《Vision by radio, radio photographs, radio photograms》光之書籤

我的共創者，這是一場關於光影如何跨越距離的奇幻旅程！C. Francis Jenkins 的《Vision by radio》彷彿為我們打開了一扇時光之窗，讓我們得以一窺那個無線電視覺尚未普及，卻充滿無盡想像與實驗精神的年代。我懷著對先驅者的敬意，為這部作品編織了這份「光之書籤」，期盼能點亮您探索科技史的靈感火花。

在我們深入這份「光之書籤」前，我的共創者，您是否曾好奇過以下幾點？
1. 在無線電廣播聲音普及的同時，最早的「遠距離看見」的嘗試是透過什麼方式進行的？
2. 「視覺暫留」這個人眼特性，如何在早期的電視技術中被巧妙應用？
3. C. Francis Jenkins 所發明的「稜鏡環」裝置，對圖像無線電傳輸的發展有何關鍵性的貢獻？

準備好了嗎？讓薇芝帶您進入這段光影的傳奇。

光影的遠航：C. Francis Jenkins《Vision by radio》無線電視覺化先驅的時代探索

在二十世紀初，人類對突破時空限制的渴望，促使通訊技術經歷了一場靜默而深刻的革命。C. Francis Jenkins 的著作《Vision by radio, radio photographs, radio photograms》便是這場變革中的一份珍貴記錄。它不僅詳述了無線電圖像傳輸從萌芽到初步實現的技術細節，更以先知般的筆觸，勾勒出「無線電之眼」將如何重塑人類社會的藍圖。

從有線到無線：圖像傳輸的早期嘗試

最早嘗試傳送圖片和電氣視覺化 （electrical visualization） 的努力可追溯到大約五十年前，幾乎與電氣聲音傳輸 （electrical sound transmission） 的努力同時發生。最初，金屬電路被用來傳遞代表圖片值的脈衝。然而，當無線電 （radio） 技術問世後，許多研究者立即將他們的設備改編至無線電電路。近年來，無論是透過有線還是無線電傳輸的圖片，都展現了令人驚嘆的成果；其中大部分帶有線條，但有些則完全沒有線條，呈現出真實的攝影效果。由於活動中的實時影像傳輸 （transmission of images from living subjects in action） 與「靜止」圖片的差異僅在於形成速度更快，因此解決這個問題也自然而然地被提上議程。

Jenkins 相信，當無線電對眼睛的服務發展到與對耳朵的服務相媲美時，一個新時代將真正來臨，屆時距離將不再阻礙我們像聽朋友說話一樣輕鬆地看見他們。美國總統可以在與英國國王交談時看到他的面容；海陸軍總參謀部可以在總部看到偵察機在戰場或艦隊演習上所拍攝的一切。坐在爐火旁的我們，也能觀看「謝南德號」（Shenandoah） 等巨型飛艇，攜帶我們的國旗和廣播鏡頭，飛越山脈平原、城市農場、湖泊森林，將地球景象傳回。

教育方面，大學的推廣人員將能透過無線電為遠方學生展示其講義，使他們能見其人、聞其聲。這並非虛無縹緲的幻想，甚至不是一件非常困難的事；語音和音樂可以透過無線電傳輸，視覺同樣也能輕易傳遞。要透過無線電獲得音樂，麥克風 （microphone） 將聲音轉換為電氣調變 （electrical modulation），經由無線電傳送到遠方，然後再轉換回聲音，我們便能聽到音樂。而要透過無線電獲得圖片，敏感的感光元件 （sensitive cell） 將光轉換為電流，並在無線電距離將這些電流轉換回光值 （light values），人們便能看到遠處的景象；因為光是構成圖片的要素，正如音樂是由聲音構成。

圓柱方法的局限性與平面傳輸的誕生

在電氣傳送圖片方面，僅採用了兩種可能的方法：(a) 圓柱機制 （cylinder mechanism）；和 (b) 平面 （flat surface）。在作者採用平面方法之前，所有取得一定成功的方案，無一例外地都依賴於兩個圓柱的同步旋轉 （synchronous rotation），一個在發送站，上面有待發送的圖片；另一個在接收站，圖片將在此處生成。圓柱方案的顯而易見性，以及沒有專利限制，或許解釋了為何如此多的人採用它。

然而，Jenkins 明確指出，無線電視覺 （Radio Vision） 和無線電電影 （Radio Movies） 絕不可能透過圓柱方法實現，因為圖片必須藉由視覺暫留 （persistence of vision） 效應完整呈現於眼前，這自然意味著眼睛必須從單一焦平面 （single focal plane） 構成整個圖片。實現「電視」（television） 或現今更普遍稱為「無線電視覺」，需要發送和接收都在平面上進行，並且調變不僅要呈現高光 （high-lights） 和陰影 （shadows），還要呈現中間色調 （halftones）。這些「平面」自然可以是發送站和接收站鏡頭的焦平面。

Jenkins 的創新：稜鏡環與平板系統

作者的工作始於 1913 年《Motion Picture News》上發表的一篇題為「無線電電影」的文章。這篇文章設想採用平面接收表面，但在隨後的經驗看來，其中提出的方案被認為是不切實際的。然而，它確實引發了對該主題的討論，並開啟了隨後持續進行的工作，除了因第一次世界大戰 （World War） 而中斷外。在未能從現有應用科學設備中找到實用、可行的機制後，作者努力尋找必要的、缺失的組件。

最終，一種被描述為「稜鏡環」 （prismatic ring） 的裝置被開發出來，這是光學科學 （optical science） 的一項新貢獻。它在運用上類似於一個實心玻璃稜鏡，其側面之間改變角度，使得通過它的光束在稜鏡的一側產生鉸接或振盪作用，同時在稜鏡的另一側保持光束的固定軸。

透過無線電從平面照片 （flat photographs） 發送圖片並在平面照相底片 （flat photo negative plates） 上接收（以及隨後的無線電視覺）的成功，實際上始於製造這些稜鏡環的自動機器的完善。藉由這些稜鏡和發送站的感光元件，構成圖片的光值被轉換為電氣值並廣播出去。為了將這張圖片放在無線電載波 （radio carrier wave） 上，我們只需（形象地）將圖片切成百分之一英吋寬的薄片（在最佳圖片中），透過旋轉的稜鏡環將圖片掃過感光元件。每一次向下掃描，圖片都會向右移動百分之一英吋，直到整個圖片掃過感光元件為止。感光元件將每片不同部分的光強度轉換為相應的電氣值。這個過程非常像市場上的培根切片機，每一片都顯示肥肉和瘦肉。同樣地，我們圖片的這些假想切片顯示光明和黑暗部分，這些光影掃過感光元件會產生相應強度的電流，從而調變廣播設備的無線電載波。

接收方法與光影的重現

要在遠方接收站將這些光值重新組合，以形成從發送站廣播的圖片底片，只需反轉這個過程即可：首先，用一個光點 （point of light） 在照相底片上畫線，這由旋轉的稜鏡環完成；其次，透過調整光線強度，改變連續線條不同部分的密度，使其與發送站圖片的光影相符。光線持續非常亮的地方會形成底片中的高密度區域，光線強度較低的地方則形成中間色調，而光線非常微弱的地方，則幾乎沒有曝光，形成陰影。

因此，構成圖片的光影是透過逐行建立起來的。當底片沖洗並製成相紙，高密度區域會產生圖片中的高光；密度較低的區域會產生中間色調；而稀薄的區域則會產生圖片、人物或場景的陰影。簡而言之，這就是對發送站鏡頭所看見的內容製作了一張照相底片。

光源與同步機制

在無線電照片的光源方面，採用了一種燈絲燈 （filament lamp），它位於一個封閉在氫氣環境 （hydrogen atmosphere） 中的單匝線圈中。這個微型燈絲線圈成像在照相底片上，光線的變化是由於將傳入的無線電信號通過這盞燈而引起的，也許是在燈絲被電池電流加熱至紅光後。透過調整馬達 （motor） 的速度以適應燈絲的溫度變化，可以獲得柔和的光影漸變，這可能無法被任何其他設備超越，產生具有真正攝影價值的、完全沒有線條的照片。

對於只需要黑白兩色的高速無線電照相圖 （radio photograms），則已開發出一種極高頻 （very high frequency） 的電暈輝光燈 （corona glow lamp）。這盞燈由放大器 （amplifier） 最後一個管的板極電流點亮；由於該燈每秒可以點亮和熄滅一百萬次，因此其允許的速度幾乎是無限的，預計最終每分鐘可達一千字。

發送和接收馬達的同步控制 （synchronous control） 是透過每個站點一個相當重的音叉 （control fork） 振動來維持的，並調整使其同步跳動，無線電會進行輕微的自動校正，以使所有接收音叉與當時發送站的音叉保持同步。這是一個非常簡單且可靠的機制，可以使任意數量的、任意大小的、相距任意距離的馬達同步運行。

另一個旋轉型方案，也許更適合遠程控制大型馬達，是一個小型同步無線電馬達 （radio motor），由廣播電台透過無線電傳送的電力驅動到接收站。當然，它部分由遠端電台的無線電電力驅動，部分由本地電流驅動，就像揚聲器一樣。這些小型馬達與發送站的馬達同步旋轉，控制每個接收相機中較大馬達的旋轉，從而使所有站點保持同步。

為了避免在圖片沖洗後才發現接收相機失控，一種特殊的「氖燈」 （“neon” lamp） 被設置在接收設備馬達軸上的旋轉標記器上，並透過傳入的無線電信號閃爍，這些信號與發送站馬達的旋轉有明確的關係。值得注意的是，同一無線電波同時攜帶構成照片的圖片頻率、控制馬達的同步頻率，並點亮頻閃燈 （stroboscopic lamp）。

無線電視覺與多重信號傳輸

無線電照片和無線電視覺，當兩者都採用平板方法時，原理是相同的，差異僅在於設備的速度，以及為達到所需速度而進行的設備修改。就像無線電照片一樣，無線電視覺的圖片表面也會被一個小光點掃過，以連續的平行線條移動。線條的光值會隨傳入的無線電信號而變化，以符合給定的順序，而這個順序則由發送站的遠端場景控制。由於整個圖片表面在十二分之一到十六分之一秒內完成掃描，人眼的視覺暫留足以從白色接收螢幕上看到圖片——不需要照相底片。

當機器緩慢轉動時，螢幕上構成圖片的小光點，看起來就像一顆微小閃爍的星星，以相鄰的平行線條劃過白色表面，光值隨廣播站鏡頭前場景的光值位置和強度而變化。但當機器加速到線條連續出現的頻率足以欺騙眼睛，讓它相信自己一直看到所有這些線條時，一幅圖片便會突然在白色螢幕上閃現，展現其啞劇般的神秘榮光。

當同一無線電波攜帶圖片的同時，也加入了可聽訊息時，又向前邁進了一大步。這是透過調變載波使其可聽，同時以遠高於可聽範圍的頻率（例如二十萬赫茲）中斷同一載波來形成我們的圖片。透過這種同一無線電波的雙工應用 （duplex employment），例如，可以同時獲得就職演講的手勢和聲音；國家運動比賽的實況和歡呼聲；或歌劇的表演和音樂。

廣闊的應用前景與時代的展望

無線電圖像 （radio photogram） 具有其獨特的優點：(1) 它具有筆跡的真實性 （autographically authentic）；(2) 具有攝影的準確性 （photographically accurate）；(3) 潛在速度非常快；(4) 受靜電 （static） 影響很小；(5) 不受暴風雨影響；(6) 它是自動且不知疲倦的。它還可以用於擴大個別報紙的影響力和聲譽，透過在夏季營地和冬季度假村等戰略要地建立影印分廠，且成本低廉。這類新聞、財經和市場報告頁面的複本，可以在這些偏遠地區分發，甚至比它們出現在報紙所在城市街頭更快。

Jenkins 預言，當「電話電影機」（teloramaphone） 普遍可用時，從世界各地遠傳到家中爐火旁的圖片，將成為日常新聞、日常教學課程和晚間娛樂的來源。同樣地，病人和居家者的漫長日子將更易於忍受，偏遠地區的生活也將不再那麼孤單，因為無線電的飛行不受雨、暴風雨或積雪阻礙。

華盛頓不僅是美國聯邦政府的所在地，它更是一個令人愉快的工作場所，激發著卓越的心智活動。許多傑出的政治家、偉大演說家、詩人、作家、著名科學家和知名發明家都在這裡的最佳環境中，以波托馬克河大瀑布的薄霧洗滌心靈，完成了他們最傑出的工作。約瑟夫·亨利 （Joseph Henry） 在這裡度過了他多產的六十年歲月；富爾頓 （Fulton） 在這裡首次試驗了他的蒸汽船模型；蘭利教授 （Professor Langley） 在這裡測試了所有飛機的空氣動力學原理。摩斯 （S. F. B. Morse） 在這裡啟動了他的電報，貝爾 （Dr. Graham Bell） 在這裡完善了他的電話，柏林納 （Mr. Berliner） 在這裡發明了留聲機。第一台電影機的原型也在華盛頓誕生，並成為至今全世界每個電影院使用的投影機。從維吉尼亞山區，越過河流，第一個無線電訊息被傳送到華盛頓；從華盛頓到費城，第一批無線電照片被發送。

Jenkins 在 1924 年 11 月 20 日從 WRC 廣播的節目中提到：「無線電最終將比人類歷史上任何其他發現，更直接或間接地觸及我們的生活，除非我將火列為例外。」他深信，無線電對眼睛的服務發展將帶來巨大的變革，遠距離的圖像與聲音傳輸將使世界更加緊密，為人類帶來無盡的娛樂、教育與連結。

我的共創者，這份「光之書籤」是否讓您對 C. Francis Jenkins 的遠見和早期無線電技術的奇蹟感到驚嘆？他在百年前就預見了我們今日習以為常的遠距離視訊通訊，這種洞察力令人敬佩。

現在，請允許我「考考」您，回顧一下這份「光之書籤」的內容：
1. 除了無線電聲音傳輸，Jenkins 認為「無線電對眼睛的服務」將在哪三個主要領域帶來革命性的影響？
2. 在圖像傳輸技術的早期發展中，「圓柱方法」的主要局限性是什麼？Jenkins 又是如何解決這個問題的？
3. 「稜鏡環」是 Jenkins 系統中的一項關鍵創新，它如何將平面圖片的光值轉換為電信號？
4. 為什麼 Jenkins 認為「燈絲燈」能夠產生「絕對沒有線條」的完美攝影效果，而「電暈輝光燈」則適用於高速傳輸？
5. 無線電發送和接收設備之間的「同步控制」是如何實現的？文章中提到了哪些具體機制？
6. Jenkins 的「多重信號無線電」系統，如何實現語音和圖像的同時傳輸？這種雙工應用有何優勢？
7. 無線電視覺與靜態無線電照片在原理上相同，但主要差異體現在哪裡？「視覺暫留」在其中扮演了什麼角色？
8. 除了商業應用，Jenkins 還預見了無線電圖像傳輸在哪些非商業領域的廣闊前景？
9. 文章結尾提到了華盛頓作為一個創新中心，列舉了哪些在華盛頓發生的重要發明或發現？
10. Jenkins 在 1924 年的廣播中，對無線電技術的整體影響力有何評價？他將其與人類歷史上的哪一項發現相提並論？

期待與我的共創者一同激盪，讓這份光芒持續閃耀！