Краткая история видеосвязи: от зарождения до полноценного коммерческого использования

Системы видеосвязи, такие привычные для нас сегодня, преодолели длинный путь развития и становления — от фантастических идей, инспирированных верой в неудержимый технический прогресс, до первых массовых реализации ВКС прошло более ста лет. На этом временном отрезке произошло немало драматических событий. Путь к успеху был вовсе не легким.

От первого приветствия Гувера до Второй мировой

Идея создания систем видеосвязи зародилась в передовых инженерных умах довольно давно. Примерно с конца XIX века, вместе с первыми экспериментами над телевидением пришло понимание того, что с помощью современных, на тот момент, систем связи, можно передавать на дальние расстояния не только голос или телеграфные сигналы, но даже изображение. Тем не менее, от зарождения идеи до ее первой физической реализации прошло несколько десятков лет. Ведь для того, чтобы обеспечить самый базовый вариант видеосвязи, нужны как минимум четыре взаимосвязанных составляющих: средства передачи голоса, проводные или радиоканалы с достаточной пропускной способностью, устройство захвата изображения (камера), отображающая система (монитор). И все это как минимум в двух экземплярах.

С передачей голоса все было относительно хорошо, но вот что касается трансляции видео — этот аспект долгие годы оставлял желать лучшего. Лишь во второй половине 20-х годов прошлого века технологический «пасьянс» наконец сложился — в это период появились первые стабильно работающие телекамеры, а также удалось добиться относительно устойчивой передачи движущегося телевизионного изображения. Все было готово к очередной революции в системе общения.

В 1927 году инженеры исследовательского центра AT&T Bell Telephone Laboratories (впоследствии Bell Labs) сумели создать первый в истории работающий комплекс телевизионной связи. Если не считать тестовых эфиров, первым человеком, испытавшим решение на практике, был тогдашний министр торговли США — Герберт Гувер (ставший два года спустя президентом страны). 7 апреля 1927 года, находясь в специально оборудованной студии, развернутой в городе Вашингтон, он обратился к собравшимся в Нью-Йорке чиновникам и журналистам. Его изображение и речь передавались в режиме реального времени по каналам электросвязи на расстояние свыше 320 км. Сохранилась даже кинохроника этого исторического события:

Схема работы системы раннего механического телевидения «Bell Telephone Laboratories» с двусторонней голосовой связью. Рисунок из статьи 1928 года. Источник: http://earlytelevision.org/

Так выглядел дисплей первой телевизионной системы Bell Telephone Laboratories. На основном фото — тыльная часть экрана, в левом верхнем углу — фронтальная панель. Источник: http://earlytelevision.org/

В тот же день был организован еще один сеанс — видео- и аудиосигнал транслировался в нью-йоркскую студию из города Уиппани (штат Нью-Джерси), на этот раз с помощью радио. Расстояние передачи составило свыше 35 км (от Вашингтона до Уиппани сигнал передавался также по проводам). В обоих случаях визуальная связь была односторонней, диалог можно было вести лишь по телефону. К тому же для передачи изображения Гувера, пришлось организовать целую инфраструктуру — все необходимое оборудование заняло большую комнату, а слаженная работа всех подсистем обеспечивалась специальной группой квалифицированных инженеров.

Конечно, в данном случае, речь идет скорее о телевидении (с будущей видеосвязью этот первый сеанс роднят лишь некоторые общие моменты). Но, также очевидно, что обе технологии имеют общие корни и являются ровесниками. Первый полноценный вариант двусторонней аудиовизуальной телекоммуникационной системы был представлен AT&T лишь спустя три года — именно 1930-й можно считать годом рождения видеосвязи в ее современном понимании. В 1931 была проведена новая публичная демонстрация — сеанс двусторонней видеосвязи осуществлялся между двумя офисами AT&T на Манхеттене.

Несмотря на то, что системы передачи изображений были еще слишком сложными и ненадежными, тогда казалось, что все технологические преграды скоро рухнут и видеосвязь станет таким же привычным явлением, как разговор по телефону. Ведь в США и ведущих странах Западной Европы это было время «просперити» — период небывалого процветания, экономического и культурного подъема. Тогда верилось, что все возможно и человеческий гений достиг невиданных высот. Но, вскоре идиллия закончилась — в 1929 году разразилась Великая депрессия, во время которой было вовсе не до развития телевизионной связи.

К вопросу вернулись лишь во второй половине 30-х и то не американцы, а немцы. В 1936 году, в год проведения XI летних Олимпийских Игр в Германии, немецкий изобретатель Георг Шуберт представил первую работающую систему — прообраз современной видеотелефонии — которую уже можно было использовать в коммерческих целях.

Терминал визуальной телефонной системы Георга Шуберта. Берлин, 1936 год. Источник: http://www.prmuseum.org/

Разработка называлась «визуальная телефонная система» (Gegensehn-Fernsprechanlagen). Изначально связь была организована по коаксиальному кабелю, проложенному между Берлином и Лейпцигом (примерно 160 км). Но, после доработок появилась возможность организовывать сеансы связи на расстоянии 1000 км и более. Видеотелефон состоял из дисплея, камеры, осветительных приборов и обычного телефона. Кабинки для видеозвонков устанавливались в почтовых отделениях, откуда можно было совершать звонки в такие же точки связи, расположенные в других городах.

Терминал визуальной телефонной системы Георга Шуберта. Берлин, 1936 год. Источник: http://www.prmuseum.org/

Но и в этот раз вмешались обстоятельства глобального характера — Вторая мировая война, начавшаяся 1 сентября 1939 года, снова надолго похоронила идею видеосвязи. Очередной виток интереса к ней наметился только во второй половине 50-х — с этого момента технология начала развиваться гораздо более динамично.

Большие надежды AT&T

И здесь на сцене снова появилась AT&T — как оказалось, несмотря на мировые катаклизмы, все эти годы компания не оставляла идеи создания полноценного коммерческого видеотелефона. Почти три десятка лет, потраченных на разработку, не прошли даром — в 1956 году был представлен очередной прототип двусторонней системы видеосвязи. Правда предавала она всего один кадр в две секунды, но зато давала достаточно четкое и стабильное изображение (180 строк, 40 килопикселей на кадр при 25 кдр/сек). Проект признали вполне успешным и на его основе в 1959 году были начаты работы по созданию первой коммерческой реализации видеотелефона AT&T под названием Picturephone Mod I. Работающая система была представлена 20 апреля 1964 года на всемирной выставке Нью-Йорке.

Это был весьма занимательный аттракцион в ходе которого, посетители выставки могли совершать видеовызов длительностью до 10 минут. Вторая переговорная комната была организована на территории парка развлечений «Диснейленд» (г. Анахайм, штат Калифорния). В ходе демонстрации между собой общались совершенно случайные люди.

Вот что говорит Джон Гертнер, автор книги The Idea Factory: Bell Labs and the Great Age of American Innovation:

«Посетитель, который хотел испробовать Picturephone, заходил в одну из семи кабинок и садился перед аппаратом. Устройство представляло собой длинную овальную тубу примерно фут шириной, 7 дюймов высотой и фут глубиной. В ней была маленькая камера и прямоугольный экран. Все это подсоединялось к телефонной трубке с кнопками, которые использовались для настройки изображения. Если вы хотели связаться с другим человеком, — нужно было нажать кнопку «V», чтобы совершить видеозвонок. Говорить можно было в трубку или при помощи микрофона с громкоговорителем.

Участники видеозвонка видели вертикальную черно-белую картинку размером 16х20 дюймов [40,6 x 53,3 см — прим. ред.], передававшуюся с частотой 30 кадров в секунду. Для того чтобы сеанс проходил нормально, собеседникам приходилось сидеть неподвижно — одно неверное движение и видеозвонок обрывался».

Демонстрация видеотелефона AT&T Picturephone Mod I. На всемирной выставке Нью-Йорке 20 апреля 1964 года. Источник: https://mashable.com/

В целом, это был хороший рекламный ход, заставивший говорить о новой технологической новинке. И через два месяца был запущен коммерческий сервис видеофонов Picturephone. Переговорные комнаты были организованы в Нью-Йорке, Вашингтоне и Чикаго. Для того чтобы осуществить сеанс связи, собеседникам требовалось заранее зарезервировать и согласовать время разговора, что было весьма неудобно, особенно для занятых деловых людей, на которых, в принципе и была рассчитана услуга. Да и стоила связь весьма немалых денег: трехминутный разговор — $16, четверть часа — $80 (что в эквиваленте на начало 2018 года составляло бы примерно $130 и $650, соответственно). В итоге проект оказался коммерчески невыгодным и вскоре был свернут.

Но, в AT&T верили в потенциал своего изобретения, а главную проблему видели в удобстве использования устройства. Поэтому в 1969 году была представлена модель Picturephone Mod II, которую уже вполне можно было назвать компактной офисной системой видеосвязи. Экран размером 12,5х14 см передавал монохромное изображение, формируемое 251 строкой при частоте 30 кадров в секунду.

Терминал видеотелефонии AT&T Picturephone Mod II начала 70-х годов XX века. Источник: https://wikimedia.org/

Приближенное изображение блока управления, на котором можно было в т.ч. регулировать яркость, размер и положение картинки, а также громкость связи. Источник: https://wikimedia.org/

Сеанс общения с помощью видеотелефона AT&T Picturephone. Как видно на фото передавать можно было не только изображения людей, но и другую информацию, например, графики и диаграммы. Источник: http://mashable.com

Обновленный сервис Picturephone был запущен 30 июля 1970 года в Питтсбурге (штат Пенсильвания). В отличие от предыдущего варианта связь осуществлялась между офисами компаний внутри одного города. Стоимость услуги составляла $160 в месяц (~$1300 на сегодняшний день) плюс $0,25 за каждую минуту разговора сверх тех 30 минут которые входили в абонплату. Позже Picturephone стал доступен и в других городах страны, работая на сетях связи AT&T.

Но через пять лет с момента запуска услуги в Питтсбурге работало всего восемь видеотелефонов, а по всем Соединенным Штатам — несколько сотен. Это был провал, причем весьма дорогостоящий — в период между 1966 и 1973 годами, AT&T вложила в идею Picturephone около $1 млрд ($6,6-6,7 млрд в ценах 2018 года). К 1974 году программа была свернута.

Шелдон Хойзер — корпоративный историк AT&T называет среди причин неудачи не только высокую стоимость системы, но и не вполне определенную ценность решения для заказчика. По его словам: «Пользователям далеко не всегда было понятно, для чего надо, чтобы их видели по телефону».

Но AT&T были не единственными, кто развивал в тот момент видеосвязь. В 1973 году исследователи лаборатории APO (Великобритания) разработали и внедрили первую экспериментальную международную систему видеоконференцсвязи (ВКС), которая изначально была развернута между двумя почтовыми отделениями — в Лондоне и Сиднее, затем, с ее помощью соединили Сидней и Мельбурн.

По эту сторону «железного занавеса»

В СССР видеотелефония тоже развивалась. Первое упоминание о ней можно найти в журнале «Радио», №12 за 1961 год. В тот момент идея дистанционного видеообщения уже не выглядела такой уж фантастической, особенно на фоне запуска человека в космос. Как сообщалось в материале: «Уже в настоящее время жители Москвы, Ленинграда и Киева могут пользоваться таким новым видом связи, как видеотелефон».

Далее шло интервью с начальником Главного управления междугородной телефонной и телеграфной связи Министерства связи СССР И. С. Равичем. Из которого, в частности, следовало, что переговорные пункты, оснащенные видеотелефонами, были развернуты в Москве, неподалеку от Центральной студии телевидения, на ленинградском телецентре и в киевской гостинице «Москва» (сейчас «Украина»).

Касаясь технических характеристик решения, отмечалось, что изображение формируется из 625 строк при 25 кадрах в секунду, а в качестве дисплеев использовались обычные телевизоры «Рубин» 102 и 202. В переговорных кабинах также устанавливались телекамеры. Звук передавался по телефонным каналам. Видеосеансы могли проходить с 7.00 до 11.00 и с 13.00 до 16.00, когда не было телевизионных трансляций. Для передачи сигнала между городами применялась многоканальная система K-1920, позволяющая одновременно транслировать по парам коаксиальных кабелей изображение и голос.

Была ли такая система реализована на самом деле? Скорее всего, нет, и в упомянутой статье желаемое выдается за действительное. Во всяком случае она не получила широкого применения и не пошла дальше экспериментов. Доступную междугороднюю видеосвязь в СССР организовать не удалось, хотя разработки в области видеотелефонии велись достаточно активно. Но реальные созданные системы были ближе к видеодомофонам. В частности, поиск по базе патентов СССР позволил обнаружить патент №164320 на изобретение под названием «Медицинский видеотелефон», опубликованный 13 августа 1964 года (заявка была подана в апреле 1962 года). При этом описание к авторскому свидетельству начинается словами: «Известны видеотелефоны, состоящие из двух или более комплектов…». Значит уже на тот момент, как термин, так и технология были хорошо известны советским ученым.

Схема работы медицинского видеотелефона из описания изобретения к авторскому свидетельству патента СССР №164320 от 13.08.1964 года. Источник: http://patents.su

Медицинский видеотелефон разрабатывался для возможности общения посетителей с пациентами инфекционных, ожоговых и травматологических отделений — везде, где исключался прямой контакт. Изобретение, по сути, представляло собой двухточечный видеотелефон, предназначенный для работы в пределах здания.

На каждом конце присутствовал терминал, оснащенный небольшим дисплеем и камерой. Но, между этими устройствами имелись определенные отличия. Терминал на стороне больного должен был комплектоваться встроенным источником инфракрасного излучения (и соответствующей камерой) который бы обеспечивал достаточную освещенность лица больного, находящегося в затемненном помещении, ведь при тяжелых поражениях кожи интенсивное освещение может причинять пациенту боль. К тому же в палате мог находиться дополнительный экран, на который выводилось изображение самого пациента, что позволяло человеку видеть, как он сам выглядит и выбирать наиболее выгодный ракурс (так разработчики заботились о психологическом комфорте больного). На стороне посетителя имелся обычный видеотерминал с камерой, экраном, но без подсветки.

Когда был выпущен первый подобный видеотелефон, установить не удалось, однако известно, что такие устройства, в несколько модернизированном виде, ограниченно использовались, начиная со второй половины 70-х годов в некоторых родильных домах и фигурировали в документах под названием ВТМ-01.

Устройства не оснащались ИК-подсветкой — на том месте, где должен был находиться инфракрасный фонарик, прикрепили зеркальце (очевидно, чтобы счастливая мать могла примерно оценить то, как ее видно в камеру). Голосовое общение осуществлялось по обычному телефонному аппарату без номеронабирателя. Также в состав системы входил базовый блок, модуль коммутации, трансляционный усилитель, трансляционный приемник, кабели — целый набор тяжелого оборудования. Стоимость комплекта в 1977 году составляла огромную сумму — 44 тыс. советских рублей (для сравнения, государственная цена автомобиля ВАЗ 2101 составляла 5,6 тыс. руб) и тем не менее, такие системы кое-где устанавливали.

Цифровые сети и эпоха Интернета

В 1976 году видеосвязь пришла в Японию. Компания Nippon Telegraph and Telephone (NTT) развернула сеть ВКС между Токио и Осакой для корпоративного использования. Следом за этим, IBM запускает сервис видеосвязи между офисами в США и Японии — для проведения еженедельных планерок. При этом пропускная способность каналов связи составляла 48 Кбит в секунду.

Начиная с 1980 года, когда произошло зарождение цифровых телефонных сетей, развитие ВКС начало ускоряться. Казалось, что наступил «тот самый момент», и AT&T снова решила попробовать взять реванш. В 1982 году был запущен невероятно дорогой корпоративный сервис видеозвонков Picturephone Meeting Service. Час общения между офисами в Нью-Йорке и Лос-Анджелесе стоил $2380, кроме того абонент должен был купить комплект оборудования за $117,5 тыс. или взять его в аренду за $17,8 тыс. Неудивительно, что проект оказался провальным и был свернут всего через год после старта.

В том же году собственную коммерческую систему ВКС вывела на рынок компания Compression Labs. Решение стоило $250 тыс., а час разговора обходился в $1 тыс., что не способствовало широкому распространению. Вскоре проект свернули. Было еще несколько неудачных попыток от других компаний. Но некоторого успеха удалось добиться только в 1986 году, когда PictureTel (сегодня эту компанию мы знаем как Polycom) создала относительно недорогую систему ВКС, которая стоила «всего» $80 тыс., а час общения — $100.

Небольшие видеотелефоны с низким разрешением в 80-х годах создавала и японская Mitsubishi. Ее устройство Luma Video Phone стоило $1,5 тыс. Оно представляло собой телефон с маленьким черно-белым дисплеем и камерой. Скорость передачи составляла 1 кадр в 3-5 сек.

Японский видеотелефон Mitsubishi Luma. Источник: https://c1.staticflickr.com

В начале 1990-х годов, наконец, появилась видеоконференцсвязь, основанная на Интернет-протоколах, появились цифровые сети с интеграцией служб (ISDN), были разработаны более эффективные технологии сжатия видео, а системы ВКС начали работать на базе персональных компьютеров.

Первая подобная разработка была создана в 1991 году совместными усилиями IBM и PictureTel. При этом IBM предоставляла платформу — ПК PS/2 с операционной системой OS/2, а PictureTel превращал ее в терминал видеосвязи, оснащая камерой, микрофоном, динамиками и специальным ПО. Система позволяла проводить восемь одновременных сеансов связи непосредственно с рабочих мест и объединять до 16 пользователей (для этого был разработан программный видеосервер, функционирующий на базе ПК). Решение появилось на рынке в 1992-м и стоило $20 тыс. за один терминал плюс $30 обходился час общения.

В том же году неугомонная AT&T снова решились попытать счастья на поле видеосвязи. Результатом труда инженеров стало появление компактного видеотелефона VideoPhone 2500. Модель имела встроенный цветной LCD-экран и стоила поначалу $1,5 тыс., затем $1 тыс., потом их начали предлагать в аренду по цене $30 в день, но спросом разработка все равно не пользовалась. В итоге, через пару лет AT&T оставила и эту идею.

Видеотелефон VideoPhone 2500 — очередная неудачная попытка AT&T выйти на рынок ВКС. Источник: http://1.bp.blogspot.com/

Нельзя сказать, что видеоконференции не пользовались спросом, просто наступала эра массового использования ПК и потребители стремились выжать максимум из своих весьма недешевых компьютеров. Поэтому весьма ко времени пришлась разработка предложенная сотрудником отдела информационных технологий Корнеллского университета Тима Дорси, который создал программную платформу CU-SeeMe, ставшую одной из наиболее востребованных ВКС-систем для ПК в первой половине 90-х.

Так выглядел сеанс видеосвязи в системе CU-SeeMe на базе ПК. Источник: http://1.bp.blogspot.com/

Первая рабочая версия для компьютеров Macintosh появилась в 1992 году. Она не поддерживала передачу звука (эта возможность появилась в 1994-м). Через год добавилась опция осуществления групповых конференций, а в 1995 году была разработана полноценная версия для ОС Windows.

Примерно тогда же на рынке появилась первая коммерческая веб-камера QuickCam выпущенная компанией Connectix (в 1994 году для Mac, а в 1995-м для Windows). Модель, стоившая в рознице $100, передавала черно-белое изображение с разрешением 320х240 пикс и частотой до 60 кадров в секунду при 16 оттенках (или 15 кдр/сек при 256 оттенках). В 1998 году вся линейка QuickCam была выкуплена компанией Logitech.

Первая коммерческая веб-камера Connectix QuickCam (1994 г.) передавала ч/б изображение с частотой 60 кдр/с и разрешением 320х240. Источник: http://www.mozbot.co.uk

Видеоконференцсвязь, наконец, стала доступной для широкого круга пользователей — начался новый этап развития рынка и технологий.

Продолжение следует…