El inmenso legado de Takayanagi Kenjirō, padre de la televisión

Un sistema de visualización de imágenes que sigue siendo utilizado en el siglo XXI

“Al mirar el monitor, ahí estaba. La letraイ(del silabario katakana, equivalente a la “i”) aparecía perfectamente escrita, sin ninguna distorsión. Salí alborozado del cuarto oscuro y llamé a gritos a mis ayudantes y a los expertos que se habían reunido, para que la vieran conmigo. Fue una alegría inmensa comprobar que había logrado la primera imagen televisiva” (pasaje de Terebi kotohajime, “Así empezó la televisión”).

Así narraba Takayanagi Kenjirō, tiempo después, lo ocurrido aquel día de 1926 en que consiguió por primera vez en el mundo visualizar imágenes mediante electrones. Aunque ocupaba ya un puesto como profesor asistente en la Escuela Técnica Superior de Hamamatsu (prefectura de Shizuoka), solo tenía 27 años. Esas sencillas líneas transmiten muy bien toda la alegría y todo el entusiasmo que desbordaban el corazón de aquel joven investigador. Esta tecnología exitosamente desarrollada por Takayanagi fue la que abrió las puertas a uno de los inventos más emblemáticos del siglo XX: la televisión. Y hoy en día, ya en pleno siglo XXI, constituye la base de la visualización de imágenes en los smartphones y otros muchos aparatos.

En el lado de emisión, la imagen se descompone en pequeños puntos (píxeles) y la información lumínica de cada punto se convierte en una señal eléctrica. Esta es transmitida al otro lado, el de recepción, donde vuelve a convertirse en luz, con la que se recompone una imagen a partir de puntos. En el caso de la alta definición actual, son cerca de dos millones de puntos (1.920 horizontales por 1.080 verticales). La trayectoria que el haz de electrones o señal eléctrica recorre sobre la pantalla iluminando los píxeles se denomina línea de exploración, cuyo número corresponde al de los píxeles verticales. El movimiento de los objetos captados se reproduce mediante 25 o 30 imágenes por segundo.

La idea de usar tubos de rayos catódicos

En los años veinte del siglo pasado se soñaba con conseguir un sistema que permitiera la teletransmisión instantánea de imágenes (“televisión”) y se investigaba activamente en ese campo tanto en Europa como en Norteamérica. Por ejemplo, en 1925 el británico John Logie Baird obtuvo su primer éxito en una prueba experimental de la televisión electromecánica. En este sistema, en el lado de la emisión de imágenes se hace girar un objeto circular con perforaciones en espiral llamado disco de Nipkow, con el que se descompone la imagen mediante barrido (escaneo) hasta conseguir finos rayos de luz que se transforman en señales eléctricas. En el receptor, las lámparas brillan más o menos dependiendo de la intensidad de las señales recibidas, y es posible reproducir la imagen haciendo girar otro disco de Nipkow a la misma velocidad.

La televisión electromecánica utilizada por el escocés John Logie Baird en sus experimentos. Baird se valía del disco de Nipkow, inventado en el siglo XIX por el alemán Paul Nipkow, tanto en la emisión como en la recepción de las imágenes. (Science Photo Library via Reuters Connect)

Sin embargo, Takayanagi, que había comenzado a investigar en este campo en 1923, juzgó que los sistemas mecánicos dificultarían mucho la obtención de imágenes más nítidas al aumentar la resolución y comenzó a buscar en otras direcciones. Un año después, en 1924, se le ocurrió que quizás fuera posible fabricar cámaras y receptores de televisión utilizando el mismo principio del tubo de Braun (tubo de rayos catódicos), con el que se medía la cantidad de electrones. En el tubo de Braun, un aparato que utiliza las descargas eléctricas en el vacío, la placa de vidrio frontal, recubierta de una sustancia fluorescente, emite luz cuando inciden sobre ella los electrones proyectados. Además, la dirección de los haces de electrones puede cambiarse colocando imanes junto al tubo. Takayanagi pensó que podría conseguir imágenes en la superficie fluorescente proyectando electrones en el interior del tubo, controlando su cantidad mediante variaciones en el voltaje, lo que permitiría conseguir luces más o menos intensas, y moviendo el haz de electrones de arriba abajo y de izquierda a derecha mediante el magnetismo.

Posteriormente, Takayanagi supo que el británico Alan Archibald Campbell-Swinton ya había publicado un artículo sobre ese concepto de televisión electrónica en 1911. Esto le sirvió para reafirmarse en su convicción. Sin embargo, el trabajo presentado por Campbell-Swinton no resolvía ninguno de los problemas que entrañaba desarrollar una tecnología así, por lo que Takayanagi tuvo que hacerlo todo por sí mismo.

Para conseguir tubos de rayos catódicos utilizables en televisión, fue inventando elementos como el cañón de electrones, capaz de servir partículas de forma estable, y electrodos que controlaban la cantidad de electrones en función del brillo de la imagen. Después de una serie de intentos infructuosos, en octubre de 1925 completó su primer prototipo conjuntamente con un equipo de la empresa Tōkyō Denki (actual Tōshiba).

Como la tecnología electrónica no había llegado todavía al dispositivo de captación de imagen (cámara), para poder proyectar las primeras imágenes en su nuevo receptor de tubos de Braun, tuvo que valerse del citado disco de Nipkow, un aparato puramente mecánico, y así fue como comenzaron a ensamblarse los primeros aparatos. Para sus pruebas de imagen, Takayanagi eligió el carácter イ, pronunciado “i”, que en el orden tradicional japonés (iroha) ocupa el primer lugar dentro del silabario katakana. La baja sensibilidad de la cámara exigía una potente iluminación, por lo que la letra se escribió con tinta sobre una placa de mica resistente al calor.

En el sistema de Takayanagi, el haz de electrones, cuya intensidad lumínica varía con los cambios de voltaje producidos por los electrodos, va desplazándose vertical y horizontalmente por la pantalla fluorescente y haciendo que esta emita luz.

A la izquierda, el primer tubo de Braun para uso televisivo creado por Takayanagi. Su pantalla tenía un diámetro de unos 13 centímetros y funcionaba con un barrido de 41 líneas. A la derecha, la placa de mica con el carácter イ (pronunciado “i”) del silabario katakana, primera imagen reproducida con el sistema de Takayanagi. (Cortesía de la Fundación Takayanagi Kenjirō).

Una vez completado el dispositivo y puesto en funcionamiento, se comprobó que la imagen aparecía, pero se distorsionaba cuando el giro del disco del bloque de captación mecánica se hacía más rápido. Se aplicó entonces un sistema para controlar la orientación del haz de electrones del tubo de Braun mediante un “pulso de sincronización” adaptado a la velocidad de giro del disco. Fue así como se logró estabilizar la imagen de la letra イ (16 fotogramas por segundo). Y con este momento llegó toda la juvenil excitación a la que nos referíamos al principio del artículo.

El exitoso experimento tuvo lugar la noche del 25 de diciembre de 1926. Cuando salió de la escuela, ya muy tarde, al gélido ambiente de la calle, lo sorprendieron las voces de los vendedores de periódicos, que anunciaban una edición extraordinaria: había muerto el emperador Taishō (Yoshihito, en la prensa internacional). Fue una extraordinaria coincidencia que este experimento que presagiaba el inicio de la era de la televisión coincidiera exactamente en Japón con el paso de la era Taishō a la era Shōwa.

El logro de Takanayagi (conseguir una visualización estable de una imagen electrónica mediante un tubo de Braun) fue un hecho revolucionario que precedió al trabajo de Frank Gray en los Laboratorios Bell y al experimento de emisión y recepción electrónicas del también estadounidense Philo Farnsworth, ambos en 1927. Pero en aquella época esta aplicación de la electrónica estaba muy lejos de ser la principal tendencia del mundo y Takanayagi continuó recibiendo fondos muy escasos para su investigación. Sus propios profesores le aconsejaron que dirigiera su interés hacia el sistema mecánico, del que en Estados Unidos se estaban haciendo emisiones experimentales.

Pero Takayanagi siempre tuvo el convencimiento de que el futuro de la televisión, cuya visualización de imagen exige una alta complejidad operativa y gran velocidad, pasaba necesariamente por los sistemas electrónicos. En 1930 consiguió una versión mejorada del tubo de Braun 1.000 veces más luminosa y con una pantalla de 30 centímetros de diámetro. Ese mismo año recibió una visita de inspección del emperador Shōwa (Hirohito), fue ascendido a catédratico y su investigación fue reconocida oficialmente como proyecto del Ministerio de Educación, gracias a lo cual pudo contratar a más de 10 ayudantes, entre ellos un profesor adjunto.

Maqueta del aparato usado por Takayanagi en su experimento de 1926, en el que consiguió visualizar en el receptor la letra イ (izquierda) tomada por una cámara mecánica equipada con un disco de Nipkow (derecha). (Colección del Museo NHK de la Radiodifusión)

Intercambios de información con un rival, y un sistema completamente electrónico

Con sus nuevas dotaciones, Takayanagi desarrolló nuevos sistemas: un circuito de amplificación para hacer más luminosa la imagen, un “método de integración” que condensaba o acumulaba pequeñas cargas lumínicas hasta el momento de visualización de la siguiente imagen, etcétera. Pero a Takayanagi nunca le abandonó la idea de aplicar el método electrónico también a la toma o captura de imágenes. A finales de 1933, llegó a sus manos un ejemplar del New York Times que informaba de que el investigador norteamericano Vladímir K. Zworykin había desarrollado con éxito su iconoscopio, un antecesor de la cámara de televisión. El iconoscopio, un tipo de tubo de cámara, aprovecha el efecto fotoeléctrico (debilitamiento de la electricidad al escapar electrones de una superficie al vacío cuando una luz incide sobre ella), para “leer” los diversos grados de debilitamiento y convertirlos en señales eléctricas de luz y oscuridad.

Zworykin, de origen ruso, simultaneaba sus investigaciones en el campo de la televisión electrónica, que hacía a título personal, con su trabajo en la empresa fabricante de aparatos eléctricos Westinghouse. Pero en 1930 se pasó a la RCA, una gran fabricante de receptores de radio que incluía en su grupo industrial la emisora NBC, donde pudo desarrollar su idea a gran escala gracias a la cuantiosa inversión en televisión hecha por su presidente, David Sarnoff.

Al tener conocimiento de que el iconoscopio, cuya configuración básica también él tenía patentada, estaba siendo fabricado con éxito, Takayanagi viajó a Estados Unidos en el verano de 1934 para reunirse con Zworykin. Para su sorpresa, Zworykin ya sabía de él, pues las patentes previamente obtenidas por Takayanagi en Japón, a partir de 1927, para el tubo de Braun y un tubo de cámara habían impedido que las solicitudes de patente de Zworykin fueran aceptadas. Pese a su rivalidad, ambos habían superado grandes dificultades para llegar donde estaban y esta experiencia común les permitió superar sus diferencias y compartir información como si fueran viejos conocidos.

Saber que algo muy similar al tubo de cámara que había ideado se estaba fabricando en otro país le produjo tanta alegría como tristeza. Tras su regreso a Japón, construyó un nuevo iconoscopio mejorado gracias a su método de integración, con el que consiguió un sistema de captación y recepción de imágenes íntegramente electrónico y enteramente original. Si hasta entonces el máximo de líneas de barrido que se conseguía era de unas 100, mediante la introducción de la captación electrónica de imágenes Takayanagi consiguió más de 200.

Takayanagi junto a la cámara que creó en 1935 a partir de una versión mejorada del iconoscopio. (Cortesía de la Fundación Takayanagi Kenjirō)

La amistad entre Takayanagi (izquierda) y Zworykin duró hasta después de la Segunda Guerra Mundial. (Cortesía de la Fundación Takayanagi Kenjirō)

Interrupción causada por la guerra

En 1934 Takayanagi emprendió un nuevo viaje, esta vez a Europa, con la intención de conocer el grado de avance de la tecnología televisiva, aunque también con la de compartir con los investigadores del campo sus propios logros. Eran los años en que la televisión dejaba atrás los sistemas mecánicos y giraba rápidamente hacia los electrónicos. Además de la RCA, otros fabricantes como la alemana Telefunken o el equipo británico de investigación de EMI que desarrolló el sistema Marconi-EMI avanzaban en la fabricación de sus propios tubos de Braun o tubos de cámara similares al iconoscopio. Este giro se hizo irreversible cuando la televisión alemana y la británica BBC, en 1936, y la norteamericana NBC tres años después, comenzaron a emitir con sistemas enteramente electrónicos.

En Japón, la cadena NHK decidió retransmitir los Juegos Olímpicos de Tokio, planeados para 1940. Takayanagi, que había ingresado en la NHK en 1937 con un grupo de excompañeros de Hamamatsu y dirigía el Departamento de Investigaciones de Televisión, asumió la urgente tarea de desarrollar cámaras, unidades móviles y transmisores de señal, además de construir emisoras. En aquel momento, con la tecnología que había desarrollado se conseguían ya 441 líneas de exploración y entre 25 y 30 imágenes por segundo. En 1939 se realizaron con éxito pruebas de transmisión hasta la oficina matriz de la NHK, en el centro de Tokio, de ondas emitidas desde el Instituto de Investigación Técnica de Setagaya (Tokio). Entre ese año y el siguiente, se llevaron a cabo demostraciones públicas de esas emisiones en unos grandes almacenes del barrio comercial de Nihonbashi y otros lugares.

Ciudadanos de Tokio reunidos ante las pantallas en las primeras emisiones experimentales de televisión realizadas entre 1939 y 1940. (Cortesía de la Fundación Takayanagi Kenjirō)

Sin embargo, el aislamiento internacional que sufrió Japón a raíz de la guerra con China (segunda guerra sino-japonesa, 1937-1945) impidió finalmente la realización de los Juegos Olímpicos de Tokio, lo que significó frustrar también la soñada primera aplicación práctica de la televisión. En 1941 Japón entró en guerra con Estados Unidos y esto supuso la prohibición tanto de las emisiones de ondas como de la propia investigación en ese campo. Durante el conflicto, Takayanagi tuvo que dedicarse a investigar en el campo del radar para uso en la Armada.

1945 trajo el fin de la guerra, pero no el de la prohibición de las investigaciones sobre la televisión, pues la nueva autoridad, la Comandancia Suprema de las Fuerzas Aliadas, las consideraba “tecnología militar”. Se prohibió también que quienes habían tenido responsabilidades en el ejército trabajaran en emisoras, por lo que Takayanagi tuvo emplearse en la compañía Victor.

El primer modelo de televisor producido en serie en Japón (Sharp) en 1953. Usaba un tubo de Braun cuadrado de 14 pulgadas que cumplía los estándares fijados por Takayanagi y su equipo a través del Club de Amigos de la Televisión. (Cortesía de Sharp / Jiji Press)

La prohibición se levantó por fin en 1950. La NHK dio inicio a sus emisiones de ondas experimentales y las empresas privadas comenzaron a desarrollar receptores. Takayanagi siguió siendo una figura clave en el desarrollo de la televisión japonesa. Entre sus méritos se cuenta la creación del Club de Amigos de la Televisión (actual Sociedad de Medios de Información Audiovisual), que derribando barreras corporativas se convirtió en un foro en el que profesionales procedentes de emisoras, fabricantes y otros sectores ponían en común sus investigaciones. También hizo una contribución capital al inicio de las emisiones abiertas en 1953 y al de la televisión en color en 1960. Con razón comenzó a llamársele el “padre de la televisión”. Su primer reconocimiento internacional le llegó en 1961, cuando la Unión Internacional de Telecomunicaciones lo condecoró en el I Festival Mundial de la Televisión. En 1981 Japón lo distinguió con la Orden de la Cultura.

En la compañía Victor ascendió hasta el puesto de vicepresidente, pero nunca se apartó de las labores de investigación y desarrollo. Además de seguir trabajando para la mejora de la calidad de los receptores de televisión, participó en la creación del sistema VHS, que se utilizaría en las cámaras de vídeo para el hogar marcando un gran paso adelante en la difusión del vídeo por el mundo.

Innovador hasta el final

Tras repasar la trayectoria profesional de Takayanagi, no estará de más saber qué fue lo que lo impulsó en sus inicios. Fue algo que escuchó a uno de sus profesores de la Escuela Técnica Superior de Tokio (actual Universidad de Ciencias de Tokio): “Investiga lo que el mundo deseará dentro de 10 o 20 años”.

En una conferencia dictada en 1970, Takayanagi señaló proféticamente que la aplicación de la electroluminiscencia a los televisores del futuro de pantalla plana podría resultar de gran efectividad. Fotografía tomada en 1981, cuando Japón le otorgó la Orden de la Cultura. (Cortesía de la Fundación Takayanagi Kenjirō)

En su larga exploración de las tecnologías del futuro, Takayanagi siempre tuvo esa idea en su mente. Tras graduarse en dicha escuela y colocarse en el Instituto Industrial de Kanagawa (Yokohama), comenzó su incansable búsqueda de temas de investigación, para lo que tomó diversas iniciativas, como reunirse con profesores universitarios y técnicos extranjeros, o trabajar durante las vacaciones de verano como aprendiz de electricista en un barco de vapor que cubría rutas internacionales. Fue durante aquellas primeras exploraciones cuando supo que en Estados Unidos habían comenzado en 1920 las emisiones de radio y esto le hizo soñar con un futuro en el que también las imágenes pudieran transmitirse y visualizarse a distancia (tele-visión). Dedicó también muchos esfuerzos a estudiar lenguas extranjeras para tener acceso a lo que se publicaba sobre el tema. Un día descubrió que el esquema de lo que podría ser un sistema de televisión del futuro publicado por una revista francesa se parecía notablemente a lo que él mismo venía imaginando. Desde entonces sintió que Japón no podía permitirse ir a la zaga del mundo y puso manos a la obra antes incluso de que comenzase en el país la radiodifusión (1925). La potencialidad de la tecnología electrónica la percibió claramente en una época dominada por los sistemas mecánicos y con tenacidad inquebrantable trabajó para conseguir la visualización de imágenes mediante métodos electrónicos, con que marcó un avance trascendental en la historia de la tecnología televisiva.

En su última etapa, consciente de las limitaciones inherentes a los sistemas de visualización mediante tubos de Braun que él mismo había impulsado, señaló la necesidad de dar vía a nuevos sistemas de visualización electrónicos. Apoyando a los jóvenes investigadores desde la fundación que lleva su nombre, financiada con los ingresos que le reportaron sus patentes, los animó a superar sus propios logros. Sus esfuerzos condujeron al desarrollo de nuevas tecnologías como el cristal líquido (LCD, por sus siglas en inglés), de amplio uso hoy en día, o la electroluminiscencia orgánica (OLED).

El legado de Takayanagi se ha transmitido a la alta definición y ultra alta definición 4K y 8K, y podemos verlo también en smartphones, ordenadores personales y otros dispositivos informáticos. Takayanagi fue mucho más allá de aquel horizonte de 10 o 20 años al que se refería su maestro y 100 años después su espíritu innovador sigue sosteniendo el desarrollo de nuestra sociedad de la información.

Principales referencias bibliográficas

• Takayanagi Kenjirō, Terebi kotohajime: “I” no ji ga utsutta hi (“Los inicios de la televisión: el día en que apareció el carácter イ”), Yūhikaku, enero de 1986.
• Takayanagi Kenjirō, “Watashi no rirekisho” (“Mi trayectoria personal”), en Nihon Keizai Shimbun, febrero de 1982.
• Shin Keiei Kenkyūkai, “FMT Archive, Innovación: la trayectoria de Japón 10, ‘¡Se proyectó el carácter イ!’: el momento de mayor emoción de toda una vida — Takayanagi Kenjirō”, Shin Keiei Kenkyūkai, enero de 2014.
• Suematsu Yasuharu, “La evolución de las pantallas electrónicas de imagen como dispositivo clave de las tecnologías de la información y las comunicaciones: la primera proyección electrónica en tubo de rayos catódicos del carácter イ durante la etapa pionera de la televisión por Takayanagi Kenjirō y su influencia”, Revista de la Sociedad de Ingenieros de Imagen e Información de Japón, vol. 59, n.º 11, pp. 1564-1568, noviembre de 2005.