HISTOIRE DE LA TELEVISION
(et de quelques autres médias)
Site édité par André Lange

Après les démonstrations réussies de transmission de photographies par téléphone et par T.S.F. en 1924, les laboratoires d'American Telephone and Telegraph, désormais constitués en tant que Bell Telephone Laboratories ("Bell Labs), se sont investis dans l'étape suivante : la télévision.

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Harold D. Arnold, directeur de recherche des Bell Telephone Laboratories,  demanda à Herbert E. Ives d'élaborer un programme de recherche sur la télévision. Cela devait commencer par une entrée modeste sur les problèmes fondamentaux, avec une possibilité d'extension à l'assemblage d'un système expérimental.

 

​Herbert Eugene Ives (1882-1953) était un physicien expérimenté qui avait déjà joué un rôle important dans les  démonstrations de  transmission de photographies par téléphone et déposé une quinzaine de demandes de brevets dans ce domaine pour la Western Electric puis pour les Bell Labs. le 23 janvier 1925, dans un memorandum adressé à Arnold, Ives proposa d'accélérer le système de téléphotographie d'AT&T « au point où le produit serait la télévision ». En plus des énormes ressources des Bell Telephone Laboratories, disposait d'un personnel très compétent qui travaillait avec lui. Parmi eux se trouvaient Frank Gray, John R. Hofele, Robert C. Mathes et Ralph V.L. Hartley.

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Des recherches menées en secret

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Durant les premiers mois de travail, les recherches ont été menées avec grande discrétion. Les historiens Albert Abramson et R.W. Burns ont reconstitué les principales étapes, en utilisant notamment les notes de travail de Herbert E. Ives et de Frank Gray, conservées dans les archives de Bell laboratories. La plupart des demandes de brevet et de brevets accordés n'ont pas été publiées et ne sont toujours pas disponibles dans les bases de données. Pour les informations qui ne sont pas parues dans la presse de l'époque, n'avons d'autre solution que de le suivre Abramson et Burns..

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Le 23 janvier 1925, Ives soumit un rapport d'analyse générale du problème. Il  abordait les difficultés caractéristiques d'un système de télévision, telles que la sensibilité de l'appareil et les larges bandes de fréquences nécessaires à la transmission, ainsi que le problème d'un modulateur de lumière modulé qui présenterait suffisamment de lumière au spectateur. Il proposait d'utiliser un film cinématographique très éclairé scanné par un simple disque Nipkow de 50 trous d'environ 15 pouces de diamètre tournant à environ 1 000 tours/min. Les disques émetteurs et récepteurs devaient être sur le même essieu pour éliminer les problèmes de synchronisation. Le dispositf photosensible serait une de ses photocellules habituelles. Le modulateur de lumière devait être soit du type utilisé dans la transmission d'images fixes, soit un petit tube à vide. La taille de l’image devait être d’environ 1 pouce carré.

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Un crédit de quelque 15 000 $ a été approuvé et financé. Un système simple fut rapidement assemblé et démontré avec succès à J.G. Roberts, conseil général en brevets. Celui écrit dans un mémorandum du 14 mai 1925 «J’ai été témoin aujourd’hui d’une démonstration du système de télévision de M. Ives. Il a construit et mis en service l'essentiel du système qu'il a décrit dans son mémorandum du 23 janvier 1925 à M. Arnold. En regardant l'image à l'extrémité réceptrice, je pouvais distinguer avec une assez bonne définition les traits du visage d'un homme comme ceux d'une image à l'extrémité émettrice et j'ai également observé que, lorsque l'image à l'extrémité émettrice était déplacée vers l'avant ou vers l'arrière, ou vers le haut. ou vers le bas, l'image à la réception suivait exactement ces mouvements.". (cité in Ives, 1947)

 

Le 15 juin 1925, Frank Gray rapportait que « les photographies d’individus étaient si bien transmises qu’elles pouvaient facilement être reconnues à la réception ». A cette date, il décrit une nouvelle méthode de transmission d'images. Il a suggéré de « faire en sorte qu’un point de lumière intense se déplace sur le sujet d’une manière régulière, par exemple selon une série de lignes parallèles, et que cela seul soit le dispositif de balayage ». Cette idée était l’utilisation de la méthode de numérisation « spot volant » (flying spot) ou «projecteur» (spotlight). Ce système révolutionnaire fut rapidement adapté au projecteur de films le 23 juin 1925, et Gray rapporta que « la luminosité du disque était supérieure à celle de la configuration précédente et fournirait évidemment suffisamment de lumière pour les films ». Le 26 juin 1925, Gray suggéra que cette même méthode soit utilisée pour éclairer fortement un sujet sans blessure ni inconvénient. 

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Le 2 novembre 1925, Frank Gray avait arbitrairement remplacé le composant DC (courant continu) au niveau du récepteur. Ce concept important a permis de recevoir des images télévisées avec une gamme complète de tonalités. Et le 30 novembre 1925, des signaux d'images furent transmis par radio sur 200 mètres (en interne) avec un bon succès. A cette époque, des moteurs synchrones avaient été achetés et le projecteur de film était synchronisé avec les disques de numérisation. Toutes les expériences ont été réalisées avec l'émetteur et le récepteur dans différentes parties du laboratoire. De plus, une lampe au néon à cathode plate avait été développée pour couvrir la zone rectangulaire balayée par les disques et permettre à l'image d'être vue par plusieurs spectateurs.

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En décembre 1925, Ives met au point un système électromécanique capable de transmettre des images d'un laboratoire à l'autre. Son collaborateur Frank Gray a fourni une caméra de télévision mécanique, équipée d'un disque de Nipkow. Selon Albert Abramson, le 10 février 1926, Frank Gray avait fait un rapport sur la première utilisation de son nouveau procédé de balayage par points volants ("flying spot") sur des personnes vivantes. Pour des raisons qui restent inconnues, les Bell Labs n’avaient commencé à traiter l’idée de Gray sous forme de brevet que le 14 janvier 1926. Le brevet a été déposé auprès de l'Office américain des brevets le 26 mai 1926 et a reçu le numéro de série 111 731. Il n'a jamais été délivré. Abramson présume qu'à ce stade, aucun brevet concernant un système de scanning "flying spot"  ne pouvait être accordé.

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La première démonstration en interne : 10 mars 1926

 

Ives a fait la première démonstration de cet appareil aux dirigeants d'AT&T le 10 mars 1926, à l'occasion de la célébration du cinquantième anniversaire de l'invention du téléphone par Graham Bell. Les dirigeants d'ATT, F.B. Jewett et E.B. Craft ont pu se parler en «visiophonie ». L'image était en basse définition avec 50 lignes de résolution à 16 images par seconde – mais l'image d'un visage humain était reconnaissable, vue à travers une fenêtre de 2 pouces sur 2½ pouces.

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Le 8 mai 1926, Robert C. Mathes a rendu compte d'une proposition visant à réduire la bande passante d'un signal d'image en l'envoyant sur un certain nombre de canaux. Mathes a suggéré qu'une meilleure solution serait d'utiliser un certain nombre de colonnes et d'envoyer le signal d'un seul élément de balayage pour charger un groupe de 50 condensateurs, dont chacun acquérait la charge correspondant à l'un des éléments d'image de chaque colonne. Ensuite, un autre jeu de balais déchargerait les impulsions stockées pour produire des signaux 1/50ème de la fréquence requise. Ce stockage de la charge correspondant à un élément d'image était un concept très important qui devint plus tard le centre de nombreuses interférences dans les brevets. Bien qu’il n’y ait aucune preuve que ce plan ait jamais été mis en pratique, l’idée de Mathes a été l’une des premières propositions du « principe de stockage de charge » enregistrées.

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Le 26 mai 1926, Frank Gray a fait une première demande de brevet (Serial No.111,731) pour un mécanisme de balayage. 

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Frank Gray a rapporté le 21 juin 1926 que les Bell Telephone Labs construisaient un « grand écran » de 100 lampes au néon comme récepteur. Il s'agissait de dix sections verticales de tubes de verre reliées pour former un tube continu. Chacun était rempli de gaz néon et était traversé par une seule électrode en spirale. Dix électrodes extérieures ont été placées sur le verre sous la forme de morceaux rectangulaires de papier d'aluminium. Les signaux étaient envoyés depuis un collecteur au moyen d'une brosse rotative. Bien que limités à 100 éléments, de simples objets en mouvement pouvaient être vus dans une pièce bien éclairée. Il était prévu de construire un écran plus grand, composé de 2 500 éléments.

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Toujours selon Albert Abramson, le 14 juillet 1926, les premières images d'ombres télévisées simples ont été montrées sur un tube oscillographe standard de Western Electric. L'émetteur était un disque rotatif comportant 5 spirales de 10 trous chacune. Un disque rotatif avec 500 contacts y était connecté. Ceux-ci étaient touchés par une brosse pour décharger un condenseur afin de fournir du courant aux plaques de balayage. Grâce à cette méthode, des images d'ombre de la lettre « A » et d'un morceau de fil accroché pourraient être vues sur un champ d'environ un pouce car

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Le 1er octobre 1926, Ives dépose une demande de brevet pour un système de télévision qui ne sera accordé que sept ans plus tard. (IVES H.E., Television system, US Patent US1932253A, Filed Oct, 1, 1926 ; Published Oct. 24, 1933). "Cette invention concerne un système  de télévision bi-rectionnel (two-way television) et plus particulièrement àadapté à une utilisation en conjonction avec un téléphone existant ou autre systèmes de liaison. Un objet de cette invention est la fourniture d'un système amélioré à deux télévisions dans lequel les parties des deux stations terminales peuvent respectivement se voir simultanément.(...)"​

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L'hypothèse de recours au tube cathodique

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Le 24 juillet 1926, l'équipe des Bell Labs rapporte avoir reçu des images de télévision sur un tube cathodique qui avait été modifié par l'ajout d'une grille près du filament en forme de plaque circulaire perforée. Les images animées pouvaient être visionnées par plusieurs personnes à la fois. Le 31 juillet 1926, ils essayèrent leur récepteur à rayons cathodiques avec le disque à 50 trous. Cette fois, le tube image avait une gaze métallique placée à l’extrémité de l’écran. La tension d'image a été appliquée entre la gaze et l'anode accélératrice. Les résultats n’étaient pas très bons, même si l’on pouvait voir des mains en mouvement et des images très sombres du visage d’une personne. Il semble que la force du faisceau ait déplacé et étalé la tache et empêché ainsi une bonne reproduction des images.

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Le 10 novembre 1926, Frank Gray propose à Ives l'idée de placer un modulateur de lumière devant un écran de visualisation à tube cathodique. Puisqu’ils n’ont pas réussi à moduler le faisceau d’électrons sans distorsions sérieuses, pourquoi ne pas simplement présenter un écran lumineux (non modulé) et le visualiser à travers le modulateur de lumière, éliminant ainsi tous les problèmes de modulation et de déviation?

Le 16 novembre 1926, Frank Gray rendit compte des progrès réalisés dans le domaine de la réception des rayons cathodiques. Les Bell Telephone Labs disposaient désormais de deux tubes spéciaux qu’ils utilisaient pour leurs expériences. Le premier avait une grille près du filament sur laquelle le signal d'image était imprimé. Le second avait deux toiles de fils parallèles près de l'écran sur lesquelles la tension de l'image était imprimée. Aucun des deux tubes n'a donné de bons résultats ; seuls des sujets simples ont été reproduits et ne présentent pas de demi-teintes de manière satisfaisante.

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A défaut de recour au tube cathodique, Frank Gray a mis au point un écran avec lampe au néon. Le 27 novembre 1926, il rapporta que le grand écran grillagé de deux pieds avait été construit. Cela a fonctionné, même si son imagerie était inférieure. Puis, en décembre 1926, une fois le grand écran opérationnel et l'appareil de couplage de lignes mis au point, il fut prévu d'organiser une véritable démonstration dans les plus brefs délais. Cela a été fixé pour avril.

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Le 17 janvier 1927, Ives a suggéré la transmission et la réception simultanées d'images de télévision couleur. Il a proposé l'utilisation de trois cellules photoélectriques, chacune sensible à une couleur spéciale et connectée à trois ensembles d'amplificateurs et de canaux de transmission. A l'extrémité de réception, le tube néon à grande grille serait constitué de trois grilles disposées de manière à ce que leurs parties linéaires soient alternées. En utilisant différents gaz, il serait possible d'obtenir des bandes alternées de couleurs rouge, verte et bleue. Il était prévu d'utiliser trois jeux de distributeurs fonctionnant sur le même essieu

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La démonstration publique du 7 avril 1927

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Une fois l'appareil perfectionné, une démonstration a été organisée le 7 avril 1927, comprenant notamment la transmission à partir de Washington, d'un message de Hebert Hoover, à l'époque US Secretary to Trade,   reçu à New York par le Président d'AT&T, Walter Sherman Gifford . Cette démonstration est généralement considérée par les historiens comme la première émission de lrélévision aux Etats-Unis (voir ici la description de cet événement)

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Les grandes caractéristiques du système

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Le système des Bell Laboratories est assez bien documenté. Une brochhure Television a été diffusée au moment de l'événement. Par la suite Bell a publié un dossier dans les Bell Laboratories Record (juillet 1927), un autre dans le Bell System Technical Journal (octobre 1927). Les principaux articles ont été repris dans Symposium on Television, un recueil publié à l'occasion de la Convention de l'American Institute of Electrical Engineers (AIEE) où une nouvelle démonstration eut lieu. Des articles de vulgarisation ont été publiés dans la presse spécialisée (en particulier l'article de H.W. Secor, "Radio Vision Demonstrated in America", Radio News,  June 1927​ et, en français l'article de E.H. Weiss, "La télévision", La Nature, 15 novembre 1927. Deux historiens, R.W Burns et Ivy Roberts ont publié des analyses détaillées du système. 

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Le système est une application  du modèle du disque de Nipkow qui comprend diverses innovations. 

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L'éclairage du sujet et sa captation par des cellules photoélectriques

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La première originalité du système reposait sur l'éclairage du sujet avec un pinceau de lumière étroit et se déplaçant rapidement. Les pinceaux de lumière sont captés par trois cellules photoélectriques et non plus par les traditionnelles cellules au sélénium sur lesquelles reposaient les projets infructueux proposés depuis un demi-siècle.

 

Comme l'analyse Isy Roberts, H.E.Ives appartenait à la génération des ingénieurs en éclairage. "Les ingénieurs en éclairage ont adopté la philosophie d’efficacité de l’ère de la machine, luttant avec des normes et des définitions qui établiraient une base de réflexion sur la façon dont l’humain, parfois appelé « machine à voir humaine », s’adapterait à la vie sous la lumière électrique. Les ingénieurs en éclairage ont construit une image de l'observateur moyen, qui a servi de norme sur laquelle tous les modèles d'éclairage électrique intérieur et de télévision ont été mesurés. Une attitude omniprésente de contrôle et d’efficacité a régi et guidé le développement ultérieur de la technologie télévisuelle. (...). Ives a fermement fondé sa conception de la lumière idéale sur les principes d'efficacité, établissant l'agenda des normes de qualité de l'éclairage sur l'hypothèse que l'éclairage intérieur doit simuler les conditions naturelles sous la lumière du soleil : « un excellent argument peut être avancé en faveur de la lumière du jour comme éclairage idéal sur le parce que c'est la lumière sur laquelle la race humaine a été élevée. » ? Même si l'esthétique a joué un rôle, pour Ives, l'objectif a toujours été l'efficacité énergétique et lumineuse.

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