Краткая история видеосвязи: от зарождения до полноценного коммерческого использования
Рассказывает команда TrueConf.
Привычные для нас сегодня системы видеосвязи преодолели длинный путь развития и становления: более ста лет прошло от фантастических идей, зарожденных верой в неудержимый технический прогресс, до первых массовых реализаций ВКС. 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 19 века вместе с первыми экспериментами над телевидением пришло понимание того, что с помощью систем связи можно передавать на дальние расстояния не только голос или телеграфные сигналы, но даже изображение. Но от идеи до 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 технологии трансляции видео долгие годы оставляли желать лучшего. Лишь во второй половине 20-х годов прошлого века технологический «пасьянс» наконец сложился — в этот 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 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:
В тот же день организовали 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 также передавался 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 этом 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 компанией AT&T лишь спустя три года — именно 1930-й можно считать годом рождения видеосвязи в ее современном понимании. В 1931 году была проведена новая публичная демонстрация — сеанс двусторонней видеосвязи провели между двумя офисами AT&T на Манхэттене.
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 была эпоха «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 уже и не в Америке, а в Германии. 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.
Разработка называлась «визуальная телефонная система» (Gegensehn-Fernsprechanlagen). Изначально связь была организована по коаксиальному кабелю, проложенному между Берлином и Лейпцигом (примерно 160 км). А 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 звонить в такие же точки связи, расположенные в других городах.
Но и в этот раз вмешались обстоятельства глобального характера — Вторая мировая война, разразившаяся 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 представили очередной прототип двусторонней системы видеосвязи. Правда, передавала она всего один кадр в две секунды, но зато давала достаточно четкое и стабильное изображение (180 строк, 40 килопикселей на кадр при 25 кадров в секунду).
Проект признали вполне успешным и на его основе в 1959 году начали создавать первый коммерческий видеотелефон AT&T под названием Picturephone Mod I. Работающую систему представили 20 апреля 1964 года на всемирной выставке в Нью-Йорке.
Это был весьма занимательный аттракцион, в ходе которого посетители выставки могли совершать видеовызов длительностью до 10 минут. Вторую переговорную комнату организовали на территории парка развлечений Диснейленд (Анахайм, штат Калифорния). В ходе демонстрации между собой общались совершенно случайные люди.
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 были маленькая камера и прямоугольный экран.
Всё 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 позвонить. Говорить можно было в трубку или при помощи микрофона с громкоговорителем.
Участники видеозвонка видели вертикальную черно-белую картинку размером 16×20 дюймов (40,6×53,3 см), передававшуюся с частотой 30 кадров в секунду. Чтобы сеанс проходил нормально, собеседникам приходилось сидеть неподвижно — одно неверное движение, и видеозвонок обрывался.
Джон Гертнеравтор книги «The Idea Factory: Bell Labs and the Great Age of American Innovation»
В целом это был хороший рекламный ход, заставивший говорить о новой технологической новинке. И через два месяца запустили коммерческий сервис видеофонов Picturephone. Переговорные комнаты организовали в Нью-Йорке, Вашингтоне и Чикаго.
Чтобы связаться, собеседникам требовалось заранее зарезервировать и согласовать время разговора, что было весьма неудобно, особенно для занятых деловых людей, на которых 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 его свернули.
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 12,5×14 см передавал монохромное изображение, формируемое 251 строкой при частоте 30 кадров в секунду.
Обновленный сервис Picturephone запустили 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 (около $1300 на сегодня) 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 годом AT&T вложила в идею Picturephone около $1 млрд ($6,6–6,7 млрд в ценах 2018 года). К 1974 году программу свернули.
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 собеседнику нужно видеть их во время телефонного разговора.
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, 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. Тогда идея дистанционного видеообщения уже не выглядела такой уж фантастической, особенно на фоне запуска человека в космос. «Уже сейчас жители Москвы, Ленинграда и Киева могут пользоваться таким новым видом связи, как видеотелефон», говорится в материале.
Журнал опубликовал интервью с начальником Главного управления междугородной телефонной и телеграфной связи Министерства связи СССР Иосифом Равичем. Министр сообщил, что переговорные пункты, оснащенные видеотелефонами, развернуты в Москве, неподалеку от Центральной студии телевидения, на ленинградском телецентре и в киевской гостинице «Москва» (сейчас «Украина»).
Касательно технических характеристик решения: изображение формируется из 625 строк при 25 кадрах в секунду, а в качестве дисплеев используются обычные телевизоры «Рубин» 102 и 202. В переговорных кабинах также устанавливали 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 применяли многоканальную систему K-1920, позволяющую 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. 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 подана в апреле 1962 года). При этом описание к авторскому свидетельству начинается словами: «Известны видеотелефоны, состоящие из двух или более комплектов…». Значит, уже тогда термин и технология были хорошо известны советским ученым.
Медицинский видеотелефон разрабатывали для общения посетителей с пациентами инфекционных, ожоговых и травматологических отделений — везде, где исключался прямой контакт. Изобретение представляло собой двухточечный видеотелефон, предназначенный для работы в пределах здания.
На каждом конце — 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) для освещения лица больного, находящегося в затемненном помещении. 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 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 выпустили 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.
Один из роддомов Харьковской области в 1967 году с установленным видеотелефоном
Устройства были без ИК-подсветки — на месте инфракрасного фонарика прикрепили зеркальце (чтобы счастливая мать могла примерно оценить, как ее видно в камеру). Связаться с ней можно было по телефону без номеронабирателя.
Также в состав системы входили базовый блок, модуль коммутации, трансляционный усилитель, трансляционный приемник, кабели — целый набор тяжелого оборудования. Стоимость комплекта в 1977 году составляла огромную сумму — 44 тысяч советских рублей (для сравнения, автомобиль ВАЗ 2101 стоил 5,6 тысяч рублей), тем не менее такие системы 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 запустила сервис видеосвязи между офисами в США и Японии для проведения еженедельных планерок. При этом пропускная способность каналов связи составляла 48 Кбит/с.
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 тысяч или взять его в аренду за $17,8 тысяч. Неудивительно, что проект оказался провальным и был свернут всего через года после старта.
В том же году собственную коммерческую систему ВКС вывела на рынок компания Compression Labs. Решение стоило $250 тысяч, а час разговора обходился в $1000, что тоже 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 тысяч, а час общения — $100.
Небольшие видеотелефоны с низким разрешением в 80-х годах создавала и японская Mitsubishi. Ее устройство Luma Video Phone стоило $1500. Оно представляло собой телефон с маленьким черно-белым дисплеем и камерой. Скорость передачи составляла 1 кадр в 3–5 секунд.
В начале 1990-х годов появилась видеоконференцсвязь, основанная на интернет-протоколах, запустили цифровые сети с интеграцией служб (ISDN). Кроме того, на рынке представили 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 тысяч за один терминал плюс $30 за 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 сначала $1500, затем $1000, 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.
Нельзя сказать, что видеоконференции не пользовались популярностью, 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 Корнелльского университета Тима Дорси, который создал программную платформу CU-SeeMe, ставшую одной из наиболее востребованных ВКС-систем для ПК в первой половине 90-х.
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 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 320×240 пикселей и частотой до 60 кадров в секунду при 16 оттенках (или 15 кадров в секунду при 256 оттенках). В 1998 году всю линейку QuickCam выкупила компания Logitech.
Видеоконференцсвязь, наконец, стала доступной для широкого круга пользователей — начался новый этап развития рынка и технологий.
Продолжение следует.
© vc.ru
