философскими проблемами, технологические, решение которых и обеспечивает достижение поставленной цели.
Первый период развития телевидения (до начала массового телевизионного вещания) характеризовался реализацией одного из важнейших принципов телевидения – развертки – с помощью механического сканирования. На этом этапе в вузах не было кафедр телевидения, им занимались группы энтузиастов, в число которых входили советские специалисты С. И. Катаев, А.П.Константинов, П.В.Шмаков, П.В.Тимофеев и Я.А.Рыфтин. На этом этапе были освоены механические системы с очень малым числом элементов разложения. Первые изображения, переданные по радиоканалу, имели разложение всего на несколько десятков строк. Основными достижениями этого «эмбрионального» периода телевидения можно считать оптико-механические системы на 40 строк (1929 г.) и 60 строк (1930 г.), созданные в Ленинграде Я.А.Рыфтиным под руководством акад. А.А.Чернышева, а также регулярное телевизионное вещание в коротковолновом диапазоне с помощью механической системы на 30 строк в Москве (1931 г.). Конечно, при большом желании это можно назвать началом телевизионных передач , но правильнее считать этот период предысторией телевидения, так как победное шествие телевидения по планете могло начаться только после преодоления барьера качества, который соответствует четкости примерно в 300 строк.
Второй период развития телевидения – эпоха электронного телевидения, начавшаяся с изобретения и изготовления в США в 1933 году В.К.Зворыкиным электронно-лучевой передающей телевизионной трубки. Попыток создания передающей телевизионной трубки было много , в том числе в нашей стране изобретали передающие трубки С.И.Катаев, П.В.Шмаков, П.В.Тимофеев, но только Зворыкин преодолел этот технологический барьер и создал первую телевизионную электронно-лучевую трубку и продемонстрировал работу системы с четкостью более 300 строк на ее основе. Ему, как говорят, повезло, и он стал первым среди равных. В 1934 г. эту трубку, переданную В.К.Зворыкиным нашей стране, воспроизвели в Ленинграде (Б.В.Круссер) и работы по телевидению приобрели новые цели, связанные с разворачиванием новой отрасли промышленности, которая должна была обеспечить массовое телевизионное вещание. В нашей стране системы электронного телевидения с умеренной четкостью 180 строк впервые были реализованы в Ленинграде под руководством Я.А.Рыфтина в 1934 г.
Для начала массового телевизионного вещания требовался выпуск большого числа передающих комплексов и огромного парка телевизионных приемников. Решить такую задачу можно было только при наличии армии специалистов, поэтому в ряде вузов страны были созданы кафедры телевидения. Сразу после окончания Великой отечественной войны, в 1945 году в ЛЭТИ была создана кафедра телевидения, которую возглавил профессор Я.А.Рыфтин. Он руководил кафедрой в 1945 – 1974 гг., заложив основные учебные и научные направления работы, заключавшиеся в исследованиях, разработках и подготовке специалистов в области процессов формирования сигналов изображений и измерении качества телевизионной передачи. При этом центральное место занимали процессы накопления и считывания сигналов в электронно-лучевых трубках. Тонкие эксперименты и глубокий анализ процессов взаимодействия электронного считывающего пучка с накопленным зарядовым изображением выявили наличие активной части электронного пучка и стали на кафедре телевидения ЛЭТИ «фирменным блюдом».
Первый заведующий кафедрой ТВ - Яков Александрович Рыфтин
Основными достижениями второго периода – периода электронно-лучевого телевидения – можно считать создание сети телевизионных центров и рождение космического телевидения . Эти два достижения перечислены в порядке влияния на общество, но следует подчеркнуть, что рождение космического телевидения в нашей стране является серьезнейшим предметом нашей национальной гордости.
В соответствии с общей тенденцией развития телевидения на кафедре телевидения ЛЭТИ во время второго периода велись исследования по повышению и оценке качества телевизионного изображения. Этот вопрос сопровождает развитие телевизионной техники от зарождения (в ЛЭТИ – с довоенных времен) до наших дней, так как качество изображений вступает в противоречие с требуемой пропускной способностью каналов связи. Можно сказать, что именно богатый опыт основателя кафедры в области телевизионных систем малой четкости, приобретенный при создании систем механического телевидения, обострил внимание кафедры в целом к проблеме качества телевизионного изображения.
Время окончания заведования кафедрой Я.А.Рыфтиным совпало с наступлением принципиально нового периода развития телевидения – рождением твердотельного телевидения, в котором на смену электронно-лучевым передающим трубкам пришли твердотельные фотоприемники на основе приборов с зарядовой связью (изобретены в 1970 г.). Технология изготовления этих твердотельных приборов, разработанная в США (У.Бойл и Г.Смит) и быстро освоенная в нашей стране (Ф.П.Пресс) во многом схожа с технологией компьютерных узлов – процессоров и оперативной памяти. Это родство позволило создавать телекамеры на хорошо сопрягаемых узлах аналоговой и цифровой схемотехники. Но еще важнее стала методология, которая объединила телекамеру и компьютер в единое целое: аналогично тому, как физиологи осознали, что глаз – это вынесенная наружу часть мозга, так и разработчики систем прикладного телевидения осознали, что телекамера – это вынесенная наружу часть компьютера. Эта методология была подкреплена практикой применения систем научно-прикладного и промышленного назначения, в которой благодаря твердотельным фотоприемникам произошло важное изменение: телекамеры перестали требовать квалифицированного обслуживания и открылась перспектива широкого внедрения телевидения в процессы контроля и управления различными сложными системами в науке и производстве. Именно это стимулировало д.т.н., проф. Ю.П.Куликовского (руководившего кафедрой с 1974 по 1975 гг.) ввести в круг научных и учебных интересов кафедры вопросы автоматизированного анализа и распознавания телевизионных изображений.
Сотрудники кафедры ТВ в 1970 году
Переходной этап от второго к третьему периоду характерен тем, что телевидение уже приобрело новые черты, но разработчики еще постоянно оглядывались на электронно-лучевые приборы, не только для сравнения твердотельных фотоприемников с телевизионными передающими трубками, но и для реализации отображения телевизионной информации на электронно-лучевых трубках. Важно помнить, что элетронно-вакуумные приборы не сошли полностью со сцены при изобретении твердотельных фотоприемников, т. к. долгое время оставались единственными приборами отображения телевизионных изображений. Здесь можно сказать, что создание приемной телевизионной трубки Б.Л.Розингом (1908 г.) и заметно опередило создание передающей телевизионной трубки его учеником В.К.Зворыкиным (1933 г.), и заметно пережило его.
Основными достижениями мировой телевизионной техники переходного этапа можно считать создание глобальной сети телевизионного спутникового вещания (число телевизионных ретрансляторов на геостационарной орбите превысило 100), а также исследование космоса и Земли из космоса (получены миллионы кадров телевизионных изображений Земли, телевизионные изображения с близких расстояний всех планет солнечной системы, их спутников, и многих других объектов). К этому же этапу относится и завершение перехода от черно-белого телевизионного вещания к цветному. Влияние космоса на самосознание человечества огромно, и именно благодаря космическому телевидению человечество осознало свою уникальность, свое единство, и хрупкость космолета по имени «Земля».
Расширение роли телевизионного вещания и космического телевидения в жизни общества нашли отражение в работах кафедры телевидения ЛЭТИ, проводимых под руководством д.т.н., проф. Р.Е.Быкова (был заведующим кафедрой в 1975 – 1999 гг.). На кафедре были развернуты исследования в области разработки твердотельных телекамер, генерации и обработки сигналов цветного телевидения и применения телевизионных технических средств в целях дистанционного экологического мониторинга.
Завершение переходного этапа от электронно-лучевого телевидения к компьютерному и твердотельному телевидению совпало с осознанием человечеством наступления эры глобальной информатизации, когда телевидение и видеотехника с помощью космических средств и интернет охватили всю Землю. На кафедре телевидения ЛЭТИ этот глобальный процесс нашел отражение в расширении охвата проблематики за счет включения видеотехнических средств, которые в отличие от «настоящего» телевидения предназначены только для передачи и воспроизведения (отображения) видеоинформации, и не предназначены для рождения телевизионного сигнала. Это привело к развертыванию на кафедре подготовки специалистов и исследований в этой области, в связи с чем в 1994 году кафедра получила название «Телевидение и видеотехника». Глубокое понимание социальной значимости телевидения подвигло ввести специальный курс «Телевидение и общество», который пока читается студентам пятого курса, но мог бы стать и введением в специальность инженера телевизионной техники.
Основной тенденцией последнего периода развития телевидения является срастание телевизионной и компьютерной техники, выразившееся, в частности, в разработке систем сжатия телевизионных сигналов для сокращения передаваемой информации без потери качества изображения. Появившиеся термины «цифровое телевидение», «телевидение высокой четкости», «видеоконференцсвязь» уже перестали быть экзотическими и ими пестрят уже не только научные журналы, но и практические журналы информационно-рекламного характера.
В настоящее время на кафедре под руководством заведующего кафедрой (с 1999 г. по настоящее время) д.т.н. проф. Н.В.Лысенко ведутся исследовательские и проектные работы в областях: применения современных формирователей сигналов изображения, создания телевизионных камер и специальных телевизионных систем на их основе (доц. А.А.Манцветов); моделирования процессов зрительного восприятия с помощью разработанной феноменологической макромодели восприятия визуальной информации и моделирования видеоинформационных систем на основе теории графов (проф. Н.И.Лысенко); исследования влияния технических характеристик систем виртуальной реальности на эффективность деятельности операторов и исследование методов оптимизации представления визуальной информации оператору в различных, в том числе и экстремальных условиях (проф. Н.В.Лысенко, асс. И.А.Федорова); разработки цифровых устройств формирования, кодирования и передачи телевизионных сигналов (ст.преп. С.М.Ибатуллин); разработки теории и создания устройств дистанционного мониторинга земной и водной поверхностей с использованием спектрозональных телевизионных систем (проф. Р.Е.Быков); повышения эффективности биотехнических видеоинформационных систем учебно-тренировочного назначения (проф. Н.В.Лысенко); разработки систем адаптивного кодирования в медицинских и идентификационных целях (доц. С.Д.Егорова); теоретико-информационного анализа видеоинформационных систем передачи и обработки зашумленных сигналов (проф. Н.В.Лысенко, проф. А.К.Цыцулин); разработки экспериментальных образцов прикладных телевизионных систем (проф. А.К.Цыцулин); разработки теории и создания современных средств измерений в цветном телевидении (проф. Р.Е.Быков).
Основные достижения на кафедре за последние годы следует разделить на две группы.
Первая – в области вещательного телевидения – состоит в разработке систем сжатия сигналов телевизионного вещания в формате MPEG-2 (проф. Р.Е.Быков, ст. преп. С.М.Ибатуллин, асс. К.В.Иванов), нашедших практическое применение в создании первой в Санкт-Петербурге системе цифрового телевизионного вещания.
Вторая – в области научно-прикладного телевидения. В интересах адаптивной оптики разработаны два поколения телевизионно-компьютерных систем анализа волнового фронта, использующих высокие технологии охлаждаемых матричных приборов с зарядовой связью, микропроцессоров, перепрограммируемой логики и самые современные приборы, объединяющие два последних типа приборов в одном целом, называемом «системой на кристалле» (проф. А.К.Цыцулин, доц. В.В.Березин, доц. А.А.Манцветов, н.с. С.Н.Анкудинов, аспиранты В.Б.Березин, Д.Г.Долгов, Д.В.Умников). В ходе этой практической разработки получен важный теоретический результат, состоящий в обосновании оптимальной пространственно-временной дискретизации волнового фронта, осуществляемой в ходе его оценки в оптической системе (многолинзовая маска Гартмана–Шака, пространственная дискретизация) и в телекамере (временная дискретизация на телевизионные кадры). Полезность осуществленной формализации пространственно-временной дискретизации выходит за рамки проблематики адаптивной оптики и распространяется на многие системы прикладного телевидения. В интересах морской гравиметрии разработан опытный образец оптико-электронного преобразователя на линейных приборах с зарядовой связью, позволивший благодаря сделанным в ходе этой разработки изобретениям достичь рекордной точности гравиметрических измерений (проф. А.К.Цыцулин, доц. А.А.Манцветов, н.с. С.Н.Анкудинов).
В ходе своего главного дела – подготовки кадров – кафедра:
- участвует в подготовке и выпуске бакалавров и магистров по направлению 552500 «Радиотехника».
- участвует в подготовке дипломированных специалистов по специальности 200700 «Радиотехника» и 201400 "Аудиовизуальная техника"; осуществляет выпуск дипломированных специалистов по этим специальностям.
Подготовка ведется по дневной, вечерней и заочной формам обучения. Кафедра также принимает участие в подготовке дипломированных специалистов по специальностям 200800 «Проектирование и технология РЭС», 201600 «Радиотехнические системы», 330200 – «Инженерная защита окружающей среды». Проводится подготовка научных кадров высшей квалификации по специальности 05.12.04 «Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения». В настоящее время на кафедре проходят подготовку 8 аспирантов. Кафедра осуществляет чтение дисциплин: «Теоретические основы телевидения» (проф. Р.Е.Быков, доц. Ш.Ш.Цинадзе); «Телевизионные и оптико-электронные устройства» (доц. Ш.Ш.Цинадзе); «Телевидение и общество» (доц. Ш.Ш.Цинадзе, асс. И.А.Федорова); «Телевидение и обработка изображений» (доц. Н.В.Игнатьева); «Телевидение», «Видеотехника» (проф. Н.В.Лысенко); «Телевизионные системы» (доц. А.М.Мончак); «Видеоинформатика», «Техника и технология защиты окружающей среды» (проф. А.К.Цыцулин); ряда специальных дисциплин, посвященных современным и перспективным процессам генерирования, формирования, транспортирования, консервации и воспроизведения сигналов изображений (доценты А.А.Манцветов, А.М.Мончак, ст.преп. С.М.Ибатуллин, асс. К.В.Иванов), а также процессам обработки оптических сигналов (доц. С.Д.Егорова). В учебной лаборатории кафедры выполняются циклы лабораторных работ, отражающие основные этапы формирования телевизионных сигналов, а также измерения качественных показателей телевизионного изображения.
На базе кафедры под руководством проф. Р.Е.Быкова функционирует постоянно действующий межкафедральный семинар по проблемам современного телевидения, в котором участвуют представители смежных организаций и вузов Санкт-Петербурга и других городов России.
На протяжении многих лет кафедра имеет связи с ведущими предприятиями в области телевидения и видеотехники – НИИ Телевидения, ГОИ им. С.И.Вавилова, НПО «Вектор», НПО «Электрон». Эти связи многоплановы: сотрудники кафедры участвуют в НИР, проводимых этими предприятиями, студенты проходят на них технологическую и преддипломную практику и работают по окончании обучения.
За 60 лет работы кафедры подготовлено более 1200 специалистов по телевизионной технике и обработке изображений.
За время существования кафедры подготовлено 5 докторов технических наук (М.В.Антипин, Р.Е.Быков, Ю.П.Куликовский, Л.Л.Полосин, Н.В.Лысенко), более 60 кандидатов технических наук, среди которых были граждане не только России, но и Германии, и Китая. Подавляющее большинство преподавателей и сотрудников кафедры являются ее выпускниками. Кроме того, многие выпускники кафедры стали дипломированными научными работниками, защитив диссертации на других предприятиях, и внесли заметный вклад в развитие телевизионной техники и/или обучение студентов. Армия высококвалифицированных выпускников кафедры телевидения СПбГЭТУ «ЛЭТИ» велика, всех не перечислить. Не претендуя на полноту перечня ученых – выпускников кафедры, можно указать следующих крупных специалистов. Проф. М.А.Грудзинский – директор ВНИИ телевидения (1985 – 2004), профессор ЛЭТИ (1985 – 1999), организатор работ по созданию телевизионной техники, как специалист внес заметный вклад в создание высокоорбитальных космических систем обнаружения ракет. Один из первых выпускников кафедры телевидения ЛЭТИ (1949) к.т.н. В.Б.Иванов – зам. директора ВНИИ телевидения по научной работе (1982 – 1995), ученый секретарь ВНИИ телевидения (с 1995), главный редактор журнала «Техника средств связи», серия «Техника телевидения» (1982 – 1995), участник разработки первых отечественных телевизоров, устройств магнитной записи и консервации изображений, руководитель разработок космической наземной и бортовой аппаратуры. Проф. Е.Г.Лебедько – зав. каф. информационно-измерительных систем оптического приборостроения ЛИТМО (1985 – 2002), внес заметный вклад в разработку теории оптической локации. Проф. С.А.Суслонов – зав каф. радиотехнических систем, проректор РРТИ (г. Рязань), внес вклад в разработку теории фильтрации телевизионных сигналов с учетом фазовых характеристик. Проф. Ю.П.Куликовский – зав. каф. телевидения ЛЭТИ (1974 – 1975), ввел в сферу внимания телевидения методы классификации изображений, в последствии ректор ЛЭИС им. М.А.Бонч-Бруевича (1975 – 1984). Проф. М.В.Антипин, разработал методы оценки качества телевизионных изображений, ректор ЛИКИ (1971 – 1987). Проф. К.Ф.Гласман – зав кафедрой видеотехники ЛИКИ (с 1994 по наст. время). К.т.н. С.А.Третьяк – главный инженер (1992 – 1996), главный метролог (с 1993) ВНИИ телевидения. Однако кафедра может гордиться не только широко известными специалистами, но и большим числом «пахарей» науки. В качестве примера следует упомянуть к.т.н. С.А.Иванова, достигшего во ВНИИ телевидения в 1980-х годах до сих пор не превзойденного рекорда контрастной чувствительности телекамер на матричных приборах с зарядовой связью и участвовавшего в первой в мире реализации в твердотельных телекамерах переменной по полю зрения четкости, в последствии повторенной в США и получившей там название по структуре человеческого глаза foveal vision.
Сотрудники кафедры ТВ в начале 90-х годов
В процессе подготовки научных кадров высшей квалификации у кафедры сложились устойчивые связи с родственными кафедрами вузов Санкт-Петербурга, а также с Техническим университетом г. Дрезден (Германия) и Пекинским политехническим институтом (КНР).
Кафедра ведет заметную научно-организационную работу, ее представители руководят (проф. Р.Е.Быков) и участвуют в работе диссертационных советов (проф. Н.В.Лысенко, проф. А.К.Цыцулин), осуществляют редакционную работу в редакционно-издательском совете ГЭТУ по научно-технической литературе в редакционном совете журнала «Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника» (проф. Н.В.Лысенко, доц. А.М.Мончак). Проф. Н.В.Лысенко (директор) и доц. Ш.Ш.Цинадзе (зам. директора) руководят созданным по инициативе ректора ГЭТУ Д.В.Пузанкова институтом научно-методических исследований в области образования «ИНМИО». Его методическая работа охватывает проблемы преподавания в современной высшей школе и отражает современные тенденции международного сотрудничества в этой области. В частности, институтом организован ряд научно-методических конференций, посвященных глобализации образовательного процесса.
