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Televisietoestel
Moderne Flachbildfernseher.

EIN Fernsehgerät (in der Regel Fernseher oder Teeveeve bezeichnet als) ist ein Gerät zum Empfangen und Anzeigen Fernsehsignale. Zu diesem Zweck ist es dafür ausgelegt, das Fernsehsignal zu empfangen und das zum Bild gehörende Bild anzuzeigen Klang, aber auch ausgestattet mit a Bildschirm mit zugehöriger Steuerelektronik zur Anzeige visueller Informationen: das Fernsehbild. Der Bildschirm eines Fernsehgeräts war lange Zeit eine Bildröhre, a Kathodenstrahlröhre speziell für die Anzeige von Fernsehbildern entwickelt. Heute sind fast alle produzierten Fernsehgeräte mit einem lcd- oder ein Plasma-Bildschirm für die Bilddarstellung.

Geschichte

Ein Fernsehgerät von 1958.

Die Entwicklung des Fernsehgeräts verlief zunächst in zwei Richtungen: eine nach beiden mechanisch als elektronische Prinzipien und eine zweite, die rein ist elektronisch Prinzipien. Alle modernen Fernseher sind von letzterer Linie abgeleitet, aber diese wären ohne die Entdeckungen und Erkenntnisse mechanischer Systeme nicht möglich gewesen.

Mechanische Linie: die Nipkow-Scheibe

Der elektromechanische Fernseher, der Paul Gottlieb Nipkow entwickelt und patentiert in 1884 war die Grundlage dafür, die Nipkow-Scheibe. In dieser sich schnell drehenden flachen Scheibe wurden kleine Löcher in einem spiralförmigen Muster hergestellt. Die hellen und dunklen Bereiche wurden mit Hilfe einer Fotozelle (Selenzellen) in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dadurch wurde eine Neonlampe aktiviert, die das Bild in der gleichen Hell-Dunkel-Reihenfolge über eine zweite synchronisierte Drehscheibe auf eine Leinwand projizierte. Erst 1907 machten Fortschritte in der Verstärkerröhrentechnologie das Design praktisch.

In der Zeit 1907-1910 zeigte Boris Rosing und sein Schüler Vladimir Zworykin ein Fernsehsystem zur Außenwelt mit einem mechanischen Spiegel-Trommel-Scanner und einem Kathodenstrahlröhre im Empfänger. Diese Kathodenstrahlröhre, eine Erfindung von Karl Ferdinand Braun 1897, ist eine Glas-Vakuumröhre, bei der das Bild mit Hilfe eines Elektronenstrahls auf das fluoreszierende Ende projiziert wird. Rosing verschwand während der Revolution von 1917, aber Zworykin übernahm später die Führung RCA arbeiten, um ein echtes elektronisches Fernsehen zu bauen.

Ein halbmechanisches analoges Fernsehsystem wurde erstmals im Februar 1924 in London gezeigt von John Logie Baird mit einem bewegten Bild von Felix de Kat. Unternehmen (Baird Fernsehentwicklungsunternehmen) realisierte 1928 das erste transatlantische Fernsehsignal zwischen London und New York.

1932 führte Baird die Ultrakurzwellenfernsehen. Bairds System wurde von der BBC, die diese Nutzung 1937 zugunsten des rein elektronischen Fernsehens einstellte.

Das elektronische Fernsehen

Während die Entdeckungen von Nipkow, Rosing, Baird und anderen wichtig waren, wird nur wenig von ihrer Technologie im modernen Fernsehen verwendet. Bis 1934 alle elektromechanisch Fernsehsysteme veraltet.

Bereits 1908 haben die Briten A. A. Campbell Swinton beschrieb das Konzept eines elektronischen Fernsehsystems unter Verwendung der Kathodenstrahlröhre, erfunden von Karl Ferdinand Braun. Er schlug vor, sowohl in der Kamera als auch im Empfänger einen Elektronenstrahl zu verwenden. Sein System wurde nie gebaut.

Ein voller elektronisch System wurde zuerst gezeigt von Philo Taylor Farnsworth im Herbst 1927. Farnsworth baute sein erstes System im Alter von 14 Jahren. Er besprach die Idee mit seinem Lehrer, dem keine Gründe einfielen, warum das System nicht funktionieren würde (Farnsworth bestätigte später, dass dieser Lehrer, Justin Tolman, wichtige Einblicke in seine Erfindung gegeben hatte. Er blieb bei seinem Studium in Brigham Young Academy (jetzt Brigham Young University) arbeitet an der Idee. Im Alter von 21 Jahren zeigte er seinem eigenen Labor in San Francisco ein funktionierendes System.

Sein Durchbruch befreite das Fernsehen von seiner Abhängigkeit von rotierenden Scheiben und anderen mechanischen Teilen. Alle modernen Röhrenfernseher sind direkt von seinem Design abgeleitet. Der Russe Vladimir Zworykin wird manchmal als Vater des elektronischen Fernsehens für seine Erfindung des Ikonoskop 1923 und seine Erfindung der Bildröhre 1929; Sein Design war eines der ersten Fernsehsysteme mit allen Merkmalen der modernen Bildröhre. Die Kontroverse darüber, wer zuerst (Farnsworth oder Zworykin) das moderne Fernsehen erfunden hat, wird bis heute diskutiert.

Technologie

Im hinteren Teil des back wird ein Elektronenstrom erzeugt Bildröhre durch eine Elektronenkanone und auf die Innenseite des Displays gerichtet. An der Innenseite des Bildschirms wird eine sehr hohe Spannung zwischen 15.000 und 25.000 Volt angelegt. Diese Spannung bewirkt, dass die Elektronen eine große Geschwindigkeit gewinnen, wenn sie nicht auf Hindernisse wie Gasmoleküle treffen. Um zu verhindern, dass bei Kollisionen mit diesen Hindernissen zu viel Wärme entsteht, wurde die Bildröhre so weit wie möglich abgesaugt. Der Druckunterschied zwischen der Außenseite und der Innenseite der Bildröhre beträgt knapp 1 kg pro Quadratzentimeter. Das Glas ist sehr dick, um diesem Druck standzuhalten. Die Elektronen treffen a phosphoreszierend niedrig, und wo die Elektronen so tief treffen, gibt es sichtbares Licht.

Bildkomposition

Breitbild-Fernseher.

In der europäischen Fernsehsystem das Bild wird in 625 Zeilen von links nach rechts (von außen gesehen) auf den Bildschirm geschrieben. Die Zeilen werden von oben nach unten geschrieben, die ungeraden Zeilen zuerst. Dann werden die geraden Zeilen dazwischen geschrieben (dies nennt man Zeilensprungverfahren). Da das Licht der phosphoreszierenden Schicht schnell erlischt, ergibt sich ein ruhigeres Bild, als wenn alle Zeilen der Reihe nach geschrieben würden. Dieses Ganze (ungerades und gerades Bild) wird 25 Mal pro Sekunde wiederholt. Das empfangene Videosignal enthält die Helligkeit (zwischen Schwarz und Weiß) jedes Pixels, aber auch eine plötzliche Signaländerung, um den Beginn jeder Zeile anzuzeigen. Die ersten paar Zeilen jedes Bildes sind schwarz und unterscheiden sich normalerweise vom Rest des Bildes.

Elektronenstrahl

Um den Elektronenstrahl in der Bildröhre in diesem Linienmuster über den Bildschirm zu bewegen, muss Ablenkungspülen benutzt. Dazu gehört die Elektronenkanone auf der Rückseite der Bildröhre. Zur Steuerung dieser Ablenkspulen sind zwei Signalgeneratoren erforderlich. Der erste Signalgeber ist der 15625-Hz-Linienoszillator für die Linien (25 × 625 = 15625). Der zweite Signalgenerator ist der 50 Hz Gitteroszillator für die Bilder. Es ist kein Zufall, dass in Ländern, in denen die Frequenz der Netzspannung ebenfalls 50 Hz beträgt, 50 Hz (25 Bilder pro Sekunde) gewählt wurde. Störungen aus dem Netz (Netzbrummen) lassen sich dann leichter aus dem Bild heraushalten. In den USA werden unter anderem bei einer Netzfrequenz von 60 Hz aus dem gleichen Grund 30 Bilder pro Sekunde verwendet.

Synchronisation

Die Gitter- und Linienoszillatoren sind etwas zu langsam eingestellt und liegen dadurch etwas hinter dem Sender. Dadurch besteht die Möglichkeit, den Oszillator mittels eines Steuersignals mit dem Sender zu synchronisieren. Die oben beschriebenen "Abweichungen" im Videosignal liefern die Information für diese Synchronisation. In modernen Schaltungen wird eine andere Art der Synchronisierung verwendet.

Farbfernseher

In einem Farbfernseher Auf der Rückseite der Bildröhre befinden sich drei Elektronenkanonen, bei frühen Modellen in einem Dreieck, später aber nebeneinander (Inline-Bildröhre). Direkt hinter die Vorderseite der Bildröhre wird ein Gitter, die sogenannte Schattenmaske, gelegt. Jede Elektronenkanone kann nur Punkte auf dem Bildschirm für ihre eigene Farbe treffen, da die drei Strahlen in unterschiedlichen Winkeln durch die gleichen Löcher des Gitters gehen. Es werden Leuchtstoffe verwendet, die in jedem der Grundfarben rot, grün und blau. Durch die Kombination der Helligkeit dieser drei Farben kann jede gewünschte Farbe angezeigt werden.

Eine Erfindung von Sony, die sogenannte Trinitron-Bildröhre, enthält anstelle der Lochmaske ein Rastergitter, das den Verlust des Elektronenstrahls reduziert und zu einem helleren Bild führt.

Modulation

Das Videosignal (Schwarz und weiß) wird in Restseitenbandmodulation, eine Form von Amplitudenmodulation, Übertragung. Die Modulation ist negativ, ein stärkeres Signal ergibt mehr Schwarz. Bei der KUMPELFarbsystem werden die Farbinformationen vom Sender in einem separaten Farbträger zwischen Bild und Ton gesendet. Das Farbhilfssignal wird auf komplizierte Weise gesendet (Quadraturmodulation). In diesem Fall wird die Trägerwelle so weit wie möglich unterdrückt. Zur Wiederherstellung dieses Signals wird im Empfänger ein separater Oszillator benötigt. Seine Synchronisation wird mit einem Burst-Signal synchronisiert, das zusammen mit den Bildsynchronisationssignalen gesendet wird. Ein Schwarz-Weiß-Empfänger ist nicht für die Erfassung des Farbsignals ausgelegt, wird aber dadurch nicht behindert.

Aufgrund der Quadraturmodulation kann das Farbhilfssignal gleichzeitig zwei Signalkomponenten enthalten, in denen die Farben Rot und Blau enthalten sind, die Farbdifferenzsignale. So sind jederzeit erreichbar:

  • schwarz und weiß (Helligkeit)
  • rot
  • Blau

Mit dieser Information kann die fehlende Farbe Grün nachvollzogen werden, da die Summe der drei Farben gleich dem Schwarz-Weiß-Signal ist. Fehlen beide Farbsignale, wird ein weißes oder graues Bild angezeigt.

Die übertragene Farbe wird in der Phase des Farbhilfssignals verarbeitet und ist gegenüber Abweichungen in der Übertragung recht empfindlich. Beim amerikanischen NTSC-System war es daher in der Vergangenheit notwendig, die Farbe selbst einstellen zu können. Das westeuropäische PAL-System hingegen verfügt über einen eingebauten Korrekturmechanismus. Eines der beiden Farbsignale wird im Sender pro Videozeile hin- und hergeschaltet und im Empfänger zurückgesetzt. Der Farbfehler wird durch Mittelwertbildung der Farbinformationen jeder Bildzeile mit denen der vorhergehenden Operation in der letzten Operation kompensiert. Dazu ist es notwendig, die Farbinformationen für die benötigte Zeit (64 µs), um eine Bildzeile auf den Bildschirm zu schreiben.

Videotext

In den schwarzen Linien zwischen den aufeinanderfolgenden Bildern können auch digitale Informationen wie Kanalkennung, Programmname und . gesendet werden Videotext. Dies erfordert dann einen Speicher im Empfänger und einen Zeichenformer. Letzteres ermöglicht die Anzeige von Buchstaben und Zeichen aus diesem Speicher auf dem Bildschirm.

Klang

Schließlich ist da auch noch der Ton. Die Bedienung ist die gleiche wie bei einer Stereoanlage FM-Radio-Empfänger. Der Empfangsteil des Fernsehers wählt normalerweise einen der Kanäle und gleichzeitig das entsprechende Farbhilfsträgersignal und das entsprechende Audiosignal aus.

Digitalisierung

Moderne Farbfernseher schreiben das empfangene Bild zunächst in einen digitalen Speicher und schreiben es dann auf den Bildschirm. Dadurch kann jedes Bild zweimal in der Zeit geschrieben werden, in der ein Bild empfangen wird (100 Hz TV). Aufgrund der schnelleren Wiederholung des Bildes ist dies mit schnellem Verblassen fluoreszierende Bildschirme, weniger ermüdend für den Betrachter.

Außerdem kann jetzt beispielsweise in ¼ Teil des Bildschirms das Bild einer anderen Quelle in kleinerer Größe angezeigt werden (Bild im Bild oder PiP). Der Rest des Bildschirms zeigt gleichzeitig das "normale" Bild. Darüber hinaus ist eine umfangreiche Bildverarbeitung möglich, wie beispielsweise das Vergrößern eines Teils des gesendeten Bildes oder das Speichern und anschließende Anzeigen einer Anzahl von Standbildern aus der Sendung nebeneinander (Schnappschuss).

Siehe auch