Televisietoestel
Van Wikipedia
Een televisietoestel is een apparaat voor het ontvangen en weergeven van televisiesignalen. Daartoe is het net als een radiotoestel ingericht voor ontvangst van het televisiesignaal en weergave van het bij het beeld behorende geluid, maar daarnaast voorzien van een beeldscherm met bijbehorende besturingselektronica voor de weergave van visuele informatie: het televisiebeeld. Lange tijd was het beeldscherm van een televisietoestel een beeldbuis, een kathodestraalbuis speciaal ontwikkeld voor het weergeven van televisiebeelden. Tegenwoordig zijn er ook televisietoestellen met LCD- en plasmaschermen voor de beeldweergave.
Inhoud |
[bewerk] Geschiedenis
De ontwikkeling van het televisietoestel verliep aanvankelijk langs twee verschillende lijnen: een volgens zowel mechanische als elektronische principes en een tweede die op zuiver elektronisch principes berustte. Van de laatstgenoemde lijn zijn alle moderne televisies afgeleid, maar deze waren niet mogelijk geweest zonder ontdekkingen en inzichten van de mechanische systemen.
[bewerk] Mechanische lijn: de Nipkowschijf
De elektromechanische televisie die Paul Gottlieb Nipkow ontwikkelde en patenteerde in 1884 was de basis hiervan, de Nipkowschijf. Het duurde tot 1907 voordat de ontwikkelingen in de technologie van de versterkingsbuis het ontwerp praktisch maakte.
In de periode 1907-1910, toonden Boris Rosing en zijn student Vladimir Zworykin een televisiesysteem aan de buitenwereld met een mechanische spiegel-trommel scanner en een kathodestraalbuis in de ontvanger.
Rosing verdween tijdens de revolutie van 1917, maar Zworykin ging later voor RCA werken om een zuiver elektronische televisie te bouwen.
Een semimechanisch analoog televisiesysteem werd eerst getoond in Londen in februari 1924 door John Logie Baird met een beeld van Felix de Kat en een bewegend beeld door Baird op 30 oktober 1925. Het bedrijf (Baird Television Development Company) realiseerde in 1928 het eerste transatlantische signaal van de televisie, tussen Londen en New York.
In 1932 introduceerde Baird de ultrakortegolftelevisie. Het systeem van Baird werd goedgekeurd door de BBC, die dit gebruik in 1937 ten gunste van zuiver elektronische televisie beëindigde.
[bewerk] De elektronische televisie
Hoewel de ontdekkingen van Nipkov, Rosing, Baird en anderen buitengewoon waren wordt weinig van hun technologie gebruikt in de moderne televisie. Tegen 1934, waren alle elektromechanische televisiesystemen verouderd.
Campbell-Swinton beschreef in 1908 een concept van een elektronische televisie die gebruikt maakt van de kathodestraalbuis die door Karl Ferdinand Braun werd uitgevonden. Hij stelde voor een elektronenstraal in zowel de camera als de ontvanger te gebruiken. Zijn systeem werd nooit opgebouwd.
Een volledig elektronisch systeem werd eerst getoond door Philo Taylor Farnsworth in de herfst van 1927. Farnsworth, een Mormoonse landbouwjongen van Rigby, Idaho, maakte zijn eerste systeem op een leeftijd van 14. Hij besprak het idee met zijn leraar, die geen redenen kon bedenken waarom het systeem niet zou werken (Farnsworth zou later deze leraar crediteren, Justin Tolman, als het verstrekken van zeer belangrijk inzicht in zijn uitvinding). Hij bleef het idee aan de Brigham Young Academy (nu Brigham Young Universiteit) nastreven. Op de leeftijd van 21 jaar, toonde hij een werkend systeem aan zijn eigen laboratorium in San Francisco.
Zijn doorbraak bevrijdde televisie van haar afhankelijkheid van draaiende schijven en andere mechanische delen. Alle moderne televisies van de beeldbuis zijn direct afgeleid van zijn ontwerp. Vladimir Zworykin wordt soms aangehaald als vader van elektronische televisie wegens zijn uitvinding van de iconoscope in 1923 en zijn uitvinding van kinescope in 1929; zijn ontwerp was één van de eerste om een televisiesysteem met alle eigenschappen van moderne beeldbuizen.
Over de controverse wie het eerst (Farnsworth of Zworykin) de moderne televisie uitvonden heeft wordt tot op de dag van vandaag nog gedebatteerd.
[bewerk] Technologie
Een stroom elektronen wordt opgewekt achter in de beeldbuis, en gericht op de binnenzijde van het beeldscherm. Het betreffende apparaat heet het elektronenkanon. Er wordt een zeer hoge spanning op de binnenzijde van het scherm gebracht, tussen 15.000 en 25.000 volt. De elektronen raken een fosforhoudende laag, en ter plaatse geeft die laag daardoor zichtbaar licht. De beeldbuis is zo goed mogelijk vacuum gezogen, en daardoor is er een drukverschil tussen buitenzijde en inwendige van de beeldbuis van bijna 1 kg per vierkante centimeter. Het glas is zeer dik om deze druk te weerstaan.
[bewerk] Beeldopbouw
Het beeld wordt in 625 lijnen op het scherm geschreven, van links naar rechts (van buiten gezien). De lijnen worden van boven naar beneden geschreven, eerst de oneven lijnen. Daarna worden de even lijnen er tussenin geschreven. Dit geeft een rustiger beeld dan wanneer alle lijnen op volgorde zouden worden geschreven. Dit geheel (oneven + even beeld) wordt 25x per seconde herhaald. Het ontvangen video-signaal bevat de helderheid (tussen zwart en wit) van elk beeldpuntje, maar ook een plotselinge signaalverandering bij het begin van elke lijn. De eerste paar lijnen van elk beeld zijn zwart, en hiermee afwijkend van de rest van dit beeld.
[bewerk] Elektronenstraal
Om de elektronenstraal in de beeldbuis in dit lijnenpatroon over het scherm te bewegen worden afbuigspoelen gebruikt. Deze omvatten het elektronenkanon in de achterzijde van de beeldbuis. Om deze afbuigspoelen aan te sturen zijn 2 signaalgevers nodig. De eerste signaalgever is de lijnoscilator met 15625 Hz voor de lijnen (25 x 625 = 15625). De tweede signaalgever is de rasteroscillator met 50 Hz voor de beelden. Het is niet toevallig dat voor 50 Hz (25 beelden per seconde) is gekozen in landen waar de frequentie van de netspanning ook 50 Hz is. Storing vanuit het lichtnet (netbrom) is dan eenvoudiger uit het beeld te houden. In o.a. de Verenigde Staten, met een netfrequentie van 60 Hz, gebruikt men om dezelfde reden 30 beelden per seconde.
[bewerk] Synchronisatie
De raster- en lijn-oscillator worden iets te langzaam ingesteld, en deze gaan daardoor iets achter raken ten opzichte van de zender. Dit geeft de gelegenheid de oscillator d.m.v. een stuursignaal synchroon te laten lopen met de zender. De hierboven omschreven "afwijkingen" in het video-signaal geven de informatie voor dit synchroniseren. (In moderne schakelingen wordt een andere wijze van synchroniseren gebruikt.)
[bewerk] Kleurentelevisie
In een kleurentelevisie zijn er drie elektronenkanonnen achter in de beeldbuis, meestal in een driehoek geplaatst (van de voorzijde gezien). Direct achter de voorzijde van de beeldbuis is een raster geplaatst. Elk elektronenkanon kan alleen puntjes op het scherm raken voor de eigen kleur, doordat de 3 stralen onder een andere hoek door dezelfde gaatjes van het raster gaan. Er worden fosforen gebruikt die rood, groen of blauw oplichten. Door een combinatie van helderheid van deze 3 kleuren kan elke gewenste kleur getoond worden.
[bewerk] Modulatie
Het video-signaal (zwart-wit) wordt in amplitude-modulatie uitgezonden. Sterker signaal geeft meer wit. De kleurinformatie wordt door de zender in een aparte kleur-hulpdraaggolf meegezonden, tussen beeld en geluid in. De kleurhulpdraaggolf wordt op gecompliceerde wijde verzonden (quadratuurmodulatie). Hierbij wordt de draaggolf zoveel mogelijk onderdrukt. In de ontvanger is een aparte oscillator nodig om dit signaal te herstellen. Een zwart-wit ontvanger is niet voor dit signaal ingericht, maar heeft hier geen hinder van.
De kleur-hulpdraaggolf kan slechts 1 signaal bevatten. Er wordt om en om per lijn rood- of blauw-helderheidsignaal gezonden. In de ontvanger wordt het hulpdraaggolf-helderheidsignaal in een vertragingslijn gestuurd. De vertraging is precies de tijd om 1 lijn te schrijven (64 micro-seconde). Zo zijn op elk moment beschikbaar:
- zwart-wit
- rood
- blauw
Een van beide kleuren komt op dat moment van de zender, de andere komt op dat moment uit de vertragingslijn. Met deze informatie is de ontbrekende kleur groen te herleiden, doordat de som van de 3 kleuren gelijk is aan het zwart-wit signaal. In een bepaalde onderlinge verhouding geeft deze som 100% wit beeld. Doordat de fase van de kleurhulpdraaggolf ten opzichte van het zwart-wit signaal per lijn steeds wordt omgeschakeld, is te bepalen of er op dat moment rood of blauw wordt uitgezonden. Bovendien werkt dit kleurfouten weg die ontstaan door looptijdverschillen tussen zender en ontvanger (PAL-systeem).
[bewerk] Teletekst
In de zwarte lijnen tussen de opeenvolgende beelden kan ook nog digitale informatie worden meegezonden, zoals zender-identificatie, programma-naam, en teletekst. Hiervoor is dan in de ontvanger een geheugen nodig en een karaktervormer. Dit laatste maakt het mogelijk letters en tekens uit dit geheugen op het scherm te tonen.
[bewerk] Geluid
Ten slotte is er ook nog het geluid. De bewerking hiervan is gelijk aan die in een stereo FM radio-ontvanger. Het ontvanggedeelte van de televisie selecteert één van de zenders en tegelijk het bijbehorende kleur-hulpdraaggolfsignaal en het bijbehorende geluidssignaal.
[bewerk] Digitalisering
Moderne kleurentelevisies schrijven het ontvangen beeld eerst in een digitaal geheugen, en schrijven dit daarna naar het scherm. Dit geeft de mogelijkheid elk beeld tweemaal te schrijven in de tijd dat er één beeld wordt ontvangen (100Hz TV). Door de snellere herhaling van het beeld is dit veel minder vermoeiend voor de kijker. Ook kan nu, bijvoorbeeld in 1/4 deel van het scherm, het beeld van een andere bron getoond worden in kleiner formaat (picture-in-picture). De rest van het scherm toont tegelijk het "gewone" beeld. Die andere bron kan bijvoorbeeld een videorecorder zijn, of een computer. Verder is uitgebreide beeldbewerking mogelijk, zoals het vergroot weergeven van een gedeelte van het uitgezonden beeld, of het opslaan en dan naast elkaar tonen van een aantal stilstaande beelden uit de uitzending (snapshot).
