Le roman Het televisie experiment de Bert 

Histoire de la télévision
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L'impact de la roue à miroirs
 
2ème partie : 1920-1929
La première application britannique : Baden Fletcher Smyth Baden-Powell (1920)
 

Baden Baden-Powell (1860-1920)

Assez curieusement, il faut attendre 1920 pour trouver la première application britannique de la roue à miroirs, près de trente-huit ans après sa première conception par Ll. B. Atkinson. Cette première application - toute théorique - est proposée par Baden Fletcher Smyth Baden-Powell, fils du mathématicien Baden-Powell et frère de Robert Baden-Powell, le fondateur du mouvement scout. Baden Powell dépose le 19 janvier 1920 un demande de brevet pour An electrical method of reproducing distant scenes visually, qui sera délivré le 19 avril 1921 (GB161706). Alors que dans les propositions précédentes le tambour de miroirs n'était utilisé qu'à une des deux stations (le plus souvent à la réception), Baden-Powell renoue avec l'idée de Weiller d'utiliser les tambours aussi bien à l'émission qu'à la réception. Les modalités de la synchronisation ne sont pas spécifiées.  La proposition de Baden-Powell n'a pas eu beaucoup d'écho, si ce n'est qu'elle est citée - avec celle de Boris Rosing - dans le brevet obtenu par John Logie Baird le 9 avril 1931 (GB375900) qui marquait sa conversion au tambour à miroirs. En tant qu'inventeur, Baden-Powell restera plus connu pour sa bicyclette militaire pliable et surtout le Levitor, un type particuler de cerf-volant que Marconi utilisera dans ses premières expériences de T.S.F.

Schéma de l'appareil de Baden Baden-Powell dans son brevet (1920,1921)

Les appareils de Paul Loveridge Clark (1923-1928)

Le 26 mars 1923, l'inventeur de Brooklyn Paul Loveridge Clark, qui sera actif tout au long des années 20, dépose un brevet qu'il n'obtiendra que cinq ans plus tard Apparatus for the electrical transmission of visual images. (US1666594, 17 April 1928). L'appareil recourt à un tambour de miroirs polyhédrique et à un disque avec des segments en spirale. Clark obtiendra par la suite d'autres brevets, mais recourant tantôt à des disques pour le balayage (US1572989, US1678974). tantôt à un tambour de miroirs polyhédrique (US1648042, 8 novembre 1927, "Radiographic Apparatus, US1745528, 4 février 1930), "Television apparatus" (US1776148, 29 May 1928, 16 September 1930. Clark présente ce dernier dans (Popular Radio, May 1928, pp.363-365) en insistant sur les solutions apportées à la question de la synchronisation. Dans sa dernière contribution, Clark revient au modèle de Nipkow et propose un nouveau modèle de disque perforé ("CLARK, P.L., "A novel scanning disk for television", Radio Craft, January 1930, pp.314, 344,345).

Graphique du brevet US 1776148 (29 mai 1928, 16 septembre 1930) de P.L.Clark

Les travaux sur la synchronisation de William Samuel Stephenson, le modèle de James Bond (1922-1924)

William Samuel Stephenson (1897-1989) est un autres de ces personnages romanesques qui ne manquent pas dans l'histoire des recherches sur la télévision, au point qu'il est réputé être le modèle du James Bond de Ian Fleming. De nationalité canadienne, il devient un héros de l'aviation militaire britannique pendant la Première Guerre mondiale puis sera le fondateur en 1940, à la demande de Winston Churchill, de la British Security Coordination, un service d'intelligence qui permet la liaison avec le Président Rossevelt avant l'entrée en guerre des Etats-Unis. Entre les deux guerres, Stephenson s'est établi à Londres et obtient avec Georges William Watson un brevet Means for synchronising the movements of two rotating bodies. (GB213654, 30 December 1922, 31 March 1924 ; US 1521205, 15 April 1924). Ce brevet décrit un système de transmission des signaux à partir d'un générateur de courant alternatif couplé à un tambour tournant. Il produira des royalties de 100 000 £ par an pour ses 18 années d'explotation. Stephenson a diversifié ses activités dans plusieurs industries lucratives, notamment la fabrication de postes de radio (General Radio Company Limited),  la fabrication d'avions (General Aircraft Limited) et les studios de cinéma (Shepperton Studios, Earls Court).

 

Le 18 avril 1923, Stephenson et Walton ont déposé un brevet Apparatus for transmitting electrically scenes or representations to a distance (délivré le 17 juillet 1924, GB218766). Le balayage entrelacé est réalisé par deux disques superposés avec fentes arquées ou par un couple de  tambours de miroirs polyhédriques. L'appareil n'a pas fait l'objet de démonstration. Dans un article de Radio News, April 1925, Walton soulignait le problème de la vitesse de balayage et annonçait que Stephenson et lui commençaient à travailler sur des expériences avec des tubes à vide. Walton rejoindra par la suite la Scophony Company qui proposera un des modèles de téléviseur haute définition avec tambours de miroirs. (voir 4ème partie).

(1) SANDERS, I. L.; Clark,  A Radiophone in Every Home William Stephenson and the General Radio Company Limited, 1922-1928, Lorne, 2012

Schéma de l'appareil de Stephenson et Walton avec l'option couple de tambours de miroirs dans le brevet Apparatus for transmitting electrically scenes or representations to a distance  (délivré le 17 juillet 1924, GB218766)

L'émetteur de l'appareil de Stephenson et Walton avec l'option de disques superposés pour le balayage (Radio News, April 1925.)

W.S. Stephenson, aujourd'hui plus connu pour ses activités d'espion que pour son appareil de transmission d'images. (Radio News, April 1925.)

Les expérimentations d'Edouard Belin et Fernand Holweck sur la capacité de l'oeil humain à percevoir des images à très haute vitesse (1926)

Edouard Belin est bien connu pour avoir, en 1907, mis au point, un appareil de transmission des images et photographies par télégraphe. A partir de 1921, il étudie la transmission des images par onde hertzienne et réussi le 19 juin 1924 une transmission de photographies en T.S.F.  Il a été, durant les années 20, le principal chercheur français en matière de télévision. Les deux brevets qu'il a obtenu, en 1924 pour un appareil de télévision ne recourent pas pour le balayage à un tambour de miroirs mais à un miroir oscillant et à un oscillateur de Blondel.

 

Cependant, 1926, il réalise avec Fernand Holweck une expérience  qui visent à vérifier la capacité de l'oeil humain à percevoir des images transmises à très haute vitesse.(1) Pour cette expérience, ils recourent à un tambour de miroir. Roger Soulard décrit ainsi le dispositif "Une source lumineuse éclaire un sujet dont l'image est reprise par l'un des miroirs et réfléchie sur un écran percé d'un trou. Un dispositif optique reprend l'image de ce trou et la renvoie sur un autre miroir du tambour qui la réfléchit sur un écran. Ainsi, par le jeu de rotation des miroirs, c'est une ligne d'image qui passe, point par point, à travers l'ouverture du diaphragme. De plus l'axe de rotation du tambour est animée d'un mouvement oscillant et de ce fait, ce sont des lignes différentes d'image qui sont analysées. Donc, nous devons retrouver une image complète sur l'écran final. La vitesse e rotation du tambour étant connue et croissante, il sera facile de savoir à quel moment la définition limite acceptée par l'oeil sera atteinte. Ainsi conduite, l'expérience montre que l'oeil peut admettre des définitions extrêmement élevées et la limite réelle fut donnée par le matériel car les miroirs se déformèrent sous l'action de la force centrifuge".

L'expérience s'avère concluante, mais du seul point de vue théorique. L'appareil présenté en décembre 1926, qui est la dernière contribution majeure de Belin, intègre un oscillateur cathodique (oscillateur Dufour). Belin abandonne ses recherches dans le domaine, son équipe se disloque et Holweck rejoint l'équipe de Zworykin aux Etats-Unis.

(1)FOURNIER, L., "The Latest Advance towards Television", Radio News, 8, July 1926 pp.36-67

 

 SOULARD R., "Edouard Belin et la télévision", Histoire des sciences et de leurs applications, 1965, pp.265-281.

Schéma de l'expérience de Belin et Holweck (1926) dans l'article de Soulard (1965)

Schéma de l'expérience de Belin et Holweck (1926) dans l'article de Radio News (July1926)

Appareil de l'expérience de Belin et Holweck (1926) (Radio News, July 1926)

Vu frontale du tambour de miroirs de l'appareil de Belin et Holweck (1926) (Radio News, July 1926)

Le tambour de miroirs à sept faisceaux lumineux de Ernst F.W. Alexanderson (1926)

D'origine suédoise, E.F.W.. Alexanderson a rejoint en 1902 la General Electric Company, avec laquelle il travaillera en tant qu'ingénieur-conseil puis, à parir de 1919, ingénieur en chef pour la Radio Corporation of America, filiale commune de la General Electric et de Westinghouse.


Très jeune il a apporté une contribution exceptionnelle à la T.S.F.. Il est surtout connucomme l'inventeur de ce qui est généralement appelé  l'alternateur haute fréquence Alexanderson d'une grande importance  pour permettre la haute puissance dans la radiotélégraphie à grande vitesse et longue distance. Il est aussi à l'origine de l'utilisation du fer dans la fabrication de circuits à haute fréquence, et l'inventeur du "barrage" récepteur,  une forme spéciale d'antenne 

 

En 1923, il dépose une demande pour une méthode et un appareil de transmission d'images recourant à des cartes perforées, qui ne sera accepté qu'en 1931 (US01787851). Selon Albert Abramson, qui a eu accès aux archives de General Electrics et de RCA, Alexanderson commence à s'intéresser à la télévision à partir de juillet 1924. Ses premières options sont pour le recours au disque de Nipkow avec de petits trous connectés à une cellule photoélectrique. Lors d'une démonstration de simulation, le 10 décembre 1924, il s'affirme convaincu que les cellules photoélectriques de General Electric sont suffisamment sensibles pour être opérationnelles.(1) Durant l'année 1925, les services de General Electrics étudient les diverses hypothèses pour mettre au point un système de télévision viable. Alexanderson dépose en 1926 trois brevets pour des appareils de transmission d'images.

 

Le 15 décembre 1926, lors d'une retentissante conférence à Saint-Louis Section of the American Institute of Electrical Engineers, il annonce pour la première fois que General Electrics a conçu  un système  de télévision (qui correspond à celui décrit dans le brevet US1694301). Il défend l'idée que puisqu'il est facile de transmettre des photos (il fait implicitement référence au système Belin)  il suffirait d'accélérer le processus de transmission. Il annonçait également qu'il préférait un projecteur avec plusieurs spots de lumière pour améliorer la luminosité. Alexanderson publiera  en février 1927 un article  "Radio Photography and Television" avec des détails sur son appareil et une intéressante référence à la pièce Back to Methuselah de George B. Shaw.

Le projecteur est constitué d'un tambour de 24 miroirs  de huit pouces sur quatre pouces. Ils sont montés sur la jante de sorte qu'ils sont normaux à une ligne radiale du tambour. Chaque miroir est défini à un angle défini son voisin. Donc, si un rayon réfléchi du premier de ces miroirs tombent sur le grand écran de visionnement, le même rayon réfléchi sur le dernier miroir tombera sur le côté opposé de l'écran. Les miroirs intermédiaires diffuseront les rayons vers des positions intermédiaires de l'écran de manière telle que l'ensemble de l'écran sera couvert.  Chaque miroir balaye le rayon du haut vers le bas de l'écran lorsqu'il passe dans le faisceau d'incidence. Ces rayons sont définis comme les "pinceaux" (paint brushes) qui peignent l'image sur l'écran. Comme cela est fait encore et encore avec une vitesse suffisante pour profiter de la persistance de la vision, la scène peinte semble être continue. L'avantage de ce système de projection est que sans aucune difficulté il peut être utilisé avec un éclairage multiple. L'appareil utilise en effet sept projecteurs. Alexanderson estime en effet que pour obtenir une image de bonne qualité, il faut au moins 10 000 "coups de pinceau". Cela signifie que que la projection de lumière doit effectuer un millier de passage et doit être capable de faire 100 impressions distinctes. Si l'on consiodère qu'il faut un passage de 16 images par seconde, cela signifierait 160 000 "coups de pinceau'" distinct à chaque seconde. Travailler à une telle vitesse semble d'abord inconcevable; de plus, une bonne image nécessite vraiment un processus de numérisation avec plus de 100 lignes. Cela amène les exigences de vitesse à quelque chose comme 300 000 unités d'image par seconde. En plus d'avoir la possibilité théorique d'employer des ondes capables de grande vitesse de signalisation, il faut avoir une lumière d'un tel éclat qu'elle éclaire l'écran efficacement, bien qu'il reste dans un endroit seulement un-trois cent millièmes de seconde. C'est pour Alexanderson une des difficultés sérieuses, car même si nous on prend la lumière d'un arc la plus brillante on ne peut pas obtenir suffisamment de luminosité pour éclairer un grand écran avec un seul point de lumière. Le projecteur de télévision modèle a été construit pour étudier ce problème et démontrer la faisabilité d'un nouveau système qui permet de résoudre cette difficulté. Le résultat annoncé est  que, si l'on emploie sept points de lumière au lieu d'un, on obtient 49 fois plus d'illumination utile.  Le tambour a vingt-quatre miroirs et, dans chaque révolution du tambour, une tache lumineuse passe vingt-quatre fois sur l'écran; et quand on utilise sept sources de lumière et sept points lumineux, on obtient un total de 170 points passages lumineux sur l'écran pendant un tour du tambour. Au lieu d'enregistrer 300 000 unités d'images chaque seconde, il est donc théoriquement possible de réduire le nombre à environ 43 000.

Deux photographies fournies par General Electrics à la presse, permettent de voir l'appareil de projection au premier plan, avec son tambour de miroirs et Alexanderson montrant sur l'écran les sept taches lumineuses. Ces photographies ont acquis une sorte de dimension emblématique de la télévision mécanique aux Etats-Unis, que l'on retrouve dans la presse quotidienne, la presse spécialisée, les livres techniques sur la télévision et les ouvrages historiques plus récents. Mais, comme le note Abramson (2), il n'existe aucune trace d'une véritable démonstration de cet appareil. Par ailleurs, G. Valensi, Inspecteur en chef des Postes et Télégraphes, qui décrit le système Alexanderson remarque que la solution proposéel nécessite pour la transmission sept bandes passantes et est donc très coûteuse, voire impraticable (3). Alexanderson a d'ailleurs vite abandonné, pour proposer d'autres formules recourant au disque de Nipkow (avec lesquelles seront réalisée le 11 septembre 1928 la première captation et diffusion d'une dramatique télévisuelle, The Queen Messenger), pour finalement se ranger aux propositions de tubes cathodiques venus d'un autre employé de General Electric, Vladimir Zworykin.

La une de The Pittsburgh Press du 16 décembre 1926 présentant la conférence que E.F.W. Alexanderson a faite la veille à Saint-Louis.

Ernst F.W. Alexanderson, le "magicien de Schenectady. Ici sur la couverture de Radio-Craft, September 1930

Graphique illustrant l'article d'Alexanderson, "Radio Photography and Television"Radio News, 8, February 1927, pp.944-945, 1030)

(1) ABRAMSON, A. History of Television (1880 to 1942), Mc Farland, 1987, p.70 ;

 

(2) ABRAMSON, A., Zworykin, Pioneer of Television, University of Illinois Press, p. 58, 231.

(3) VALENSI, G., "L'état actuel du problème de la télévision",  Annales des postes, télégraphes et téléphones, n° 1 1, novembre 1927, p. 1047-1067

Les deux photographies de E.F.W. Alexanderson et de son appareil de projection, communiquées à la presse à l'occasion de la conférence de Saint-Louis, 15 décembre 1926.

D'autres chercheurs américains proposeront également des solutions incorporant un tambour de miroirs. L'appareil de F.E. Best (Brevet demandé le 17 octobre 1927, obtenu le 28 avril 1931, US1802802) utilise deux tambours désignés sous l'appelation de plane reflecting surfaces.

Le système d'August Karolus (1928)

 

On retrouve également les "tambours de miroirs" dans le système du physicien de Leipzig August Karolus (1893-1972),  présenté en septembre 1928  à la Funkhaustellung de Berlin, à peine trois semaines après la mort de Weiller, par  la Telefunken Gesellschaft. L'appareil utilisait une invention de Karolus, la valve de lumière. L'appareil pouvait projeter des images sur un écran de 10 centièmètres sur 10. Seules des diapositives pouvaient être transmises. Selon certains observateurs, le résultat n'était pas aussi probant que les résultats obtenus à l'époque par Baird avec un disque de Nipkow.(4)  Les experts du Bell Laboratory ont combattu le système Karolus en arguant de ce qu'il était gourmand en fréquence, un service nécessitant huit canaux (5). Arthur Korn le décrit dans son ouvrage Elektrisches Fernsehen (1930) sous le nom de Weillersches Spiegelrad mais le considère comme beaucoup plus coûteux que le système des disques de Nipkow.

Parmi les nombreux brevets obtenus par August Karolus figure un brevet allemand pour une "tambour de miroirs Weiller" (Weillersche Spiegelrad) (DE487797, demande introduite le 30 août 1928, délivré le 24 novembre 1929) et un brevet américain pour une roue à miroirs (US1850629, demande introduite le 1er mai 1929, délivré le 22 mars 1932)

(4) ABRAMSON, History, op.cit., p.125.

(5) "High cost forecast for new television", New York Times, Aug., 4, 1928.

August Karolus devant son appareil avec roue de miroirs. Photo de presse. Source : Bundesarchiv / Wikimedia Commons

Schéma de l'émetteur et du récepteur de l'appareil de Karolus-Telefunken faisant apparaître les roues de miroir (mirror drums). Graphiques extraits de A. DINSDALE, First principles of Television, Chapman, London, 1932.

"Roue Weiller" du récepteur de l'appareil de Karolus présenté à la Funkaustellung de Berlin de septembre 1928 (Source Radio News, January 1931).

Karolus et Telefunken présenteront en 1929 une version plus élaborée, dont La Nature rend compte dans son numéro du 15 août 1929.

Photos du récepteur Karolus/ Telefunken en 1929. (La Nature, 15 août 1929 ; Source CNUM)

Un roue à miroirs de l'appareil de Karolus est conservée au Deutsches Museum, Münich. Photo reproduite avec l'aimable autorisation du musée.

L'appareil expérimental de Belin et Holweck (1926) dans la réserve du Musée des Arts et Métiers (Photo : André Lange)

Un appareil Telefunken avec tambour de miroirs (1928-1930) Museum für Kommunikation Frankfurt (Photo Heribert Jung, avec l'aimable autorisation de l'auteur)

Lev Termen : le premier système russe démontré (1925-1926)

En 1925-1926, le chercheur russe, Lev Termen; conçoit un système de télévision basé sur des disques, et non plus des tambours, de miroirs. Il réalise la première démonstration le 7 juin 1926 à Saint-Petersbourg, devant un public de 200 personnes. Il s'agit du premier système russe de télévision opérationnel, qui sera immédiatement classé "secret défense" et jamais exploité. Les appareils de Lev Termen, par ailleurs inventeur du Theremin, premier instrument de musique électroacoustique, sont aujourd'hui conservés au Musée polytechnique de Moscou. 

La biographie de Termen est une des plus incroyables histoire du 20ème siècle.

Les roues à miroir de l'appareil de Lev Termen au Musée polytechnique de Moscou (Photos : André Lange)